催化裂化掺炼渣油加氢柴油降低柴汽比的试验研究

段宏昌，向刚伟，谭争国，张海涛

(1.中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心，兰州 730060；2.中国石油四川石化有限责任公司)

近年来随着我国家用轿车的普及，汽油消费量持续高速增长。同时受经济增速放缓的影响，柴油消费量自2013年首次出现负增长[1]，且供大于求的局面愈加明显。2016年前三季度，国家统计局发布的汽油表观消费量同比增长8.3%，柴油表观消费量同比降低3.1%，消费柴汽比为1.39，汽油价格高于柴油价格，成品油消费结构发生了变化，远期柴汽比将持续走低。预计到2020年国内市场消费柴汽比将降低到1.13，2025年进一步降低到1.03[2]。

为了应对市场需求变化的新形势，国内炼油厂降低柴汽比主要从两方面着手：增产汽油和减产柴油。目前采取的措施包括多产汽油催化剂的应用[3]，生产操作工艺条件的优化[4-7]，柴油加氢-催化裂化组合工艺RLG[8]、LTAG[9]等技术的应用。但是上述技术或存在降低柴汽比幅度有限的问题，或存在改造投资大、加工成本高的问题，因此，需要根据柴油池特点，尝试经济有效地降低柴汽比的措施。

随着原油性质的变差，重金属、S、N等杂质含量明显增加，为了适应该状况，同时满足日益严格的环保法规要求，新建炼油厂多采用渣油加氢、重油催化裂化加工路线。加氢柴油含有较多的易于裂解的饱和烃，是催化裂化的理想原料。为了经济高效地降低柴汽比，进行了催化裂化原料掺炼加氢柴油降低柴汽比的试验研究，以下对此进行介绍。

1 实 验

试验原料为某石化企业重油催化裂化装置原料油和渣油加氢柴油，性质分别见表1和表2。

表1 催化裂化原料油性质

试验所用催化剂为低生焦、高液体收率重油催化裂化催化剂LZR-20，性质见表3。在评价测试前先将催化剂在旋转水热老化装置中于800 ℃、100%水蒸气条件下老化17 h。

表2 渣油加氢柴油性质

表3 LZR-20催化剂性质

1.3 试验设备和测试条件

采用固定流化床装置进行不同原料油的评价反应，催化剂装填量为200 g，反应温度为500 ℃，质量空速为14.5 h-1，剂油质量比为4.0∶1。

2 结果与讨论

2.1 渣油加氢柴油裂化性能

表4为催化裂化原料与渣油加氢柴油的裂化性能对比。表4结果表明，与催化裂化原料相比，渣油加氢柴油具有更好的裂化性能和汽油选择性，其转化率高达79.46%，汽油收率高达62.72%，主要是由于渣油加氢柴油含有大量链烷烃、单环环烷烃和烷基苯，其在催化裂化过程中易裂解为汽油和液化气产品[10]。因此其作为催化裂化原料可有效降低炼油厂柴油产量，提高汽油收率，快速调整炼油厂产品结构，降低柴汽比。但是其生焦率较低，大量掺炼或单独加工时，应考虑装置的热平衡。

表4 催化裂化原料与渣油加氢柴油的裂化性能对比 w，%

2.2 掺炼渣油加氢柴油对产品分布的影响

根据催化裂化装置热平衡和炼油厂实际渣油加氢柴油相对量，考察分别掺炼5%和10%(w，下同)渣油加氢柴油对催化裂化产品分布的影响，结果见表5。

表5 掺炼渣油加氢柴油的固定流化床评价结果 w，%

1)渣油加氢柴油裂化产品分布计算值=[加工混合原料时产品收率-加工催化裂化原料时相应产品收率×(1-掺炼比)]掺炼比。

表5结果表明，掺炼渣油加氢柴油后，转化率和总液体收率明显增加，生焦率降低。掺炼后的渣油加氢柴油裂化产品分布计算值表明：70%以上渣油加氢柴油发生了裂化，主要生成汽油和液化气，以及少量焦炭和干气；掺炼渣油加氢柴油可促进重油催化裂化原料的转化，这可能是由于渣油加氢柴油富含芳烃，可以降低重油催化裂化原料的黏度[11]，提高雾化性能，有利于重油分子裂解。

2.3 掺炼渣油加氢柴油对汽油性质的影响

表6为掺炼渣油加氢柴油对催化裂化汽油性质的影响。表6结果表明，掺炼渣油加氢柴油后，汽油中的异构烷烃和芳烃含量增加，辛烷值明显增加，主要是由于渣油加氢柴油含有较多的单环芳烃和环烷烃，其在催化裂化过程中易发生裂化和氢转移反应，生成芳烃组分和异构烷烃组分。

表6 掺炼渣油加氢柴油对汽油性质的影响

2.4 某装置掺炼渣油加氢柴油试验

由于汽油销售价格高于柴油销售价格，为了提高经济效益，某炼油厂于2018年8月8—11日进行了掺炼渣油加氢柴油的试验。采集8月3—7日不掺炼渣油加氢柴油的日均数据作为空白标定数据、8月8—11日掺炼5.34%渣油加氢柴油的日均数据作为试验标定数据，统计结果见表7。

表7结果表明，掺炼5.34%渣油加氢柴油时，每天可消耗渣油加氢柴油394 t，增产催化裂化柴油195.6 t,柴油总量减少198.4 t，增产高辛烷值汽油154.1 t，可显著降低炼油厂柴汽比。掺炼渣油加氢柴油后，汽油RON由93.3增至93.5，增加了0.2个单位。

表7 某装置掺炼渣油加氢柴油的试验结果

1)指掺炼渣油加氢柴油试验的产品流量标定结果与空白标定结果的差值。

3 结 论

(1)与催化裂化原料相比，渣油加氢柴油具有更好的可裂化性能和汽油选择性，其转化率高达79.46%，汽油收率高达62.72%。

(2)掺炼渣油加氢柴油后，催化裂化装置汽油收率增加，生焦率降低，70%以上渣油加氢柴油裂化，主要生成汽油和液化气。汽油中异构烷烃和芳烃含量增加，辛烷值明显提高。

(3)某装置掺炼5.34%渣油加氢柴油时，每天可减少柴油198.4 t，增产高辛烷值汽油154.1 t，可显著降低炼油厂柴汽比，汽油RON增加0.2个单位。