作為替代蒸汽裂解，一種催化裂化（FCC）形式的工藝可以用來生產丙烯。在未來幾年，世界各地的丙烯需求增長預計每年將超過5％。其中，丙烯作為蒸汽裂解乙烯裝置的副產品，約占世界總產量的60％。但是，丙烯產量受限于乙烯裝置的丙烯/乙烯質量比（P/E）要求，通常這一值在0.4～0.6，并且要求裂解較重的原料，如石腦油和柴油。丙烯的其他來源主要是煉油廠作為催化裂化（FCC）裝置的副產品。

由于乙烯市場預期的增長速度較慢于丙烯，并且由于許多在建的蒸汽裂解裝置（主要在中東）采用乙烷作為裂解原料，而它是不產生任何丙烯的，因此單純地依靠擴大乙烯產品生產來增產丙烯，看上去不能滿足市場需求。同樣，催化裂化裝置主要是為了生產更多的燃料（汽油和柴油），新建的催化裂化裝置可能也不會滿足市場對丙烯的需求，盡管一些煉油廠傾向于在操作上選擇較為苛刻的生產條件，增加產量來滿足市場。因此，丙烯將需要新的生產來源，以滿足未來的需求。

催化制丙烯及KBR公司的催化裂化工藝

目前蒸汽裂解裝置和煉油廠裝置生產的丙烯約占丙烯總產量的94％。煉廠FCC裝置可以通過催化劑添加劑的使用和較苛刻的操作條件提高丙烯產量。

KBR公司擁有一系列的工藝技術，可以根據不同的原料選擇相應的技術，使丙烯成為主要的目標產品。這些技術包括Superflex、Maxofin和ACO技術。最早的Superflex商業化流程起源于LyondellBasell公司，主要是為了提高蒸汽裂解裝置或煉油裝置中烯烴類副產品中的丙烯產量；Maxofin是一種操作條件較為苛刻的FCC工藝，主要是為了提高處理柴油和渣油原料時丙烯的產量；先進催化裂化制烯烴工藝（ACO）工藝則主要是為了提高處理直餾石蠟基餾份時丙烯的產量。本文將主要討論ACO工藝。

KBR公司的催化裂化制烯烴工藝，如ACO，所采用的設備和本公司的FCC裝置類似。主要是通過在提升管內的反應，把柴油和渣油等重原料催化裂解為低分子量產品，如汽油，輕柴油和煤油。反應器（轉化爐）包括四個部分： 一、提升管/反應器，在這里物料與催化混合，并發生裂解反應；二、沉降器，這里主要是通過旋風分離使催化劑是從氣體產品中分離出來；三、汽提器，主要是通過蒸汽或氮氣，把夾帶在催化劑孔隙內的裂解產物汽提出來；四、再生器，通過有氧燃燒，把附著在催化劑表面上的焦炭除去，并提供熱量給裂解反應。

KBR公司通過對FCC系統的機械設計方面作出局部修改，以使這一技術滿足ACO的特定操作條件，但其FCC的基本功能并沒有改變。 請注意，由于原料的性質不同于FCC，在ACO工藝里可以不用考慮原料預熱，而其它的反應器附屬系統均同于標準的FCC流程，如催化劑貯存、供氣、煙氣處理和余熱回收。

原料由提升管底部進入，并與熱再生催化劑混合。原料氣化后與催化劑一起在提升管內向上流動，并發生裂解反應。在提升管末端，氣體產品和催化劑在沉降器中的旋風分離器中分離。催化劑進入汽提器，通過蒸汽或氮氣把夾帶在催化劑孔隙中的氣體產物分離出來，并送往反應后的油氣中。汽提后的催化劑送到再生器，在這里，因裂解反應生成并附著在催化劑表面上的焦碳在空氣作用下燃燒。再生后的催化劑被送入提升管重復使用，并且提供了原料氣化和裂解反應需要的熱量。FCC的附屬系統包括空氣，煙氣處理，余熱回收和催化劑貯存。反應后的油氣通常是進入主分餾塔，然后再進行后續產品的分離和回收。

KBR公司的FCC兩器采用疊放設計，以同軸并流（Orthoflow）而聞名，即沉降器疊放在再生器之上，而不像其它公司的技術采用并排放置。這樣設計的優點有幾個：首先，可以大大地節省設備的占地面積，同時也降低了基礎和結構建設的成本。同軸并流的結構特點可以允許設備構件在廠外預制和分割加工，之后再到現場組對，只需要一次吊裝即可完成，從而節省施工成本和減少現場焊接工作。汽提器浸在再生器中，從而減少設備的垂直高度。KBR公司典型的FCC原理圖如圖1所示，此外還有其他一些特點可以用在ACO上，包括雙提升管（Dual risers），封閉式旋風分離器（Closed cyclones）和第三級分離器（Third-stage separator）。

雙提升管 雙提升管在FCC技術開發的早期階段使用相當普遍。當時使用雙提升管的主要原因是易于裝置規模擴大，也就是說，保證工程商業化的提升管具有與中試裝置相類似的流動特性。出于一些工藝方面原因的考慮，雙提升管可用于ACO和Maxofin上。

封閉式旋風分離器

第三級分離器主要用在對控制顆粒（粉塵）排放量有嚴格要求的地區，實踐證明第三級分離器是有效的。

ACO為何選擇直餾石蠟基餾份作為原料

石腦油是蒸汽裂解裝置的最主要原料，目前世界上超過一半的乙烯產量來自石腦油裂解（見圖2）。但是，丙烯的產量受限于丙烯/乙烯質量比（P/E），為0.4～0.6。ACO可以生產更多的丙烯和其它低碳烯烴，乙烯的產量幾乎和丙烯相同，并采用最常見的直餾石腦油（見圖3）作為原料。因此，ACO工藝可能會引起那些已經采用石腦油生產乙烯的生產商的重視。

用石腦油作為裂解原料是極其普遍的，尤其在歐洲和亞洲。在西歐，大約72％的乙烯生產原料來源于石腦油，而在中歐和中國大約是80％。

ACO工藝的技術經濟評價與反應器

圖3表示了蒸汽裂解和ACO的產品收率比較。相比之下，在相應的操作條件下，ACO可以多產15％～25％的乙烯加丙烯。從圖3的例子可以看出，ACO的乙烯加丙烯收率比蒸汽裂解高出約17％。此外，ACO生產的汽油餾分中的BTX濃度較高，絕對芳烴產率約提高了20％～25％。一種比較ACO與蒸汽裂解工藝方法是比較乙烯產品的生產成本（COP）。在這種簡單的分析比較中，副產品的收入可以抵消原料和生產成本，其它費用包括間接和營業成本，折舊（10％）和利潤（10％）也考慮在內。在相同的處理量下，ACO的每噸乙烯生產成本相比蒸汽裂解裝置較低，約為90美元/噸乙烯。

反應器 ACO工藝是同軸并流FCC技術與韓國SK能源公司專利催化劑的結合，催化劑的高選擇性可以使石腦油大量地轉化成丙烯和乙烯。ACO反應器系統包括同軸并流構造、雙提升管、封閉式旋風分離器、第三級分離器、專利的供燃料燃燒用的催化劑井、專利的催化劑脫除系統（見圖4）。

ACO反應器的顯著特點是其相對于裝置生產能力的經濟性。目前最大的液體熱裂解爐的生產能力約為20萬噸/年乙烯，或約30萬噸/年烯烴。相比之下，世界上最大的ACO單個反應器（如果大小同目前世界上最大的FCC反應器一樣）可以多生產約4～5倍的烯烴，或者說可以達到150萬噸/年乙烯和丙烯的生產能力。

雖然在許多方面，ACO反應器與煉油廠的 FCC裝置非常相似，有一些特點，凸顯輕烯烴裂解裝置和煉油廠重油裂解裝置的差異。這些特點都是來自工程商業化的經驗，包括下面幾個方面：

急冷換熱器 反應油氣的冷卻類似于裂解爐，用于產生高壓蒸汽，從而提高生產過程中的能量效率。這種換熱器在FCC裝置中是沒有的，因為大量的重油副產品，會導致嚴重的結垢。

熱平衡 ACO過程是吸熱的，而且由于原料較輕，附著在催化劑上的焦炭產生熱量不足以提供裂解反應所需的熱量。因此，必需補充燃料到反應體系。 KBR公司設計的燃料燃燒用的催化劑井已經工程商業化。

催化劑/烴分離 雖然旋風分離是很有效的，但總是會有些催化劑細粉隨裂解氣帶出。 KBR公司的催化劑細粉脫除系統已經工程商業化并適用于ACO技術。

產品回收方案 ACO可以生產聚合級乙烯和丙烯。大部分工藝流程類似于典型的烯烴廠分離回收部分。但是也有一些鮮明的不同之處，例如，微量的FCC裝置產生的特有雜質必須去除，如二氧化氮，氧和其他微量雜質。ACO產品回收方案如圖5所示，這是一個前脫丙烷流程。

ACO催化劑及首套

ACO項目商業投產

ACO工藝的關鍵在于催化劑，它由SK能源公司開發，專門用于在流化床反應器中轉化石腦油，生成與丙烯和乙烯，具有較高的轉化率。經過與韓國化工技術研究院七年的研發合作，最新的ACO催化劑具有較高的機械強度和水熱穩定性，以及對低碳烯烴的高選擇性。 SK能源的研發設施位于韓國大田，已完全可以進行從實驗室催化劑制備到中試裝置一系列的研究。 KBR公司在休斯頓（德克薩斯州）的技術研發中心還擁有一套FCC中試裝置，能夠通過獨立的測試復制SK能源公司的中試結果。 KBR公司的這套FCC中試裝置，也曾用于Superflex技術的研發，另一種類似于FCC的工藝，用于生產丙烯。第一套工程商業化的Superflex裝置由薩索爾（Sasol）公司建在南非塞康達，其中的產品收率基本與中試結果一致或略高于中試。因此，SK能源公司和KBR的中試結果可以可靠地指導和預測工程商業化ACO裝置的結果。

按照ACO示范裝置的開車時間表，商業化催化劑供給已經和一家FCC催化劑生產商以委托生產方式進行?；赟K能源公司的催化劑配方，經過一年多的放大試驗才最后確定了催化劑的商業配方。ACO示范裝置已于2010年內開車，會進一步驗證商業催化劑的性能。

第一套ACO示范裝置由SK能源公司建設，廠址在韓國蔚山(Ulsan)，新建設的一套ACO反應器并入廠區現有設施。KBR公司于2008年完成這項示范裝置的基礎工程設計，接下來由SK能源公司自行完成詳細工程設計，和在全球范圍內的設備采購。

ACO示范裝置的工作范圍包括轉化爐系統的安裝、新/廢催化劑處理設施和反應產物熱量回收設施。從反應器出來的油氣將直接發送到現有的RFCC主塔部分，而再生煙氣將被送到現有的RFCC CO鍋爐系統，再生需要的燃燒空氣由現有的RFCC主風機提供。

一旦投入運行， SK能源公司乙烯裂解爐的石腦油原料，將會進入ACO裝置，而反應后的油氣將會送到現有的煉油廠處理。這個裝置將有足夠的能力去證明ACO反應器系統預期的轉化率和產品收率。