利用催化裂化装置改质常压直馏汽油

陈文龙

【摘要】山东石大科技集团（简称石大科技）为探索一条低品质汽油改质的途径，在20万吨/a两段提升管催化裂化装置（TSRFCC）进行常压直馏汽油改质实验。通过工业应用表明，采用TSRFCC技术并使用相应的辅助催化剂使汽油中烯烃体积分数大幅度下降，芳烃体积分数有所增加。

【关键词】产品组成 改质 常压蜡油 回炼量 直馏汽油

一、前言

石大科技有1.0Mt/a常减压装置，0.2Mt/a两段提升管催化裂化装置，3万吨气体分离装置和7万吨/a溶剂油装置各1套。常压装置生产的直馏汽油作为溶剂油装置的原料生产号70#溶剂油，产品附加值较低。本厂采用直馏汽油进催化裂化装置回炼技术以改善直馏汽油品质，提高其辛烷值。

二、装置概况

石大科技催化裂化装置是应用石油大学（华东）化学化工学院开发的两段提升管技术的第一套工业化实验装置。第一根提升管裂化新鲜原料，第二根提升管下部喷嘴进直馏汽油，上部喷嘴进回炼油和油浆。两器采用沉降器在上、再生器在下的同轴式布置，新增加催化剂缓冲罐，可起部分烧焦作用。催化剂自再生器用输送管提升到催化剂缓冲罐后，再从催化剂缓冲罐分别进入一、二段提升管，反应后油气进入沉降器。特点是催化剂接力、大剂油比、短反应时间及分段反应，能够提高轻质油收率，降低干气和焦碳产率，并改善汽油的产品质量。

三、直馏汽油改质技术

直馏汽油不含烯烃且链烷烃含量较高，辛烷值低，通过催化改质可使芳烃含量明显增加，马达法辛烷值提高10～22个单位。酸性催化剂的反应机理为：在高温、高剂油比、短接触时间等条件下，既有利于小分子的改质，又有利于减少干气和焦炭的生成，其产品分布较为理想。

四、直馏汽油改质实验过程

直馏汽油改质工业应用为了减少直馏汽油回炼量对装置操作稳定性和产品分布的影响并根据石油大学实验室研究数据将汽油回炼量定在一段反应器新鲜进料量的8-9%（m），通过调整不同催化剂添加量和二段剂油比以考察汽油的产品性质。制定以下生产方案：一段进料量22.0-22.5t/h，汽油回炼量1.8-1.9t/h，然后分为五个阶段进行调整操作：①LTB-2催化剂在系统藏量中所占比例从7%提高到11%，平稳运行2d；②LTB-2催化剂在系统藏量中所占比例从11%提高到15%，平稳运行2d；③二段反应温度从510℃提高到520℃，平稳运行2d；④二段反应温度从520℃提高到530℃，平稳运行2d；⑤二段反应温度维持530℃，二段进5吨重油回炼，平稳运行2d。

（一）原料油

催化裂化装置加工的原料油为常压蜡油，其性质如下：密度（20 ℃）为0.9013g.cm-3；黏度（80 ℃） 为21.21mm2.s-1；凝固点42℃；残炭质量分数0.64%；饱和烃质量分数75.46%；芳烃质量分数20.06%；胶质质量分数4.48%；沥青质质量分数0%；初馏点337℃；10%馏出421℃；50%馏出468℃；90%馏出550℃。

常减压直馏汽油性质如下：密度（20 ℃）0.7325g.cm–3；黏度（50 ℃）0.432mm2.s-1；黏度（100 ℃）0.253mm2.s-1；相对分子量99；饱和烃烃质量分数90.91%；芳烃质量分数8.29%；烯烃质量分数0%；研究法辛烷值54.7；初馏点49℃；10%馏出78℃；50%馏出108℃；90%馏出132℃；干点154℃。

（二）催化剂

催化装置使用的催化剂CORH性质：Na2O质量分数0.24%；Al2O3质量分数49.8%；灼烧减量12.1%；比表面积225m2·g-1；孔体积（水滴法）mL·g->0.311；堆密度0.72g·mL-1；微反活性（800 ℃×4 h）80；筛分组成质量分数：<45.8μm时为4.9；45.8～111.0μm時为91.3；>111.0μm时为3.8。

催化剂LTB-2性质：Na2O质量分数0.21%；Al2O3 质量分数48.6%；灼烧减量9.2%；比表面积211m2·g-1；孔体积（水滴法）mL·g->0.311；堆密度0.74g·mL-1；微反活性（800 ℃×4h）78；筛分组成质量分数：<45.8μm时为5.2；45.8～111.0μm时为91.6；>111.0

μm时为3.2。

（三）实验方案

分为五个阶段进行实验，直馏汽油回炼后对装置操作影响较小，。随着LTB-2催化剂加量的增加汽油辛烷值有较为明显提高。当二段剂油比大幅度提高以后汽油辛烷值有小幅度提高，在装置检修时将直馏汽油回炼直接二段预提升段以增加剂油比。直馏汽油回炼与投用前相比，汽油的烯烃体积分数降幅较大，芳烃体积分数变化不大，研究法辛烷值为89.2～90.8。

（四）直馏汽油进催化装置反应机理讨论

直馏汽油进入FSRFCC装置第二段提升管反应器下喷嘴与再生催化剂接触，通过调整操作条件二段剂油比能达到15大幅超出常规催化裂化的剂油比。并且第二段提升管反应时间较短，减少了二次裂化反应，降低了汽油组分裂解为液化气量，并且第二段反应温度控制控制在530度左右直馏汽油在高活性、高温度的条件下，裂解成小分子烯烃而转移到液化气中，降低了汽油的烯烃组分。

直馏汽油能进入其孔道进行瞬间反应，而重油则不能进入反应。直馏汽油在催化剂强酸中心发生氢转移和异构化反应。因直馏汽油生焦量非常少只有0.5%，因而不影响重油转化。催化剂孔道内表面积碳很少。催化剂内表面很少的积碳不会影响重油转化。而重油回炼之后使二段剂油比明显增加直馏汽油能与催化剂更充分接触，促进了氢转移和异构化反应。氢转移反应降低了汽油中烯烃体积分数，而异构化反应增加了芳烃体积分数，保证了汽油辛烷值。

五、结论

（1）直馏汽油进行催化改质，使低品质汽油性质得到提高，且稳定汽油的辛烷值降幅不大。

（2）与直馏汽油回炼投用前相比，汽油的烯烃体积分数下降幅度较大，芳烃体积分数变化不大，研究法辛烷值为89.2～90.8。

（3）LTB-2多产丙烯催化剂对直馏汽油改质有明显的促进作用，二段大剂油比对汽油改质也有一定的帮助。

（4）对直馏汽油进行回炼，投资小，装置改造方便，装置操作稳定。在一些没有直馏汽油改质的装置上，是一条有效改善汽油品质的途径，能为炼厂带来较大的经济效益。

参考文献：

[1]崔素新，张国才， 低品质汽油催化改质[D].催化裂化协作组第七届年会报告论文集. 北京：中国石化集团公司催化裂化情报站， 2000.

[2]孙武，两段提升管催化裂化多产丙烯催化剂LTB-2的应用[J].炼油技术与工程，2006.