催化裂化摻煉渣油加氫柴油降低柴汽比的試驗(yàn)研究

段宏昌，向剛偉，譚爭國，張海濤

(1.中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心，蘭州 730060；2.中國石油四川石化有限責(zé)任公司)

近年來隨著我國家用轎車的普及，汽油消費(fèi)量持續(xù)高速增長。同時受經(jīng)濟(jì)增速放緩的影響，柴油消費(fèi)量自2013年首次出現(xiàn)負(fù)增長[1]，且供大于求的局面愈加明顯。2016年前三季度，國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的汽油表觀消費(fèi)量同比增長8.3%，柴油表觀消費(fèi)量同比降低3.1%，消費(fèi)柴汽比為1.39，汽油價格高于柴油價格，成品油消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，遠(yuǎn)期柴汽比將持續(xù)走低。預(yù)計(jì)到2020年國內(nèi)市場消費(fèi)柴汽比將降低到1.13，2025年進(jìn)一步降低到1.03[2]。

為了應(yīng)對市場需求變化的新形勢，國內(nèi)煉油廠降低柴汽比主要從兩方面著手：增產(chǎn)汽油和減產(chǎn)柴油。目前采取的措施包括多產(chǎn)汽油催化劑的應(yīng)用[3]，生產(chǎn)操作工藝條件的優(yōu)化[4-7]，柴油加氫-催化裂化組合工藝RLG[8]、LTAG[9]等技術(shù)的應(yīng)用。但是上述技術(shù)或存在降低柴汽比幅度有限的問題，或存在改造投資大、加工成本高的問題，因此，需要根據(jù)柴油池特點(diǎn)，嘗試經(jīng)濟(jì)有效地降低柴汽比的措施。

隨著原油性質(zhì)的變差，重金屬、S、N等雜質(zhì)含量明顯增加，為了適應(yīng)該狀況，同時滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求，新建煉油廠多采用渣油加氫、重油催化裂化加工路線。加氫柴油含有較多的易于裂解的飽和烴，是催化裂化的理想原料。為了經(jīng)濟(jì)高效地降低柴汽比，進(jìn)行了催化裂化原料摻煉加氫柴油降低柴汽比的試驗(yàn)研究，以下對此進(jìn)行介紹。

1 實(shí) 驗(yàn)

試驗(yàn)原料為某石化企業(yè)重油催化裂化裝置原料油和渣油加氫柴油，性質(zhì)分別見表1和表2。

表1 催化裂化原料油性質(zhì)

試驗(yàn)所用催化劑為低生焦、高液體收率重油催化裂化催化劑LZR-20，性質(zhì)見表3。在評價測試前先將催化劑在旋轉(zhuǎn)水熱老化裝置中于800 ℃、100%水蒸氣條件下老化17 h。

表2 渣油加氫柴油性質(zhì)

表3 LZR-20催化劑性質(zhì)

1.3 試驗(yàn)設(shè)備和測試條件

采用固定流化床裝置進(jìn)行不同原料油的評價反應(yīng)，催化劑裝填量為200 g，反應(yīng)溫度為500 ℃，質(zhì)量空速為14.5 h-1，劑油質(zhì)量比為4.0∶1。

2 結(jié)果與討論

2.1 渣油加氫柴油裂化性能

表4為催化裂化原料與渣油加氫柴油的裂化性能對比。表4結(jié)果表明，與催化裂化原料相比，渣油加氫柴油具有更好的裂化性能和汽油選擇性，其轉(zhuǎn)化率高達(dá)79.46%，汽油收率高達(dá)62.72%，主要是由于渣油加氫柴油含有大量鏈烷烴、單環(huán)環(huán)烷烴和烷基苯，其在催化裂化過程中易裂解為汽油和液化氣產(chǎn)品[10]。因此其作為催化裂化原料可有效降低煉油廠柴油產(chǎn)量，提高汽油收率，快速調(diào)整煉油廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低柴汽比。但是其生焦率較低，大量摻煉或單獨(dú)加工時，應(yīng)考慮裝置的熱平衡。

表4 催化裂化原料與渣油加氫柴油的裂化性能對比 w，%

2.2 摻煉渣油加氫柴油對產(chǎn)品分布的影響

根據(jù)催化裂化裝置熱平衡和煉油廠實(shí)際渣油加氫柴油相對量，考察分別摻煉5%和10%(w，下同)渣油加氫柴油對催化裂化產(chǎn)品分布的影響，結(jié)果見表5。

表5 摻煉渣油加氫柴油的固定流化床評價結(jié)果 w，%

1)渣油加氫柴油裂化產(chǎn)品分布計(jì)算值=[加工混合原料時產(chǎn)品收率-加工催化裂化原料時相應(yīng)產(chǎn)品收率×(1-摻煉比)]摻煉比。

表5結(jié)果表明，摻煉渣油加氫柴油后，轉(zhuǎn)化率和總液體收率明顯增加，生焦率降低。摻煉后的渣油加氫柴油裂化產(chǎn)品分布計(jì)算值表明：70%以上渣油加氫柴油發(fā)生了裂化，主要生成汽油和液化氣，以及少量焦炭和干氣；摻煉渣油加氫柴油可促進(jìn)重油催化裂化原料的轉(zhuǎn)化，這可能是由于渣油加氫柴油富含芳烴，可以降低重油催化裂化原料的黏度[11]，提高霧化性能，有利于重油分子裂解。

2.3 摻煉渣油加氫柴油對汽油性質(zhì)的影響

表6為摻煉渣油加氫柴油對催化裂化汽油性質(zhì)的影響。表6結(jié)果表明，摻煉渣油加氫柴油后，汽油中的異構(gòu)烷烴和芳烴含量增加，辛烷值明顯增加，主要是由于渣油加氫柴油含有較多的單環(huán)芳烴和環(huán)烷烴，其在催化裂化過程中易發(fā)生裂化和氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，生成芳烴組分和異構(gòu)烷烴組分。

表6 摻煉渣油加氫柴油對汽油性質(zhì)的影響

2.4 某裝置摻煉渣油加氫柴油試驗(yàn)

由于汽油銷售價格高于柴油銷售價格，為了提高經(jīng)濟(jì)效益，某煉油廠于2018年8月8—11日進(jìn)行了摻煉渣油加氫柴油的試驗(yàn)。采集8月3—7日不摻煉渣油加氫柴油的日均數(shù)據(jù)作為空白標(biāo)定數(shù)據(jù)、8月8—11日摻煉5.34%渣油加氫柴油的日均數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)標(biāo)定數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表7。

表7結(jié)果表明，摻煉5.34%渣油加氫柴油時，每天可消耗渣油加氫柴油394 t，增產(chǎn)催化裂化柴油195.6 t,柴油總量減少198.4 t，增產(chǎn)高辛烷值汽油154.1 t，可顯著降低煉油廠柴汽比。摻煉渣油加氫柴油后，汽油RON由93.3增至93.5，增加了0.2個單位。

表7 某裝置摻煉渣油加氫柴油的試驗(yàn)結(jié)果

1)指摻煉渣油加氫柴油試驗(yàn)的產(chǎn)品流量標(biāo)定結(jié)果與空白標(biāo)定結(jié)果的差值。

3 結(jié) 論

(1)與催化裂化原料相比，渣油加氫柴油具有更好的可裂化性能和汽油選擇性，其轉(zhuǎn)化率高達(dá)79.46%，汽油收率高達(dá)62.72%。

(2)摻煉渣油加氫柴油后，催化裂化裝置汽油收率增加，生焦率降低，70%以上渣油加氫柴油裂化，主要生成汽油和液化氣。汽油中異構(gòu)烷烴和芳烴含量增加，辛烷值明顯提高。

(3)某裝置摻煉5.34%渣油加氫柴油時，每天可減少柴油198.4 t，增產(chǎn)高辛烷值汽油154.1 t，可顯著降低煉油廠柴汽比，汽油RON增加0.2個單位。