提高催化裂化汽油辛烷值的影響因素及對策

高杰　劉雯

摘 要：介紹中國石化九江石化公司1#催化裂化裝置汽油辛烷值偏低的問題，分析原料組成、工藝條件、催化劑活性以及汽油蒸氣壓等因素對汽油辛烷值的影響。通過改變裝置系統(tǒng)相關(guān)工藝操作條件，汽油辛烷值由調(diào)整前的89左右上升至調(diào)整后的91.5，達(dá)到了提高汽油辛烷值的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：催化裂化;汽油辛烷值;催化劑;操作參數(shù)

中圖分類號：TE624 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）25-0124-03

Influencing Factors and Countermeasures for Improving Octane Number of FCC Gasoline

GAO Jie LIU Wen

（Sinopec Jiujiang Petrochemical Company， Jiangxi Vocational College of Finance and Economics， Jiujiang Jiangxi 332000）

Abstract： The problem of low octane number of gasoline in 1# catalytic cracking unit of Sinopec Jiujiang Petrochemical Company was introduced. The effects of raw material composition， process conditions， catalyst activity and gasoline vapor pressure on gasoline octane number were analyzed. By changing the relevant process operating conditions of the unit's reverse regeneration system， the gasoline octane number increased from about 89 before adjustment to more than 91.5 after adjustment， reaching the goal of improving the gasoline octane number.

Keywords： Fluid Catalytic Cracking（FCC）;gasoline octane number;catalyst;operating parameters

中國石化九江石化公司1#催化裂化裝置采用MIP-DCR工藝技術(shù)，年處理能力為1.2×10t。自每年8×10 t油品質(zhì)量升級改造開工以來，原料中芳烴含量下降，導(dǎo)致汽油中芳烴及烯烴含量降低，致使催化汽油辛烷值由升級改造開工前的均值91降至開工后的89左右。

1 裝置催化汽油辛烷值影響因素

1.1 原料性質(zhì)

催化裂化主要是正碳離子反應(yīng)。催化裂化（Fluid Catalytic Cracking，F(xiàn)CC）原料是由多種烴類組成的混合物。它們在裂化催化劑上的反應(yīng)行為不同，產(chǎn)物分布和性質(zhì)隨之改變。影響FCC汽油辛烷值大?。≧esearch Octane Number，RON）研究的原料性質(zhì)包括密度、特性因數(shù)等。原料油密度每增加100 kg/m，RON可凈增1.4單位[1]。裝置混合原料及汽油性質(zhì)如表1所示。

從表1得出，油品質(zhì)量升級改造開工前后，催化原料飽和烴含量上升明顯，芳烴含量下降較多。因此，提高催化汽油辛烷值應(yīng)從原料性質(zhì)及其裝置操作參數(shù)入手。

1.2 主要操作參數(shù)

從催化裂化反應(yīng)機(jī)理看，提高汽油辛烷值就是對原料、催化劑、操作條件及設(shè)備結(jié)構(gòu)等進(jìn)行綜合優(yōu)化，抑制氫轉(zhuǎn)移速度，多產(chǎn)芳烴、烯烴和異構(gòu)烴等單體烴。在原料性質(zhì)、催化劑類型相對固定的情況下，操作參數(shù)對催化汽油辛烷值的影響顯得尤為重要。催化裂化反應(yīng)中的主要參數(shù)如表2所示。

從表2可以看出，裝置為大負(fù)荷生產(chǎn)，且燒焦罐溫度較設(shè)計參數(shù)偏高，劑油比相對較小，不利于增產(chǎn)高辛烷值汽油，需采用降低燒焦罐溫度、降低原料預(yù)熱溫度、提高劑油比以及降低空速進(jìn)一步提高反應(yīng)深度等操作。

1.3 主催化劑性質(zhì)

裝置使用長嶺催化劑公司生產(chǎn)的ABC-1新型抗堿氮催化劑。從近4年入廠檢驗數(shù)據(jù)來看，新鮮劑篩分0～20 μm和0～40 μm顆粒含量保持穩(wěn)定。從電鏡照片看，球形度和光滑度較好，少部分存在黏連，催化劑總體性能良好。但是，抗堿氮專用劑ABC-1稀土含量較高，造成裝置催化汽油辛烷值偏低，需要控制適宜的基質(zhì)活性。

2 提高催化汽油辛烷值過程分析及對策

為提高催化汽油辛烷值，借助Petro-SIM流程模擬軟件，結(jié)合實驗室管理（Laboratory Information Management System，LIMS）系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，對提高催化汽油辛烷值進(jìn)行流程模擬與優(yōu)化，得出最佳操作參數(shù)，并應(yīng)用于生產(chǎn)。

2.1 原料性質(zhì)對催化汽油辛烷值的影響

原料組成對汽油辛烷值影響很大。原料中烷烴會降低汽油辛烷值，而環(huán)烷烴及芳烴能增加辛烷值。隨著原料中芳烴特別是單環(huán)芳烴含量的上升，單環(huán)芳烴經(jīng)裂化脫烷基或烷基側(cè)鏈斷裂生成烯烴和芳烴，同時原料中鏈烷烴含量下降，導(dǎo)致汽油中烷烴含量下降，烯烴含量上升，環(huán)烷烴含量也有所上升，提高了汽油辛烷值。原料組成對產(chǎn)品收率及性質(zhì)的影響如表3所示。

由表3可得，在固定原料處理量、提高加氫重油量以及降低尾油流量的操作調(diào)整過程中，隨著原料性質(zhì)的變重和芳烴含量增加，催化汽油辛烷值將上升，但是超過一定限度催化汽油辛烷值又會降低。目前，已將原料油配比控制為加氫重油90 t/h，冷蠟油45 t/h，加裂尾油20 t/h。

2.2 反應(yīng)溫度對催化汽油辛烷值的影響

反應(yīng)溫度是對催化裂化汽油辛烷值影響最大的因素。提高反應(yīng)溫度，有利于稠環(huán)芳烴裂解成小分子烯烴。對于帶有長側(cè)鏈或多側(cè)鏈的重芳烴，高溫下側(cè)鏈易斷裂，然后以低沸點芳烴的形式進(jìn)入汽油餾分。一般地，在一定轉(zhuǎn)化率下，反應(yīng)溫度每增加10 ℃，汽油辛烷值增加0.7～0.9單位[2]。管出口溫度對產(chǎn)品收率及性質(zhì)的影響如圖1所示。

由圖2可以得出，隨著反應(yīng)溫度的升高，汽油收率先上升后下降，汽油辛烷值桶上升。平均反應(yīng)溫度每上升10 ℃，汽油辛烷值上升0.9。在提升管出口溫度提至518 ℃時，汽油收率開始下降。目前，裝置一反出口溫度控制在532 ℃左右。

2.3 催化劑活性對催化汽油辛烷值的影響

通常，催化劑活性增加，氫轉(zhuǎn)移活性也相應(yīng)增強(qiáng)，而產(chǎn)品中烯烴含量相對減少，導(dǎo)致汽油辛烷值有所下降。但是，催化劑活性過低時，催化裂化程度降低，致使汽油中的催化裂化汽油含量減少，熱裂化汽油含量增加，導(dǎo)致辛烷值降低。催化劑活性對產(chǎn)品收率及性質(zhì)的影響如圖2所示。

隨著催化劑活性的上升，催化汽油收率先上升后下降，而汽油辛烷值先上升后下降。在催化劑活性為65%時，汽油辛烷值桶達(dá)到最大。在實際操作中，催化劑活性均值控制在63%左右。

2.4 劑油比對催化汽油辛烷值的影響

提高劑油比可提高轉(zhuǎn)化深度，會使汽油中小分子烴、異構(gòu)烴及芳烴含量增加。實際生產(chǎn)中，劑油比每提高1單位，汽油辛烷值可上升0.6單位[3]。在保證原料充分霧化效果的基礎(chǔ)上，可通過降低進(jìn)料預(yù)熱溫度來實現(xiàn)劑油比的控制。原料預(yù)熱溫度對產(chǎn)品收率及性質(zhì)的影響如表4所示。

從轉(zhuǎn)化率角度來看，增加劑油比使轉(zhuǎn)化率增加，而轉(zhuǎn)化率影響汽油的組成，改進(jìn)了汽油的支化程度，使辛烷值增加[4]。目前，裝置原料預(yù)熱溫度控制在215 ℃。

2.5 催化汽油蒸氣壓對催化汽油辛烷值的影響

丁烷的辛烷值較高，而丁烷又影響汽油蒸氣壓。操作上可通過優(yōu)化穩(wěn)定塔操作參數(shù)，實現(xiàn)蒸氣壓上限卡邊操作，增加汽油中丁烷含量，提高汽油辛烷值[5]。催化汽油蒸氣壓對辛烷值的影響如表5所示。

由表6可知，隨著穩(wěn)定塔底溫度的降低，汽油收率上升，汽油辛烷值均上升。平均穩(wěn)定塔底溫度每下降1 ℃，汽油辛烷值上升0.05。目前，催化汽油蒸氣壓按照生產(chǎn)調(diào)度指令上限進(jìn)行控制。

3 對策實施效果

自對策實施以來，催化汽油辛烷值逐步增長至91.5以上，比對策實施前增加近3個單位。裝置汽油辛烷值的提高，增大了汽油調(diào)和工作的靈活性，降低了高標(biāo)號汽油的調(diào)和成本。裝置操作調(diào)整前后對催化汽油辛烷值的影響如表6所示。

4 結(jié)論

①提高原料中環(huán)烷烴和芳烴含量，汽油辛烷值相對高。在操作調(diào)整中，已提高加氫重油量比例，增加原料中芳烴含量。

②提高反應(yīng)溫度，裂化和芳構(gòu)化反應(yīng)速度加快，氫轉(zhuǎn)移和異構(gòu)化反應(yīng)速率下降，從而生成芳烴含量上升，辛烷值上升。目前，裝置一反出口溫度控制在均值532 ℃左右。

③控制適宜催化劑活性，可提高反應(yīng)深度。目前，催化劑活性由均值60%提高到63%。

④降低再生器燒焦罐溫度，提高劑油比，可以增加反應(yīng)深度，使汽油中小分子烴、異構(gòu)烴及芳烴含量增加，汽油辛烷值上升。原料預(yù)熱溫度由220 ℃降至目前215 ℃。

⑤汽油中丁烷含量直接影響辛烷值，同時影響蒸氣壓。催化裂化汽油蒸汽壓每下降10 kPa左右，辛烷值下降約0.3個單位。目前，按蒸氣壓上限卡邊控制。

參考文獻(xiàn)：

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