回顾了中国石化石油化工科学研究院开发的重质原料制轻烯烃的催化裂化家族工艺的发展过程。这些技术与催化裂化工艺的不同在于其采用了新的工艺设备布置和特殊配方催化剂。催化裂化家族工艺主要包括以重质油为原料多产丙烯的催化裂解(DCC-Ⅰ)技术、多产丙烯兼顾生产优质汽油的催化裂解(DCC-Ⅱ)技术，最大量生产优质汽油和液化气(MGG)技术、用常压渣油最大量生产优质汽油和液化气(ARGG)技术，提高柴油并多产气体烯烃和液化气(MGD)技术，重油催化裂化提高异构C4和C5气体烯烃产率(MIO)技术，以重质油为原料最大量生产乙烯和丙烯的催化热裂解(CPP)技术，选择性催化裂解(MCP)技术、增强型催化裂解(DCC-plus)技术、高效催化裂解(RTC)技术。介绍了这些技术开发及工业应用的过程及结果，展望了其未来发展方向，为炼油向化工转型提供参考。

　　催化裂化家族工艺是在催化裂化工艺的基础上，根据当时我国国民经济发展的需要，通过开发新的催化材料和催化剂，并相应地改造催化裂化工艺和设备，来调整催化裂化产品的分布，以满足市场的需求，从而获得最大的经济效益[1]。

　　催化裂化家族工艺有两层含义：第一，它是在现代催化裂化技术基础上发展起来的；第二，这个发展和延伸成为系列化。催化裂化家族工艺主要包括以重质油为原料多产丙烯的催化裂解(DCC，即DCC-Ⅰ)技术、多产丙烯兼顾生产优质汽油的催化裂解(DCC-Ⅱ)技术、最大量生产优质汽油和液化气(MGG)技术、用常压渣油最大量生产优质汽油和液化气(ARGG)技术、以重质油为原料最大量生产乙烯和丙烯的催化热裂解(CPP)技术、提高柴油并多产气体烯烃和液化气(MGD)技术以及重油催化裂化提高异构C4和C5气体烯烃产率(MIO)技术等。这些新工艺的开发，都是以市场为导向的，是原中国石化总公司的战略课题，是在中国石化石油化工科学研究院(石科院)长期研究积累的基础上，通过各学科各研究部门的通力合作，以矩阵式的攻关方式进行研发，然后通过与工程设计、生产单位的紧密协作，以“十条龙”攻关的形式从实验室研究直到工业化开发成功。

　　随着催化裂化原料和市场的变化，石科院催化裂化家族工艺成员不断扩充，近年来相继开发出选择性催化裂解(MCP)技术、增强型催化裂解(DCC-plus)技术、高效催化裂解(RTC)技术等。

　　20世纪80年代，我国原油的年产量已达100 Mt，中央提出进行“如何用好1亿吨油”的规划，要求各有关部门提出建议。

　　早在1980年，石科院根据国外的报导，对ZSM-5沸石的择形催化裂化提高汽油辛烷值予以关注，并建立了限制指数(Constrain Index)的气相色谱分析方法，来评价ZSM-5沸石的择形催化性能[2]。1982年，对ZSM-5沸石作为催化裂化高辛烷值汽油助剂进行了研究，取得了满意的结果[3]。之后，以轻柴油为原料，用老化后的ZSM-5催化剂，在常规催化裂化条件下，得到高产率的丙烯[4]。在催化裂化过程中，通过加入ZSM-5助剂、提高反应温度和加大蒸汽量，可使产品中的丙烯含量比常规催化裂化增加2倍以上。以上这些研究结果，都为用重质油生产轻烯烃和提高汽油辛烷值提供了试验依据，从而为实现重质油制轻烯烃实现工业化建立了信心。

　　石科院成功开发了ZRP沸石，性能非常适合重质油多产丙烯，在国内获得了专利授权，并于1988年初建成一套10 kg/h的催化剂生产中试装置。同时，FCC改造后的中型装置正式投入运行试验。用大庆减压蜡油(VGO)和管输蜡油作原料，丙烯的产率分别为21%和17%。

　　1990年1月到9月，中国石化济南分公司把原300 kt/a的提升管高效再生FCC装置，改造为60 kt/a的DCC装置。工业试验标定结果表明，以临商中间基油为原料，在反应温度560 ℃时，乙烯产率为4.16%～5.67%，丙烯产率为16.68%～20.56%，丁烯产率为12.37%～15.12%，与中型试验结果吻合。

　　中国石化安庆分公司(安庆石化)第一套400 kt/a DCC工业装置由石科院提供设计基础数据，原中国石化北京设计院承担工程设计，从1992年开始设计施工，1995年3月24日开车成功。工业标定显示，该装置处理量达到500 kt/a，以减压蜡油和加氢蜡油(HTVGO)为原料，丙烯产率为17.0%～18.6%。该装置投产成功不仅为DCC工艺技术的完善提供了经验，而且对提高我国石化工业经济效益具有重要意义。

　　1994年与美国石伟工程公司合作，DCC技术在泰国找到了用户——TPI石油公司，为我国炼油成套技术出口创造了条件。泰国DCC装置设计加工能力为750 kt/a，由美国石伟工程公司承包设计，使用的裂解催化剂是由中国石化齐鲁石化公司催化剂厂提供的开工剂CRP-S和正常生产用剂CRP-1催化剂。

　　装置于1995年开始建设，1997年7月9日正式标定，结果显示，乙烯和丙烯产率分别达到5.06%和17.43%，均达到了设计指标。

　　与泰国TPI公司达成DCC技术使用许可协议10年之后，2004年又向沙特阿拉伯阿美石油公司转让了该技术，建设了一套4.60 Mt/a特大型DCC装置。该装置是目前全球最大的DCC装置，于2009年5月一次开车成功。性能考核标定结果显示，装置处理量达到4.65 Mt/a，聚合级丙烯和乙烯的实际产量分别为1.005 4 Mt/a和227.3 kt/a，分别超过了950 kt/a和225 kt/a的保证值；其余各项产物产量和性质指标也全部达到了技术许可合同的保证值。这表明DCC技术超大型化的全面成功，在国际上被业界风趣地誉为“丙烯发生器”。

　　到2020年底，又有4套装置分别在印度和泰国先后投产，生产能力总共为8.00 Mt/a；另有一套2.90 Mt/a装置正在设计之中。

　　在实验室成功开发出以重质油为原料生产丙烯的DCC-Ⅰ技术后，石科院于1988年开始进行以重质油为原料直接制取异构烯烃的DCC-Ⅱ型催化裂解技术探索研究，目的在于提高汽油的品质，同时兼顾增产丙烯、异丁烯和异戊烯。为此，必须增加重油的一次裂化，增加汽油的二次裂化，抑制氢转移反应，增强催化剂的脱氢功能和提高异构烯烃在总烯烃中的比例[6-7]。与DCC-Ⅰ工艺比较，DCC-Ⅱ型工艺的反应器只是提升管，没有床层。反应温度介于催化裂化与DCC-Ⅰ之间，为500～540 ℃，稀释蒸汽量和剂油比也介于二者之间。同时，研制出了DCC-Ⅱ型催化裂解催化剂CIP-1催化剂。

　　1994年8月，在对中国石化济南分公司150 kt/a的催化裂化装置进行改造后，进行了DCC-Ⅱ型工艺的工业试验。结果显示：以临商蜡油掺脱沥青油(DAO)为原料，丙烯产率为12.52%，异丁烯产率为4.57%，异戊烯产率为5.78%，汽油产率为40.98%。

　　通过对重油催化裂解过程丙烯生成途径的研究，明确了丙烯生成是重油大分子一次裂化和汽油馏分二次裂解共同作用的结果。重油馏分催化裂解初期，以重油大分子一次裂化生成丙烯为主，同时干气主要由单分子裂化反应生成；随着原料转化深度的增加，汽油馏分二次裂解反应在丙烯生成反应中所占比例增大，同时缩合反应对干气生成的影响更为重要[8]。

　　基于上述重油一次裂解反应和高烯烃含量汽油二次裂解反应的基础研究，开发出重油选择性裂解(MCP)技术，并在扬州石化有限责任公司(扬州石化)进行了工业试验。扬州石化将一套ARGG装置改造成MCP工业示范装置，进行MCP技术的工业验证[9]。装置改造设计基础工艺包由石科院提供，长岭炼化岳阳工程设计有限公司进行工程设计，中国石化第十建设公司负责施工。该装置于2010年8月开工建设，2011年7月一次开车成功。

　　该装置以苏北常压渣油(ATB)为原料，采用MCP技术后装置的丙烯产率达到17.05%，异丁烯产率达到5.5%，干气产率为4.79%，裂解汽油研究法辛烷值(RON)为94.6，裂解柴油十六烷指数为30，装置总液体收率为80.23%。MCP技术在产品分布合理的前提下达到了丙烯产率最大化的技术目标。扬州石化在采用MCP技术后，连续多年获得中国石化吨油效益优胜单位。

　　为了克服DCC-Ⅰ技术无法兼顾提高轻烯烃产率和降低干气与焦炭产率的不足，石科院提出增强型催化裂解(DCC-plus)技术构思，采用多反应区组合反应器型式，在DCC-Ⅰ的基础上增加了第二提升管反应器，通过第二提升管将高温、高活性的再生催化剂输送到流化床反应器中，流化床反应器的温度和催化剂活性可通过第二提升管反应器中催化剂的温度和循环量来调节，实现提升管反应器与流化床反应器的分区精准控制。增强型催化裂解技术不仅强化了重质原料油的一次裂化反应和汽油馏分的二次裂化反应，而且耦合了C4馏分和轻汽油馏分循环裂化技术，通过第二提升管将富含烯烃的C4馏分和轻汽油馏分进行回炼，可以进一步提高丙烯和乙烯的产率[10]。

　　中国海油东方石化有限公司1.20 Mt/a DCC-plus装置于2014年2月一次开车成功[11]。2015年标定结果显示，以涠洲等常压渣油为原料，丙烯产率为13.97%，干气产率为4.34%，汽油产率为35.10%，汽油RON为96。为适应市场需求的变化，在2017年，通过催化剂配方和操作条件的调整，丙烯产率达到18.22%，汽油产率降至25.87%。

　　中国海油大榭石化有限公司2.20 Mt/a DCC-plus装置使用的原料为常压渣油和加氢裂化尾油(UHCO)的混合原料油[12]。2016年6月大榭石化DCC-plus装置一次开车成功。工业运转及标定结果表明[13]，使用50%石蜡基常压渣油与50%中压加氢裂化尾油的混合原料，装置的乙烯产率为5.16%，丙烯产率为 21.55%。

　　MGG是多产液化气和汽油的催化裂化家族工艺，采用各种重减压馏分油、掺渣油、脱沥青油或焦化蜡油为原料；ARGG是以常压渣油为原料的MGG工艺[16-18]。

　　1992年6月底，对原中国石化兰州炼化公司(兰州炼化)第一套催化裂化装置进行了停工改造，于7月30日开始了最大量生产富含烯烃(尤其是丙烯)的液化气和辛烷值高、安定性好的汽油的MGG工艺技术的工业试验[19]。经过3个多月的工业运转，采用提升管反应器，使用RMG和RAG系列催化剂，反应温度为510～540 ℃，液化气产率可达25%～40%，汽油产率为40%～55%，液化气加汽油产率为70%～80%，液化气和汽油产率的比值可以用不同的操作条件来控制和调节。汽油RON一般为91～95，MON为80～82，诱导期为500～900 min。该工艺的主要特点是：油气兼顾，原料范围广，高价值产品收率高和产品灵活性大等。

　　在MGG成套技术的基础上，石科院进一步研究开发了以常压渣油为原料的工艺和催化剂，即ARGG工艺技术。

　　1998年6月，在原岳阳石化总厂建成投产第一套800 kt/a大型工业化ARGG装置。ARGG工艺技术的主要特点[20]是：①油气兼顾，油化结合。在高的液化气和汽油产率下，同时可以得到好的油品质量，特别是汽油的质量，相当于或优于催化裂化的油品性质。②原料广泛。可以加工各种原料，特别是可以加工掺渣油、常压渣油或者原油等重质原。