LTAG技术专用催化剂SLG-1的工业应用

于善青，严加松，龚剑洪，郗艳龙，高立军，田辉平

(1.中国石化石油化工科学研究院，北京 100083；2.中国石化石家庄炼化分公司)

随着中国经济结构的调整，柴油消费增速低于汽油消费增速将成为常态，预计2020年中国汽油消费量约161 Mt，年均增长9%，柴油消费量约180 Mt，年均增长1%，消费柴汽比为1.12。另一方面，为了减少机动车排气污染，改善空气质量，国内高标准的清洁车用柴油标准陆续出台并实施[1]。而国内催化裂化技术的普遍应用，会生产大量高芳烃含量、低十六烷值的催化裂化轻循环油(简称LCO)。LCO的组成特性与清洁车用柴油期望的高饱和烃含量、高氢含量、高十六烷值的要求存在较大差距。因此，为了减少或转化LCO，以适应未来柴油、汽油的需求变化，中国石化石油化工科学研究院(石科院)开发了LTAG技术，将LCO馏分中的芳烃进行选择性加氢饱和，使双环芳烃加氢饱和为四氢萘型单环芳烃，再进行选择性催化裂化，实现最大化生产高辛烷值汽油或轻质芳烃的目的[2-3]。

加氢LCO含有大量的四氢萘型单环芳烃，很容易作为供氢体发生氢转移反应而重新生成双环芳烃，成为LCO馏分，很难发生开环裂化反应生成烷基苯型单环芳烃成为汽油馏分[4]；另一方面，加氢LCO和新鲜催化裂化原料性质差别较大，生产运行中受工艺和装置条件的限制，加氢LCO和新鲜原料的催化转化需要使用同一催化剂，常规的催化裂化催化剂难以满足要求。因此，石科院研制开发LTAG技术专用催化裂化催化剂SLG-1，既能高效地转化加氢LCO，又能满足新鲜原料的转化要求，并在中国石化石家庄炼化分公司(石家庄炼化)Ⅲ套催化裂化装置上进行了工业应用。

1 SLG-1催化剂的技术特点

(1) 根据加氢LCO的催化转化化学和性质特点，开发了超稳化超小晶胞Y型分子筛，与常规超稳Y型分子筛相比，具有更高的水热稳定性、更小的晶胞尺寸(小于2.443 nm)和更强的B酸中心，能够显著降低加氢LCO中四氢萘型单环芳烃和十氢萘型环烷烃的氢转移活性，同时促进环烷环的开环裂化。

(2)协同组合具有丰富中孔结构和强B酸活性的高可接近性Y型分子筛，促进单环芳烃和多环环烷烃侧链断裂。

(3)匹配具有丰富大孔结构和酸中心密度的氧化硅-氧化铝基质，增强其容炭能力以及对重油大分子的预裂化能力，更好地配合分子筛最大能力发挥选择性裂化功能。

(4)开发的SLG-1裂化催化剂能很好地配合LTAG工艺，既能高效地转化加氢LCO，又能提高新鲜催化裂化原料油的重油裂化能力，提高汽油收率。

2 工业试验装置及标定情况

石家庄炼化Ⅲ套催化裂化装置由中国石化工程建设公司(SEI)设计改造，设计加工量为2.2 Mta，反应器和再生器为高低并列式布置，再生器采用单段床层的完全再生技术，反应器采用MIP串联提升管。该装置于2016年2月20日开始投用LTAG技术，2016年3月16—18日对装置进行了空白标定，空白标定采用CGP-1催化剂。2016年3月19日Ⅲ套催化裂化装置开始使用LTAG技术专用催化剂SLG-1，SLG-1催化剂按装置正常消耗进行系统催化剂置换，催化剂补充量约4.0 td，对新鲜原料的催化剂单耗0.6～0.8 kgt，并于2016年11月10—11日对SLG-1催化剂应用效果进行总结标定。

3 结果与讨论

3.1 原料油性质

石家庄炼化Ⅲ套催化裂化装置混合原料包括加氢蜡油和加氢渣油。空白标定和总结标定期间混合原料的性质见表1。由表1可以看出：总结标定和空白标定期间混合原料油的密度、残炭、金属含量和馏程等分析数据基本相当；从原料油烃类组成数据看出，与空白标定相比，总结标定时混合原料的链烷烃质量分数下降了1.3百分点，环烷烃和单环芳烃质量分数分别提高了1.9和1.7百分点，双环芳烃质量分数下降了1.4百分点。总的来说，空白标定和总结标定的混合原料油性质虽略有差异，但具有可比性。

3.2 催化剂的性质

空白标定和总结标定的催化剂性质见表2。从表2可以看出：与空白平衡剂相比，总结标定时平衡剂具有更高的比表面积和孔体积，微反活性略高；总结标定期间平衡剂的金属钒含量略高于空白标定，金属铁、镍和锑含量基本相当。SLG-1催化剂使用后装置运行平稳，表明催化剂的性能符合装置使用要求。

3.3 主要操作条件

石家庄炼化Ⅲ套催化裂化装置的主要操作条件见表3。由表3可以看出：空白标定和总结标定期间装置新鲜进料量分别为218 th和225 th，加氢LCO回炼量分别为30 th和31 th，回炼油量均为7 th；第一反应器出口温度、原料油预热温度、再生器密相温度基本相当；沉降器压力和再生器压力变化不大；外取热蒸汽量分别为65 th和70 th。可以看出，空白标定和总结标定期间主要操作条件基本一致。

3.4 产品分布

石家庄炼化Ⅲ套催化裂化装置空白标定和总结标定时的产品分布见表4。从表4可以看出，与空白标定相比，总结标定时干气产率降低0.09百分点，液化气收率降低1.58百分点，汽油收率提高4.00百分点，柴油收率减少0.25百分点，油浆产率降低1.30百分点，总液体收率增加2.17百分点，产品分布改善。

1)液体收率=液化气收率+汽油收率+柴油收率。

3.5 主要产品性质

石家庄炼化Ⅲ套催化裂化装置空白标定和总结标定时的稳定汽油性质见表5。由表5可以看出：两次标定的汽油馏程和密度接近；与空白标定相比，总结标定时的稳定汽油烯烃含量和RON略低，汽油辛烷值桶增加3.46。

1)汽油辛烷值桶=RON×汽油收率。

空白标定和总结标定时的LCO和加氢LCO性质见表6。由表6可以看出：空白标定和总结标定时的LCO密度、氢质量分数和十六烷值基本相当；从LCO烃类含量可以看出，空白标定和总结标定时的LCO芳烃含量都比较高，二者的质量都很差；与空白标定相比，总结标定时的加氢LCO密度略低、氢含量略高；从加氢LCO的烃类含量可以看出，总结标定时的链烷烃和环烷烃含量略高，芳烃含量低，总的来说，总结标定时加氢LCO性质略好于空白标定，对提高汽油收率有利。

1)单位为μgg。

空白标定和总结标定时的油浆性质见表7。由表7可以看出，空白标定和总结标定期间的油浆密度分别为1 124 kgm3和1 113 kgm3，氢质量分数分别为6.95%和7.22%，油浆质量都很差。

空白标定和总结标定时的液化气组成见表8。由表8可以看出，与空白标定相比，总结标定时的液化气中丙烯含量略有降低，异丁烷含量增加，丁烯含量降低。

4 结 论

SLG-1催化剂是针对LTAG技术开发的专用裂化催化剂，其既能高效地转化加氢LCO，又具有较强的新鲜原料重油裂化能力，在石家庄炼化Ⅲ套催化裂化装置上的工业应用结果表明，使用SLG-1催化剂后，汽油收率增加4.00百分点，汽油辛烷值桶增加3.46，液化气收率降低1.58百分点，总液体收率增加2.17百分点，产品分布改善。