降低柴汽比的催化柴油LTAG技術(shù)應(yīng)用實踐

法鵬程

（中國石油化工股份有限公司煉油事業(yè)部，北京 100728）

1 概述

催化裂化是石油重要的二次加工手段，在我國煉油企業(yè)中占有重要的地位，我國催化裂化能力達(dá)2.4億噸/年，占一次加工能力28%，汽油中催化裂化汽油組分占60%以上，柴油中催化柴油組分占30%左右。催化柴油由于密度大、十六烷值低（一般在20左右）、芳烴含量高，原多用于調(diào)和十六烷值要求低的普通柴油。根據(jù)國家環(huán)保有關(guān)要求，從2019年開始實現(xiàn)“車用柴油、普通柴油、部分船舶用油”三油并軌，取消普通柴油，所有柴油均要達(dá)到車用柴油標(biāo)準(zhǔn)，十六烷值達(dá)到51。催化柴油成為煉廠柴油質(zhì)量升級需要解決的主要難題。另外，隨著我國交通運輸能源結(jié)構(gòu)的變化，對汽油和柴油消費需求也發(fā)生了較大的變化，汽油消費量呈緩慢上升趨勢，柴油消費已處于平臺期，呈下降趨勢，消費柴汽比已從2015年的1.44降至2019年的1.11。因此，煉廠亟需尋找催化柴油新的加工途徑。

LTAG[1-4]技術(shù)由中國石化石油化工科學(xué)研究院開發(fā)，全稱催柴轉(zhuǎn)化裝置（LCO）選擇性加氫飽和–選擇性催化裂化組合生產(chǎn)高辛烷值汽油或輕質(zhì)芳烴技術(shù)，主要適用于有雙提升管工藝（或分層噴嘴）＋配套催化柴油加氫裝置的情況。

催化LCO中芳烴含量達(dá)80%，其中雙環(huán)芳烴含量最高，約占LCO的50%。LTAG工藝的核心是將LCO中的雙環(huán)芳烴選擇性加氫飽和成單環(huán)帶環(huán)烷側(cè)鏈的芳烴，并使之在催化裂化高溫、高劑油比及高催化劑活性的條件下發(fā)生環(huán)烷側(cè)鏈的開環(huán)裂化。在加氫單元，要控制LCO加氫過程的選擇性，使LCO中的雙環(huán)芳烴盡可能多地轉(zhuǎn)化為四氫奈類，避免過多生成十氫奈類，以免過度加氫后，汽油選擇性下降，液化氣選擇性上升，同時氫耗增加，經(jīng)濟性差。在催化裂化單元，要控制四氫奈類芳烴的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)選擇性，使之盡可能多的發(fā)生開環(huán)裂化。研究表明，加氫LCO和重油混合進(jìn)料時，由于重油中存在重油裂化的其他正碳離子，四氫奈類芳烴更容易和其他正碳離子發(fā)生氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，導(dǎo)致烯烴飽和，汽油辛烷值RON降低，因此，加氫LCO和重油應(yīng)采用分層進(jìn)料，為加氫LCO的裂化創(chuàng)造條件。LTAG技術(shù)重點是實現(xiàn)加氫過程中芳烴飽和時單環(huán)芳烴的選擇性達(dá)70%以上，催化裂化過程中四氫奈類單環(huán)芳烴發(fā)生開環(huán)裂化的比例達(dá)72%。

2 C企業(yè)采用LTAG工藝的技術(shù)實踐

2.1 LTAG技術(shù)應(yīng)用情況

C企業(yè)1#重油催化裂化裝置設(shè)計規(guī)模為1.20 Mt/a，為靈活多效催化裂化（FDFCC）工藝，2006年進(jìn)行FDFCC–Ⅲ工藝技術(shù)改造，重油提升管設(shè)計加工能力1.05 Mt/a，汽油提升管設(shè)計加工能力0.42 Mt/a，回?zé)挶狙b置粗汽油。2014年裝置汽油收率約42%，柴油收率超過25%，不能適應(yīng)多產(chǎn)汽油、降低催化柴油產(chǎn)量的要求。2015年開展催化柴油進(jìn)汽油提升管回?zé)挼奶剿餍栽囼?，根?jù)FDFCC–Ⅲ工藝技術(shù)特點及回?zé)捚偷牧鞒?，按照回?zé)捈託洳裼偷囊?，進(jìn)行必要的改造。2017年8月開始實施催化柴油加氫轉(zhuǎn)化回?zé)捖肪€，將1#催化裝置與100萬噸/年催化柴油加氫轉(zhuǎn)化裝置組合，解決了催化柴油后序加工問題。加氫柴油回?zé)捄?，汽油＋液態(tài)烴收率達(dá)55%左右，汽油辛烷值RON達(dá)97以上。2018年又將穩(wěn)定汽油進(jìn)行輕重分離，輕汽油與加氫柴油混合進(jìn)汽油提升管，這樣一方面可以降低汽油烯烴，另一方面可以盡量減少催化柴油產(chǎn)量。C企業(yè)利用該組合流程順利實現(xiàn)2019年車用汽柴油國Ⅵ升級的要求。

2.2 LTAG技術(shù)的工藝特征

如果催化柴油直接進(jìn)汽油提升管回?zé)?，由于催化柴油的性質(zhì)較差，并不是理想的回?zé)捲?。LTAG技術(shù)在加氫條件下將催化柴油中的多環(huán)芳烴加氫飽和為汽油前驅(qū)物（烷基苯、茚滿、四氫萘、茚類和環(huán)烷烴等），加氫后催化柴油進(jìn)汽油提升管回?zé)?，可大幅度提高汽油收率，降低柴油收率和柴汽比。?為催化柴油加氫前后性質(zhì)及組成。從表1可以看出，催化柴油加氫后，汽油前驅(qū)物含量增加20%，達(dá)到80%以上，加氫催化柴油進(jìn)汽油提升管柴油回?zé)捄螅?3.55%轉(zhuǎn)化成汽油，總轉(zhuǎn)化率達(dá)到63.19%。

表1 催化柴油加氫前后組成及性質(zhì)對比 %（w）

2.3 C企業(yè)應(yīng)用效果

2.3.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得到調(diào)整

C企業(yè)采用LTAG技術(shù)后，2套催化裂化裝置和LTAG裝置各物料平衡見表2，組合工藝后的總物料平衡見表3。

表2 1#催化柴油、3#催化柴油和100萬t/a加氫轉(zhuǎn)化裝置物料平衡

表3 1#、3#催化柴油和100萬t/a加氫轉(zhuǎn)化裝置總物料平衡

從表2和表3可以看出，2套催化柴油共處理318 458噸原料油，產(chǎn)生80 185噸催化柴油，其中75 348噸進(jìn)100萬t/a加氫轉(zhuǎn)化裝置處理，罐區(qū)庫存4 837噸，催化柴油經(jīng)過100萬加氫轉(zhuǎn)化裝置處理后70%加氫柴油進(jìn)1#催化汽油提升管回?zé)挘?0%去罐區(qū)作柴油調(diào)和組分。加氫催化柴油進(jìn)1#催化裝置第二提升管回?zé)?，大部分加氫催化柴油轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴和汽油組分，部分柴油組分又循環(huán)進(jìn)入100萬t/a加氫轉(zhuǎn)化裝置。

從2套催化柴油與LTAG技術(shù)組合后總的物料平衡來看，柴油收率由25%左右降至4.84%，汽油收率由44%左右提高到55%，液化氣收率由16%左右提高到18%，柴汽比明顯降低。

2.3.2 汽油組分性質(zhì)發(fā)生改變

輕油提升管可以提供一個單獨的反應(yīng)場所，汽油和柴油在該提升管中與高溫催化劑接觸，發(fā)生裂化、異構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移、芳構(gòu)化、烷基化等反應(yīng)，使烯烴大部分被轉(zhuǎn)化，異構(gòu)烷烴、芳烴增加，同時生成小分子的氣體組分。從汽油組分組成和性質(zhì)來看烯烴大幅度下降，辛烷值有所提高。另外汽油中的硫化物發(fā)生分解反應(yīng)，汽油硫含量略有降低。汽油回?zé)捛昂蠼M成及性質(zhì)見表4。

表4 第二提升管回?zé)捚蜁r汽油性質(zhì)（標(biāo)定數(shù)據(jù)）

從表4可見，重油提升管的粗汽油烯烴含量為30%～35%，汽油經(jīng)過第二提升管回?zé)挘贝制拖N含量可降至4%～5%，烯烴降低80%以上，脫硫率30%～40%。

加氫柴油進(jìn)第二提升管回?zé)?，生產(chǎn)的副粗汽油烯烴含量為3.57%左右，辛烷值非常高，研究法辛烷值平均為99.5，對于C企業(yè)缺少高辛烷值組分，同時烯烴指標(biāo)卡邊的企業(yè)來說，加氫柴油回?zé)挳a(chǎn)生的汽油是較好的汽油調(diào)和組分。2個提升管生產(chǎn)的汽油性質(zhì)對比見表5。

表5 2種汽油性質(zhì)對比

如果要繼續(xù)降低催化汽油烯烴含量，可以將穩(wěn)定汽油進(jìn)行輕重汽油分離，如1#催化裝置重油提升管的汽油烯烴含量一般在30%～40%，其中重汽油的烯烴含量在15%以下，輕汽油烯烴含量45%以上[5-7]。將烯烴含量高的輕汽油進(jìn)汽油提升管回?zé)?，汽油的烯烴含量將大幅度降低。通過調(diào)節(jié)可以將出催化裝置的汽油烯烴含量降低至18%左右，滿足汽油質(zhì)量升級到國Ⅵ的要求。通過LTAG技術(shù)后催化汽油辛烷值可以提高3個單位以上[8-10]。

2.3.3 經(jīng)濟效益明顯提高

按照企業(yè)某一時期價格體系，利用PIMS模型測算催化柴油加氫回?zé)捫б媲闆r，結(jié)果見表6。表6中方案1為汽油提升管不回?zé)挷裼头桨?，方?為汽油提升管回?zé)捈託浯呋裼?0 t/h。

表6 回?zé)挷裼?、不回?zé)挷裼托б鎸Ρ?萬噸

從表6看出，回?zé)捈託浯呋裼团c不進(jìn)行柴油回?zé)?個方案效益差707萬元。對于C企業(yè)來說采用LTAG技術(shù)加氫催化柴油再去催化裝置回?zé)捰欣谔岣吖镜挠健?/p>

3 結(jié)論與建議

C企業(yè)采用LTAG技術(shù)將催化柴油加氫后回?zé)?，降低了柴汽比，柴汽比?015年的1.23降至目前的0.76，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整明顯。該技術(shù)提高了催化汽油的辛烷值，降低了烯烴，解決了汽柴油質(zhì)量升級到國Ⅵ的難題。通過測算，采用該技術(shù)對全廠來說增效明顯。

該技術(shù)在國內(nèi)部分煉廠得到了應(yīng)用，對企業(yè)減少低十六烷值的催化柴油產(chǎn)量，提高汽油產(chǎn)率，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)起到了積極的作用。

借鑒LTAG的思路，充分利用催化裂化第二提升管，回?zé)挻呋鸦p汽油，可以降低催化汽油烯烴含量，對汽油池中烯烴指標(biāo)偏高的企業(yè)，可作為降烯烴的一條路徑。催化裂化粗汽油進(jìn)第二提升管回?zé)挘梢蕴岣咭夯瘹夂捅┦章?，增產(chǎn)低碳烯烴和化工原料，從而實現(xiàn)靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。