MCP工藝對降低柴汽比的貢獻分析

宋志剛

摘 要： MCP工藝以多產低碳烯烴為工藝目標，為燃料型煉廠向化工型轉變而開發，而MCP為強化裂解反應，采用了高的反應苛刻度、短反應時間，加之富含Z型分子催化劑的使用，為降低催化柴油的產率提供了合理的反應條件，MCP既降低了柴油的產率，也改善了柴油質量。

關鍵詞： FCC；柴汽比；反應時間；劑油比；轉化深度；Z型分子篩

1 前言

中國自2000年以來，汽柴油消費呈快速增長態勢，其中柴油消費以年均8.3%的速度增長，汽油以8.76%的速度增長，消費柴汽比2005年達到最高點2.26，預計2030年回落到1.0左右，柴汽比的下降，會導致柴油產能過剩。[1]隨著中國煉油產能的進一步擴張，于2014年柴油產能已超出消費峰值，柴油呈過剩姿態，如何經濟、高效的處理催化柴油、降低柴汽比已成為煉化企業“十三五”期間面臨的主要問題。MCP裝置是由中國石油化工開的新型流化催化裂解技術，以多產化工原料為目的，改善產品分布，于2011年在揚州石化首次應用，開工后低碳烯烴產率在22%以上，其中丙烯收率達16.5%，MCP工藝榮獲了中石化科技進步獎。MCP裝置在增產低碳烯烴的同時，大幅降低了柴油產率，揚州石化柴汽比在行業內領先，也為行業內降低柴汽比作了啟示。

MCP以最大限度生產化工原料、減少燃料油產率為目的，工藝集成了多項新技術：提升管與床層組合反應器技術，分級進料技術；C4餾分和裂解汽油輕組分循環裂化技術；抑制丙烯再轉化的快速分離技術；烴分壓梯度遞減的逐級注汽技術；采用OMT專用催化劑，目前MCP裝置柴汽比、液化氣產率、丙烯收率均在行業內名列前茅，走在了煉廠由煉油型向化工型轉變的前列。

2不同FCC工藝產品分布

流化催化裂化（FCC）工藝在煉化企業中一直占著重要的地位，為國民經濟發展提供燃料動力和基礎化工原料，隨著市場需求變化和產品質量的升級，FCC工藝也在不斷發展，國內目前有FCC、RFCC、FDFCC、MIP、MIP-CGP、DCC、MCP，隨著柴油市場的飽和，到2020年汽油市場也將趨于飽和，各煉廠正由燃料型向化工型轉變，MCP技術應運而生，以下將中石化運行質態相對較高，具有一定代表性的工藝類型的裝置生產數據進行比較，由于數據受限，未列舉FDFCC和DCC運行數據。

從表2中可以看出，在原料性質上，原料 H含量均在12%以上，具有較好的裂化性能，其中YZ的H含量偏高，結合密度看，YZ的原料特性參數K值要高于其它三套裝置，但由于YZ的催化進料為全常渣，殘碳相對較高，綜合以上，幾套裝置的原料裂化性質相近，以上裝置的不同工藝柴油產率具有可比性。從表1中可以看出，YZ的MCP工藝催化柴油產率最低，相同原料的情況下，MCP工藝較ARGG工藝柴油產率仍下降明顯。

3 柴油組分分析

FCC柴油餾分（LCO）餾程范圍為200—350℃，其中烴類能成包括烷烴、環烷烴和芳香烴。烷烴主要類型有正構烷烴和異構烷烴。柴油中除了含有較長側鏈的單環環烷烴和單環芳烴，還有雙環以及三環的多環環烷烴和多環芳烴。[2]輕循環油（LCO）在我國一直作為商品輕柴油的混兌組分，一般與直餾柴油混合使用。輕循環油是商品輕柴油中質量最差的組分，其芳烴含量達到50%以上，甚至高達80%；十六烷值很低，甚至低于20；硫和氮含量隨原料而異，但均偏高。[3]以下是不同FCC工藝在表1的運行工況下的柴油分析數據。

從表3中可以MCP工藝的柴油密度最低，氫含量高，凝固點相對最高，從上性質可以得出MCP柴油飽和烴、長支鏈的環烷烴和芳烴含量較高，計算十六烷值高于其它工藝。MCP工藝的柴油密度低、終餾點低，反映出組分中多環芳烴含量低。綜合以上，MCP工藝不僅柴油產率最低，柴油的質量也是最優。

4 柴油的生成機理

在各類FCC工藝中，經常用轉化深度來評價原料的裂化程度，轉化率是柴油為原料進行催化裂化反應，在轉化率計算時認為柴油是未轉化物質，但在催化裂化柴油與原料性質已發生本質變化，H含量、族組成均已變化，芳烴含量甚至高達80%以上，所以，FCC柴油是反應產物，根據正碳離子反應機理，柴油是經過大分子的單分子裂化反應，然后在經過多次的雙分子氫轉移反應，反應類型還包含異構化、環化、芳構化等。[4]

5降低柴汽比因素

5.1較高反應苛刻度

從表1中的操作條件可以看出，MCP工藝的反應溫度、劑油比都是最高的，反應溫度高出MIP工藝近30℃，MCP工藝的劑耗在2.0Kg/常渣左右，平衡劑微反活性控制在75左右，高出常規FCC平衡劑活性10點以上。較高的苛刻度有利于渣油裂化，裂化反應占主導地位，干氣產率在幾種工藝中是最高的，MCP工藝的目標是多產低碳烯烴，反應產物烯烴含量高，單分子裂化反應有效降低了分子相對較高的柴油組分，表1中柴油產率與反應苛刻度對應關系相吻合。

5.2短停留時間

反應時間短是MCP工藝重要特點，主提升管反應時間僅為2.9s，遠遠低于MIP的反應時間，較短的反應時間避免了反應產物在低活性條件下氫轉移、環化、芳構化反應，有效的抑制了柴油組分生成。Flying J煉油廠毫秒催化裂化工藝（MSCC）試驗結果表明：由于油劑時間縮短，使得干氣的選擇性大大改善，且催化劑上焦碳含量下降，從而降低了再生溫度和增加了劑油比，造成轉化率得到提高（從60%～80%提高到70%～85%），特別是汽油選擇性明顯提高（汽油產率增加 13%），液體產品（包括液化氣、汽油和LCO）收率增加；此外，其氫氣和氫/甲烷比明顯下降（約25%），對鎳的耐受性增強，并減少了補劑量。而且汽油辛烷和LCO十六烷值均有所提高。[5]

5.3ZSM-5分子篩的引入

在表1中列舉的幾種FCC工藝中，ARGG、MCP、MIP-CGP均使用了含ZSM-5分子篩，其中ARGG、MIP-CGP以助催化使用，而MCP工藝的專用催化劑（OMT-1）Z型分子篩含量較高，引入Z型分子篩的目的是增加液化產率，型分子篩因其孔道、酸強度高密度低的特性，可以將C5～C10的大烯烴通過裂化、歧化反應，得到C3～C4烯烴，而大分子烯烴也是柴油組分的前身物，可以環化、氫轉移生成芳烴，從表1中可以看出MIP-CGP較常規MIP柴油產率下降了3.92個百分點。

6結論

MCP工藝以多產低碳烯烴為工藝目標，為燃料型煉廠向化工型轉變而開發，而MCP為強化裂解反應，采用了高的反應苛刻度、短反應時間，加之富含Z型分子催化劑的使用，為降低催化柴油的產率提供了合理的反應條件，MCP既降低了柴油的產率，也改善了柴油質量。

7結束語

目前國內市場柴油嚴重飽和，高的柴油產率直接影響裝置的運行效益，LTAG、柴油回煉、FDFCC第二提升管加工加氫柴油等降低柴汽比的技術相應產生，劣質化催化柴油較低的氫含量和高芳烴含量給再加工也增加了難度，在不增加設備投資的情況下，優化反應條件來降低催化柴油產率，可明顯提高裝置運行效益。

參考文獻

[1]盧紅，李振宇，李雪靜，朱慶云 中國石油化工研究院 我國汽柴油消費現狀及中長期預測 中外能源 2014年第19卷.

[2]王佳，焦國鳳等 柴油烴類分子組成預測研究 計算機與應用化學 2015年第32卷第6期.

[3]陳俊武，許友好 催化裂化工藝與工程 （第三版）P656.

[4]許友好 催化裂化化學與工藝 第2章.

[5]陳俊武，許友好 催化裂化工藝與工程 （第三版）P23.endprint