催化裂化轻循环油生产高辛烷值汽油或轻质芳烃(LTAG)技术关键及实践

基于对催化裂化轻循环油(LCO)烃类组成分子水平表征、LCO中稠环芳烃加氢反应规律和加氢LCO中四氢萘类单环芳烃的催化裂化与氢转移反应规律的认识,开发了将LCO高效转化为高辛烷值汽油或轻质芳烃的LTAG技术。LTAG技术是LCO加氢与催化裂化的集成技术,其技术关键是将LCO中稠环芳烃通过选择性加氢饱和反应生成四氢萘类单环芳烃,再通过强化加氢LCO中四氢萘类单环芳烃的催化裂化反应和抑制氢转移反应,实现LCO的高值化利用。加氢单元可采用LCO单独加氢或LCO与蜡油或渣油混合加氢模式;催化裂化单元可采用以下两种模式:①加氢LCO单独催化裂化生产高辛烷值汽油馏分或轻质芳烃;②加氢LCO与重油原料分层顺序进料催化裂化生产高辛烷值汽油馏分。LTAG技术对于炼油企业降低柴汽比、调整产品结构和提升产品质量提供了有力的支撑。该技术既解决了劣质LCO的出路问题,又弥补了市场短缺的高辛烷值汽油馏分或轻质芳烃的不足,具有显著的经济效益,在炼油企业得到广泛的应用。     

LCO加氢处理生产催化裂化原料的加氢深度研究

研究LTAG技术中LCO加氢深度对催化裂化反应的影响,结果表明,LCO加氢深度对催化裂化反应的影响明显,适当控制LCO加氢深度,尽可能将LCO中的多环芳烃加氢转化为单环芳烃,可使催化裂化得到高收率的高辛烷值汽油。中试实验结果表明,采用NiMoW/Al_2O_3催化剂对LCO进行加氢处理,可以在多环芳烃饱和率达80%以上的同时保持较高的单环芳烃选择性。工业应用结果表明:以多环芳烃质量分数为68.7%~69.3%的LCO为原料进行加氢处理,多环芳烃饱和率达81.5%~81.8%,单环芳烃选择性达81.0%~82.3%,实现了高多环芳烃饱和率下的高单环芳烃选择性;以此加氢LCO作为催化裂化进料,催化裂化汽油的收率提高10百分点,汽油辛烷值RON提高1个单位。     

LTAG技术在中国石油锦西石化公司应用成功

据2019-08-12《中国化工报》报道,截至8月6日,LTAG技术在中国石油锦西石化公司应用成功,转化率达到70%的设计要求。LTAG技术是由中国石化石油化工科学研究院开发的将劣质柴油转化为高辛烷值汽油或轻质芳烃的新技术,具有汽油选择性高、辛烷值高、氢耗低等特点。该技术利用加氢单元和催化裂化单元组合,将LCO馏分先加氢,再进行催化裂化,通过设计加氢LCO转化区同时优化匹配加氢和催化裂化的工艺参数等,实现最大化生产高辛烷值汽油或轻质芳烃。     

中国石化石油化工科学研究院开发的加氢LCO专用催化裂化催化剂通过技术鉴定

正2017年11月9日,中国石化石油化工科学研究院(石科院)研发的加氢LCO专用催化裂化催化剂SLG-1通过中国石化科技部组织的技术鉴定。该催化剂具有重油转化率高、汽油收率高、焦炭产率低等优点,可有效促进加氢LCO原料油中单环芳烃的开环裂化和渣油原料的深度转化,从而显著提高LTAG技术的经济效益。LTAG技术是利用加氢单元和催化裂化单元组合,将LCO馏分先加氢再催化裂化,通过优化匹配加氢和催化裂化的工艺参数等,实现最大化生产高辛烷值汽油和?或C6~C8芳烃的技术。截止2017年底,LTAG工业装置已经投产运行16套,实现压减柴油3 Mt。但由于加氢LCO和新鲜原料性质差别较大,且生产中受工艺和装置条件的限     

催化裂化柴油中多环芳烃加氢转化的分子水平表征

基于GC-FID/MSD对LTAG工艺开工调试过程中的催化裂化柴油及其加氢生成油进行详细的分子组成表征,通过质谱图解析、NIST谱库检索、沸点规律及保留时间文献对照等,结合内标法实现该催化柴油及其加氢生成油中的萘类、菲类和蒽类等多环芳烃以及四氢萘、八氢菲和八氢蒽等环烷基单环芳烃的分子定性和半定量分析。结果表明,催化柴油及其加氢生成油中C0~C3-萘类和C0~C3-菲/蒽类化合物的分布变化可直观反映LTAG技术加氢单元实现了多环芳烃的高效加氢转化,而四氢萘、八氢菲和八氢蒽等环烷基单环芳烃的分布变化则直观体现出LTAG技术加氢单元实现了对多环芳烃加氢转化深度的有效控制,这将利于催化裂解单元多产高辛烷值汽油和轻芳烃产品。     

第二代LTAG技术开发

为进一步提高汽油辛烷值并降低氢耗,通过色 质联用技术与实沸点切割分析相结合的方法研究催化裂化轻循环油(LCO)轻、重馏分切割方案,并进一步考察LCO不同馏分的加氢和裂化性能;开发了LCO轻、重馏分切割后LCO轻馏分直接催化裂化回炼而LCO重馏分定向加氢后再回炼的第二代LTAG技术(LTAG-Ⅱ)。工业应用结果表明：第二代LTAG技术LCO轻馏分与加氢后的LCO重馏分催化裂化回炼的表观转化率达到74.12%,汽油+液化气表观选择性达到88.00%;与LCO全馏分加氢回炼的第一代LTAG技术相比,汽油研究法辛烷值(RON)、马达法辛烷值(MON)分别提高0.6、0.7个单位,且LCO加氢的氢耗降低22.70%,经济效益显著。     

第二代LTAG技术的工业应用

为进一步提高汽油辛烷值并降低氢耗,中国石化上海石油化工股份有限公司在3.50 Mt/a催化裂化装置和3.90 Mt/a渣油加氢装置上实施了第二代催化裂化柴油（LCO）加氢-催化裂化组合多产高辛烷值汽油和芳烃料（LTAG Ⅱ）技术。标定结果表明：采用减压蒸馏塔对LCO进行轻、重馏分切割,重馏分加氢后与轻馏分一起去催化裂化回炼,最终催化裂化反应的表观转化率为74.12%,（汽油＋液化气）表观选择性之和约为88.00%;与不采用LTAG技术时相比,催化裂化装置LCO产率降低5.50百分点,液化气与汽油产率分别提高1.47百分点和3.37百分点;与采用LCO全馏分加氢回炼的第一代LTAG技术时相比,催化裂化所得稳定汽油的RON、MON分别提高0.6、0.7,且LCO加氢的氢耗（w）降低22.70%,经济效益显著。     

加氢LCO催化裂化反应过程中芳烃转化规律分析

基于催化裂化轻循环油（LCO）选择性加氢-催化裂化集成生产轻质芳烃（LTA）技术在中国石化某分公司的工业应用结果,从烃类分子水平对加氢LCO催化裂化反应过程中芳烃转化规律进行分析。结果表明：加氢LCO发生催化裂化反应后,分子膨胀比为2.11,其中链状烃含量增加,环烷烃含量降低,单环芳烃含量降低,稠环芳烃含量增加;催化裂化产物中的单环芳烃73.91%来自加氢LCO中单环芳烃上烷基和环烃基的裂化、轻质化反应,其余来自加氢LCO中非芳烃类化合物的环化和芳构化反应;催化裂化产物中双环、三环及三环以上芳烃（包括焦炭）来自加氢LCO中双环、三环芳烃的比例分别为37.77%和18.49%,其余分别来自加氢LCO中单环、双环芳烃的稠环化反应;加氢LCO中烷基苯、茚满类+四氢萘类和茚类的催化裂化表观转化率分别为82.50%,93.80%,80.72%。研究结果对LTA工艺技术的改进和专用催化剂的性能提升具有指导作用。     

催化裂化轻循环油生产高辛烷值汽油技术LTAG的工业应用

福建联合石油化工有限公司在蜡油加氢处理和催化裂化装置上采用LTAG技术,以催化裂化轻循环油(LCO)和蜡油生产高辛烷值汽油。对LCO和蜡油混合加氢后得到的加氢LCO和加氢蜡油分别在催化裂化提升管反应器下部不同位置分层顺序进料方式(LTAG技术)与在催化裂化反应器下部混合进料方式的生产数据进行了系统的分析和总结。结果表明:与混合加氢油进料的常规方式进行对比,LTAG技术的LCO催化裂化表观转化率提高5.17百分点,表观裂化率提高7.87百分点,表观缩合率降低2.01百分点,稳定汽油中烯烃和芳烃的体积分数分别增加1.2百分点和2.0百分点,汽油辛烷值RON和MON分别提高1.4个单位和0.8个单位。LTAG技术是将LCO高效转化为高辛烷值汽油的重要手段。     

催化裂化轻循环油生产高辛烷值汽油技术 LTAG 的工业应用

福建联合石油化工有限公司在蜡油加氢处理和催化裂化装置上采用LTAG技术，以催化裂化轻循环油（LCO）和蜡油生产高辛烷值汽油。对LCO和蜡油混合加氢后得到的加氢LCO和加氢蜡油分别在催化裂化提升管反应器下部不同位置分层顺序进料方式（LTAG技术）与在催化裂化反应器下部混合进料方式的生产数据进行了系统的分析和总结。结果表明：与混合加氢油进料的常规方式进行对比，LTAG技术的LCO催化裂化表观转化率提高5.17百分点，表观裂化率提高7.87百分点，表观缩合率降低2.01百分点，稳定汽油中烯烃和芳烃的体积分数分别增加1.2百分点和2.0百分点，汽油辛烷值RON和MON分别提高1.4个单位和0.8个单位。LTAG技术是将LCO高效转化为高辛烷值汽油的重要手段。     

催化裂化轻循环油加氢－催化裂化组合生产高辛烷值汽油或轻质芳烃（LTAG）技术

对催化裂化轻循环油(LCO)加氢-催化裂化组合生产高辛烷值汽油和轻质芳烃的LTAG技术先后完成了2种操作模式的工业试验。工业试验结果表明：LCO加氢后单独催化裂化模式（LTAG模式Ⅰ）在全循环条件下可以实现LCO全部转化,获得55.87%的汽油产率,16.89%的C6~C8芳烃产率,汽油RON达到96.4;而重油和加氢LCO分层进料模式（LTAG模式Ⅱ）的加氢LCO的一次通过转化率为70.19%,汽油选择性80.00%,汽油RON增加,重油转化能力有所增加,通过循环操作可以基本实现LCO全部转化。     

重油MIP与劣质催化裂化柴油LTAG组合工艺催化裂化装置运行分析

炼油结构调整、提质升级要求炼厂调整催化裂化工艺的加工策略,增产清洁汽油馏分并减少劣质催化裂化柴油产品。中国石化济南分公司采用MIP与LTAG工艺技术进行催化裂化装置改造,通过设计双反应器工艺流程,解决了重油催化原料与加氢后劣质柴油两种差异性原料进行高选择性裂化反应的难题。对比改造前的FDFCC工艺技术,重油MIP 与劣质催化裂化柴油LTAG组合工艺,通过精确控制LTAG原料的加氢深度实现了多产富含芳烃高辛烷值汽油的目标;装置改造后,汽油收率明显增加,汽油辛烷值显著提高,汽油中烯烃含量降低而芳烃含量明显提高;柴油十六烷值降低幅度大,油浆密度略有增加,其中副提升管LTAG油浆产率较低,对应的副分馏塔需要补充油浆才能保障油浆系统运行。     

LTAG技术在重油催化裂化装置的工业应用

催化裂化柴油(LCO)十六烷值低、芳烃含量高,性质较差。随着柴油需求持续低迷,压减LCO成为各炼油厂主要的攻关方向。LTAG技术是中国石化石油化工科学研究院近年开发的将催化裂化劣质柴油转化为高辛烷值汽油或轻质芳烃的新技术。该技术利用加氢单元和催化裂化单元组合,将LCO馏分先加氢再进行催化裂化,通过设计加氢LCO转化区同时优化匹配加氢和催化裂化的工艺参数等,实现最大化生产高辛烷值汽油。为压减柴油产量、多产高辛烷值汽油组分,中国石化北京燕山分公司2.0 Mt/a重油催化裂化装置采用LTAG技术进行改造,加氢单元利旧原润滑油加氢处理装置。LTAG技术投用后,汽油收率由43.2%提高到51.8%,柴油收率由20.5%降低至5.9%,液化气收率由17.5%提高到21.5%,干气收率上升0.9百分点,油浆收率增加1.5百分点,焦炭产率降低0.4百分点;汽油中苯质量分数由1.00%提高到1.65%,芳烃质量分数由34.11%提高至38.36%,研究法辛烷值提高2个单位;大幅度压减了该公司的催化裂化柴油库存,缓解了柴油出厂困难的问题。     

催化裂化柴油加工路线的选择与优化

成品油市场需求的变化促进企业采取措施降低柴汽比，中国石化安庆分公司采取多项措施增产汽油、压减柴油，采用新技术、新工艺拓展催化柴油出路，通过提高催化柴油加氢精制深度、催化柴油与蜡油混炼、催化柴油与重油混炼、LTAG工艺及RLG工艺等技术路线的比较，优化选择催化柴油加工路线，采用RLG技术可大幅降低柴油产量，提高轻质油收率，RLG装置与催化装置联合的LTAG技术使企业柴汽比进一步降低，取得更好的经济效益。     

催化裂化柴油加工路线选择及优化

介绍了中国石化武汉分公司催化裂化柴油(LCO)的加工路线,对LCO进柴油加氢装置精制、进加氢裂化装置掺炼、与蜡油加氢混炼及LTAG工艺进行对比。结果表明:LCO进柴油加氢装置精制仅能实现柴油的脱硫精制,进加氢裂化装置掺炼有利于化工料的增产及柴油十六烷值的提升;LTAG工艺增产汽油的效果好于LCO与蜡油加氢混炼工艺,也是经济效益最优的工艺路线,但加氢深度要求较高。因此,优化加氢效果,投用LTAG工艺是武汉分公司催化裂化柴油加工首选的经济性途径。     

催化裂化柴油加工转化过程的经济性分析

立足柴油组分的分子结构，通过分析各类柴油原料和其加氢产品的组成关系，研究柴油组分加氢精制过程中的芳烃饱和反应规律，以及不同加氢深度对催化裂化柴油（简称LCO）回炼时裂化转化结果的影响，从经济性角度探讨LCO的不同加工路线。结果表明：LCO加氢精制生产国Ⅵ标准柴油的过程中，芳烃加氢饱和反应的耗氢量占反应总耗氢量的50%左右；LCO因其密度大、多环芳烃含量高，作为国Ⅵ车用柴油调合组分时需要深度加氢饱和芳烃，因而耗氢成本巨大，经济性极差；LCO选择性加氢-催化裂化组合（LTAG）工艺，LCO的加氢反应深度降低，耗氢成本大幅降低；可利用加氢转化制汽油、加氢转化制芳烃、加氢裂化混合掺炼、渣油加氢和催化裂化组合回炼等技术，实现富含芳烃的LCO资源的高效利用。