3936/3905 組合催化劑對劣質柴油加氫改質性能研究

張立忠, 鄭大洲, 孫殿東, 賀 新, 王 成, 羅惠敏

（1. 中國石油撫順石化公司研究院, 遼寧 撫順 113004; 2. 中國石油撫順石化公司催化劑廠, 遼寧 撫順 113001; 3. 中國石油撫順石化石油二廠, 遼寧 撫順 113004; 4. 中國寰球工程公司遼寧分公司, 遼寧 撫順 113006）

3936/3905 組合催化劑對劣質柴油加氫改質性能研究

張立忠1, 鄭大洲3, 孫殿東2, 賀 新1, 王 成2, 羅惠敏4

（1. 中國石油撫順石化公司研究院, 遼寧 撫順 113004; 2. 中國石油撫順石化公司催化劑廠, 遼寧 撫順 113001; 3. 中國石油撫順石化石油二廠, 遼寧 撫順 113004; 4. 中國寰球工程公司遼寧分公司, 遼寧 撫順 113006）

考察了 3936/3905 組合催化劑加氫改質性能，在撫順石化公司研究院中試評價裝置上，以焦化柴油和催化柴油的混合油為原料，進行加氫降凝工藝條件考察實驗。結果表明，在氫分壓 7.2 MPa、空速 1.5/2.0 h-1下，溫度為 370～390℃時，改質柴油硫、氮含量小于 10μg·g-1，凝點降低 10 ℃以上，十六烷值提高 10 個單位。

焦化柴油；催化柴油；加氫降凝；工藝條件

焦化柴油是延遲焦化的主要產品，焦化柴油溴值和實際膠質均比較高，硫、氮含量高，不易脫除的氮主要以喹啉、咔唑、吲哚類環狀氮化物為主，油品安定性差[1]。催化裂化柴油的芳烴含量較高，十六烷值低，當原料中渣油比例大時更為突出，硫、氮含量隨原料而異，但均偏高，導致摻渣油時柴油顏色變深、膠質增加、安定性變差[2]。隨著我國柴油燃油標準升級和降低PM2.5的環保要求，煉油企業正面臨更加嚴格的清潔燃料規格和日益加劇的全球性競爭的挑戰：①原油重質化、劣質化趨勢日益明顯，原油中硫、氮、金屬等雜質含量逐年增加；②提高產品質量，改善產品結構，以滿足市場需求；③環保要求日趨嚴格，石油產品的質量標準越來越苛刻，對機動車輛排放廢氣中的NOx、SOx等有害氣體含量的限制越來越嚴格[3]。加氫降凝組合工藝技術所采用的工藝流程為加氫精制-臨氫降凝一段串聯工藝過程,使用加氫精制、臨氫降凝催化劑組合。柴油原料首先進入加氫精制段,在加氫精制催化劑作用下進行加氫脫硫、脫氮及芳烴飽和反應,精制后的產物直接進入降凝段,在臨氫降凝催化劑作用下進行烷烴組分的擇形裂解反應,使油品的凝固點降低,從而得到低硫、低凝、氧化安定性良好的柴油產品[4]。

為應對柴油質量升級的需要，本課題采用3936/3905催化劑，在中試裝置上進行了生產低凝柴油的研究。

1 實驗部分

1.1 催化劑物性

3936 催化劑具有較大的比表面積和孔容、堆積密度適中、強度高、金屬分散均勻等特點。該催化劑活性、穩定性好，均達到國外 HC-CK 催化劑的水平[5]。催化劑參數指標見表 1。

表 1 3936 柴油加氫精制催化劑物化性質Table 1 The physical characteristics of 3936 diesel hydrogenation catalyst

3905 催化劑是一種以 SSY 分子篩為裂化組分制備的高活性中壓加氫裂化催化劑，具有活性高、破壞能力強、抗氮能力和穩定性能好等特點(表 2)[6]。

表 2 3905 柴油加氫精制催化劑物化性質Table 2 The physical characteristics of 3905 diesel hydrogenation catalyst

1.2 加氫性能評價試驗

1.2.1 混合柴油原料

采用催化柴油、焦化柴油為原料，按照不同比例混合，原料油性質見表3。

1.2.2 工藝流程

采用 100 mL 加氫評價試驗裝置進行實驗，在反應器的恒溫段，原料油與氫氣形成的氣液混合物與催化劑進行加氫反應，反應產物經高壓分離器分離為液相和氣相兩部分，氣相部分經氣體流量計計量后放空，液相部分經低壓分離器后在實沸點蒸餾裝置上進行切割。其工藝流程見圖1。

1.2.3 加氫性能評價條件

在一定壓力、氫油體積比的條件下，進行不同溫度、空速的考察實驗，評價的工藝條件見表4。

圖 1 評價工藝流程Fig.1 The process of test

表 3 原料油性質Table 3 The character of feed

表4 評價工藝指標Table 4 The technical index of test

2 結果與討論

以原料 A 為原料油，在壓力 7.2 MPa、氫油比1 000：1（v/v）、空速 1.5 /2.0 h-1的工藝條件下，考察溫度對 3936/3905 催化劑加氫效果，評價分析結果見表5。

從改質后產品油的餾程比較可以看出，當評價溫度低于 360 ℃時，原料油中硫含量由 1 138×10-6降至 10μg·g-1以下，說明加氫精制反應深度較深，從餾程、密度變化可以看出，原料油發生了裂化反應，結合凝點及 95%點餾出溫度變化來看，裂化反應較為微弱，說明 3936/3905 催化劑組合工藝在低于 360 ℃時加氫裂化能力較差，主要發生加氫精制（芳烴飽和、脫硫、脫氮）反應。當反應溫度達到370 ℃時，加氫裂化反應較為強烈，原料油中的重質芳烴飽和后，在裂化催化劑的作用下C-C鍵斷，結合產品油密度、凝點、餾程，充分證明以上結論。

表 5 全組分評價分析結果Table 5 The analytical result of product

如上所述，3936/3905 催化劑組合工藝在 370℃以上時才能夠將原料油裂解為低凝柴油，選取370 、380 ℃兩個反應溫度對生成油集合后進行實沸點切割，對切割出的加氫石腦油、低凝柴油、塔底柴油進行性質分析，結果見表 6-8。

表 6 加氫石腦油分析結果Table 6 The analytical result of naphtha

由分析結果可知，以焦化柴油：催化柴油 = 60:40 為原料，采用 3936 精制催化劑和 3905 裂化催化劑串聯反應，在反應溫度 370～380 ℃條件下，加氫反應同時伴隨有裂化反應發生，所得石腦油收率大于 16.0%，從組成分析看，正構烷烴含量較少，只有 11%～14%。

表 7 低凝柴油分析結果Table 7 The analytical result of low solidifying point diesel

由上表可知，切割溫度控制在 280 ℃，所得低凝柴油的凝點為-34～-35 ℃，收率為 47%～53%。

表 8 塔底柴油分析結果Table 8 The analytical result of bottom diesel

從表中可以看出，塔底柴油收率為 20%～26%，凝點達到 13～16 ℃，十六烷值指數達到 67，結合組成分析看，高達 64%～75%的鏈烷烴主要為 C-C較長的直鏈烷烴，370 ℃時硫、氮含量偏高，溫度升到 380 ℃時，硫含量降至 20μg·g-1左右，氮含量不到 10μg·g-1，總芳烴含量小于 10%。

3 物料平衡

物料平衡見表9。

表 9 物料平衡Table 9 The balance of materiel

4 結 論

（1）以焦化柴油：催化柴油 = 60∶40 為原料，采用 3936/3905 催化劑串聯反應，在反應溫度 370～380 ℃、壓力 8 MPa、精制反應和裂化反應空速分別為 1.5/2.0 h-1、氫油比 1 000∶1 條件下，所得低凝柴油油收率大于 47%，凝點為-34～-35 ℃之間，十六烷值指數達到 46～48，從組成分析看，主要以鏈烷烴和環烷烴為主，催化劑具有較好的加氫改質性能。

（2）在溫度 380 ℃，其他反應條件相同的情況下，塔底柴油收率為 20%～26%，硫含量降至 20 μg·g-1左右，氮含量小于 10μg·g-1，總芳烴含量小于 10%，十六烷值指數達到 67，滿足國Ⅳ柴油指標要求。

［ 1］ 瞿 國 華 .延 遲 焦 化 工 藝 與 工 程 [M].中 國 石 化 出 版 社 ,2011-03：210-211.

［2］侯芙生.中國煉油技術[M]. 中國石化出版社,2011-12：140-141.

［3］張立忠，馮振學，權亮亮等. FDS-1型加氫精制催化劑對焦化汽柴油深度加氫脫硫性能研究[J].當代化工,2013，42（8）：1126-1130.

［4］孟祥蘭,李永泰,尹恩杰,楊春雁. 加氫降凝和加氫改質降凝組合工藝技術進展[J].工業催化,2004，12（11）：15-18.

［5］葛在貴，關明華，王鳳來*.高活性中壓加氫裂化催化劑3905的性能與工業制備[J]. 石油煉制與化工，1996，27（4）：6-12.

［6］湯敏. 3905加氫裂化催化劑的工業應用[J].石油煉制與化工，2000，31（9）：62-64．

產品銷 設備俏

浙江豐利瓜爾膠粉碎機市場受寵

近段時間，國家高新技術企業浙江豐利粉碎設備有限公司迎來了一批又一批客商，專門前來下單訂購瓜爾膠專用超微粉碎機，形成了一波生產熱潮。究其原因，是一種叫瓜爾膠的粉體受到了市場追棒，帶動了加工設備的熱銷。

瓜爾膠是由瓜爾豆籽經磨碎、篩分、吹風除皮和胚芽、胚乳處理等工序加工制成的自由流動粉末。瓜爾膠主要分為食品級和工業級兩種，是已知的最有效和水溶性最好的天然聚合物。由于其獨特的分子結構特點及天然性,使其迅速成為性能優越的新型環保造紙助劑;同時它還被廣泛應用于食品、制藥、化妝品、個人保健、石油、粘蚊劑、造紙和紡織印染等行業，用作增稠劑、絮凝劑、浮選劑、成膜劑和上漿劑等。

瓜爾膠粉碎機是浙江豐利為了滿足市場需求，針對目前國內粉碎油田助劑瓜爾豆膠粉特殊要求進行改造而推出的一種新機型。相比一般粉碎機需烘干后才能進行粉碎，該機的創新處在于可以在高濕度情況下即可進行粉碎，粉料保持正常水分。該機是一種立軸反射型粉碎機，集粉碎與氣流分級雙重功能于一體，能同時完成微粉碎和微粒分選兩道加工工序，適合加工各行業的多種物料，在不停機的情況下，可任意調節粒度。產品粒度均勻，細度最高可達 200 目，該機具有自冷卻功能。其各項指標達到同類進口產品的水平，可替代進口設備。目前，經國內目前最大的瓜爾膠及其系列衍生物的專業生產企業京昆油田化學科技開發公司等多家瓜爾膠粉企業使用，具有用途廣泛，性能卓越等優點。

適合瓜爾膠加工的粉碎設備浙江豐利主要有：QWJ 系列、CWJ 系列和 CWM 系列等多款超微粉碎設備,均為浙江豐利的主導產品，先后獲得浙江名牌產品、國家重點新產品和國家火炬項目等榮譽稱號，代表著我國高檔粉碎設備的發展水平。這些瓜爾膠粉碎機主要熱銷江蘇、山東、陜西、黑龍江等瓜爾膠主產地。

（吳紅富）

（浙江豐利熱線：0575-83105888、83100888、83185888、83183618；網址：www.zjfengli.com）

Research on Performance of 3936/3905 Assembled Hydro-upgrading Catalyst for Low-grade Diesel

ZHANG Li-zhong1, ZHENG Da-zhou2, SUN Dian-dong2, HE Xin1，WANG Cheng2, LUO Hui-min4
(1. Research Institute of PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113004, China; 2. PetroChina Fushun Petrochemical Company Catalyst Plant, Liaoning Fushun 113001, China; 3. PetroChina Fushun Petrochemical Company No.2 Refinery, Liaoning Fushun 113004, China; 4. HQC Liaoning Company, Liaoning Fushun 113006, China）

The hydro-upgrading performance of 3936/3905 assembled hydrotreating catalyst was investigated in the pilot evaluation device in Research Institute of PetroChina Fushun Petrochemical Company, using the mixture of coking diesel and FCC diesel as raw material. The process conditions of hydrodewaxing were studied. The results showed that the qualities of the low-grade diesel could be significantly upgraded by hydro-upgrading;sulfur and nitrogen contents were reduced to less than 10×10-6, pour point was reduced by above 10 and cetane number℃ was increased by 10 units when hydrogen partial pressure was 7.2 MPa and space velocity was 1.5/2.0 h-1at 370～390 ℃.

Coking diesel; FCC diesel; Hydrodewaxing; Process conditions

TQ 426

： A文獻標識碼： 1671-0460（2014）07-1195-04

2014-06-13

張立忠（1980-），男，吉林農安人，工程師，2004 年畢業于吉林化工學院高分子材料與工程專業，研究方向：主要從事加氫催化劑及工藝研究。E-mail：zlz@petrochina.com.cn，電話：02452995721。