摘要：众所周知，原料油性质变化对催化裂解装置的影响是巨大的，原料油性质分物理性质和化学性质，其中包括密度、残炭、分子量馏程烃组成及重金属含量等，他们的变化都会影响到催化装置的正常生产，所以原料油性质的变化对我们就显得格外重要，这就要求我们时刻关心原料油的化验分析数据。
关键词：催化裂解；低碳烯烃；氢转移；混合碳四；优化
引言
乙烯和丙烯等低碳烯烃作为基本有机化工原料，其生产一直受到重视。乙丙烯主要通过轻烃蒸汽裂解工艺来生产，尽管蒸汽裂解具有很高的乙丙烯收率，但是裂解温度高，过程能耗大，对原料要求苛刻，且丙烯收率远低于乙烯收率。丙烯生产的另一主要来源是催化裂化，通过使用ZSM-5烯烃助剂以及催化裂化汽油与C4烃的回炼来增产丙烯，但是该工艺的主要产物是汽柴油，丙烯增产幅度有限。近些年来出现的催化裂解工艺兼具蒸汽裂解与催化裂化的优势，不仅乙丙烯收率高，烯烃比例易调控，且原料范围宽，反应温度较低。轻烃是催化裂解的重要原料，掌握其裂解规律有助于裂解催化剂的设计以及催化裂解工艺技术的开发。结合裂解催化剂的开发制备与评价，研究者报道了众多轻烃的催化裂解性能。抛开催化剂的影响因素，尽管从文献报道中可初步判断不同类型轻烃裂解性能的优劣，但是它们裂解性能的对比研究还有待深入。
1概述
直馏石脑油的催化裂解性能，发现乙丙烯收率和总低碳烯烃收率随反应温度的升高及重时空速的降低而逐渐增大；在反应温度680℃、重时空速4.32h−1和水油稀释比0.35的条件下，乙丙烯收率35.87%（质量），总低碳烯烃收率为41.94%（质量）。针对轻烃催化裂解提出了原料特征化参数KF，它是原料H/C原子比、相对密度与分子量的函数，能较好地表征轻烃原料的催化裂解性能。
2影响催化裂解装置低碳烯烃收率的因素分析
2.1已有特征化参数的适用情况
原料的特征化参数能够表征原料的裂解性能，对不同原料裂解性能的判断以及裂解原料的优化选取具有指导作用。关联指数（BMCI）常用来表征轻烃（不含烯烃）的蒸汽裂解性能，它是原料相对密度（15.615.6d）与体积平均沸点（Tv，K；对纯烃是沸点）的函数。一般原料的BMCI值越低，其蒸汽裂解性能越好，低碳烯烃收率越高。前述轻烃模型化合物（不包括1-己烯）与石脑油660℃催化裂解的乙丙烯收率以及总低碳烯烃收率与BMCI值的关系。发现低碳烯烃收率与裂解原料的BMCI值之间没有良好的对应关系。
2.2原料特征化参数的构建
鉴于已有报道的原料特征化参数不能很好地表征轻烃原料（不含烯烃）的催化裂解性能，本研究提出一个新的催化裂解原料特征化参数KF，参数是原料H/C原子比、相对密度（204d）与相对分子质量（M）的函数。原料的H/C原子比可表征原料平均分子结构中氢的饱和程度，轻烃模型化合物的催化裂解实验表明原料的H/C原子比高，其催化裂解性能就较好。相对分子质量反映了原料的平均分子大小，相对密度反映了原料的平均分子大小与分子类型。
2.3原料性质和掺渣比的影响
开工初期，原料性质变化幅度大，常压渣油密度最高可达0．932g/cm3，加氢尾油密度最高为0．885g/cm3，对产品分布造成较大影响。经相关实验得出，加氢尾油50%体积馏出温度为430℃，低于实验值447℃;氢质量分数为13．15%，相对较低;BMCI值为27～32;混合后原料裂解性能较差，混合进料的平均密度为0．903g/cm3，高于实验值，氢碳原子比为1．76，并且实际混炼常压渣油所占比例变化幅度大，可能导致产品分布不理想，需对进料性质和掺炼比例进行优化。
2.4工艺条件影响
从理论上分析，催化裂解应尽量采用高温、短停留时间、大蒸汽量和大剂油比的操作方式以达到最大的低碳烯烃产率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但提高反应温度和缩短停留时间都将受到工程上种种条件的限制，增大蒸汽量也受到设备处理量和能耗的限制，因此在实际催化裂解操作过程中必须兼顾工艺、设备以及能耗等因素来确定合适的操作条件。针对第三反应床层催化剂藏量、轻汽油回炼、回炼碳四和掺炼加氢柴油量等进行了分析。
3生产条件优化
3．1供料优化
3.1.1进料性质
根据原油评价性质和催化裂解产品分布规律，对原油加工方案进行优化。将生产常压渣油的常压装置原料涠洲、西江和渤南等原油进行分储分炼;对该装置原料之一的加氢裂化尾油进行优化，重点是优化加氢裂化装置操作，提高尾油与导热油切割点，减少尾油中二环及多环烷烃和重芳烃含量。
3.1.2进料比例
石蜡基蜡油在催化裂解过程中能够生成较多的乙烯和丙烯，石蜡基常压渣油也是很好的催化裂解原料，而中间基和环烷基原料的低碳烯烃产率则略低。该装置使用的常压渣油属于石蜡基油，加氢尾油性质接近石蜡油-中间基油。在其他参数相对变化不大的条件下，对装置进料中常压渣油比例按10百分点的幅度分阶段由30%提高至60%，渣油掺炼比例与三烯收率的变化情况，经相关试验可以得出：随着渣油掺炼比例的提高，乙烯和丙烯收率先上升后微降，在掺渣比例在50%时乙烯和丙烯的收率最高，分别为3．96%和18．75%，丁烯收率和三烯收率随着渣油比例30%增加至60%而提高，由此确定提高进料中常压渣油比例有利于提高低碳烯烃产品收率。
3.2催化剂性能优化
分子体积较小的烷烃和烯烃的裂解反应主要生成乙烯、丙烯，从而能够抑制芳烃、环烷烃等不易生成乙烯和丙烯的体积较大的分子进入催化剂3.2孔道发生副反应，得到乙烯、丙烯的选择性较高，这是催化剂影响乙烯和丙烯产率的关键。改性择形沸石催化剂的活性组分具有较高的L酸/B酸中心比，烃类在L酸中心上既能发生正碳离子反应生成较多的丙烯和丁烯，又能促进自由基反应生成乙烯。
3.3工艺条件优化
DMMC-2催化剂含Y型分子筛和择形分子筛两种活性组分，有研究指出减小空速有利于择形分子筛内的化学反应，择形分子筛狭窄的孔道结构使裂化反应倾向于生成C3组分(丙烯+丙烷)，不利于双分子氢转移反应，丙烯和丁烯转化成烷烃的反应受到抑制。
3.4提高汽油切割塔处理量
东方石化汽油切割塔用于处理稳定汽油，将稳定汽油切割成轻重汽油，轻汽油回炼作为第二反应器的进料，重汽油出装至汽油加氢装置。为减少稳定汽油低沸点馏分降低烯烃含量，将汽油分割塔处理量由45t/h提至52t/h，出装经过切割的稳定汽油比例由70%提至90%。同时开两台重汽油出装泵，视泵的处理能力尽量提高处理量。
结语
原料性质对低碳烯烃收率有较大的影响，生产中应根据原料性质变化及时调整掺渣比;催化剂对产品分布起着决定性作用，维持一定范围适宜的平衡催化剂活性尤为重要。DCC-plus工艺技术拓宽了生产原料范围，有较大的操作弹性，三烯收率可达到41．57%，实现了炼油工艺向石油化工的延伸。
参考文献：
［1］沙有鑫，龙军，谢朝钢，等．催化裂解过程中空速和剂油比对液化气生成的影响［J］．石油炼制与化工，2012，43(4):4．
［2］马伯文．催化裂化装置技术问答［M］．北京:中国石化出版社，2015．
［3］魏晓丽，龚剑洪，毛安国，等．直馏柴油催化裂化加工技术探索［J］．石油炼制与化工，2016，47(12):4-5．
［4］李丽，高金森，徐春明，等．催化裂解过程及其裂解产物分布的影响因素分析［J］．石油与天然气化工，2003，32(6):354．
论文作者:邓鹏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/23
标签：收率论文; 原料论文; 丙烯论文; 烯烃论文; 渣油论文; 汽油论文; 催化剂论文; 《基层建设》2019年第4期论文;