多產高辛烷值汽油并降低柴汽比的柴油催化轉化工藝技術的工業(yè)應用

杜學敏，王智峰，祿軍讓，聶普選，高永福，侯凱軍，張敦榮，童加強

(1.中國石油慶陽石化公司，甘肅 慶陽 745000；2.中國石油石油化工研究院)

近年來我國柴油消費量已達頂峰，約為180 Mt/a[1]。隨著國民經濟產業(yè)結構調整，我國成品油消費結構發(fā)生了較大變化[2-6]。消費柴汽比由2010年的2.17降至2015年的1.46，預計到2025年將進一步降至1.03。由此對煉油產品結構、裝置結構調整提出了新要求，煉油廠降低柴汽比的任務艱巨[7]。

中國石油慶陽石化公司(簡稱慶陽石化)1.85 Mt/a重油催化裂化(TSRFCC)裝置(簡稱催化裝置)采用中國石油大學(華東)兩段提升管技術，裝置設計兩根提升管反應器，一段提升管加工常壓渣油，二段提升管加工回煉油和油漿，新鮮原料與餾分油在不同場所和條件下進行分段反應。為了更好地適應市場變化，降低全廠柴汽比、多產高辛烷值汽油，采用中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心開發(fā)的多產高辛烷值汽油并降低柴汽比的柴油催化轉化工藝技術(DCP-Ⅰ)，實現低成本、短流程降低柴汽比和增產高辛烷值汽油的目的。慶陽石化催化裂化柴油(簡稱催化柴油)族組成中，飽和烴質量分數為46.3%，芳烴質量分數為53.7%，飽和烴和單環(huán)芳烴質量分數共計68.4%。從數據來看，催化柴油中飽和烴和單環(huán)芳烴的總含量較高，高于大多數重油催化裝置的催化柴油，有一定的可裂化性能，可以實現降低柴汽比的目標。以下對DCP-Ⅰ工藝技術在慶陽石化的工業(yè)應用情況進行介紹。

1 工業(yè)裝置

1.1 工藝流程改造

慶陽石化催化裝置采用兩段提升管工藝技術，為了不影響裝置的原料加工量，進入一段提升管底部6個進油噴嘴的新鮮原料加工量保持不變；二段提升管底部有6個進油噴嘴，其中4個噴嘴進回煉油和油漿，另外位于回煉油和油漿噴嘴下部的2個噴嘴進柴油回煉。2018年大檢修期間完成了催化柴油回煉流程改造，從E207(輕柴油-富吸收油換熱器)輕柴油出口配置一條直徑100 mm的管線與催化裝置粗汽油回煉線連接，將催化柴油引至催化裂化二段提升管進行回煉。技術路線示意及工藝流程示意分別如圖1和圖2所示。

圖2 催化柴油回煉工藝流程示意

1.2 工業(yè)試驗過程

DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗共進行14 d，分為5個階段，目標回煉量達到16 t/h，占裝置新鮮進料8%(w)，工業(yè)試驗期間裝置運行平穩(wěn)。第一階段(空白標定)為期3 d、第二階段(回煉量占新鮮進料質量比2%，簡稱2%標定，下同理)停留2 d、第三階段(4%標定)停留3 d、第四階段(6%標定)停留3 d，第五階段(8%標定)停留3 d，具體如表1所示。

表1 DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗階段的催化柴油回煉量

1.3 原料油性質

DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗期間催化裝置原料油性質如表2所示。從表2可以看出，試驗期間催化原料(新鮮原料)性質基本維持穩(wěn)定。

表2 DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗期間催化裝置原料性質(新鮮原料)

1.4 催化劑

DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗期間裝置所用催化劑為中國石油蘭州石化公司生產的LDC-200QH，催化劑性質穩(wěn)定，平衡劑理化性質如表3所示。從表3可以看出，工業(yè)試驗期間隨催化柴油回煉量的增加，催化劑活性略有增加，平衡劑上鎳、釩含量基本持平，平衡劑孔體積和平均孔徑略有降低，可能是回煉催化柴油后生焦量有所增加，導致部分孔道堵塞。

表3 DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗期間平衡劑理化性質

1.5 操作條件

DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗期間的主要操作參數如表4所示。從表4可以看出，工業(yè)試驗期間二段提升管再生滑閥閥位隨著催化柴油回煉量的增大而逐漸變大。由于催化柴油優(yōu)先與再生劑接觸進行反應，隨著催化柴油回煉量的增加，需要的反應熱逐漸增加，為保持反應器出口溫度基本不變，二段提升管內的催化劑循環(huán)量變大，從而導致二段提升管再生滑閥閥位逐漸開大。另外，分餾塔塔底液相溫度隨著催化柴油回煉量的增大而逐漸升高，這是因為分餾塔塔底取熱量恒定，而回煉催化柴油后油氣總量增加，從而引起分餾塔塔底液相溫度升高。其余操作參數在回煉前后變化不大。

表4 DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗期間裝置主要操作條件

2 DCP-Ⅰ技術應用情況

2.1 產品分布

DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗期間產品分布如表5所示。從表5可以看出，隨著催化柴油回煉比例的增加，柴油收率逐漸降低，汽油和液化氣收率逐漸增加，干氣和焦炭產率逐漸增加，輕油收率和總液體收率下降幅度逐漸變大。回煉8%的催化柴油時，柴油收率降低3.57百分點，汽油收率增加1.41百分點，液化氣收率增加1.09百分點，干氣+焦炭產率增加0.92百分點，輕油收率降低2.16百分點，總液體收率降低1.07百分點，裝置柴汽產率比降低0.09。

表5 DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗期間產品分布

2.2 產品性質

2.2.1 穩(wěn)定汽油及催化柴油性質DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗期間穩(wěn)定汽油及催化柴油性質變化分別如表6和表7所示。從表6可以看出，工業(yè)試驗期間穩(wěn)定汽油組成中烷烴含量變化不大，在8%標定時烯烴體積分數比空白標定降低0.5百分點，芳烴含量增加，研究法辛烷值提高0.4，其他理化性質變化不大。從表7可以看出，催化柴油密度隨著回煉柴油比例的增加而增大，從空白標定時的888.5 kg/m3增至8%標定時的895.4 kg/m3，柴油中飽和烴含量下降，其中一環(huán)環(huán)烷烴含量下降較明顯，芳烴含量增加，其中雙環(huán)芳烴含量增加較明顯。說明在催化裂化過程中，柴油中的飽和烴組分有一部分轉化為汽油等輕組分，還有一部分轉化為雙環(huán)芳烴等較重組分，使催化柴油密度增大。

表6 DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗期間穩(wěn)定汽油組成及辛烷值變化

表7 DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗期間催化柴油性質變化

2.2.2 氣體性質DCP-Ⅰ技術工業(yè)試驗期間氣體性質變化如表8所示。從表8可以看出，回煉催化柴油后，干氣組成變化不大，液化氣中丙烯含量略有增加，其他組分含量變化不大。說明DCP-Ⅰ工藝回煉催化柴油對增產丙烯有一定效果。

表8 DCP技術工業(yè)試驗期間氣體性質變化

3 結 論

(1)DCP-Ⅰ技術回煉催化柴油后，柴油收率下降，汽油和液化氣收率增加，干氣和焦炭產率增加，油漿產率變化不大，輕油收率和總液體收率下降，裝置柴汽產率比降低0.09。

(2)DCP-Ⅰ技術回煉催化柴油后，穩(wěn)定汽油組成中烯烴含量有所下降，芳烴含量增加，穩(wěn)定汽油辛烷值增加；催化柴油密度隨著回煉柴油比例的增加略有增大，柴油中飽和烴含量略有下降，芳烴含量略有增加；油漿、干氣和液化氣的理化性質基本保持不變，液化氣中丙烯含量略有增加。