兩段提升管催化裂化回煉汽油進料位置的對比

范大申，郭翠翠，王振南

（青島惠城環保科技股份有限公司，山東青島 266555）

隨著石油資源的日益減少以及市場對輕質油品的需求和品質要求的增加，急需煉油工藝的改進升級，催化裂化裝置作為煉油裝置中重要的一部分，其原油處理量和汽油產量均占有很大份額，在煉油和化工方面也都占有重要的地位[1]。因此催化裂化技術經過幾十年的發展，改進和創新了多種催化裂化工藝[2]，以加工各種重質劣質原料并提高輕質油品和低碳烯烴的產量。

其中中國石油大學（華東）研發的兩段提升管催化裂化技術[3]，將富含芳烴且不易裂化的循環油單獨進入第二段提升管，如此可以分別控制兩根提升管中不同反應物的反應條件，進一步改善產物分布，同時還可回煉汽油至第二段提升管以進行改質。為更好的發揮兩段提升管催化裂化技術的優勢，提高回煉汽油的改質效果，相養冬等[4，5]對比考察了回煉輕餾分汽油和全餾分汽油兩種回煉方式，詳細闡述了兩種回煉方式的優劣。尤興華等[6]對中國石油玉門油田分公司的催化裂化工業裝置的操作條件優化中，優化了汽油回煉進料位置，將粗汽油回煉在第二段提升管回煉重油噴嘴的上方進料，減少了損失，提高了總液收。

為進一步探究兩段提升管催化裂化裝置中回煉汽油在不同進料位置下的產物分布，本文在小型提升管裝置上通過改變回煉汽油和回煉重油的進料位置，進行了實驗對比考察。

1 實驗方法

1.1 實驗裝置

本實驗是在小型提升管催化裂化實驗裝置上進行的，該裝置是高低并列式催化裂化評價裝置，可以模擬催化裂化工業裝置進行反應-再生連續運行，可對催化劑循環量完成有效的自動控制，裝置由反應-再生器系統、加料及蒸汽產生系統、產品回收及計量系統、氣路管控系統和微機管控系統5 部分組成。

1.2 原料和催化劑

實驗采用的原料為某煉廠提供的回煉汽油和回煉重油，性質（見表1 和表2），催化劑為惠城環保自產的TSR 專用催化劑，對丙烯有更好的選擇性，其性質（見表3）。

表1 回煉汽油分析數據Tab.1 Analysis data of refining gasoline

表2 回煉重油分析數據Tab.2 Analysis data of refining heavy oil

表3 TSR 專用催化劑分析數據Tab.3 Analysis data of TSR catalyst

1.3 分析方法

實驗中氣體產物分析是把氣體分割成干氣、液化氣和C5+三部分，把C5+餾分歸并為汽油餾分，采用Agilent 7890A 型氣相色譜儀對氣體產物進行分析處理；液體產物分析：采用Agilent 7890A 型氣相色譜儀的色譜模擬蒸餾測定餾程，將液體產物分為汽油、柴油和未轉化油（重油）三個餾分；焦炭分析即催化劑上焦炭采用紅外分析儀對燒焦后的煙氣進行在線分析后計算得到。

1.4 實驗方案

本實驗裝置提升管中含有上下兩個位置的進料噴嘴，為對比考察回煉汽油和回煉重油從不同噴嘴位置進料的產物分布情況，設計了三種實驗方案，方案一：上進料噴嘴進回煉重油，下進料噴嘴進回煉汽油；方案二：上進料噴嘴進回煉汽油，下進料噴嘴進回煉重油；方案三：下進料噴嘴同時進回煉重油、回煉汽油。

因汽油沸點較低，容易霧化，故在方案一和方案二中，回煉汽油和回煉重油分開進料時，回煉汽油進料不采用霧化蒸汽，回煉重油進料采用霧化蒸汽。方案三混合進料時，是采用回煉汽油霧化回煉重油，不使用霧化蒸汽。

2 實驗結果與分析

實驗在反應溫度500 ℃，再生溫度670 ℃，回煉汽油的進料比為30 %的反應條件下進行，采用TSR 專用劑考察了回煉汽油在不同進料位置下的產物分布，結果（見表4）。

表4 不同進料位置下產物分布情況Tab.4 Distribution of products at different feeding positions

當上進料回煉重油，下進料回煉汽油時，與汽油回煉前相比，汽油中烯烴含量降低10.41 %，芳香烴含量增加13.2 %，研究法辛烷值增加2.2 %。汽油中烯烴含量降低主要是由于汽油回煉后烯烴的再裂解[7]，汽油烯烴中的C5、C6烯烴，在高溫大劑油比的條件下極易裂解成小分子的低碳烯烴，從而使汽油中烯烴含量降低。而回煉重油因其自身含大量芳烴，在回煉裂解過程中產生小分子芳烴使汽油中芳烴含量增加，進而使汽油辛烷值增加。

當改變回煉汽油進料位置即從上進料，回煉重油從下進料時，與方案一相比，轉化率明顯增加，液化氣收率增加3.29 %，汽油收率增加6.4 %，柴油收率降低4.63 %，重油收率降低4.88 %，丙烯收率增加1.85 %，產物分布得到明顯改善，汽油和低碳烯烴收率明顯增加，汽油中烯烴含量增加0.38 %，研究法辛烷值增加2.0 %，這主要是由于高溫催化劑先與回煉重油進行接觸反應，使催化劑溫度降低且附著一定的積碳，當回煉汽油接觸催化劑時，反應溫度和反應活性也隨之下降，可減緩汽油的高溫裂解和反應深度，以達到減少回煉汽油損失的目的。

為進一步對比回煉汽油和重油不同進料位置的產物分布情況，增加了實驗方案三，即回煉汽油和重油同時從下進料噴嘴位置進料，并用回煉汽油霧化重油進料，與方案一的上進料回煉重油下進料回煉汽油相比，其轉化率增加，液化氣收率增加3.37 %，汽油收率略有降低，重油和柴油收率降低，汽油中烯烴含量降低4.57 %，這主要是由于回煉重油進料位置改變，重油在提升管反應停留時間增加，且采用回煉汽油進行霧化進料進一步使原料在提升管中反應停留時間增加，原料裂化深度增加，使低碳烯烴產量增加，但同時使焦炭產率明顯增加。

3 結論

（1）汽油回煉可使汽油中烯烴含量降低，同時重油的回煉可使汽油產品中芳烴含量增加，從而保證了汽油辛烷值。

（2）回煉汽油從上下噴嘴位置進料，對汽油降烯烴效果基本相同，但回煉汽油從下噴嘴進料時，汽油損失較大，輕質油和低碳烯烴產率較低，回煉汽油從上噴嘴進料可取得更好的產物分布，且汽油辛烷值進一步提高。

（3）回煉汽油和重油同時從下噴嘴進料時，因反應停留時間增加，液化氣產率增加、汽油中烯烴含量降低，但與方案二相比，因回煉汽油和重油不能分段與催化劑反應，使重油和焦炭產率增加，產物分布仍需改善。