焦化蠟油催化裂化中試研究

王逸平，韓連福，劉興斌，王延軍，李　雷，王　敏

(1 浙大方圓化工有限公司，浙江　杭州　310013；2 大慶油田測試技術(shù)服務(wù)分公司，黑龍江　大慶　163453)

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焦化蠟油催化裂化中試研究

王逸平1，韓連福2，劉興斌2，王延軍2，李雷2，王敏2

(1 浙大方圓化工有限公司，浙江杭州310013；2 大慶油田測試技術(shù)服務(wù)分公司，黑龍江大慶163453)

討論焦化蠟油獨立催化裂化反應(yīng)時，油劑混合溫度、反應(yīng)溫度、劑油比和反應(yīng)時間等及綜合操作條件對催化裂化反應(yīng)的影響，考察了不同工藝條件對焦化蠟油催化裂化反應(yīng)性能的影響，分析原料轉(zhuǎn)化深度、產(chǎn)物分布與反應(yīng)條件的關(guān)系，為焦化蠟油加工新技術(shù)的開發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果表明，油劑接觸瞬間的溫度條件、劑油比和考察反應(yīng)時間三個因素對反應(yīng)結(jié)果影響較大。

焦化蠟油；催化裂化；中試研究

焦化蠟油(Coker Gas Oil，CGO)是焦化過程的中間餾分產(chǎn)物，它的產(chǎn)率一般為30wt%左右。一般作為催化裂化(Fluid Catalytic Cracking, FCC)或加氫裂化的原料[1-4]。由于其裂化性質(zhì)差，轉(zhuǎn)化率低，導(dǎo)致所產(chǎn)汽，柴油質(zhì)量差等問題，一直受到業(yè)界的關(guān)注[5]。例如：我國由于受到煉油工藝結(jié)構(gòu)組成的限制，一般直接作為FCC原料進行反應(yīng)。但是因CGO中的高含量的堿性氮化物及非堿性氮化物的存在，使得裂化性能較差，生產(chǎn)實踐中摻煉比受到嚴(yán)格的限制[6-8]。

為了得到CGO FCC反應(yīng)過程的深入認識，本研究利用中試試驗裝置對CGO的FCC反應(yīng)性能進行了考察，研究了油劑混合溫度、反應(yīng)溫度、劑油比和反應(yīng)時間等工藝操作參數(shù)對CGO FCC反應(yīng)性能的影響。

1　實　驗

1.1實驗原料與催化劑

實驗選用CGO作為原料油，原料油的基本性質(zhì)見表1。由表1中數(shù)據(jù)可知， CGO中氮含量較高，尤其是堿性氮含量更高。對于族組成來說，CGO中芳香烴含量高，飽和烴含量低。實驗選用常用工業(yè)FCC催化劑作為實驗所用催化劑，催化劑的性質(zhì)見表2。

表1　原料油的基本性質(zhì)Table 1　Basic properties of raw oil

表2　催化劑性質(zhì)Table 2　Catalyst properties

1.2實驗及產(chǎn)物分析方法

本課題是在提升管催化裂化中試裝置上進行。該裝置分為原料油進料及蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、反應(yīng)-再生系統(tǒng)、產(chǎn)品回收及計量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及其它輔助設(shè)備組成。如圖1所示，裝置采用高低并列式流程設(shè)計，連續(xù)反應(yīng)-再生操作。裝置中安裝了小型待生塞閥、煙氣控制閥、裂化氣控制閥，能夠?qū)Υ呋瘎┭h(huán)量、劑油比、停留時間等進行實時監(jiān)測和有效控制。利用該裝置可進行FCC工業(yè)裝置工藝條件的模擬和優(yōu)化實驗，可對各種原料油的裂化性能及其產(chǎn)品分布進行考察，可對催化裂化催化劑、各種FCC助劑進行性能評價，以及進行反應(yīng)-再生動力學(xué)等方面的實驗研究。實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、與工業(yè)生產(chǎn)裝置數(shù)據(jù)有較好的可比性。

用Agilent 6890 色譜儀對氣體產(chǎn)物進行色譜分析，計算得到氣體中的組分組成和分布。收集的液體產(chǎn)物稱重后，然后用模擬蒸餾色譜儀Agilent 6890分析其組成。裂化后催化劑上的焦炭含量用HV—4B型微機數(shù)顯碳硫自動分析儀分析。

2　結(jié)果與討論

2.1油劑混合溫度對大港CGO催化裂化反應(yīng)性能的影響

圖1　油劑混合溫度對大港CGO產(chǎn)品產(chǎn)率的影響

圖2　油劑混合溫度對大港CGO轉(zhuǎn)化率、輕質(zhì)油收率及液收率的影響

利用LBO-16催化劑，在劑油比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間分別在7、510 ℃和1.5 s的操作條件下，考察了不同油劑混合溫度(510～540 ℃)對CGO FCC反應(yīng)性能的影響。各產(chǎn)物產(chǎn)率、轉(zhuǎn)化率、液收率及輕質(zhì)油收率隨油劑混合溫度變化的曲線見圖1和圖2。

由圖1和圖2可以看出，油劑混合溫度對CGO FCC反應(yīng)存在顯著影響。隨著油劑混合溫度升高，原料轉(zhuǎn)化率、液收率及輕質(zhì)油收率均有明顯的提高；在較低的油劑混合溫度條件下，裂化產(chǎn)物收率較低，但是焦炭產(chǎn)率較高，而隨著油劑混合溫度的提高，液化氣、汽油產(chǎn)率逐漸上升，柴油產(chǎn)率變化不大，提高油劑混合溫度，使焦炭產(chǎn)率顯著下降。由此可見，適當(dāng)提高油劑混合溫度，強化劑油接觸瞬間的反應(yīng)，有利于提高CGO的轉(zhuǎn)化深度，降低焦炭產(chǎn)率，改善產(chǎn)物分布。

2.2反應(yīng)溫度對大港CGO催化裂化反應(yīng)性能的影響

在油劑混合溫度510 ℃，劑油比7，反應(yīng)時間1.5 s的操作條件下，考察了不同反應(yīng)溫度(470～510 ℃)條件下CGO FCC反應(yīng)性能的影響。各產(chǎn)物產(chǎn)率、轉(zhuǎn)化率、液收率及輕質(zhì)油收率隨反應(yīng)溫度變化的曲線，見圖3和圖4。

圖3　反應(yīng)溫度對產(chǎn)品收率的影響

圖4　反應(yīng)溫度對轉(zhuǎn)化率、輕質(zhì)油收率及液收率的影響

由圖3和圖4可以看出，反應(yīng)溫度對CGO FCC反應(yīng)影響不大。隨著反應(yīng)溫度升高，原料轉(zhuǎn)化率、液收率及輕質(zhì)油收率基本保持不變。由此可以得出結(jié)論，與油劑接觸瞬間的溫度條件相比，在提升管中上部的反應(yīng)溫度不是影響CGO FCC反應(yīng)的主要因素。

2.3劑油比對大港CGO催化裂化反應(yīng)性能的影響

在油劑混合溫度510 ℃，反應(yīng)溫度510 ℃，反應(yīng)時間1.5 s的操作條件下，考察了不同劑油比(5～9)對CGO FCC反應(yīng)性能的影響。各產(chǎn)物產(chǎn)率、轉(zhuǎn)化率、液收率及輕質(zhì)油收率隨反應(yīng)溫度變化曲線，見圖5和圖6。

圖5　劑油比對產(chǎn)品收率的影響

圖6　劑油比對轉(zhuǎn)化率、輕質(zhì)油收率及液收率的影響

由圖5和6可以看出，劑油比對CGO FCC反應(yīng)有顯著的影響。隨著劑油比升高，原料轉(zhuǎn)化率、液收率及輕質(zhì)油收率均有明顯的提高；汽油產(chǎn)率上升幅度較大，液化氣、柴油產(chǎn)率變化較小，在實驗條件下，提高劑油比對焦炭產(chǎn)率的影響不大。由此可以得出以下結(jié)論，劑油比對CGO FCC反應(yīng)結(jié)果影響較大，而且在較短反應(yīng)時間條件下，不會造成焦炭產(chǎn)率的顯著增加。

2.4不同操作條件對大港CGO催化裂化反應(yīng)性能的影響

在反應(yīng)時間為1.5 s，考察了綜合操作條件對CGO FCC反應(yīng)的影響，結(jié)果見表3。由表3中數(shù)據(jù)可見，采用不同的工藝方案，轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物分布變化明顯。與低溫小劑油比相比，高溫大劑油比條件下，液化氣，汽油，轉(zhuǎn)化率，輕質(zhì)油收率和液收率均上升。

表3　操作苛刻度對催化裂化產(chǎn)物分布的影響Table 3　Influence of operating severity on the FCC product distribution

3　結(jié)　論

本研究在提升管催化裂化裝置上，使用LBO-16催化劑考察了大港CGO不同操作條件下的FCC反應(yīng)性能。通過實驗得出以下結(jié)論：

(1) 隨著油劑混合溫度升高、隨劑油比增大，各產(chǎn)物產(chǎn)率，原料轉(zhuǎn)化率、液收率及輕質(zhì)油收率均有明顯的提高，油劑接觸瞬間的溫度條件對結(jié)果影響較大。

(2) 反應(yīng)溫度對結(jié)果影響不大。

[1]Meng X X, Xun C M, Gao J S. Hydrofining and Catalytic Cracking of Coker Gas oil[J]. Pet. Sci. Technol.,2009, 27: 279-290.

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Pilot Plant Research on FCC Reaction Performance of Coker Gas Oil

WANG Yi-ping, HAN Lian-fu, LIU Xing-bin, WANG Yan-jun, LI Lei, WANG Min

(1 Zhejiang University Fangyuan Chemical Co., Ltd., Zhenjiang Hangzhou 310013;2Logging&TestingServicesCompanyofDaqingOilfieldCompanyLtd.,HeilongjiangDaqing163453,China)

The effects of oil catalyst mixing temperature, reaction temperature, catalysts to oil ratio and reaction time on Coker Gas Oil (CGO) Fluid Catalytic Cracking (FCC) performance were been investigated on a pilot plant test, the relationship with conversion depth of feedstock, distribution of products and reaction conditions were analyzed, and basic data were offered to new technologies for upgrading CGO.

Coker Gas Oil (CGO); Fluid Catalytic Cracking (FCC); basic nitrogen compounds; non-basic condensed aromatics

王逸平，男，1997年畢業(yè)于浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，現(xiàn)任職于浙江浙大方圓化工有限公司從事潤滑油脂產(chǎn)品開發(fā)工作，獲浙江省優(yōu)秀工業(yè)新產(chǎn)品一項。

TQ314.24

A

1001-9677(2016)014-0085-03