一種混合劣質柴油加氫改質技術的應用

李家榮

（中國石油化工股份有限公司安慶分公司，安徽 安慶 246002）

提高柴油品質的加氫技術主要有加氫精制、臨氫降凝、加氫改質、加氫裂化四種工藝。加氫裂化工藝投資大，氫耗高，主要處理直餾蠟油；臨氫降凝工藝主要處理常三、減一線用于增產柴油；劣質柴油硫氮含量高十六烷值低,通過加氫精制只能達到降低硫氮含量改善安定性的目的,十六烷值提高幅度較小,而未來清潔柴油對十六烷值有更高要求,而且對芳烴含量、密度、餾程也有限制,加氫精制技術也難以滿足要求；而加氫改質技術（例如中國石化撫順石化研究院的MCI 技術就是一種針對柴油的改質技術，以下稱MCI 技術）是一種能較大幅度地提高柴油的十六烷值而保持高的柴油收率的技術。它將重催、裂解等劣質柴油中的芳烴進行選擇性的開環而不斷鍵,因而具有較高的柴油收率和較低的氫耗。這一技術對提高劣質柴油質量,生產清潔燃料具有重要意義。

1 原料和實驗方法

1.1 原料油性質

原料油性質見表1。

1.2 實驗方法

實驗是在100 mL 加氫裝置上進行,加氫精制劑與MCI 劑分裝在兩個串聯反應器內。一反為精制劑,二反為MCI劑。精制劑用FH-98,MCI劑用3963,按體積比2∶1（精制劑/MCI 劑）裝填。兩段催化劑掰成2～4 mm,與稀釋劑分三段稀釋裝填。兩段催化劑經過干燥、常一線油預硫化后升至反應溫度和壓力進行MCI 反應。生成油經蒸餾分割成汽,柴油進行分析。原則流程圖如圖1所示。

表1 原料油性質

圖1 MCI 反應原則流程

2 MCI 技術改質過程反應原理

由烴類型與十六烷值的關系可知：相同碳數的不同烴類以烷烴的十六烷值最高,烯烴、異構烷烴、環烷烴次之,芳烴的十六烷值最小。對分子結構變化分析表明：同一碳數,異構程度越高,環數越多,十六烷值越低,環烷、芳烴的側鏈長度增加,十六烷值提高。而裂解柴油、重催柴油等劣質柴油中的芳烴含量高,尤其是萘系物含量高,因而十六烷值低,對萘系芳烴的轉化深度直接關系到加氫過程的十六烷值的提高程度。以萘為例來說明MCI 過程的反應原理如下。

3 實驗結果與討論

3.1 工藝條件的考察

MCI 技術的工藝條件考察主要是考慮提高柴油的十六烷值而保持高的柴油收率。氫分壓的提高有利于一反脫氮,結合中壓加氫裝置的實際定為7.2 MPa,對氫油比、溫度、空速等工藝條件分別進行了考察。原料油經MCI 改質后的生成油經蒸餾,柴油主要性質如表2。

3.1.1 反應溫度的影響

由表2可知,在氫分壓7.2 MPa,氫油比800（v/v）、反應總空速1.0 h-1的條件下,反應溫度由360 ℃提至370 ℃,十六烷值指數只上升0.3 個單位,說明超過360 ℃后反應溫度對十六烷值影響不大。

表2 各種工藝條件下柴油的主要性質

續表2各種工藝條件下柴油的主要性質

3.1.2 反應氫油比的影響

由表2可知,在氫分壓7.2 MPa、反應總空速1.0 h,反應溫度360 ℃的條件下,氫油比由800（v/v）降至600（v/v）,十六烷值指數下降0.5 個單位，硫氮、密度也有較大上升,氫油比為800（v/v）較為合適

3.1.3 反應總空速與改質后柴油十六烷值指數和芳烴的關系

由表2數據作柴油十六烷值指數（Cl 值）、總芳烴與反應總空速的關系如圖2。

由圖2可知：總空速增大,MCI 改質柴油總芳烴上升,十六烷值指數下降：總空速超過1.0 h-1芳烴上升幅度大,總空速由1.0 h-1提至1.5 h-1,十六烷值指數下降1.2 個單位,同時硫氮和密度也有較大上升,總芳烴上升9%,因此總空速超過1.0 h-1的改質效果較差。

圖2 柴油十六烷值指數、總芳烴與反應總空速的關系

3.1.4 反應總空速與柴油收率的關系

由表2中數據作反應總空速與柴油收率的關系如圖3,由圖3可知：反應總空速由1.0 h-1降至0.5 h-1,柴油收率由95.1%下降至90%,下降幅度較大。

圖3 反應總空速與柴油收率的關系

3.1.5 精制柴油其他性質的變化

由表2可知,原料油經MCI 改質后總硫小于100 μg/g,總氮小于20 μg/g,凝點下降1～2 ℃,密度下降0.02～0.03 個單位。

3.2 MCI 改質后的各餾分性質

對重催柴油/裂解柴油（m/m）=3/2 的劣質混合柴油,在氫分壓7.2 MPa,氫油比800（v/v）、總空速1.0 h-1,一反溫度360 ℃/360 ℃的工藝條件下進行MC1 改質后的各餾分性質見表3。

由表3數據可知：原料油為重柴油/裂解柴油/（m/m）=3/2 混合劣質柴油,在氫分壓7.2 MPa，氫油比800 （v/v）,總空速1.O h-1,一、二反溫度360 ℃/360 ℃的工藝條件下,改質汽油芳潛61.4，是優質重整料，大于180 ℃，改質柴油總硫28 μ g/g,總氮1.3 μg/g,凝點略有下降,十六烷值提高6.9 個單位,總芳烴含量下降＞10%,密度下降0.03個單位以上,收率＞95%（m%）。

表3 MCI 改質后的各餾分性質

4 結 論

（1）重催柴油/裂解柴油（m/m）=3/2 劣質混合輕油在氫分壓7.2 MPa,氫油比800（v/v）、一二反溫度360 ℃/360 ℃,總空速0.5～1.0 h-1的條件下,經MCI 工藝改質后十六烷值提高約7～10 個單位。

（2）重催柴油/裂解柴油（m/m）=3/2 劣質混合柴油在氫分壓7.2 MPa、氫油比800（v/v）、總空速1.0 h-1,一二反溫度360 ℃/360 ℃的條件下,經MCI 改質后汽油芳潛高達61.4,是優質重整料,大于180 ℃改質大油收率小于95%,總硫28 μg/g,總氮1.3 μg/g，凝點略有下降,十六烷值提高6.9個單位，總芳烴含量下降10%以上,密度下降0.03個單位以上,是柴油的良好調和組分

（3）劣質混合柴油的MCl 技術相對加氫精制技術十六烷值提高幅度大,硫、氮含量低,相對通常的加氫改質技術投資少、柴油收率高、氫耗低。對于需要較大幅度地提高劣質柴油十六烷值生產低硫柴油而又希望得到高的柴油收率的企業具有應用前景。