CN116554927B - 一种重油生产低碳烯烃和芳烃的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种重油生产低碳烯烃和芳烃的方法及系统,该方法包括:使重油原料送入催化裂解装置与催化裂解催化剂接触进行催化裂解反应,得到乙烯、丙烯、第一芳烃组分和催化柴油;将所述催化柴油送入柴油加氢转化装置进行加氢转化处理,得到加氢转化柴油和第二芳烃组分;使所述加氢转化柴油返回至所述催化裂解装置继续反应;使所述第一芳烃组分和第二芳烃组分进入芳烃抽提装置进行抽提处理,得到抽余油和第一芳烃产品。采用本公开的方法能够优化产品结构,增加芳烃和低碳烯烃的产率、缩短转化过程和降低化工品生产能耗,并减少产品中油品组分占比。
Description
技术领域
本公开涉及石油化工领域,具体地,涉及一种重油生产低碳烯烃和芳烃的方法及系统。
背景技术
近年来,炼化行业进入新增产能全面释放、竞争白热化时期,也是行业整合转型升级期,石油需求增速将显著放缓,并渐进峰值,化工产品高端化、绿色化发展成为新趋势。同时,煤制油、CNG、乙醇等替代车用燃料和氢能、光电、风电等新能源产业加速发展,油品市场趋于饱和,但化工产品需求逐渐增加。因此,石化行业面临的难题是如何使重油更多、更高效地转化为烯烃、芳烃等化工产品,少产成品油。
发明内容
本公开的目的是提供一种重油生产低碳烯烃和芳烃的方法及系统,该方法能够使重油更多、更高效地转化为低碳烯烃和芳烃等化工产品,减少产成品油的产生。
为了实现上述目的,本公开提供一种重油生产低碳烯烃和芳烃的方法,该方法包括:使重油原料进入催化裂解装置与催化裂解催化剂接触进行催化裂解反应,得到乙烯、丙烯、第一芳烃组分和催化柴油;将所述催化柴油送入柴油加氢转化装置进行加氢转化处理,得到加氢转化柴油和第二芳烃组分;使所述加氢转化柴油返回至所述催化裂解装置继续反应;使所述第一芳烃组分和所述第二芳烃组分进入芳烃抽提装置进行抽提处理,得到抽余油和第一芳烃产品。
可选地,所述重油原料包括加氢重油、常压渣油、减压渣油、常压蜡油、减压蜡油和原油中的一种或几种;所述第一芳烃组分包含碳原子数6~10的烃类化合物;所述第二芳烃组分包含碳原子数6~10的烃类化合物。
可选地,所述重油原料中氢含量在12重量%以上,残碳含量在4重量%以下,金属(Ni+V)含量在13μg/g以下。
可选地,所述催化裂解反应的反应条件包括:反应温度为500~650℃,反应压力为0.05~0.3MPa,反应时间为0.1~20s;所述催化裂解催化剂包括沸石分子筛、无机氧化物和粘土中的一种或几种。
可选地,所述加氢转化处理的反应条件包括:反应温度为350~450℃,反应压力为3~10MPa,反应时间为0.1~5h,氢油体积比为(300~900):1。
可选地,该方法还包括,在进行所述催化裂解反应前,将重油送入重油加氢装置进行重油加氢处理,得到所述重油原料;所述重油加氢处理的反应条件包括:温度350~500℃,压力为8~25MPa,氢油体积比为(300~900):1。
可选地,该方法还包括,将所述抽余油送至重整装置进行重整处理得到第二芳烃产品和氢气;使所述氢气返回所述柴油加氢转化装置;所述重整处理的反应条件包括:反应温度为500~600℃,反应压力为0.1~0.4MPa,反应时间为0.1~200s。
本公开第二方面提供一种重油生产低碳烯烃和芳烃的系统,该系统包括:催化裂解装置、柴油加氢转化装置和芳烃抽提装置;所述催化裂解装置包括重油原料入口、加氢转化柴油入口、乙烯出口、丙烯出口、第一芳烃组分出口和催化柴油出口;所述柴油加氢转化装置包括催化柴油入口、氢气入口、第二芳烃组分出口和加氢转化柴油出口;所述芳烃抽提装置包括第一芳烃组分入口、第二芳烃组分入口、第一芳烃产品出口、抽余油出口;所述催化裂解装置的催化柴油出口与所述柴油加氢转化装置的催化柴油入口连通;所述柴油加氢转化装置的加氢转化柴油出口与所述催化裂解装置的加氢转化柴油入口连通;所述柴油加氢转化装置的第二芳烃组分出口与所述芳烃抽提装置的第二芳烃组分入口连通,所述催化裂解装置的第一芳烃组分出口与所述芳烃抽提装置的第一芳烃组分入口连通。
可选地,所述系统还包括重油加氢装置,所述重油加氢装置包括重油入口、氢气入口和重油原料出口;所述重油加氢装置的重油原料出口与所述催化裂解装置的重油原料入口连通。
可选地,所述系统还包括重整装置,所述重整装置包括抽余油入口、氢气出口和第二芳烃产品出口;所述芳烃抽提装置的抽余油出口与所述重整装置的抽余油入口连通;所述重整装置的氢气出口与所述柴油加氢转化装置的氢气入口连通。
通过上述技术方案,本公开通过将重油进行催化裂解得到低碳烯烃、第一芳烃组分和催化柴油;再将催化柴油进行加氢转化得到加氢转化柴油和第二芳烃组分;再集中分离第一芳烃组分和第二芳烃组分。采用本公开的方法,能够优化产品结构,增加芳烃和低碳烯烃的产率、缩短转化过程和降低化工品生产能耗,并减少产品中油品组分占比。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:
图1是本发明提供的重油生产低碳烯烃和芳烃的方法的一种具体实施方式的流程示意图。
图2是本发明提供的重油生产低碳烯烃和芳烃的方法的对比例的流程示意图。
附图标记说明
1、催化裂解装置;2、柴油加氢转化装置;3、芳烃抽提装置;4、重整装置;101、重油原料;102、乙烯;103、丙烯;104、第一芳烃组分;105、催化柴油;106、第二芳烃组分;107、加氢转化柴油;108、抽余油;109、第一芳烃产品;110、第二芳烃产品;
21、催化裂化装置;22-柴油加氢装置;23、轻烃分离装置;24、加氢精制装置,25、MTBE(甲基叔丁基醚)装置;26、烷基化装置;150、乙烯;160、丙烯;201、第一液化气;202、催化汽油;203、催化柴油;204、汽油组分;205、丙烷;206、碳四;207、柴油组分;209、甲基叔丁基醚;210、醚后碳四;211、第二液化气;212、烷基化油。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。
在本公开中,在未作相反说明的情况下,术语“第一、第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一、第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本公开第一方面提供一种重油生产低碳烯烃和芳烃的方法,该方法包括:使重油原料进入催化裂解装置与催化裂解催化剂接触进行催化裂解反应,得到乙烯、丙烯、第一芳烃组分和催化柴油;将所述催化柴油送入柴油加氢转化装置进行加氢转化处理,得到加氢转化柴油和第二芳烃组分;使所述加氢转化柴油返回至所述催化裂解装置继续反应;使所述第一芳烃组分和所述第二芳烃组分进入芳烃抽提装置进行抽提处理,得到抽余油和第一芳烃产品。
通过上述技术方案,先将重油原料进行催化裂解得到低碳烯烃、第一芳烃组分和催化柴油;将催化裂解劣质柴油进行加氢转化得到加氢转化柴油和第二芳烃组分;集中分离第一芳烃组分和第二芳烃组分得到芳烃产品和抽余油。采用本公开的方法,能够优化产品结构,具体的,将重油从多产油品组分转向多产低碳烯烃和芳烃,减少产品中油品组分占比,并且,能够缩短转化过程、降低化工品生产能耗。其中,本公开所述的油品组分是指能够作为产品而被引出系统的汽油、煤油和柴油。
一种实施方式中,所述重油原料包括加氢重油、常压渣油、减压渣油、常压蜡油、减压蜡油和原油中的一种或几种,优选为加氢重油。
进一步的实施方式中,重油原料的条件包括:重油原料中氢含量在12重量%以上,优选为12~16重量%;残碳含量在4重量%以下,优选为1~4量%;金属(Ni+V)含量在13μg/g以下,优选为1~13μg/g。
在该实施方式中,当重油满足上述条件时,将重油直接作为重油原料进行催化裂解反应;当重油不满足上述条件时,需对重油经过重油加氢处理,得到的加氢重油作为重油原料进行催化裂解反应,具体的,在进行催化裂解反应前,将重油送入重油加氢装置进行重油加氢处理,得到加氢重油,将得到的加氢重油作为重油原料进行后续反应;其中加氢处理的反应条件包括:温度为350~500℃,优选为380~440℃;压力为8~25MPa,优选为10~20MPa;氢油体积比为(300~900):1,优选为(400~800):1。
为了对催化裂解反应得到的反应物料进行分离,可以在催化裂解装置内或催化裂解装置外设置分离装置;分离装置可以为本领域常规选择,本申请没有特别要求,例如分离装置可以包括精馏装置、吸收装置和萃取装置中的一种或几种。在本公开的一种具体实施方式中,分离装置包括精馏塔和/或浅冷吸收塔,用于将催化裂解反应得到的反应物料进行分离,得到低碳烯烃、第一芳组分和催化柴油。其中,低碳烯烃包含碳原子数2~3的烯烃,例如乙烯和丙烯;第一芳烃组分包含碳原子数6~10的烃类化合物,优选为6~8的芳烃类化合物,例如苯、甲苯和二甲苯。另外,催化裂解反应得到的反应物料分离还得到轻烃组分和石脑油,可将轻烃组分和石脑油作为其他装置的化工原料进行反应,其中,轻烃组分为碳原子数4~5的烃类化合物。
本公开使用的催化裂解装置可以为本领域常规选择,本申请不做特别要求,例如,催化裂解装置可以包括流化床反应器、提升管反应器和下行输送床反应器中的一种或几种。在本公开的一种实施方式中,催化裂解装置包括快速流化床、提升管和鼓泡床中的一种或几种。
一种实施方式中,催化裂解反应的反应条件包括:反应温度为500~650℃,优选为520~600℃;反应压力为0.05~0.3MPa,优选为0.1~0.2MPa;反应时间为0.1~20s,优选为0.5~15s。在该实施方式中,采用本公开所述的催化裂解条件,能够进一步增加低碳烯烃的产量。
一种实施方式中,在催化裂解反应中需要使用催化裂解催化剂,催化裂解催化剂包括沸石分子筛、无机氧化物和粘土中的一种或几种,优选为含有ZSM-5分子筛的催化裂解催化剂。在该实施方式中,使用催化裂解催化剂能够增强催化裂解反应活性,进一步的增强低碳烯烃的产量。
一种实施方式中,所述加氢转化处理的反应条件包括:反应温度为350~450℃,优选为380~420℃;反应压力为3~10MPa,优选为6~9MPa;反应时间为0.1~5h,优选为0.5~2h;氢油体积比为(300~900):1,优选为(450~850):1。
在该实施方式中,本公开使用的柴油加氢转化装置可以为本领域常规选择,本申请不做特别要求。采用上述反应条件和装置进行加氢转化处理,能够将催化柴油进一步转化为加氢转化柴油和第二芳烃组分,能够进一步增加产品中芳烃的含量。其中,第二芳烃组分包含碳原子数6~10的烃类化合物,优选为6~8的芳烃,例如苯、甲苯和二甲苯。
一种实施方式中,所述抽提处理在抽提塔中进行,所述抽提处理的处理条件包括:温度为50~100℃,优选为60~90℃;压力为0.1~0.4MPa,优选为0.1~0.3MPa。在该实施方式中,采用抽提处理对第一芳烃组分和第二芳烃组分进行分离,能够将芳烃产品从芳烃组分中分离出来,能够进一步增加芳烃产品的含量。另外,本公开所使用的抽提溶剂为本领域常规的抽提溶剂,例如抽提处理的溶剂可以选自甘醇、环丁砜、甲基吡咯烷酮和二甲亚砜中的一种或几种。
一种实施方式中,该方法还包括,将所述抽余油送至重整装置进行重整处理得到第二芳烃产品和氢气;使所述氢气返回柴油加氢转化装置;所述重整处理的反应条件包括:反应温度为500~600℃,优选为500~550℃;反应压力为0.1~0.4Mpa,优选为0.1~0.25MPa;反应时间为0.1~200s,优选为0.5~60s。在该实施方式中,将抽提处理后得到的抽余油进行重整,将抽余油转化成第二芳烃产品,能够进一步增加芳烃产品的含量。
一种实施方式中,将抽提处理和重整处理得到的第一芳烃产品和第二芳烃混合作为芳烃产品,其中,芳烃产品为碳原子数6~10的烃类化合物,优选为碳原子数6~8的芳烃,即芳烃产品主要包括苯、甲苯和二甲苯。
一种实施方式中,如图1所示,重油生产低碳烯烃和芳烃的方法包括:
将重油送入重油加氢装置于温度350~500℃、压力8~25MPa条件下进行重油加氢处理,将加氢处理得到的重油原料101送至催化裂解装置1与催化裂解催化剂接触进行催化裂解反应,得到乙烯102、丙烯103、第一芳烃组分104和催化柴油105,其中,催化裂解温度500~650℃,压力为0.05~0.3MPa;使所述催化柴油105进入柴油加氢转化装置2进行加氢转化处理,获得加氢转化柴油107、第二芳烃组分106,其中,加氢转化温度350~450℃,压力为3~10MPa;使所述加氢转化柴油107返回至催化裂解装置1进行催化裂解处理;使第一芳烃组分104和第二芳烃组分106分别进入芳烃抽提装置3进行抽提处理,得到抽余油108和第一芳烃产品109,其中抽提处理温度为50~100℃,压力为0.1~0.4MPa;使所述抽余油108进入重整装置4进行重整处理,得到第二芳烃产品110,将第一芳烃产品109和第二芳烃产品110混合作为芳烃产品,其中重整反应温度500~600℃,压力为0.1~0.4MPa。
本公开第二方面提供一种重油生产低碳烯烃和芳烃的系统,该系统包括:催化裂解装置、柴油加氢转化装置和芳烃抽提装置;所述催化裂解装置包括重油原料入口、加氢转化柴油入口、乙烯出口、丙烯出口、第一芳烃组分出口和催化柴油出口;所述柴油加氢转化装置包括催化柴油入口、氢气入口、第二芳烃组分出口和加氢转化柴油出口;所述芳烃抽提装置包括第一芳烃组分入口、第二芳烃组分入口、第一芳烃产品出口、抽余油出口;所述催化裂解装置的催化柴油出口与所述柴油加氢转化装置的催化柴油入口连通,以使催化柴油进入柴油加氢转化装置进行加氢转化处理;所述柴油加氢转化装置的加氢转化柴油出口与所述催化裂解装置的加氢转化柴油入口连通,用于将催化柴油返回至催化裂解装置进行催化裂解反应;所述柴油加氢转化装置的第二芳烃组分出口与所述芳烃抽提装置的第二芳烃组分入口连通,以使第二芳烃组分送入芳烃抽提装置进行抽提处理;所述催化裂解装置的第一芳烃组分出口与所述芳烃抽提装置的第一芳烃组分入口连通,用于将第一芳烃组分送入芳烃抽提装置进行抽提处理。
一种实施方式中,所述系统还包括重油加氢装置,所述重油加氢装置包括重油入口、氢气入口和重油原料出口;所述重油加氢装置的重油原料出口与所述催化裂解装置的重油原料入口连通,用于将加氢处理得到的重油原料送入催化裂解装置。
一种实施方式中,所述系统还包括重整装置,所述重整装置包括抽余油入口、氢气出口和第二芳烃产品出口;所述芳烃抽提装置的抽余油出口与所述重整装置的抽余油入口连通,用于将抽余油送入重整装置进行重整处理;所述重整装置的氢气出口与所述柴油加氢转化装置的氢气入口连通,用于将重整装置中分离出的氢气返回至柴油加氢转化装置。
下面的实施例将对本发明作进一步说明,但并不因此而限制本发明。
以下所用试剂,除特别说明的以外,均为化学纯试剂。下述实施例1和对比例1选用的重油均为常压渣油,氢含量为11.5重量%,残碳含量为6重量%,金属(Ni+V)含量为15μg/g。
实施例1
按照图1所示的重油生产低碳烯烃和芳烃的系统生产乙烯、丙烯和芳烃,具体方法为:
使常压渣油和氢气送入重油加氢装置,于400℃、16MPa、氢油体积比为700:1的条件下进行加氢处理得到重油原料101;得到的重油原料101中氢含量13重量%,残碳含量3.5重量%,金属(Ni+V)含量10μg/g;将重油原料101送至催化裂解装置1与含有ZSM-5分子筛的催化裂解催化剂接触进行催化裂解反应,得到催化裂化反应物料,再将催化裂解反应物料分离,得到乙烯102、丙烯103、第一芳烃组分104和催化柴油105。其中,催化裂解反应的反应温度为550℃,压力为0.2MPa,反应时间为10s。
使催化柴油105和氢气送入柴油加氢转化装置2进行加氢转化处理,经分离后得到加氢转化柴油107和第二芳烃组分106,其中,加氢转化温度380℃,压力为8MPa,时间为1.5h,氢油体积比为600:1;使加氢转化柴油107返回至催化裂解装置1进行催化裂解处理;使所述第一芳烃组分104和第二芳烃组分106送入芳烃抽提装置3进行抽提处理,得到抽余油108和第一芳烃产品109,其中,溶剂为环丁砜、温度为80℃,压力为0.25MPa;
使所述抽余油108送入重整装置4中进行重整处理,得到第二芳烃产品110,其中重整反应温度500℃,压力为0.15MPa,时间为20s。得到的各项产品及其指标见表1。
实施例2
重油生产低碳烯烃和芳烃的系统生产乙烯、丙烯和芳烃的方法同实施例1,区别在于,直接将常压渣油作为重油原料送入催化裂解装置中进行催化裂解反应。得到的各项产品及其指标见表1。
实施例3
重油生产低碳烯烃和芳烃的系统生产乙烯、丙烯和芳烃的方法同实施例1,区别在于,抽余油不进行重整处理。得到的各项产品及其指标见表1。
对比例1
采用图2所示的本领域常规采用的重油加工方法生产烯烃和芳烃的系统,具体包括以下步骤:
使重油进入重油加氢装置于400℃、16MPa条件下进行重油加氢处理,得到重油原料101;将重油原料101送至催化裂化装置21,得到乙烯150、第一液化气201、催化汽油202、催化柴油203,其中,催化裂化温度510℃,压力为0.2MPa;
使第一液化气201进入轻烃分离装置23,分离出丙烯160、丙烷205和碳四206;使碳四206进入MTBE装置25生产甲基叔丁基醚209和醚后碳四210;
将醚后碳四210送至烷基化装置26生产第二液化气211和烷基化油212;
将催化汽油202送至加氢精制装置24后获得汽油组分204;
使催化柴油203进入柴油加氢装置22进行处理,生产柴油组分207,其中柴油加氢反应温度380℃,反应压力10MPa。得到的各项产品及其指标见表1。
表1原料和产品指标
注1:化工品指乙烯、丙烯和芳烃。
由表1可知,通过实施例1~3和对比例1进行比较可知,采用本公开的重油加工方法,能够优化产品结构,具体为将重油原料由原来的多产油品组分向化工品转化,其中化工品的组成为:乙烯、丙烯和芳烃,并且不生产油品组分;同时,本公开实施例1单位产量化工品的能耗较对比例1至少降低44.8%,节能降耗作用显著。根据实施例1和实施例2的数据进行比较可知,当使用符合标准的重油原料进行反应时,能够显著增加低碳烯烃的产量和化工品的总量。根据实施例1和实施例3的数据进行比较可知,对抽余油进行重整反应,能够增加芳烃的产量,并且能够增加化工品的总量。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (8)
1.一种重油生产低碳烯烃和芳烃的方法,其特征在于,该方法包括:
使重油原料进入催化裂解装置与催化裂解催化剂接触进行催化裂解反应,得到乙烯、丙烯、第一芳烃组分和催化柴油;
将所述催化柴油送入柴油加氢转化装置进行加氢转化处理,得到加氢转化柴油和第二芳烃组分;
使所述加氢转化柴油返回至所述催化裂解装置继续反应;
使所述第一芳烃组分和所述第二芳烃组分进入芳烃抽提装置进行抽提处理,得到抽余油和第一芳烃产品;
该方法还包括,将所述抽余油送至重整装置进行重整处理得到第二芳烃产品和氢气;使所述氢气返回所述柴油加氢转化装置;
所述重整处理的反应条件包括:反应温度为500~600℃,反应压力为0.1~0.4MPa,反应时间为0.1~200s。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述重油原料包括加氢重油、常压渣油、减压渣油、常压蜡油、减压蜡油和原油中的一种或几种;
所述第一芳烃组分包含碳原子数6~10的烃类化合物;
所述第二芳烃组分包含碳原子数6~10的烃类化合物。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述重油原料中氢含量在12重量%以上,残碳含量在4重量%以下,金属Ni+V含量在13μg/g以下。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述催化裂解反应的反应条件包括:反应温度为500~650℃,反应压力为0.05~0.3MPa,反应时间为0.1~20s;
所述催化裂解催化剂包括沸石分子筛、无机氧化物和粘土中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述加氢转化处理的反应条件包括:反应温度为350~450℃,反应压力为3~10MPa,反应时间为0.1~5h,氢油体积比为(300~900):1。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,该方法还包括,在进行所述催化裂解反应前,将重油送入重油加氢装置进行重油加氢处理,得到所述重油原料;
所述重油加氢处理的反应条件包括:温度350~500℃,压力为8~25MPa,氢油体积比为(300~900):1。
7.一种采用权利要求1~6中任意一项所述的方法进行重油生产低碳烯烃和芳烃的系统,其特征在于,该系统包括:催化裂解装置、柴油加氢转化装置和芳烃抽提装置;
所述催化裂解装置包括重油原料入口、加氢转化柴油入口、乙烯出口、丙烯出口、第一芳烃组分出口和催化柴油出口;
所述柴油加氢转化装置包括催化柴油入口、氢气入口、第二芳烃组分出口和加氢转化柴油出口;
所述芳烃抽提装置包括第一芳烃组分入口、第二芳烃组分入口、第一芳烃产品出口、抽余油出口;
所述催化裂解装置的催化柴油出口与所述柴油加氢转化装置的催化柴油入口连通;所述柴油加氢转化装置的加氢转化柴油出口与所述催化裂解装置的加氢转化柴油入口连通;所述柴油加氢转化装置的第二芳烃组分出口与所述芳烃抽提装置的第二芳烃组分入口连通,所述催化裂解装置的第一芳烃组分出口与所述芳烃抽提装置的第一芳烃组分入口连通;
所述系统还包括重整装置,所述重整装置包括抽余油入口、氢气出口和第二芳烃产品出口;
所述芳烃抽提装置的抽余油出口与所述重整装置的抽余油入口连通;
所述重整装置的氢气出口与所述柴油加氢转化装置的氢气入口连通。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述系统还包括重油加氢装置,所述重油加氢装置包括重油入口、氢气入口和重油原料出口;所述重油加氢装置的重油原料出口与所述催化裂解装置的重油原料入口连通。
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