催化裂化摻煉渣油加氫柴油降低柴汽比的試驗研究

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任公司)

近年來隨著我國家用轎車的普及，汽油消費量持續高速增長。同時受經濟增速放緩的影響，柴油消費量自2013年首次出現負增長[1]，且供大于求的局面愈加明顯。2016年前三季度，國家統計局發布的汽油表觀消費量同比增長8.3%，柴油表觀消費量同比降低3.1%，消費柴汽比為1.39，汽油價格高于柴油價格，成品油消費結構發生了變化，遠期柴汽比將持續走低。預計到2020年國內市場消費柴汽比將降低到1.13，2025年進一步降低到1.03[2]。

為了應對市場需求變化的新形勢，國內煉油廠降低柴汽比主要從兩方面著手：增產汽油和減產柴油。目前采取的措施包括多產汽油催化劑的應用[3]，生產操作工藝條件的優化[4-7]，柴油加氫-催化裂化組合工藝RLG[8]、LTAG[9]等技術的應用。但是上述技術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，需要根據柴油池特點，嘗試經濟有效地降低柴汽比的措施。

隨著原油性質的變差，重金屬、S、N等雜質含量明顯增加，為了適應該狀況，同時滿足日益嚴格的環保法規要求，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。為了經濟高效地降低柴汽比，進行了催化裂化原料摻煉加氫柴油降低柴汽比的試驗研究，以下對此進行介紹。

1 實 驗

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

表1 催化裂化原料油性質

試驗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，性質見表3。在評價測試前先將催化劑在旋轉水熱老化裝置中于800 ℃、100%水蒸氣條件下老化17 h。

表2 渣油加氫柴油性質

表3 LZR-20催化劑性質

1.3 試驗設備和測試條件

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

2 結果與討論

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，其轉化率高達79.46%，汽油收率高達62.72%，主要是由于渣油加氫柴油含有大量鏈烷烴、單環環烷烴和烷基苯，其在催化裂化過程中易裂解為汽油和液化氣產品[10]。因此其作為催化裂化原料可有效降低煉油廠柴油產量，提高汽油收率，快速調整煉油廠產品結構，降低柴汽比。但是其生焦率較低，大量摻煉或單獨加工時，應考慮裝置的熱平衡。

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品分布的影響

根據催化裂化裝置熱平衡和煉油廠實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品分布的影響，結果見表5。

表5 摻煉渣油加氫柴油的固定流化床評價結果 w，%

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

表5結果表明，摻煉渣油加氫柴油后，轉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品分布計算值表明：70%以上渣油加氫柴油發生了裂化，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重油催化裂化原料的轉化，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的影響

表6為摻煉渣油加氫柴油對催化裂化汽油性質的影響。表6結果表明，摻煉渣油加氫柴油后，汽油中的異構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芳烴和環烷烴，其在催化裂化過程中易發生裂化和氫轉移反應，生成芳烴組分和異構烷烴組分。

表6 摻煉渣油加氫柴油對汽油性質的影響

2.4 某裝置摻煉渣油加氫柴油試驗

由于汽油銷售價格高于柴油銷售價格，為了提高經濟效益，某煉油廠于2018年8月8—11日進行了摻煉渣油加氫柴油的試驗。采集8月3—7日不摻煉渣油加氫柴油的日均數據作為空白標定數據、8月8—11日摻煉5.34%渣油加氫柴油的日均數據作為試驗標定數據，統計結果見表7。

表7結果表明，摻煉5.34%渣油加氫柴油時，每天可消耗渣油加氫柴油394 t，增產催化裂化柴油195.6 t,柴油總量減少198.4 t，增產高辛烷值汽油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結果

1)指摻煉渣油加氫柴油試驗的產品流量標定結果與空白標定結果的差值。

3 結 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，其轉化率高達79.46%，汽油收率高達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。