多产高辛烷值汽油并降低柴汽比的柴油催化转化工艺技术的工业应用

杜学敏，王智峰，禄军让，聂普选，高永福，侯凯军，张敦荣，童加强

(1.中国石油庆阳石化公司，甘肃 庆阳 745000；2.中国石油石油化工研究院)

近年来我国柴油消费量已达顶峰，约为180 Mt/a[1]。随着国民经济产业结构调整，我国成品油消费结构发生了较大变化[2-6]。消费柴汽比由2010年的2.17降至2015年的1.46，预计到2025年将进一步降至1.03。由此对炼油产品结构、装置结构调整提出了新要求，炼油厂降低柴汽比的任务艰巨[7]。

中国石油庆阳石化公司(简称庆阳石化)1.85 Mt/a重油催化裂化(TSRFCC)装置(简称催化装置)采用中国石油大学(华东)两段提升管技术，装置设计两根提升管反应器，一段提升管加工常压渣油，二段提升管加工回炼油和油浆，新鲜原料与馏分油在不同场所和条件下进行分段反应。为了更好地适应市场变化，降低全厂柴汽比、多产高辛烷值汽油，采用中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心开发的多产高辛烷值汽油并降低柴汽比的柴油催化转化工艺技术(DCP-Ⅰ)，实现低成本、短流程降低柴汽比和增产高辛烷值汽油的目的。庆阳石化催化裂化柴油(简称催化柴油)族组成中，饱和烃质量分数为46.3%，芳烃质量分数为53.7%，饱和烃和单环芳烃质量分数共计68.4%。从数据来看，催化柴油中饱和烃和单环芳烃的总含量较高，高于大多数重油催化装置的催化柴油，有一定的可裂化性能，可以实现降低柴汽比的目标。以下对DCP-Ⅰ工艺技术在庆阳石化的工业应用情况进行介绍。

1 工业装置

1.1 工艺流程改造

庆阳石化催化装置采用两段提升管工艺技术，为了不影响装置的原料加工量，进入一段提升管底部6个进油喷嘴的新鲜原料加工量保持不变；二段提升管底部有6个进油喷嘴，其中4个喷嘴进回炼油和油浆，另外位于回炼油和油浆喷嘴下部的2个喷嘴进柴油回炼。2018年大检修期间完成了催化柴油回炼流程改造，从E207(轻柴油-富吸收油换热器)轻柴油出口配置一条直径100 mm的管线与催化装置粗汽油回炼线连接，将催化柴油引至催化裂化二段提升管进行回炼。技术路线示意及工艺流程示意分别如图1和图2所示。

图2 催化柴油回炼工艺流程示意

1.2 工业试验过程

DCP-Ⅰ技术工业试验共进行14 d，分为5个阶段，目标回炼量达到16 t/h，占装置新鲜进料8%(w)，工业试验期间装置运行平稳。第一阶段(空白标定)为期3 d、第二阶段(回炼量占新鲜进料质量比2%，简称2%标定，下同理)停留2 d、第三阶段(4%标定)停留3 d、第四阶段(6%标定)停留3 d，第五阶段(8%标定)停留3 d，具体如表1所示。

表1 DCP-Ⅰ技术工业试验阶段的催化柴油回炼量

1.3 原料油性质

DCP-Ⅰ技术工业试验期间催化装置原料油性质如表2所示。从表2可以看出，试验期间催化原料(新鲜原料)性质基本维持稳定。

表2 DCP-Ⅰ技术工业试验期间催化装置原料性质(新鲜原料)

1.4 催化剂

DCP-Ⅰ技术工业试验期间装置所用催化剂为中国石油兰州石化公司生产的LDC-200QH，催化剂性质稳定，平衡剂理化性质如表3所示。从表3可以看出，工业试验期间随催化柴油回炼量的增加，催化剂活性略有增加，平衡剂上镍、钒含量基本持平，平衡剂孔体积和平均孔径略有降低，可能是回炼催化柴油后生焦量有所增加，导致部分孔道堵塞。

表3 DCP-Ⅰ技术工业试验期间平衡剂理化性质

1.5 操作条件

DCP-Ⅰ技术工业试验期间的主要操作参数如表4所示。从表4可以看出，工业试验期间二段提升管再生滑阀阀位随着催化柴油回炼量的增大而逐渐变大。由于催化柴油优先与再生剂接触进行反应，随着催化柴油回炼量的增加，需要的反应热逐渐增加，为保持反应器出口温度基本不变，二段提升管内的催化剂循环量变大，从而导致二段提升管再生滑阀阀位逐渐开大。另外，分馏塔塔底液相温度随着催化柴油回炼量的增大而逐渐升高，这是因为分馏塔塔底取热量恒定，而回炼催化柴油后油气总量增加，从而引起分馏塔塔底液相温度升高。其余操作参数在回炼前后变化不大。

表4 DCP-Ⅰ技术工业试验期间装置主要操作条件

2 DCP-Ⅰ技术应用情况

2.1 产品分布

DCP-Ⅰ技术工业试验期间产品分布如表5所示。从表5可以看出，随着催化柴油回炼比例的增加，柴油收率逐渐降低，汽油和液化气收率逐渐增加，干气和焦炭产率逐渐增加，轻油收率和总液体收率下降幅度逐渐变大。回炼8%的催化柴油时，柴油收率降低3.57百分点，汽油收率增加1.41百分点，液化气收率增加1.09百分点，干气+焦炭产率增加0.92百分点，轻油收率降低2.16百分点，总液体收率降低1.07百分点，装置柴汽产率比降低0.09。

表5 DCP-Ⅰ技术工业试验期间产品分布

2.2 产品性质

2.2.1 稳定汽油及催化柴油性质DCP-Ⅰ技术工业试验期间稳定汽油及催化柴油性质变化分别如表6和表7所示。从表6可以看出，工业试验期间稳定汽油组成中烷烃含量变化不大，在8%标定时烯烃体积分数比空白标定降低0.5百分点，芳烃含量增加，研究法辛烷值提高0.4，其他理化性质变化不大。从表7可以看出，催化柴油密度随着回炼柴油比例的增加而增大，从空白标定时的888.5 kg/m3增至8%标定时的895.4 kg/m3，柴油中饱和烃含量下降，其中一环环烷烃含量下降较明显，芳烃含量增加，其中双环芳烃含量增加较明显。说明在催化裂化过程中，柴油中的饱和烃组分有一部分转化为汽油等轻组分，还有一部分转化为双环芳烃等较重组分，使催化柴油密度增大。

表6 DCP-Ⅰ技术工业试验期间稳定汽油组成及辛烷值变化

表7 DCP-Ⅰ技术工业试验期间催化柴油性质变化

2.2.2 气体性质DCP-Ⅰ技术工业试验期间气体性质变化如表8所示。从表8可以看出，回炼催化柴油后，干气组成变化不大，液化气中丙烯含量略有增加，其他组分含量变化不大。说明DCP-Ⅰ工艺回炼催化柴油对增产丙烯有一定效果。

表8 DCP技术工业试验期间气体性质变化

3 结 论

(1)DCP-Ⅰ技术回炼催化柴油后，柴油收率下降，汽油和液化气收率增加，干气和焦炭产率增加，油浆产率变化不大，轻油收率和总液体收率下降，装置柴汽产率比降低0.09。

(2)DCP-Ⅰ技术回炼催化柴油后，稳定汽油组成中烯烃含量有所下降，芳烃含量增加，稳定汽油辛烷值增加；催化柴油密度随着回炼柴油比例的增加略有增大，柴油中饱和烃含量略有下降，芳烃含量略有增加；油浆、干气和液化气的理化性质基本保持不变，液化气中丙烯含量略有增加。