目前, 我国FCC (催化裂化) 汽油约占车用汽油总量的70%以上, FCC汽油辛烷值的高低对汽油辛烷值总水平起着举足轻重的作用。催化汽油的辛烷值主要来自烯烃, 烯烃的RON高, 但MON偏低。芳烃的研究法及马达法辛烷值均高, 如何在保障装置正常生产的情况下, 最大化的提高汽油辛烷值是本文的探讨目的。
1 原料对催化汽油辛烷值的影响及措施
本装置在不同时期加工的原料性质变化较大, 装置在运行初期原料为常压渣油, 运行至一阶段后期进行了掺炼减渣和全炼减渣。在催化裂化工艺过程中, 不同性质的原料其汽油的辛烷值不同。由于目前长庆石化催化裂化装置的原料为常压渣油、减三线油、和脱沥青油的混合原料, 通常汽油RON为88.9-89.7, MON为77.6-79, 较早前装置原料中芳烃含量高, 特别是单环芳烃含量上升, 在裂化过程中侧链断开, 生成的烯烃和芳烃进入汽油组分, 同时原料中链烷烃含量下降, 导致汽油中烷烃含量下降, 烯烃含量上升, 环烷烃含量也有所上升, 由于烯烃和环烷烃的辛烷值较高, 因此汽油辛烷值也得到了提高。就装置目前原料性质来说, 可适当提高渣油掺炼比, 有利于提高催化裂化汽油辛烷值。
2 工艺及操作对汽油辛烷值的影响
2.1 反应温度对汽油辛烷值的影响
催化裂化反应过程很复杂, 要提高汽油辛烷值, 期望发生的反应如下:
(1) 石蜡烃裂化成烯烃;
(2) 环烷烃裂化成烯烃或脱氢芳构化;
(3) 带烷基侧链的芳烃, 断侧链或脱烷;
(4) 烯烃异构或芳烃化;
(5) 抑制氢转移反应速度。
提高裂化反应温度, 有利于使稠环芳烃裂解成小分子烯烃。对于带有长侧链或多侧链的重芳烃, 高温下侧链易断裂, 以低沸点芳烃的形式进入汽油馏分。当反应温度高于500℃时, 氢转移反应速度比催化裂化反应速度慢得多, 减缓了烯烃再饱和。一般来说, 在转化率一定的情况下, 辛烷值随反应温度升高而升高。
图1为该装置在基本相同工况下, 调整反应温度在500-512℃变化过程中, 反应温度对汽油辛烷值的影响。从图1可知, 当反应温度小于510℃时, 汽油辛烷值先随着反应温度的升高而增加, 最大值为90.1;当反应温度再升高时, 汽油辛烷值变化不大, 甚至略有下降。分析汽油辛烷值下降的原因, 可能是因为当反应温度升高到一定程度时, 汽油裂化程度加快, 汽油中的烯烃裂解生成气体, 汽油中的烯烃含量降低, 导致汽油辛烷值降低。因此, 该装置对提高汽油辛烷值比较合适的反应温度为500-510℃。
2.2 反应压力对汽油辛烷值的影响
最佳反应压力是个有争议的问题, 近来的趋势倾向于在较高压力下操作, 但降压可提高汽油的辛烷值, 有经验数据表明反应压力每下降0.01MPa, RON约可增加0.3个单位。降压提高了裂化反应/氢转移反应比率, 提高了烯烃产率, 降低压降, 可以提高辛烷值。
2.3 反应时间对辛烷值的影响
重油催化裂化的主要特点之一是“高温短接触”, 高温是为了加快催化裂化的速度, 低反应时间是为了减少二次裂化, 即加快裂化速度, 防止已裂化烯烃、芳烃再次发生反应, 即发生氢转移或芳烃缩合反应, 这样可提高轻质油收率, 从而提高FCC汽油辛烷值。目前装置已采用高速雾化喷嘴, 在提升管反应器出口设计使用了旋流快分, 得到了较为理想的效果。
2.4 剂油比对汽油辛烷值的影响
提高剂油比可以增加催化剂活性中心, 裂化反应、异构化反应、芳构化反应等各种反应都会加快, 使催化裂化反应转化率增加。虽然氢转移反应会使汽油中的烯烃含量降低, 但是, 其他反应会使汽油中的小分子烃、异构烷烃及芳烃含量增加, 总的结果是使汽油中的汽油辛烷值增加。
2.5 再生催化剂活性对汽油辛烷值的影响
汽油辛烷值随着催化剂活性的增加先增大后减小。这是由于随着再生催化剂活性的增加, 氢转移活性也相应增加, 汽油中的烯烃含量相对减少, 致使汽油辛烷值下降;但是再生催化剂活性过低时, 催化裂化程度降低, 汽油中的催化裂化汽油含量减少, 热裂化汽油含量增加, 导致汽油辛烷值降低。因此, 再生催化剂活性有一个最佳范围, 装置催化剂活性一般控制在68-70附近时更有利于汽油辛烷值的提高。
3 结语
3.1 在装置热平衡及烧焦能力允许的条件下, 适当提高装置掺渣比改变原料油性质, 有利于提高催化裂化汽油辛烷值。
3.2 优化反应温度、反应时间、剂油比等工艺条件有利于提高催化裂化汽油辛烷值。
影响FCC汽油辛烷值的因素很多, 值得注意的是在提高汽油辛烷值过程中一定要全面考虑装置运行操作状态、全厂物料平衡状况以及汽油调合过程中的质量有无过剩, 只有这样, 才能保证提高经济效益的获得。
摘要：催化汽油作为催化装置的主要产品, 为下游汽油加氢装置提供原料生产出符合国Ⅴ排放标准的高标号清洁汽油, 同时, 也对汽油调和起着重要作用。本文详细参考了催化裂化装置的催化剂种类、催化剂活性、原料性质及反应温度、反应时间、剂/油量比等工艺条件对催化裂化 (FCC) 汽油辛烷值的影响, 对实际生产中提高汽油辛烷值具有指导意义。
关键词：催化裂化,汽油,辛烷值,工艺条件
参考文献
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