多產(chǎn)高辛烷值汽油并降低柴汽比的柴油催化轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

杜學(xué)敏，王智峰，祿軍讓，聶普選，高永福，侯凱軍，張敦榮，童加強

(1.中國石油慶陽石化公司，甘肅 慶陽 745000；2.中國石油石油化工研究院)

近年來我國柴油消費量已達(dá)頂峰，約為180 Mt/a[1]。隨著國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，我國成品油消費結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化[2-6]。消費柴汽比由2010年的2.17降至2015年的1.46，預(yù)計到2025年將進(jìn)一步降至1.03。由此對煉油產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、裝置結(jié)構(gòu)調(diào)整提出了新要求，煉油廠降低柴汽比的任務(wù)艱巨[7]。

中國石油慶陽石化公司(簡稱慶陽石化)1.85 Mt/a重油催化裂化(TSRFCC)裝置(簡稱催化裝置)采用中國石油大學(xué)(華東)兩段提升管技術(shù)，裝置設(shè)計兩根提升管反應(yīng)器，一段提升管加工常壓渣油，二段提升管加工回?zé)捰秃陀蜐{，新鮮原料與餾分油在不同場所和條件下進(jìn)行分段反應(yīng)。為了更好地適應(yīng)市場變化，降低全廠柴汽比、多產(chǎn)高辛烷值汽油，采用中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心開發(fā)的多產(chǎn)高辛烷值汽油并降低柴汽比的柴油催化轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)(DCP-Ⅰ)，實現(xiàn)低成本、短流程降低柴汽比和增產(chǎn)高辛烷值汽油的目的。慶陽石化催化裂化柴油(簡稱催化柴油)族組成中，飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46.3%，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53.7%，飽和烴和單環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)共計68.4%。從數(shù)據(jù)來看，催化柴油中飽和烴和單環(huán)芳烴的總含量較高，高于大多數(shù)重油催化裝置的催化柴油，有一定的可裂化性能，可以實現(xiàn)降低柴汽比的目標(biāo)。以下對DCP-Ⅰ工藝技術(shù)在慶陽石化的工業(yè)應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。

1 工業(yè)裝置

1.1 工藝流程改造

慶陽石化催化裝置采用兩段提升管工藝技術(shù)，為了不影響裝置的原料加工量，進(jìn)入一段提升管底部6個進(jìn)油噴嘴的新鮮原料加工量保持不變；二段提升管底部有6個進(jìn)油噴嘴，其中4個噴嘴進(jìn)回?zé)捰秃陀蜐{，另外位于回?zé)捰秃陀蜐{噴嘴下部的2個噴嘴進(jìn)柴油回?zé)挕?018年大檢修期間完成了催化柴油回?zé)捔鞒谈脑?，從E207(輕柴油-富吸收油換熱器)輕柴油出口配置一條直徑100 mm的管線與催化裝置粗汽油回?zé)捑€連接，將催化柴油引至催化裂化二段提升管進(jìn)行回?zé)?。技術(shù)路線示意及工藝流程示意分別如圖1和圖2所示。

圖2 催化柴油回?zé)捁に嚵鞒淌疽?/p>

1.2 工業(yè)試驗過程

DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗共進(jìn)行14 d，分為5個階段，目標(biāo)回?zé)捔窟_(dá)到16 t/h，占裝置新鮮進(jìn)料8%(w)，工業(yè)試驗期間裝置運行平穩(wěn)。第一階段(空白標(biāo)定)為期3 d、第二階段(回?zé)捔空夹迈r進(jìn)料質(zhì)量比2%，簡稱2%標(biāo)定，下同理)停留2 d、第三階段(4%標(biāo)定)停留3 d、第四階段(6%標(biāo)定)停留3 d，第五階段(8%標(biāo)定)停留3 d，具體如表1所示。

表1 DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗階段的催化柴油回?zé)捔?/p>

1.3 原料油性質(zhì)

DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗期間催化裝置原料油性質(zhì)如表2所示。從表2可以看出，試驗期間催化原料(新鮮原料)性質(zhì)基本維持穩(wěn)定。

表2 DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗期間催化裝置原料性質(zhì)(新鮮原料)

1.4 催化劑

DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗期間裝置所用催化劑為中國石油蘭州石化公司生產(chǎn)的LDC-200QH，催化劑性質(zhì)穩(wěn)定，平衡劑理化性質(zhì)如表3所示。從表3可以看出，工業(yè)試驗期間隨催化柴油回?zé)捔康脑黾?，催化劑活性略有增加，平衡劑上鎳、釩含量基本持平，平衡劑孔體積和平均孔徑略有降低，可能是回?zé)挻呋裼秃笊沽坑兴黾?，?dǎo)致部分孔道堵塞。

表3 DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗期間平衡劑理化性質(zhì)

1.5 操作條件

DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗期間的主要操作參數(shù)如表4所示。從表4可以看出，工業(yè)試驗期間二段提升管再生滑閥閥位隨著催化柴油回?zé)捔康脑龃蠖饾u變大。由于催化柴油優(yōu)先與再生劑接觸進(jìn)行反應(yīng)，隨著催化柴油回?zé)捔康脑黾?，需要的反?yīng)熱逐漸增加，為保持反應(yīng)器出口溫度基本不變，二段提升管內(nèi)的催化劑循環(huán)量變大，從而導(dǎo)致二段提升管再生滑閥閥位逐漸開大。另外，分餾塔塔底液相溫度隨著催化柴油回?zé)捔康脑龃蠖饾u升高，這是因為分餾塔塔底取熱量恒定，而回?zé)挻呋裼秃笥蜌饪偭吭黾?，從而引起分餾塔塔底液相溫度升高。其余操作參數(shù)在回?zé)捛昂笞兓淮蟆?/p>

表4 DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗期間裝置主要操作條件

2 DCP-Ⅰ技術(shù)應(yīng)用情況

2.1 產(chǎn)品分布

DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗期間產(chǎn)品分布如表5所示。從表5可以看出，隨著催化柴油回?zé)挶壤脑黾?，柴油收率逐漸降低，汽油和液化氣收率逐漸增加，干氣和焦炭產(chǎn)率逐漸增加，輕油收率和總液體收率下降幅度逐漸變大?；?zé)?%的催化柴油時，柴油收率降低3.57百分點，汽油收率增加1.41百分點，液化氣收率增加1.09百分點，干氣+焦炭產(chǎn)率增加0.92百分點，輕油收率降低2.16百分點，總液體收率降低1.07百分點，裝置柴汽產(chǎn)率比降低0.09。

表5 DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗期間產(chǎn)品分布

2.2 產(chǎn)品性質(zhì)

2.2.1 穩(wěn)定汽油及催化柴油性質(zhì)DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗期間穩(wěn)定汽油及催化柴油性質(zhì)變化分別如表6和表7所示。從表6可以看出，工業(yè)試驗期間穩(wěn)定汽油組成中烷烴含量變化不大，在8%標(biāo)定時烯烴體積分?jǐn)?shù)比空白標(biāo)定降低0.5百分點，芳烴含量增加，研究法辛烷值提高0.4，其他理化性質(zhì)變化不大。從表7可以看出，催化柴油密度隨著回?zé)挷裼捅壤脑黾佣龃?，從空白?biāo)定時的888.5 kg/m3增至8%標(biāo)定時的895.4 kg/m3，柴油中飽和烴含量下降，其中一環(huán)環(huán)烷烴含量下降較明顯，芳烴含量增加，其中雙環(huán)芳烴含量增加較明顯。說明在催化裂化過程中，柴油中的飽和烴組分有一部分轉(zhuǎn)化為汽油等輕組分，還有一部分轉(zhuǎn)化為雙環(huán)芳烴等較重組分，使催化柴油密度增大。

表6 DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗期間穩(wěn)定汽油組成及辛烷值變化

表7 DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗期間催化柴油性質(zhì)變化

2.2.2 氣體性質(zhì)DCP-Ⅰ技術(shù)工業(yè)試驗期間氣體性質(zhì)變化如表8所示。從表8可以看出，回?zé)挻呋裼秃?，干氣組成變化不大，液化氣中丙烯含量略有增加，其他組分含量變化不大。說明DCP-Ⅰ工藝回?zé)挻呋裼蛯υ霎a(chǎn)丙烯有一定效果。

表8 DCP技術(shù)工業(yè)試驗期間氣體性質(zhì)變化

3 結(jié) 論

(1)DCP-Ⅰ技術(shù)回?zé)挻呋裼秃?，柴油收率下降，汽油和液化氣收率增加，干氣和焦炭產(chǎn)率增加，油漿產(chǎn)率變化不大，輕油收率和總液體收率下降，裝置柴汽產(chǎn)率比降低0.09。

(2)DCP-Ⅰ技術(shù)回?zé)挻呋裼秃?，穩(wěn)定汽油組成中烯烴含量有所下降，芳烴含量增加，穩(wěn)定汽油辛烷值增加；催化柴油密度隨著回?zé)挷裼捅壤脑黾勇杂性龃?，柴油中飽和烴含量略有下降，芳烴含量略有增加；油漿、干氣和液化氣的理化性質(zhì)基本保持不變，液化氣中丙烯含量略有增加。