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提高汽油辛烷值在重油催化裂化装置中和实践
摘 要： 通过进一步优化原料性质、提高反应温度和剂油比,有助于提高汽油辛烷值,依据烃类的催化裂化反应机理,全面分析汽油辛烷值的提高在重油催化裂化装置中的实践,特别是配合国Ⅴ标准98 号汽油生产,为提高汽油标号和清洁汽油的生产提供了有意的帮助.
关键词：辛烷值掺重比反应温度剂油比
中图分类号：TE62 文献标识码：A 文章编号：1003-9082 （2017） 03-0315-01
根据国家发改委关于进一步推进成品油质量升级及加强市场管理的要求,从2017 年1 月1 日起,国内油品将全面升级为符合国V 标准的车用汽油,新增98 号汽油.国V 标准的汽油、柴油含硫量、烯烃含量、锰含量指标限值均有所下降,其碳氢化合物、一氧化碳、颗粒物排放得到有效控制,大幅减少尾气PM2.5 排放,更加环保.
汽油辛烷值是评价汽油质量的主要指标之一,目前我国车用汽油主要是催化裂化汽油,约占车用汽油总量的80%以上.对于生产国Ⅴ98 号车用汽油来说,各调合油比例中,催化裂化汽油混合比例为40.5%,调合组分占比最大,因此,催化裂化汽油辛烷值的高低起着举足轻重的作用.根据调合优化核算,重油催化裂化装置生产的汽油研究法辛烷值（RON）需要≥93.5,并尽可能控制在94.0 以上才能满足国V 标准98 号汽油的质量要求.而目前重催装置稳定汽油研究法辛烷值（RON）长期维持92.5 左右,离98 号汽油质量要求还有较大差距.因此,通过探讨重油催化裂化汽油辛烷值低的影响因素,有针对性的进行工艺参数调整操作实践,达到提高重油催化裂化汽油辛烷值的目标.以中国石油化工股份公司广州分公司重催装置装置为例,通过调整一系列工艺参数调整操作实践,收到一定的效果.中国石油化工股份公司广州分公司重催装置装置采用美国石韦工程公司的道达尔专利技术.其主要特点是两段高温再生、反应进料高度雾化,采用蒸汽预提升等所谓高温短接触反应条件和主风分布环提供良好的主风分配等等.
一、改变原料性质
汽油的辛烷值由其化学组成决定.对不同族烃类来说,辛烷值大致按芳烃、环烷、烯烃及链烷烃的顺序递减.对同一族烃类来说,分子量愈小,或者说其沸点愈低,则辛烷值愈高；对分子量大小相近的同族烃类,支化度越高、分子结构越紧凑,则辛烷值越高.原料组成对催化裂化汽油辛烷值影响的关系式很多,如：
RON等于92.34-2.36x10-2CP%+9.34x10-2CN%+6.75x10-2CA%-0.55Naph%
式中RON──研究法辛烷值
CP%──链烷烃碳原子百分数；
CN%──环烷烃碳原子百分数；
CA%──芳烃碳原子百分数；
Naph──原料中粗汽油含量；
由上式可知：原料中的烷烃会使汽油辛烷值降低,而环烷烃及芳烃能使汽油辛烷值增加；原料中的粗汽油也会使产品辛烷值下降.为此,通过提高重油催化裂化置掺炼的重油掺重比,增加原料中重组分芳烃的含量,使得原料向更多的芳香基转换,进而使裂化生成较多的烯烃及芳烃,一定程度上有利于提高汽油辛烷值.但由于受烧焦再生负荷及产品分布可能可能带来的恶化,采取降低加工负荷,由日加工量3200 吨降至2700 吨,掺重比由23%提高至40%以上.见表1
从表1 可以看出,装置提高掺重比后,混合进料密度由0.9275 左右上升0.935 左右,饱和烃含量下降,由76%下降至70%左右,四组分中芳烃及以上组分含量上升,由24%上升到30%左右.
二、提高反应温度
在分析反应温度的影响时,通常认为反应温度每增加10℃,RON 上升0.45～1.95 个单位.由于裂化和芳构化反应是吸热反应,氢转移和异构化是放热反应,反应温度增高,增加了汽油的烯烃度,氢转移和裂化反应速度的比值下降,有利于烯烃的保留,从而提高了汽油的辛烷值.对于重油催化裂化装置来说,工艺设计的反应温度上限为538℃,如果反应温度再进一步提高,可能造成气体和生焦加剧生成,沉降器结焦、压力超高,会对内部旋分等设备造成损坏.为此,调整反应温度由正常时516℃逐步提高至535℃,达到了较高反应苛刻度.
三、提高剂油比
由于剂油比的增加,增强了反应强度,裂化、异构化及芳构化等化学反应相继提高,带来了转化率的提高,RON 及MON 均成直线增加.一般转化率在60%～75%之间时,烯烃下降幅度和芳烃上升幅度几乎相等,烷烃增加不多,由于芳烃RON 高于烯烃,且重催装置转化率在65%左右在此范围,因此,增加剂油比可以提高RON.
四、工艺参数调整操作实践对汽油辛烷值影响情况
装置进行了降低加工负荷以提高掺重比的操作,与此同时提高反应温度,提高剂油比（剂油比由6.9 上升到最高7.5）,增加反应强度等一系列的调整操作,使得汽油研究法辛烷值由调整前的92.5 上升到最高值的94.5.见表2
五、调整前后产品分布情况
由于装置掺重比提高,原料油性质变差,产品分布变差,汽油和液化气收率下降较明显,干气、柴油和油浆收率上升,产品总液收下降2 个百分点.见表3
六、小结
在满足装置热平衡的情况下,适当提高掺重比反应温度和剂油比,可以达到提高汽油辛烷值的目的,通过对相关工艺参数进行调整操作实践,汽油研究法辛烷值上升近2 个单位.但调整后,由于原料油性质变差,产品分布变差,汽油收率降低,较大幅度影响了装置的优化运行.为此,要在今后的调整操作中继续探讨一个较为合理的工艺参数操作范围,以便收到良好的产品分布.
参考文献
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[2]马伯文.催化裂化装置技术问答[M].北京：中国石化出版社,2005：290
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