提高催化裂化装置的轻质油收率和液收率一直是中国催化裂化技术发展的不竭动力。干气是催化裂化反应过程中利用价值较低、氢含量最高的副产物,干气产率越高,重催原料中氢的有效利用率就越低,其结果必然影响轻质油和液收率的提高。高油剂混合能量催化裂化通过适当降低再生催化剂温度、提高剂油比,从而有效减少重油催化裂化过程中的热裂化反应,提高目的产品选择性,可以有效降低干气产率,实现液收率和轻质油收率的显著提高。并且,对于重油催化裂化反应这一复杂的平行-顺序反应,反应深度对各产物产率分布有着重要影响。针对提升管反应器不同区域内的反应特征以及这些过程发生的序列特点及相互影响,从工艺工程上将其协同在一起发挥作用,一方面使不同区域的反应环境得到强化,另一方面使多个区域的反应相互促进,可以实现对催化裂化反应转化深度的精密控制,这将对降低干气产率、提高轻质油收率发挥巨大作用。　　为了掌握高油剂混合能量催化裂化反应的本质,为工业应用及相关工艺的开发提供指导,本文对常规重油催化裂化及高油剂混合能量催化裂化工艺条件进行了系统对比研究,探索了再生催化剂(以下简称再生剂)温度降低与剂油比提高之间的匹配关系,通过数值模拟优化和选择了不同冷、热催化剂混合方案和混合结构。在以上关键科学问题的实验室研究基础上,进一步选择干气产率较高的济南炼化140万/吨重油催化裂化工业装置,以高油剂混合能量催化裂化为工艺基础,实施了提升管反应器进料区、反应区和出口区的多区协控强化设计,进行了工业试验。　　首先,利用催化裂化中型实验装置,通过实验对比研究了一系列不同性质原料油高油剂混合能量催化裂化反应规律研究。结果表明,干气和焦炭的生成主要发生在提升管反应器底部的油剂混合反应初期,减少干气和焦炭产率应首先通过优化油剂混合初期的反应条件出发,即在保证原料油所需汽化热量的前提下减小原料油与再生剂之间温差,并提高剂油比增加反应器内的催化剂总体活性以抑制油气渐次裂化阶段的热裂化反应;提高剂油混合能量,即在合适再生剂温度条件下增加剂油比可获得优于常规催化裂化反应条件的产物分布,轻质油收率提高0.5-1.0个百分点,装置液收率提高1.0-2.0个百分点。各个反应条件的考察表明高油剂混合能量重油催化裂化合适的工艺条件是再生剂温度630～640℃、剂油比8时,反应温度为500～510℃,反应时间2.8-3.0s;或再生剂温度630～640℃、剂油比9时,反应温度为500～510℃,反应时间2.4～2.6s。对于不同性质的原料油和催化剂,在提高剂油混合能量后选择合适的反应时间,控制转化深度是提高液收率的关键。　　然后,针对高油剂混合能量催化裂化反应条件,需要降低催化剂温度,提高剂油比并实现冷、热再生剂的均匀混合,利用数值模拟的方法对冷、热催化剂在预提升段内的不同混合方式进行了研究。结果表明,设计的预提升段内高温和冷却催化剂的混合效果还有进一步改进的空间。通过工艺条件以及结构的优化计算发现改变预提升蒸汽以及松动蒸汽的流量对混合效果影响不大;增加预汽提段的轴向高度可以改善混合效果;另外,提高冷却催化剂温度也可以降低预提升段出口处冷、热催化剂之间的温差;而对混合效果改善最为明显的是预提升段结构的改变。数值模拟结果还表明,采用优化的预提升段结构,同时使轴向高度增加,适当提高冷却后催化剂温度,可以实现预提升段出口冷、热催化剂之间的温差大幅度降低、混合效率增加,可以满足多区协控催化裂化(Multi-Zone coordinated-Controlled Catalytic Cracking Process,以下简称MZCC)工艺提升管反应器内低再生剂温度、大剂油比的工艺要求。　　最后,针对济南140万吨,年的催化裂化装置具体情况和现场流程,结合实验室在工艺、工程方面的研究结果,确定了MZCC技术的工艺方案并对工业装置进行了设计改造,该技术方案的创新主要体现在提出了“重油催化裂化反应多区协控”概念和实现反应多区协控所需的反应环境,在工艺工程上设计了高效的再生剂冷却系统及高效的提升管出口超短快分系统,采用再生催化剂与反应物之间较小温差条件下的大剂油比操作观点。从工业试验标定结果看,总体上取得了良好的效果。与改造前的空白标定数据比较,在原料残炭增加0.3 wt%、原料密度明显增加情况下,MZCC技术标定期间干气产率降低0.20个百分点,液收提高2.85个百分点;通过改变再生剂温度分别在700℃和670℃条件下标定看,降低再生剂温度后,干气产率无变化的情况下,总液收率提高0.1个百分点,焦炭产率提高0.39个百分点,装置能耗降低明显。同时发现,为充分发挥MZCC工艺技术优势,还可从改变原料进料位置,降低提升管反应时间入手,进一步通过提高剂油比以改善产品的选择性。