催化裂化柴油加氫轉化餾分利用方案研究

孫士可，黃新露，彭 沖

(中國石化大連(撫順)石油化工研究院，遼寧 大連 116045)

為了降低煉油成本，充分利用石油資源，提高高附加值產品產率，實現產品調合最優化和產品價值最大化的目標，滿足國內對清潔燃料不斷增長的需求，中國石化大連(撫順)石油化工研究院(FRIPP)積極開展了高芳烴含量催化裂化柴油加氫轉化方面的研究工作，開發了以催化裂化柴油為原料生產高辛烷值汽油調合組分新工藝技術(FD2G技術)。FD2G催化裂化柴油加氫轉化技術已成功在國內多家煉油企業成功應用[1-4]。工業應用結果表明：催化裂化柴油通過加氫轉化可以生產部分高辛烷值汽油調合組分，這樣一方面壓減了催化裂化柴油的總量，降低了柴汽比，緩解柴油銷售壓力；另一方面，生產了高附加值產品，同時可以大幅降低柴油的密度和硫含量[5-6]。

FD2G技術適用于加工高芳烴含量催化裂化柴油原料，汽油產品具有單環芳烴含量高的特點[7]。由于FD2G反應過程中幾乎沒有芳構化反應的發生，產品中芳烴全部來自原料。當加工密度較小、芳烴含量較低的催化裂化柴油時，會導致汽油產品芳烴含量、辛烷值偏低。在現有形勢下，繼續深入研究FD2G催化裂化柴油加氫轉化技術，針對加工不同類型催化裂化柴油原料得到的加氫轉化產品，通過分析其各窄餾分的烴類組成，比較各類產品方案，包括輕石腦油制乙烯方案、重石腦油重整方案、重石腦油芳烴抽提方案以及汽油調合方案的經濟性，根據煉油企業的實際生產需求，對催化裂化柴油加氫的產品方案進行優化，選擇經濟適用的產品方案，實現產品調合最優化和產品價值最大化具有重要意義[8]。

1 高芳烴催化裂化柴油試驗

表1列出了高芳烴催化裂化柴油的性質。由表1可以看出，試驗原料油是典型的高硫、高氮和高芳烴含量的劣質催化裂化柴油。以高芳烴催化裂化柴油為原料，選擇催化裂化柴油加氫轉化專用催化劑，在精制段平均反應溫度383 ℃、轉化段平均反應溫度391 ℃、反應壓力8.0 MPa、體積空速0.7 h-1、氫油體積比700∶1的加氫轉化典型工藝條件下進行試驗，得到的加氫產物分布見表2，其主要產物(小于205 ℃餾分和大于205 ℃餾分)性質見表3。

表1 高芳烴催化裂化柴油的主要性質

表2 高芳烴催化裂化柴油加氫產物分布

對小于205 ℃汽油產品進行窄餾分切割試驗，并分析得到的不同沸程餾分的烴類組成分布，結果見表4。從表4可以看出：小于65 ℃餾分中鏈烷烴含量最高，其質量分數達到76.64%，隨著沸點的提高，鏈烷烴含量逐漸降低，105～125 ℃餾分中鏈烷烴含量最低，其質量分數僅為5.61%，145～205 ℃各窄餾分中，鏈烷烴含量略有升高。芳烴含量隨沸點升高呈逐漸增加的趨勢，其質量分數從小于65 ℃餾分的4.60%升高至185～205 ℃餾分的74.14%；環烷烴含量呈先增加后減小的趨勢，其中85～105 ℃餾分中環烷烴含量最高，其質量分數達到66.73%。

催化裂化柴油加氫轉化過程中生成烯烴的量極少，對汽油產品辛烷值影響可以忽略。表5為典型烴類的辛烷值。從表5可知，正構鏈烷烴及環烷烴對汽油產品辛烷值貢獻較低，而芳烴辛烷值較高，RON均超過100，是高辛烷值汽油理想組分。因此芳烴含量的多少決定了汽油餾分產品辛烷值的高低。根據窄餾分的組成規律，可以確定汽油產品的切割方案，在該切割方案下得到的餾分收率、辛烷值和烴類組成見表6。另外根據表6數據，測定了相關汽油餾分及調合油樣的辛烷值，所得結果見表7。

表4 窄餾分切割試驗不同沸程餾分的烴類組成分布

表5 典型烴類的辛烷值

對表6和表7數據進行分析，可以考慮以下利用途徑：

方案一：小于205 ℃全餾分的芳烴質量分數為52.72%，苯質量分數為1.51%，RON為91.5，可以作為汽油調合組分。

表6 汽油窄餾分的收率、辛烷值和烴類組成

表7 汽油餾分及調合油樣的收率、辛烷值

方案二：小于85 ℃窄餾分RON為85，芳烴質量分數為7.60%，由于該餾分芳烴含量偏低，對汽油辛烷值貢獻較低，不適合作為汽油調合組分。而其鏈烷烴質量分數達到66.64%，可以作為乙烯裝置原料。將該窄餾分抽出作為乙烯裝置原料，85～205 ℃餾分作為汽油產品，該餾分RON可以達到92.0。

方案三：85～105 ℃窄餾分的鏈烷烴質量分數為12.91%，環烷烴質量分數為66.73%，芳烴質量分數為20.36%，芳烴潛含量達到82%，該窄餾分環烷烴含量高，芳烴潛含量高，是優質的重整裝置原料。同時，該窄餾分RON達到87.5，可以作為汽油調合組分但對辛烷值貢獻偏低。將85～105 ℃餾分抽出作為重整裝置原料，小于85 ℃窄餾分與105～205 ℃窄餾分調合作為汽油產品，RON可以達到93。將小于85 ℃餾分作為乙烯裝置原料，85～105 ℃餾分作為重整裝置原料，105～205 ℃餾分作為汽油產品，RON可以達到93.5。

方案四：105～165 ℃窄餾分的鏈烷烴質量分數僅為6.5%，環烷烴質量分數為29.25%，芳烴質量分數達到64.23%。其中苯質量分數為0.47%，甲苯質量分數為22.13%，C8芳烴質量分數為32.58%，可以作為芳烴抽提裝置原料。小于105 ℃窄餾分與165～205 ℃窄餾分調合作為汽油產品，RON可以達到92.5。將小于85 ℃餾分作為乙烯裝置原料，85～105 ℃餾分作為重整裝置原料，105～165 ℃餾分作為芳烴抽提裝置原料，剩余的165～205 ℃窄餾分作為汽油產品，其芳烴質量分數為74.42%，RON為96，是優質的高辛烷值汽油調合組分。

綜上所述，根據市場變化，當汽油產品效益較好時，可以采用方案一，小于205 ℃全餾分作為汽油產品。當芳烴產品效益更好時，可以采用方案四，105～165 ℃窄餾分作為芳烴抽提裝置原料生產芳烴，達到經濟效益最大化。同時，也可以靈活采用方案二、方案三滿足企業全廠平衡的需求。

2 低芳烴催化裂化柴油試驗

表8列出了低芳烴催化裂化柴油原料的性質。由表8可以看出，該催化裂化柴油密度(20 ℃)為0.891 7 gcm3，餾程范圍195～368 ℃，硫質量分數為4 000 μ gg，氮質量分數為550 μ gg，芳烴質量分數為63.9%，是一種芳烴含量相對較低的催化裂化柴油。以此催化裂化柴油為原料，進行催化裂化柴油加氫轉化試驗，其加氫轉化工藝條件為：精制段平均反應溫度378 ℃，轉化段平均反應溫度388 ℃，壓力8.0 MPa，體積空速0.7 h-1，氫油體積比700∶1，得到的產物分布見表9，其主要產物性質見表10。

表8 低芳烴催化裂化柴油的主要性質

表9 低芳烴催化裂化柴油加氫轉化產物分布

表10 低芳烴催化裂化柴油加氫轉化主要產物性質

由表10可見：由于原料中芳烴含量較低，小于205 ℃餾分產品密度(20 ℃)為0.775 3 gcm3，芳烴質量分數為40.32%，RON為84.5。小于205 ℃汽油產品辛烷值偏低，不適合直接作為汽油產品。對小于205 ℃餾分產品進行窄餾分切割試驗和組成分析，各窄餾分的烴類組成分布見表11。其中小于65 ℃餾分和65～85 ℃餾分中鏈烷烴含量高，其質量分數分別為86.22%和60.30%。85～105 ℃，105～125 ℃，125～145 ℃餾分中環烷烴含量較高，其質量分數分別為65.98%，57.79%，47.42%。165～185 ℃餾分和185～205 ℃餾分的芳烴質量分數均超過50%。

表11 窄餾分切割試驗不同沸程餾分的烴類組成分布

根據窄餾分的組成規律，可以確定汽油產品的切割方案，該切割方案下得到的窄餾分收率、辛烷值和烴類組成見表12。

表12 汽油窄餾分的收率、辛烷值和烴類組成

從表12可以得出以下利用途徑：小于85 ℃窄餾分鏈烷烴質量分數高達74.22%，可以作為乙烯裝置原料；65～145 ℃窄餾分鏈烷烴質量分數為9.21%，環烷烴質量分數為56.44%，芳烴質量分數為34.35%，芳烴潛含量為87%，是優質的重整裝置原料；145～205 ℃窄餾分芳烴質量分數為53.89%，RON為92.0，可以作為高辛烷值汽油調合組分。

3 總 結

(1)加工高芳烴含量催化裂化柴油原料時，可以根據市場變化及全廠平衡靈活調整產品切割方案。除作為汽油調合組分外，可將鏈烷烴含量高的窄餾分作為乙烯裝置原料。辛烷值低，但環烷烴含量高、芳烴潛含量高的窄餾分可以作為重裝置整原料。富集大量C6～C8芳烴的窄餾分可以作為芳烴抽提裝置原料生產化工產品。

(2)加工低芳烴含量催化裂化柴油時，汽油產品中芳烴含量較低，辛烷值偏低，不適合作為汽油調合組分?？蓪⑿镣橹递^低的窄餾分作為乙烯裝置原料和重整裝置原料，富含芳烴的窄餾分作為高辛烷值汽油調合組分。