氧燃烧-二氧化碳捕集催化裂化技术研究

在固定流化床实验装置上,通过催化裂化待生催化剂的再生实验,考察了氧燃烧气氛下再生温度、密相气体线速等实验条件对烧焦过程的影响,并与常规再生结果进行了对比.结果表明,氧燃烧再生技术替代常规空气再生不仅是可行性,而且有更好的再生效果.通过对实际工业装置氧燃烧再生的模拟得出,在氧燃烧再生条件下再生烟气中的CO2体积分数很容易达到96％以上,从而实现CO2的捕集和经济利用.     

燃烧后CO2捕集材料研究进展

简要阐述全球和我国的化石能源及CO2排放现状,针对燃烧后捕集化石燃料电厂烟道气中的CO2气体,以溶液吸收、吸附、膜分离、生物固定4种捕集方法为线索,讨论了各类CO2燃烧后捕集材料的最新进展。     

火电厂CO2捕获方式

随着社会经济的迅速发展,人类对于化石燃料的需求量越来越大,燃料燃烧后排放的有害物质也越来越多,全球环境污染问题严峻,温室效应尤为严重。CO2是主要温室气体,CO2总排放量的75%是由石化燃料燃烧产生的,我国CO2排放总量的一半来自电力工业[1]。中国作为负责任的国家,到2020年,中国要实现单位国内生产总值CO2排放量比2005年下降40%～45%这一目标。因此,火电厂CO2减排任务重大,采用CO2捕集与封存技术能减少电厂80%~95%排放量,理论上具有巨大的减排潜力,是当今世界公认的CO2减排的重要途径。目前电厂捕集技术大体上分作三种:燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集。     

热电厂CO2捕集与利用技术进展

2020年全球二氧化碳排放量约为320亿吨,大气中CO₂含量正在以每年1 ppm的速度上升,CO₂的捕集利用技术正受到越来越多的关注。本文全面介绍了CO₂捕集和利用技术,重点对燃烧后捕集技术进行了详细综述和客观评价。认为膜吸收CO₂捕集方法具有装填密度高、气液接触面积大,操作弹性大,运行成本低优势,具有良好的发展前景;CO₂的生物转化利用因具有反应条件温和、过程碳排放极小等优点,使其在CO₂资源化利用方面表现出优异的应用前景。     

西尔斯谷矿物公司捕集烟气CO2的技术

长期以来,美国西尔斯谷矿物公司以一乙醇胺捕集烟气中CO₂用于制碱。为解决一乙醇胺降解物积累对生产的影响,与HTC公司合作研究开发“Delta再生技术”,以真空蒸馏方法分离脱除降解物杂质,运行稳定,效果良好。     

燃烧前CO2捕集技术研究进展

近年来,全球性气候变暖已经严重威胁到人类社会、生存环境以及经济的发展,CO2减排问题刻不容缓。整体煤气化联合循环技术(IGCC)同燃烧前脱碳技术的联合应用,有望实现CO2的近零排放,成为当前研究热点之一。本文介绍了燃烧前脱碳技术的发展现状,简述了吸收法、吸附法、膜分离法等CO2分离方法的优缺点及其适应性,为回收利用CO2提供了技术依据。根据IGCC排放源特征,文章重点阐述了几种典型物理分离工艺特点及其在燃烧前脱碳技术的应用范围和前景,从新型高效CO2吸收剂的选择与应用、再生工艺的优化与创新以及耦合工艺的开发3个方向对CO2物理吸收法分离成本降低研究进行了论述,并对燃烧前脱碳技术所面临的挑战及其发展动向进行了深入讨论。     

新型相变有机胺吸收捕集CO2技术研究进展

CO₂捕集、利用与封存(CCUS)技术是实现碳减排的关键技术之一,有机胺吸收技术是目前研究最广泛、最成熟的CO₂捕集技术,已有少数工业应用案例。吸收剂是吸收技术的核心,吸收剂的研发创新是该领域的热点方向。相比于单一相的有机胺吸收剂,相变吸收剂在吸收CO₂后产生相变行为,仅需对富相进行再生,可大幅减少再生体积,降低再生能耗。本文介绍了传统混合胺相变吸收体系的典型工艺、吸收机理和吸收剂研究进展,分析了吸收剂吸收CO₂后富相黏度高、富相体积占比大及其导致的再生能耗增加的问题。本文系统梳理了为解决上述问题而研发的四种新型的相变吸收体系,分别为空间位阻胺混合型相变吸收剂、物理溶剂混合型相变吸收剂、醇胺混合型相变吸收剂、催化剂-有机胺复合型相变吸收剂,对各类新型相变吸收体系的设计构建原理及性能强化机制进行了分析。最后,基于对研究进展的深入分析,提出了相变吸收剂的未来研究方向。     

CO2捕集溶剂吸收法的研究进展

针对最主要的CO₂捕集方法溶剂吸收法,系统梳理了吸收剂有机胺、离子液体、低共熔溶剂以及相变溶剂在碳捕集领域的技术发展历程和现状,并分析了相关技术的发展趋势。目前溶剂吸收法主要以有机胺为主,但仍面临能耗和降解率高等问题,新型胺液溶剂的开发和应用还需时间验证。离子液体、低共熔溶剂和相变溶剂尽管具有替代有机胺捕集CO₂的潜力,但受成本和溶剂黏度的限制,依然面临着较多的技术挑战。因此,溶剂吸收法捕集CO₂技术开发仍有很大的提升空间。     

CO2捕集与资源化利用技术现状及发展方向

详细介绍了工业排放CO₂捕集的关键技术,着重综述了CO₂化学转化、生物转化、能源开发及矿化利用等资源化利用和地质封存技术,初步探讨了碳中和目标下CO₂资源化利用的发展方向,最后提出了从国家、企业、教育等多方面入手,相辅相成,稳步实现我国低碳转型战略目标的建设性意见。     

碳捕集技术研究进展

碳捕集技术对于减少大气中的CO_2浓度显得至关重要,尤其是对于排放大量温室气体的火力发电厂和工业源的CO_2捕集。本文主要概述了CO_2的燃烧前捕集、富氧燃烧捕集、燃烧后捕集这3种主要的碳捕集技术的研究现状,并结合当前正在研究的碳捕集技术,提出了碳捕集技术未来可能的发展方向。     

催化裂化新工艺技术的研究与开发

中国石化洛阳石化工程公司自成功开发FDFCC-Ⅲ工艺以来,基于能源战略考虑和目前市场的需求,又成功开发了ECC技术、FDFCC-Ⅳ技术和化工型FDFCC技术,这些技术对降低装置能耗、提高石油轻质油收率、降低干气产率、增加丙烯收率都将发挥十分重要的作用。     

Four-lump kinetic model for fluid catalytic cracking process

In the fluid catalytic cracking reactor heavy gas oil is cracked into more valuable lighter hydrocarbon products. The reactor input is a mixture of hydrocarbons which makes the reaction kinetics very complicated due to the involved reactions. In this paper, a four-lump model is proposed to describe the process. This model is different from others mainly in that the deposition rate of coke on catalyst can be predicted from gas oil conversion and isolated from the C₁–C₄ gas yield. This is important since coke supplies heat required for endothermic reactions occurring in the reactor. By this model we can also conclude that the C1–C4 gas yield increases with increasing reactor temperature, while production of gasoline and coke decreases.     

降低催化汽油烯烃含量的灵活多效催化裂化工艺

在对催化裂化反应机理分析的基础上,提出了一种新的催化剂并联流动的双提升管催化裂化反应体系———灵活多效催化裂化(FDFCC)工艺。该工艺能显著降低催化裂化汽油的烯烃含量,中试及工业应用结果表明,烯烃含量可降低20%～30%,硫含量下降15%左右,改质汽油诱导期增加,马达法辛烷值(MON)和研究法辛烷值(RON)略有增加,苯含量基本维持不变,芳烃含量远小于规定指标。     

灵活多效催化裂化工艺及其工业应用

灵活多效催化裂化技术采用并联双提升管反应器及相应的工艺条件,选择性地控制裂化、氢转移等反应,实现了降低汽油烯烃和硫含量、增产丙烯的目的。工业应用结果表明,该工艺可使汽油烯烃体积分数降低至16%以下,硫质量分数降低22%~24%,研究法和马达法辛烷值分别提高1~2个单位,催化裂化装置的丙烯产率提高2~3个百分点。     

流化催化裂化反应器的技术进展

介绍并讨论了近期开发的流化催化裂化反应器,包括两段串联反应器、双提升管反应器、下行式反应器、多段进料反应器以及新型提升管反应器端口结构技术。以新型反应器为核心技术的各种催化裂化新工艺可以有效地提高催化裂化反应的转化率和选择性,减少非理想产品产率,也可以改善产品质量,生产环境友好的清洁燃料油品。此外新型提升管反应器端口结构还可以抑制设备结焦,延长流化催化裂化(FCC)装置的开工周期。     

催化裂化结焦反应的研究进展

综述了近年来催化裂化结焦反应的研究进展情况,重点介绍了结焦反应的影响因素、焦炭对催化反应的影响、结焦机理以及焦炭的表征4个方面。研究认为,原料的性质、反应温度、催化剂的类型等因素均会对焦炭的生成产生影响。焦炭可以导致催化剂的失活,而位于孔道内部的焦炭对反应物或产物的扩散不利,进而影响产物的分布。研究表明,各种烃类组分形成焦炭的过程都必须经历芳香烃这一步。对于结焦催化剂可以采取多种表征手段,其中利用XPS以及GC-MS对焦炭进行表征的报道日益增多。尽管国内外对于催化裂化结焦反应的研究开展较早,然而探究焦炭的具体成分仍存在不小的困难,通过先进的表征手段鉴定焦炭中高缩合度芳烃组分以及如何减小催化裂化催化剂的结焦量将成为未来的研究方向。     

改性催化裂化催化剂研究进展

对催化裂化催化剂的活性组分Y型分子筛的脱铝改性及抗重金属污染改性方法和改性后的含Y型沸石的性能进行了详细介绍。重点介绍了经特殊改性的催化裂化催化剂在脱硫、多产柴油及多产丙烯等方面的用途,指出应在现有技术基础上重点开发性能更为优良的多用途催化裂化催化剂。     

催化裂化汽油清洁化技术研究开发进展

为满足日益严格的清洁汽油标准不断降低硫和烯烃含量的需求,国内外在汽油清洁化领域开展了大量的研究工作。本文综述了近年来相关研究开发工作的进展,概述了催化裂化汽油中硫化物和烯烃的分布及特点、各种烃类的辛烷值、各种烯烃的加氢反应活性及其对加氢脱硫反应的抑制作用,重点分析比较了国内外典型的催化裂化汽油清洁化工艺技术（包括选择性加氢脱硫工艺、选择性加氢脱硫-烯烃定向转化工艺、临氢吸附脱硫工艺以及选择性加氢脱硫-溶剂抽提组合工艺）的优缺点,简述了加氢脱硫催化剂的活性相模型及选择性加氢脱硫催化剂的研究开发现状,指出实现烯烃的定向转化将是未来催化裂化汽油清洁化技术的重点研发方向,以期为后续的研究开发提供参考。