催化裂化装置回炼加氢石脑油对产品的影响论文_马海军1,吴国亮2

摘要：为了确保工厂生产平衡，满足不同标号的汽油产品的生产需求，催化裂化单元间歇回炼轻质污油，轻质污油自距一段提升管反应器出口下500ｍｍ处经一次雾化后喷入。了解加氢石脑油的回炼对反应过程和产品分布的不同影响，可以对未来生产调整提供数据参考。

关键词：催化裂化；回炼；加氢石脑油

一、装置概况描述

催化裂化反应是比较复杂的平行顺序反应，在催化剂表面上的酸性活性中心作用下以正碳离子机理进行，热裂化是在高温条件下通过自由基机理进行，热裂化产物中含有大量的乙烯、烷和α-烯烃，但异构烃类很少，烯烃与烷烃之比也较小。提升管反应器总标高23400 mm，轻质污油回炼喷嘴位于22900mm，轻质污油经两组中心对称喷嘴进入反应器，通过对比投用轻质污油回炼前后产品分布变化，计算Ｒ值、异构化系数和氢转移系数来了解加氢石脑油做轻质污油回炼对反应过程的影响。

二、加氢石脑油回炼前后产品对比

表1为加氢石脑油馏程参数。在标定期间，加氢石脑油馏程基本维持稳定，由表1可知，从2013年5月8日至5月9日，虽然加氢石脑油馏程范围变化较大，初馏点和终馏点分别相差11℃和6℃，但此期间加氢石脑油不做回炼，从5月10日至5月16日，加氢石脑油性质趋于稳定，在此期间投用回炼且回炼量以5t/h递增，确保标定数据的严谨准确。

1.产品的分布变化。标定期间催化裂化装置操作条件稳定，二反出口温度控制在５１０℃，反应压力控制在２４５～２５５ｋＰａ，汽油干点在210℃左右，同时为直观地反映加氢石脑油回炼的影响，在计算数据中扣除了粗三甲苯、外来轻烃及稳定汽油蒸汽压调整等带来的影响。表２为产品物料平衡。由表2可知，改变轻质污油回炼量后，各项参数均发生了一定变化。

由表2可知，2013年5月8日至5月17日加氢石脑油回炼量由0增加至25 t/h，因蜡油进料基数增大，干气产量由13.83t/h增长至14.51t/h，但收率下降了0.18百分点，同样液化石油气收率下降了1.70百分点，柴油收率下降0.99 百分点，汽油收率增加3.02百分点。与此同时油浆产量由8.48t/h增长至10.63t/h，产率也由2.2%增长值2.5%，生焦量由20.99t/h增长至21.22t/h，产率由5.44%下降至4.99%，说明随着加氢石脑油回炼量的增加，干气、液化石油气、柴油和焦炭收率整体呈下降趋势，而汽油收率呈明显增长趋势，油浆产率有小幅增长。

2.产品性质变化。由以上数据计算可知各组分单项收率，具体如表3所示。由表3可知，随着加氢石脑油回炼量的增加，气体产品中烷烃和烯烃收率整体呈下降趋势，其中乙烯整体收率由0.65%下降至0.59%，丙烯收率由8.80%下降至7.78%，异丁烯由1.18%下降至0.96%。由此可知随着加氢 石脑油回炼量的增加，气体产物中烯烃收率明显下降。表4为汽油性质参数。由1和4可知，随着加氢石脑油回炼量的增加，尽管汽油收率明显增长，但其研究法辛烷值由95.1下降至92.4，烯烃体积分数由13.95%下降至13.41%，芳烃体积分数由37.63%下降至34.92%。经计算可知，加氢石脑油回炼每增加10t/h，汽油辛烷值和芳烃体积分数均下降约1.08单位，烯烃下降0.22百分点，汽油质量整体呈下降趋势。

3.反应过程变化分析。加氢石脑油进提升管前仅有24℃左右，轻质污油回炼喷嘴处温度约500℃，石脑油经一次雾化进入提升管后会大量吸热从而改变后续反应历程。结合不同反应的表征公式和各项产品收率数据，研究催化裂化、热裂化等反应的强度变化。

①热裂化反应和异构化反应分析。热裂化反应程度采用Maule-on提出的Ｒ值表征，当Ｒ值越大表明热裂化反应程度越高，当Ｒ值小于0.6时，反应过程主要以催化裂化反应为主，热裂化反应相对较弱，当Ｒ值在0.6～1.2时，表明反应过程中催化裂化反应和热裂化反应程度相当；当Ｒ大于1.2时，则表明反应过程中以热裂化反应为主，催化裂化反应程度低于热裂化反应。由于在加氢石脑油回炼量为10t/h和20t/h时，气分不凝气排放量略大，导致Ｒ值和ISO值在该回炼量下时存在一定误差。

②随着加氢石脑油回炼量的增加，Ｒ值整体呈下降趋势，表明催化裂化反应强度随之增强，热裂化反应程度随之降低，加氢石脑油回炼起到了降低过度裂化的效果，反应过程整体向催化裂化反应方向移动。同样可知，异构化反应系数随着加氢石脑油回炼量的增加而逐渐增大，表明投用轻质污油回炼会促进异构化反应进行。

③一般采用裂化产物中丁烷和丁烯的产率之比来表示氢转移反应进行的程度，定义氢转移指数 HTC；LIU Conghua等定义氢转移指数为气相中丁烷与丁烯之比，定义氢转移指数HTI。

不同回炼量下HTC和HTI值的变化情况不同，氢转移反应强度随着回炼量的增加而逐步增大。

张剑秋以正十二烷为模型化合物实验发 现氢转移反应为放热反应，较低的反应温度会对氢转移反应有利，而且氢转移反应会将烯烃转化为烷烃、芳烃或者焦炭等其他产物。氢转移反应主要发生在提升管中上部，加氢石脑油从距一反出口下方500 mm 进入反应器后大量吸热，导致二反进料温度会大幅度降低，从而促进了氢转移反应的进行。因此在投用加氢石脑油回炼后，出现了汽油烯烃和芳烃含量以及辛烷值降低的情况。

结语：投用加氢石脑油回炼后对产品分布产生较大影响，随着石脑油回炼量的增加，干气、液化石油气、柴油和焦炭收率逐渐降低，汽油和油浆收率逐渐增加。同时在石脑油回炼量增加过程中，促进了异构化反应和氢转移反应的进行，有效降低了热裂化反应程度。加氢石脑油回炼对汽油辛烷值以及烯烃和芳烃含量同样有较为明显影响，石脑油回炼每增加10t/h，汽油中辛烷值ＲON和芳烃体积分数下降约1.08单位，烯烃体积分数下降0.216百分点。石脑油回炼量增加过程中，为保证二反温度出口维持在510 ℃，再生滑阀开度逐渐增大使更多高温催化剂落入提升管底部，从而导致外取热器蒸汽产量下降。数据统计显示石脑油回炼每增加10t/h，外取热器产汽量下降约4t/h。

参考文献：

［1］张剑秋．利用正十二烷研究催化裂化中的氢转移指数［J］．石油炼制与化工，2013，44（6）：6．

［2］沈志虹，师为，李红杰．Cr 改性 USY 分子筛提高裂化催化剂的异构化性能［J］．燃料化学学报，2005，33（3）：363．

论文作者:马海军1,吴国亮2

论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期

论文发表时间:2020/2/3

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