LTAG技術專用催化劑SLG-1的工業應用

于善青，嚴加松，龔劍洪，郗艷龍，高立軍，田輝平

(1.中國石化石油化工科學研究院，北京 100083；2.中國石化石家莊煉化分公司)

隨著中國經濟結構的調整，柴油消費增速低于汽油消費增速將成為常態，預計2020年中國汽油消費量約161 Mt，年均增長9%，柴油消費量約180 Mt，年均增長1%，消費柴汽比為1.12。另一方面，為了減少機動車排氣污染，改善空氣質量，國內高標準的清潔車用柴油標準陸續出臺并實施[1]。而國內催化裂化技術的普遍應用，會生產大量高芳烴含量、低十六烷值的催化裂化輕循環油(簡稱LCO)。LCO的組成特性與清潔車用柴油期望的高飽和烴含量、高氫含量、高十六烷值的要求存在較大差距。因此，為了減少或轉化LCO，以適應未來柴油、汽油的需求變化，中國石化石油化工科學研究院(石科院)開發了LTAG技術，將LCO餾分中的芳烴進行選擇性加氫飽和，使雙環芳烴加氫飽和為四氫萘型單環芳烴，再進行選擇性催化裂化，實現最大化生產高辛烷值汽油或輕質芳烴的目的[2-3]。

加氫LCO含有大量的四氫萘型單環芳烴，很容易作為供氫體發生氫轉移反應而重新生成雙環芳烴，成為LCO餾分，很難發生開環裂化反應生成烷基苯型單環芳烴成為汽油餾分[4]；另一方面，加氫LCO和新鮮催化裂化原料性質差別較大，生產運行中受工藝和裝置條件的限制，加氫LCO和新鮮原料的催化轉化需要使用同一催化劑，常規的催化裂化催化劑難以滿足要求。因此，石科院研制開發LTAG技術專用催化裂化催化劑SLG-1，既能高效地轉化加氫LCO，又能滿足新鮮原料的轉化要求，并在中國石化石家莊煉化分公司(石家莊煉化)Ⅲ套催化裂化裝置上進行了工業應用。

1 SLG-1催化劑的技術特點

(1) 根據加氫LCO的催化轉化化學和性質特點，開發了超穩化超小晶胞Y型分子篩，與常規超穩Y型分子篩相比，具有更高的水熱穩定性、更小的晶胞尺寸(小于2.443 nm)和更強的B酸中心，能夠顯著降低加氫LCO中四氫萘型單環芳烴和十氫萘型環烷烴的氫轉移活性，同時促進環烷環的開環裂化。

(2)協同組合具有豐富中孔結構和強B酸活性的高可接近性Y型分子篩，促進單環芳烴和多環環烷烴側鏈斷裂。

(3)匹配具有豐富大孔結構和酸中心密度的氧化硅-氧化鋁基質，增強其容炭能力以及對重油大分子的預裂化能力，更好地配合分子篩最大能力發揮選擇性裂化功能。

(4)開發的SLG-1裂化催化劑能很好地配合LTAG工藝，既能高效地轉化加氫LCO，又能提高新鮮催化裂化原料油的重油裂化能力，提高汽油收率。

2 工業試驗裝置及標定情況

石家莊煉化Ⅲ套催化裂化裝置由中國石化工程建設公司(SEI)設計改造，設計加工量為2.2 Mta，反應器和再生器為高低并列式布置，再生器采用單段床層的完全再生技術，反應器采用MIP串聯提升管。該裝置于2016年2月20日開始投用LTAG技術，2016年3月16—18日對裝置進行了空白標定，空白標定采用CGP-1催化劑。2016年3月19日Ⅲ套催化裂化裝置開始使用LTAG技術專用催化劑SLG-1，SLG-1催化劑按裝置正常消耗進行系統催化劑置換，催化劑補充量約4.0 td，對新鮮原料的催化劑單耗0.6～0.8 kgt，并于2016年11月10—11日對SLG-1催化劑應用效果進行總結標定。

3 結果與討論

3.1 原料油性質

石家莊煉化Ⅲ套催化裂化裝置混合原料包括加氫蠟油和加氫渣油。空白標定和總結標定期間混合原料的性質見表1。由表1可以看出：總結標定和空白標定期間混合原料油的密度、殘炭、金屬含量和餾程等分析數據基本相當；從原料油烴類組成數據看出，與空白標定相比，總結標定時混合原料的鏈烷烴質量分數下降了1.3百分點，環烷烴和單環芳烴質量分數分別提高了1.9和1.7百分點，雙環芳烴質量分數下降了1.4百分點。總的來說，空白標定和總結標定的混合原料油性質雖略有差異，但具有可比性。

3.2 催化劑的性質

空白標定和總結標定的催化劑性質見表2。從表2可以看出：與空白平衡劑相比，總結標定時平衡劑具有更高的比表面積和孔體積，微反活性略高；總結標定期間平衡劑的金屬釩含量略高于空白標定，金屬鐵、鎳和銻含量基本相當。SLG-1催化劑使用后裝置運行平穩，表明催化劑的性能符合裝置使用要求。

3.3 主要操作條件

石家莊煉化Ⅲ套催化裂化裝置的主要操作條件見表3。由表3可以看出：空白標定和總結標定期間裝置新鮮進料量分別為218 th和225 th，加氫LCO回煉量分別為30 th和31 th，回煉油量均為7 th；第一反應器出口溫度、原料油預熱溫度、再生器密相溫度基本相當；沉降器壓力和再生器壓力變化不大；外取熱蒸汽量分別為65 th和70 th。可以看出，空白標定和總結標定期間主要操作條件基本一致。

3.4 產品分布

石家莊煉化Ⅲ套催化裂化裝置空白標定和總結標定時的產品分布見表4。從表4可以看出，與空白標定相比，總結標定時干氣產率降低0.09百分點，液化氣收率降低1.58百分點，汽油收率提高4.00百分點，柴油收率減少0.25百分點，油漿產率降低1.30百分點，總液體收率增加2.17百分點，產品分布改善。

1)液體收率=液化氣收率+汽油收率+柴油收率。

3.5 主要產品性質

石家莊煉化Ⅲ套催化裂化裝置空白標定和總結標定時的穩定汽油性質見表5。由表5可以看出：兩次標定的汽油餾程和密度接近；與空白標定相比，總結標定時的穩定汽油烯烴含量和RON略低，汽油辛烷值桶增加3.46。

1)汽油辛烷值桶=RON×汽油收率。

空白標定和總結標定時的LCO和加氫LCO性質見表6。由表6可以看出：空白標定和總結標定時的LCO密度、氫質量分數和十六烷值基本相當；從LCO烴類含量可以看出，空白標定和總結標定時的LCO芳烴含量都比較高，二者的質量都很差；與空白標定相比，總結標定時的加氫LCO密度略低、氫含量略高；從加氫LCO的烴類含量可以看出，總結標定時的鏈烷烴和環烷烴含量略高，芳烴含量低，總的來說，總結標定時加氫LCO性質略好于空白標定，對提高汽油收率有利。

1)單位為μgg。

空白標定和總結標定時的油漿性質見表7。由表7可以看出，空白標定和總結標定期間的油漿密度分別為1 124 kgm3和1 113 kgm3，氫質量分數分別為6.95%和7.22%，油漿質量都很差。

空白標定和總結標定時的液化氣組成見表8。由表8可以看出，與空白標定相比，總結標定時的液化氣中丙烯含量略有降低，異丁烷含量增加，丁烯含量降低。

4 結 論

SLG-1催化劑是針對LTAG技術開發的專用裂化催化劑，其既能高效地轉化加氫LCO，又具有較強的新鮮原料重油裂化能力，在石家莊煉化Ⅲ套催化裂化裝置上的工業應用結果表明，使用SLG-1催化劑后，汽油收率增加4.00百分點，汽油辛烷值桶增加3.46，液化氣收率降低1.58百分點，總液體收率增加2.17百分點，產品分布改善。