提高催化裂化汽油辛烷值的影響因素及對策

高杰　劉雯

摘 要：介紹中國石化九江石化公司1#催化裂化裝置汽油辛烷值偏低的問題，分析原料組成、工藝條件、催化劑活性以及汽油蒸氣壓等因素對汽油辛烷值的影響。通過改變裝置系統相關工藝操作條件，汽油辛烷值由調整前的89左右上升至調整后的91.5，達到了提高汽油辛烷值的目標。

關鍵詞：催化裂化;汽油辛烷值;催化劑;操作參數

中圖分類號：TE624 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）25-0124-03

Influencing Factors and Countermeasures for Improving Octane Number of FCC Gasoline

GAO Jie LIU Wen

（Sinopec Jiujiang Petrochemical Company， Jiangxi Vocational College of Finance and Economics， Jiujiang Jiangxi 332000）

Abstract： The problem of low octane number of gasoline in 1# catalytic cracking unit of Sinopec Jiujiang Petrochemical Company was introduced. The effects of raw material composition， process conditions， catalyst activity and gasoline vapor pressure on gasoline octane number were analyzed. By changing the relevant process operating conditions of the unit's reverse regeneration system， the gasoline octane number increased from about 89 before adjustment to more than 91.5 after adjustment， reaching the goal of improving the gasoline octane number.

Keywords： Fluid Catalytic Cracking（FCC）;gasoline octane number;catalyst;operating parameters

中國石化九江石化公司1#催化裂化裝置采用MIP-DCR工藝技術，年處理能力為1.2×10t。自每年8×10 t油品質量升級改造開工以來，原料中芳烴含量下降，導致汽油中芳烴及烯烴含量降低，致使催化汽油辛烷值由升級改造開工前的均值91降至開工后的89左右。

1 裝置催化汽油辛烷值影響因素

1.1 原料性質

催化裂化主要是正碳離子反應。催化裂化（Fluid Catalytic Cracking，FCC）原料是由多種烴類組成的混合物。它們在裂化催化劑上的反應行為不同，產物分布和性質隨之改變。影響FCC汽油辛烷值大小（Research Octane Number，RON）研究的原料性質包括密度、特性因數等。原料油密度每增加100 kg/m，RON可凈增1.4單位[1]。裝置混合原料及汽油性質如表1所示。

從表1得出，油品質量升級改造開工前后，催化原料飽和烴含量上升明顯，芳烴含量下降較多。因此，提高催化汽油辛烷值應從原料性質及其裝置操作參數入手。

1.2 主要操作參數

從催化裂化反應機理看，提高汽油辛烷值就是對原料、催化劑、操作條件及設備結構等進行綜合優化，抑制氫轉移速度，多產芳烴、烯烴和異構烴等單體烴。在原料性質、催化劑類型相對固定的情況下，操作參數對催化汽油辛烷值的影響顯得尤為重要。催化裂化反應中的主要參數如表2所示。

從表2可以看出，裝置為大負荷生產，且燒焦罐溫度較設計參數偏高，劑油比相對較小，不利于增產高辛烷值汽油，需采用降低燒焦罐溫度、降低原料預熱溫度、提高劑油比以及降低空速進一步提高反應深度等操作。

1.3 主催化劑性質

裝置使用長嶺催化劑公司生產的ABC-1新型抗堿氮催化劑。從近4年入廠檢驗數據來看，新鮮劑篩分0～20 μm和0～40 μm顆粒含量保持穩定。從電鏡照片看，球形度和光滑度較好，少部分存在黏連，催化劑總體性能良好。但是，抗堿氮專用劑ABC-1稀土含量較高，造成裝置催化汽油辛烷值偏低，需要控制適宜的基質活性。

2 提高催化汽油辛烷值過程分析及對策

為提高催化汽油辛烷值，借助Petro-SIM流程模擬軟件，結合實驗室管理（Laboratory Information Management System，LIMS）系統數據分析，對提高催化汽油辛烷值進行流程模擬與優化，得出最佳操作參數，并應用于生產。

2.1 原料性質對催化汽油辛烷值的影響

原料組成對汽油辛烷值影響很大。原料中烷烴會降低汽油辛烷值，而環烷烴及芳烴能增加辛烷值。隨著原料中芳烴特別是單環芳烴含量的上升，單環芳烴經裂化脫烷基或烷基側鏈斷裂生成烯烴和芳烴，同時原料中鏈烷烴含量下降，導致汽油中烷烴含量下降，烯烴含量上升，環烷烴含量也有所上升，提高了汽油辛烷值。原料組成對產品收率及性質的影響如表3所示。

由表3可得，在固定原料處理量、提高加氫重油量以及降低尾油流量的操作調整過程中，隨著原料性質的變重和芳烴含量增加，催化汽油辛烷值將上升，但是超過一定限度催化汽油辛烷值又會降低。目前，已將原料油配比控制為加氫重油90 t/h，冷蠟油45 t/h，加裂尾油20 t/h。

2.2 反應溫度對催化汽油辛烷值的影響

反應溫度是對催化裂化汽油辛烷值影響最大的因素。提高反應溫度，有利于稠環芳烴裂解成小分子烯烴。對于帶有長側鏈或多側鏈的重芳烴，高溫下側鏈易斷裂，然后以低沸點芳烴的形式進入汽油餾分。一般地，在一定轉化率下，反應溫度每增加10 ℃，汽油辛烷值增加0.7～0.9單位[2]。管出口溫度對產品收率及性質的影響如圖1所示。

由圖2可以得出，隨著反應溫度的升高，汽油收率先上升后下降，汽油辛烷值桶上升。平均反應溫度每上升10 ℃，汽油辛烷值上升0.9。在提升管出口溫度提至518 ℃時，汽油收率開始下降。目前，裝置一反出口溫度控制在532 ℃左右。

2.3 催化劑活性對催化汽油辛烷值的影響

通常，催化劑活性增加，氫轉移活性也相應增強，而產品中烯烴含量相對減少，導致汽油辛烷值有所下降。但是，催化劑活性過低時，催化裂化程度降低，致使汽油中的催化裂化汽油含量減少，熱裂化汽油含量增加，導致辛烷值降低。催化劑活性對產品收率及性質的影響如圖2所示。

隨著催化劑活性的上升，催化汽油收率先上升后下降，而汽油辛烷值先上升后下降。在催化劑活性為65%時，汽油辛烷值桶達到最大。在實際操作中，催化劑活性均值控制在63%左右。

2.4 劑油比對催化汽油辛烷值的影響

提高劑油比可提高轉化深度，會使汽油中小分子烴、異構烴及芳烴含量增加。實際生產中，劑油比每提高1單位，汽油辛烷值可上升0.6單位[3]。在保證原料充分霧化效果的基礎上，可通過降低進料預熱溫度來實現劑油比的控制。原料預熱溫度對產品收率及性質的影響如表4所示。

從轉化率角度來看，增加劑油比使轉化率增加，而轉化率影響汽油的組成，改進了汽油的支化程度，使辛烷值增加[4]。目前，裝置原料預熱溫度控制在215 ℃。

2.5 催化汽油蒸氣壓對催化汽油辛烷值的影響

丁烷的辛烷值較高，而丁烷又影響汽油蒸氣壓。操作上可通過優化穩定塔操作參數，實現蒸氣壓上限卡邊操作，增加汽油中丁烷含量，提高汽油辛烷值[5]。催化汽油蒸氣壓對辛烷值的影響如表5所示。

由表6可知，隨著穩定塔底溫度的降低，汽油收率上升，汽油辛烷值均上升。平均穩定塔底溫度每下降1 ℃，汽油辛烷值上升0.05。目前，催化汽油蒸氣壓按照生產調度指令上限進行控制。

3 對策實施效果

自對策實施以來，催化汽油辛烷值逐步增長至91.5以上，比對策實施前增加近3個單位。裝置汽油辛烷值的提高，增大了汽油調和工作的靈活性，降低了高標號汽油的調和成本。裝置操作調整前后對催化汽油辛烷值的影響如表6所示。

4 結論

①提高原料中環烷烴和芳烴含量，汽油辛烷值相對高。在操作調整中，已提高加氫重油量比例，增加原料中芳烴含量。

②提高反應溫度，裂化和芳構化反應速度加快，氫轉移和異構化反應速率下降，從而生成芳烴含量上升，辛烷值上升。目前，裝置一反出口溫度控制在均值532 ℃左右。

③控制適宜催化劑活性，可提高反應深度。目前，催化劑活性由均值60%提高到63%。

④降低再生器燒焦罐溫度，提高劑油比，可以增加反應深度，使汽油中小分子烴、異構烴及芳烴含量增加，汽油辛烷值上升。原料預熱溫度由220 ℃降至目前215 ℃。

⑤汽油中丁烷含量直接影響辛烷值，同時影響蒸氣壓。催化裂化汽油蒸汽壓每下降10 kPa左右，辛烷值下降約0.3個單位。目前，按蒸氣壓上限卡邊控制。

參考文獻：

[1]楊寶康，劉垚，梁鳳印.提高催化裂化汽油辛烷值措施探討[J].石化技術，1999（4）：203-206.

[2]馬占偉，王明東，司長庚，等.提高催化裂化汽油辛烷值的可行性研究[J].煉油技術與工程，2014（10）：39-42.

[3]陳煥章，李永丹，趙地順，等.提高FCC汽油辛烷值的技術進展[J].化工科技市場，2005（1）：25-29.

[4]陳俊武，曹漢昌.催化裂化工藝與工程[M].2版.北京：中國石化出版社，2005：467.

[5]趙長斌，張晶，何洪濤.中小型煉廠提高汽油辛烷值的可行性途徑探討[J].天然氣與石油，2001（2）：25-27.

3139500589211