催化裂化柴油加氫轉(zhuǎn)化餾分利用方案研究

孫士可，黃新露，彭 沖

(中國石化大連(撫順)石油化工研究院，遼寧 大連 116045)

為了降低煉油成本，充分利用石油資源，提高高附加值產(chǎn)品產(chǎn)率，實現(xiàn)產(chǎn)品調(diào)合最優(yōu)化和產(chǎn)品價值最大化的目標(biāo)，滿足國內(nèi)對清潔燃料不斷增長的需求，中國石化大連(撫順)石油化工研究院(FRIPP)積極開展了高芳烴含量催化裂化柴油加氫轉(zhuǎn)化方面的研究工作，開發(fā)了以催化裂化柴油為原料生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)合組分新工藝技術(shù)(FD2G技術(shù))。FD2G催化裂化柴油加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)已成功在國內(nèi)多家煉油企業(yè)成功應(yīng)用[1-4]。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明：催化裂化柴油通過加氫轉(zhuǎn)化可以生產(chǎn)部分高辛烷值汽油調(diào)合組分，這樣一方面壓減了催化裂化柴油的總量，降低了柴汽比，緩解柴油銷售壓力；另一方面，生產(chǎn)了高附加值產(chǎn)品，同時可以大幅降低柴油的密度和硫含量[5-6]。

FD2G技術(shù)適用于加工高芳烴含量催化裂化柴油原料，汽油產(chǎn)品具有單環(huán)芳烴含量高的特點[7]。由于FD2G反應(yīng)過程中幾乎沒有芳構(gòu)化反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)品中芳烴全部來自原料。當(dāng)加工密度較小、芳烴含量較低的催化裂化柴油時，會導(dǎo)致汽油產(chǎn)品芳烴含量、辛烷值偏低。在現(xiàn)有形勢下，繼續(xù)深入研究FD2G催化裂化柴油加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)，針對加工不同類型催化裂化柴油原料得到的加氫轉(zhuǎn)化產(chǎn)品，通過分析其各窄餾分的烴類組成，比較各類產(chǎn)品方案，包括輕石腦油制乙烯方案、重石腦油重整方案、重石腦油芳烴抽提方案以及汽油調(diào)合方案的經(jīng)濟性，根據(jù)煉油企業(yè)的實際生產(chǎn)需求，對催化裂化柴油加氫的產(chǎn)品方案進行優(yōu)化，選擇經(jīng)濟適用的產(chǎn)品方案，實現(xiàn)產(chǎn)品調(diào)合最優(yōu)化和產(chǎn)品價值最大化具有重要意義[8]。

1 高芳烴催化裂化柴油試驗

表1列出了高芳烴催化裂化柴油的性質(zhì)。由表1可以看出，試驗原料油是典型的高硫、高氮和高芳烴含量的劣質(zhì)催化裂化柴油。以高芳烴催化裂化柴油為原料，選擇催化裂化柴油加氫轉(zhuǎn)化專用催化劑，在精制段平均反應(yīng)溫度383 ℃、轉(zhuǎn)化段平均反應(yīng)溫度391 ℃、反應(yīng)壓力8.0 MPa、體積空速0.7 h-1、氫油體積比700∶1的加氫轉(zhuǎn)化典型工藝條件下進行試驗，得到的加氫產(chǎn)物分布見表2，其主要產(chǎn)物(小于205 ℃餾分和大于205 ℃餾分)性質(zhì)見表3。

表1 高芳烴催化裂化柴油的主要性質(zhì)

表2 高芳烴催化裂化柴油加氫產(chǎn)物分布

對小于205 ℃汽油產(chǎn)品進行窄餾分切割試驗，并分析得到的不同沸程餾分的烴類組成分布，結(jié)果見表4。從表4可以看出：小于65 ℃餾分中鏈烷烴含量最高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到76.64%，隨著沸點的提高，鏈烷烴含量逐漸降低，105～125 ℃餾分中鏈烷烴含量最低，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為5.61%，145～205 ℃各窄餾分中，鏈烷烴含量略有升高。芳烴含量隨沸點升高呈逐漸增加的趨勢，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)從小于65 ℃餾分的4.60%升高至185～205 ℃餾分的74.14%；環(huán)烷烴含量呈先增加后減小的趨勢，其中85～105 ℃餾分中環(huán)烷烴含量最高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到66.73%。

催化裂化柴油加氫轉(zhuǎn)化過程中生成烯烴的量極少，對汽油產(chǎn)品辛烷值影響可以忽略。表5為典型烴類的辛烷值。從表5可知，正構(gòu)鏈烷烴及環(huán)烷烴對汽油產(chǎn)品辛烷值貢獻較低，而芳烴辛烷值較高，RON均超過100，是高辛烷值汽油理想組分。因此芳烴含量的多少決定了汽油餾分產(chǎn)品辛烷值的高低。根據(jù)窄餾分的組成規(guī)律，可以確定汽油產(chǎn)品的切割方案，在該切割方案下得到的餾分收率、辛烷值和烴類組成見表6。另外根據(jù)表6數(shù)據(jù)，測定了相關(guān)汽油餾分及調(diào)合油樣的辛烷值，所得結(jié)果見表7。

表4 窄餾分切割試驗不同沸程餾分的烴類組成分布

表5 典型烴類的辛烷值

對表6和表7數(shù)據(jù)進行分析，可以考慮以下利用途徑：

方案一：小于205 ℃全餾分的芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.72%，苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.51%，RON為91.5，可以作為汽油調(diào)合組分。

表6 汽油窄餾分的收率、辛烷值和烴類組成

表7 汽油餾分及調(diào)合油樣的收率、辛烷值

方案二：小于85 ℃窄餾分RON為85，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.60%，由于該餾分芳烴含量偏低，對汽油辛烷值貢獻較低，不適合作為汽油調(diào)合組分。而其鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到66.64%，可以作為乙烯裝置原料。將該窄餾分抽出作為乙烯裝置原料，85～205 ℃餾分作為汽油產(chǎn)品，該餾分RON可以達(dá)到92.0。

方案三：85～105 ℃窄餾分的鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.91%，環(huán)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66.73%，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.36%，芳烴潛含量達(dá)到82%，該窄餾分環(huán)烷烴含量高，芳烴潛含量高，是優(yōu)質(zhì)的重整裝置原料。同時，該窄餾分RON達(dá)到87.5，可以作為汽油調(diào)合組分但對辛烷值貢獻偏低。將85～105 ℃餾分抽出作為重整裝置原料，小于85 ℃窄餾分與105～205 ℃窄餾分調(diào)合作為汽油產(chǎn)品，RON可以達(dá)到93。將小于85 ℃餾分作為乙烯裝置原料，85～105 ℃餾分作為重整裝置原料，105～205 ℃餾分作為汽油產(chǎn)品，RON可以達(dá)到93.5。

方案四：105～165 ℃窄餾分的鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為6.5%，環(huán)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.25%，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到64.23%。其中苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.47%，甲苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.13%，C8芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.58%，可以作為芳烴抽提裝置原料。小于105 ℃窄餾分與165～205 ℃窄餾分調(diào)合作為汽油產(chǎn)品，RON可以達(dá)到92.5。將小于85 ℃餾分作為乙烯裝置原料，85～105 ℃餾分作為重整裝置原料，105～165 ℃餾分作為芳烴抽提裝置原料，剩余的165～205 ℃窄餾分作為汽油產(chǎn)品，其芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74.42%，RON為96，是優(yōu)質(zhì)的高辛烷值汽油調(diào)合組分。

綜上所述，根據(jù)市場變化，當(dāng)汽油產(chǎn)品效益較好時，可以采用方案一，小于205 ℃全餾分作為汽油產(chǎn)品。當(dāng)芳烴產(chǎn)品效益更好時，可以采用方案四，105～165 ℃窄餾分作為芳烴抽提裝置原料生產(chǎn)芳烴，達(dá)到經(jīng)濟效益最大化。同時，也可以靈活采用方案二、方案三滿足企業(yè)全廠平衡的需求。

2 低芳烴催化裂化柴油試驗

表8列出了低芳烴催化裂化柴油原料的性質(zhì)。由表8可以看出，該催化裂化柴油密度(20 ℃)為0.891 7 gcm3，餾程范圍195～368 ℃，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4 000 μ gg，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為550 μ gg，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63.9%，是一種芳烴含量相對較低的催化裂化柴油。以此催化裂化柴油為原料，進行催化裂化柴油加氫轉(zhuǎn)化試驗，其加氫轉(zhuǎn)化工藝條件為：精制段平均反應(yīng)溫度378 ℃，轉(zhuǎn)化段平均反應(yīng)溫度388 ℃，壓力8.0 MPa，體積空速0.7 h-1，氫油體積比700∶1，得到的產(chǎn)物分布見表9，其主要產(chǎn)物性質(zhì)見表10。

表8 低芳烴催化裂化柴油的主要性質(zhì)

表9 低芳烴催化裂化柴油加氫轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分布

表10 低芳烴催化裂化柴油加氫轉(zhuǎn)化主要產(chǎn)物性質(zhì)

由表10可見：由于原料中芳烴含量較低，小于205 ℃餾分產(chǎn)品密度(20 ℃)為0.775 3 gcm3，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.32%，RON為84.5。小于205 ℃汽油產(chǎn)品辛烷值偏低，不適合直接作為汽油產(chǎn)品。對小于205 ℃餾分產(chǎn)品進行窄餾分切割試驗和組成分析，各窄餾分的烴類組成分布見表11。其中小于65 ℃餾分和65～85 ℃餾分中鏈烷烴含量高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為86.22%和60.30%。85～105 ℃，105～125 ℃，125～145 ℃餾分中環(huán)烷烴含量較高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為65.98%，57.79%，47.42%。165～185 ℃餾分和185～205 ℃餾分的芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)均超過50%。

表11 窄餾分切割試驗不同沸程餾分的烴類組成分布

根據(jù)窄餾分的組成規(guī)律，可以確定汽油產(chǎn)品的切割方案，該切割方案下得到的窄餾分收率、辛烷值和烴類組成見表12。

表12 汽油窄餾分的收率、辛烷值和烴類組成

從表12可以得出以下利用途徑：小于85 ℃窄餾分鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)74.22%，可以作為乙烯裝置原料；65～145 ℃窄餾分鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.21%，環(huán)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56.44%，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34.35%，芳烴潛含量為87%，是優(yōu)質(zhì)的重整裝置原料；145～205 ℃窄餾分芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53.89%，RON為92.0，可以作為高辛烷值汽油調(diào)合組分。

3 總 結(jié)

(1)加工高芳烴含量催化裂化柴油原料時，可以根據(jù)市場變化及全廠平衡靈活調(diào)整產(chǎn)品切割方案。除作為汽油調(diào)合組分外，可將鏈烷烴含量高的窄餾分作為乙烯裝置原料。辛烷值低，但環(huán)烷烴含量高、芳烴潛含量高的窄餾分可以作為重裝置整原料。富集大量C6～C8芳烴的窄餾分可以作為芳烴抽提裝置原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品。

(2)加工低芳烴含量催化裂化柴油時，汽油產(chǎn)品中芳烴含量較低，辛烷值偏低，不適合作為汽油調(diào)合組分?？蓪⑿镣橹递^低的窄餾分作為乙烯裝置原料和重整裝置原料，富含芳烴的窄餾分作為高辛烷值汽油調(diào)合組分。