降低催化穩定汽油烯烴含量的分析與對策

高杰，劉雯

（1.中國石化九江石化公司，江西 九江 332000；2.江西財經職業學院，江西 九江 332004）

0 引言

中國石化九江石化公司1.2Mt/a催化裂化裝置采用反應－再生并列式布置的兩器形式，反應系統采用石科院的MIP-DCR工藝技術，提升管二段串聯，內置方式，并輔以冷再生催化劑降溫技術，增加劑油比，以滿足生產高辛烷值低烯烴汽油組分的要求；再生系統采用LPEC開發的快速床高效再生成套技術。

2019年1月1日起在全國全面供應符合國Ⅵ標準的車用汽油。國Ⅵ汽油的一個重要標準就是汽油中烯烴含量≯18%。催化汽油是分公司汽油池重要組成部分，占比50%以上，兩套催化裝置穩定汽油烯烴含量高達30%左右，其烯烴質量直接影響汽油出廠，見圖1。

1 裝置生產現狀

1.1 原料性質

催化裂化主要是正碳離子反應，汽油中烯烴主要來源于原料油中烷烴的裂化。裝置主要原料來源于加氫精制重油、加氫裂化尾油、罐區冷蠟油等。裝置混合原料性質見表1所示：

從表1中得出，2019年混合原料較2018年，飽和烴、氫含量降低，殘炭含量上升。在催化原料中K值大、氫含量高的原料油，催化裂化轉化率高，穩定汽油中烯烴含量較高。在同一種類型的原油情況下，如果將減壓蠟油的終餾點提高，或進料中摻入渣油，原料的K值會降低，但在生產中將導致燒焦罐溫度升高，劑油比減少，汽油烯烴含量也會相應增加[1]。對2019年原油密度與催化汽油烯烴含量進行對比，如圖2所示。

由原料性質對比可以得出：在其他操作條件不變的情況下，原料密度對催化穩定汽油烯烴含量影響較大，原油密度越高，催化穩定汽油烯烴含量越高。

表1 混合原料性質

1.2 主要操作參數

降低反應溫度，提高再生催化劑活性，增加劑油比，延長反應時間，提高穩定汽油終餾點，降低穩定汽油蒸氣壓等有利于降低催化裂化汽油烯烴含量。裝置主要操作參數如表2所示。

表2 主要操作參數

從表2中主要操作參數與設計參數相比較可以得出，燒焦罐溫度、原料預熱溫度控制均較高，不利于提高劑油比。為了提高劑油比，可增加外取熱器產汽量，降低燒焦罐床溫至690℃左右；可通過降低原料油與油漿取熱量，降原料預熱溫度至210℃左右。為了提高二反氫轉移反應，一反出口溫度視目前原料性質可由528℃降至525℃。

1.3 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。從近四年催化劑入廠檢驗數據和Lims分析數據來看，新鮮劑篩分0～20μm和0～40μm顆粒含量保持穩定。從灼燒減量來看，也基本保持穩定，主催化劑性質沒有出現明顯波動，見圖3。

ABC-1型催化劑從電鏡照片看，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。見圖4。

2 降低催化穩定汽油烯烴含量對策

在催化裂化反應條件下，石油餾分中的烴類主要發生催化裂化、異構化、芳構化、烷基化、縮合等反應，催化裂化反應是生成烯烴的主要來源。生成的烯烴主要在提升管二反段經氫轉移反應，得到富氫的飽和烴和缺氫的芳香性產物。

2.1 反應溫度

在實際生產中，反應溫度是控制反應深度、產品收率與性質的關鍵操作參數。提高反應溫度，則反應速度增大，溫度提高10%～20%，則反應速度增加10%～20%。

氫轉移反應是放熱反應，且在高溫下氫轉移反應速度比催化裂化反應低得多。通過采取以下措施來降低反應溫度：①調整原料配比和油漿系統的取熱量，以控制適宜的原料預熱溫度；②沉降器汽提蒸汽流量由3.2t/h提至3.8t/h，減少可汽提焦，降低燒焦罐溫度；③在提升管一反出口處注入急冷油，流量控制在6t/h左右，減少二次裂化反應的發生，見圖5。

反應溫度每降低10℃，汽油中烯烴和芳烴質量分數下降2%～3%，RON將減少0.5～1個單位。考慮到其他產品性質的變化情況，將反應溫度（一反出口溫度）控制在525℃。

2.2 催化劑性質

增加催化劑中的稀土含量，有利于提高催化劑的穩定性和初始活性，同時增加氫轉移反應；增加擇型分子篩含量，可促進汽油中低碳烯烴的轉化，有利于汽油中的烯烴進一步裂化為液化氣[2]，達到降低催化穩定汽油烯烴含量的目的，見表3。

表3 ABC-1催化劑理化指標

由圖6可以得出，隨著催化劑活性上升，穩定汽油烯烴含量下降。目前催化劑的卸劑量由每月平均18.3t提至25.5t，新鮮催化劑單耗由896g/t提至950g/t，再生催化劑活性控制由59%提至62%。

2.3 原料預熱溫度

在相同反應溫度前提下，降低原料預熱溫度，有利于增加單位原料油接觸的催化劑活性中心數，提高劑油比，增加反應速率。劑油比提高1個單位，汽油烯烴含量降低1.5~3.0個單位[3]，見圖7。

裝置隨著原料預熱溫度的降低，汽油收率上升、烯烴含量降低。在原料預熱溫度降至210℃時，汽油辛烷值桶上升趨勢變緩。目前裝置原料預熱溫度均控制在210℃左右。

2.4 汽油餾程與組成

由于汽油中C4組分烯烴含量較高，C5~C9以上烯烴含量很少，因此提高穩定汽油終餾點，降低穩定汽油蒸氣壓有利于降低汽油中烯烴含量。在實際生產操作中，可通過調節分餾塔頂循環流量或冷回流量來提高穩定汽油終餾點；在吸收穩定系統操作中，可通過提高穩定塔底或塔頂溫度，降低汽油中C4含量，來降低催化穩定汽油中輕烯烴含量[4]。

3 優化調整前后產品收率和性質，見表4。

表4 產品收率對比

由表4可以得出，優化操作調整后，汽油、液化氣收率上升，柴油收率下降；因新鮮催化劑單耗上升，催化劑活性上升，油漿收率下降，焦炭收率上升。

由表5可以看出，汽油餾程按調度指令上限控制，有所上升；汽油蒸氣壓按調度指令下限控制，有所下降。族組成受原料性質、操作參數的影響，飽和烴、芳烴含量增多，烯烴含量下降。因烯烴降低，引起汽油辛烷值下降0.34個單位，但汽油的辛烷值與汽油收率之積由46.86%上升至47.18%[5]。

表5 汽油性質對比

4 結語

（1）調整反應溫度。反應溫度由528℃調整為525℃，較低的反應溫度增加了氫轉移、異構化反應程度，有利于降低汽油中烯烴含量。

（2）增加催化劑單耗，提高再生催化劑微反活性。通過加大新鮮催化劑的加注量，再生催化劑活性由59%提至62%左右，原料油轉化能力有所提高。

（3）增大劑油比，強化氫轉移反應以降低汽油烯烴。通過降低燒焦罐溫度和原料預熱溫度，將劑油比由6.2增大到6.8，提高了轉化率，減少了熱裂化反應比例，降低了汽油中烯烴含量。

（4）提高穩定汽油終餾點，降低穩定汽油蒸氣壓，盡量脫除汽油中C4組分，有利于降低汽油中烯烴含量。目前穩定汽油終餾點按照調度指令上限控制，蒸氣壓按照調度指令下限控制。

通過優化原料配比，控制適宜反應溫度，降低原料預熱溫度，提高催化劑活性，穩定汽油終餾點按調度指令上限控制，蒸汽壓按照調度指令下限控制，催化穩定汽油中烯烴體積分數由均值32%降至均值25%，最低降至21%。公司車用汽油經調和后，質量升級關鍵分析數據烯烴含量降至16.0%左右，成功完成了國Ⅵ汽油的質量升級工作。