碳四烃芳构化生产混合芳烃技术开发及工业应用

中国石油兰州化工研究中心研究开发了碳四烃芳构化生产混合芳烃技术，并在河南濮阳恒润石化公司200 kt/a碳四烃芳构化生产混合芳烃装置工业应用，结果表明：以烯烃质量分数为41.91%的碳四烃为原料，在反应温度为400 ℃、反应压力为2.0 MPa、进料体积空速为1.0 h-1的临氢反应条件下，碳四烯烃转化率为99.02%，干气产率为1.94%，液化气收率为53.90%，汽油组分收率为40.11%，汽油RON为94～96，柴油组分收率为4.05%；液相产物中芳烃质量分数为56.48%，其中苯质量分数为2.01%，甲苯质量分数为11.58%，二甲苯质量分数为19.00%。     

碳四烃芳构化产物的综合利用研究

以大庆石化公司混合碳四为原料,在500 mL碳四芳构化模试装置上进行了碳四烃芳构化产物综合利用的研究。研究结果表明,在反应温度360～400 ℃、反应压力2.0 MPa、氢油体积比50:1、体积空速1.0 h-1的条件下,采用纳米分子筛为基础研制的碳四芳构化催化剂具有较高的活性,产品结构合理,芳构化产物中的C3～C4馏分可以作为乙烯裂解原料的一个补充,C5～C10馏分可以作为高辛烷值汽油调合组分。     

SHY-DL催化剂碳四烃低温芳构化性能

以不同组成的碳四烃为原料,采用碳四低温芳构化生产高辛烷值汽油技术,在反应压力为2.0 MPa,反应温度为340～400℃,体积空速为1.0 h-1,氢气/原料油(简称氢油比,质量比,下同)为50∶1的条件下,考察SHY-DL催化剂对芳构化液相产物的影响。结果表明,各试样碳四烯烃转化率均大于99%;随着反应温度的升高,各试样碳五以上液体收率在380℃时达到最大值,汽油中芳烃质量分数提高,液相中汽油收率降低。以碳四烯烃质量分数为55.69%的碳四烃为原料,在反应温度为360℃,反应压力为2.0 MPa,体积空速为1.0 h-1,氢油比为50∶1的条件下,SHY-DL催化剂经过1 200 h的长周期运行表明,其活性与稳定性未见明显衰减。     

直馏石脑油芳构化改质工艺的研究

利用固定床中型试验装置研究了反应温度、压力和空速对直馏石脑油芳构化改质过程的影响。结果表明，在反应温度400～500℃、空速0．5～1．0h^-1和较低压力的条件下，能很好兼顾产品分布、产品性质和操作周期等方面的要求。对于强吸热的直馏石脑油芳构化改质装置，采用逐步升温的操作模式，不仅能得到相对稳定的产品分布和产品性质，还能延长催化剂的操作周期。20kt／a直馏石脑油芳构化改质工业装置运转结果表明，改质汽油能够满足90号清洁汽油的质量要求，改质汽油收率约为75％，液化石油气收率约为20％，操作周期为15天左右。     

碳四烃芳构化烷基化生产高辛烷值汽油组分联产蒸汽裂解料技术

研究纳米沸石分子筛SHY-DL催化剂上的芳构化反应性能,探索临氢条件、二烯烃含量、反应温度及空速等条件对芳构化反应的影响。在固定床反应器上以炼油厂碳四烃为原料,在反应温度360～450℃、压力2.0MPa、碳四烃液相进料体积空速0.9～1.2h-1的操作条件下,碳四烯烃转化率达99%,干气产率小于2.0%,C5+液相收率为43%～50%,液相产物的RON和MON值为98.8和87.9。在实验室蒸汽热裂解评价装置上,研究碳四烃芳构化副产LPG裂解制乙烯的性能。结果表明,在裂解温度910℃、水油质量比0.45的条件下,LPG裂解的乙烯收率为30.98%,丙烯收率为15.95%,属较好的裂解制乙烯原料。     

空速对华北C4液化气芳构化的研究

以华北C4液化气为原料,采用小型固定流化床为芳构化反应装置,考察了空速对芳构化产物产率、转化率、马达法辛烷值(MON)和研究法辛烷值(RON)、气体产品组成和液体产品组成的影响规律。实验结果表明,随着空速的增加,干气和液化气的产率逐渐增加,而汽油、柴油和焦炭的产率呈缓慢下降趋势;华北C4液化气的转化率都在97%以上,且随空速升高而逐渐增加;液体产物的MON和RON随空速升高先增加然后减少,在空速1h-1～9h-1范围内存在最大值。在430℃条件下,华北C4液化气芳构化实验室内的最佳空速为3～5h-1。     

加氢焦化汽油芳构化改质提高辛烷值的研究

介绍加氢焦化汽油芳构化改质提高辛烷值的工艺特点,在１００ｍＬ等温固定床试验装置上,使用经特定金属改性的国产ＨＺＳＭ－５分子筛催化剂ＬＡＣ－１考察原料油氮含量、反应温度和进料空速等对芳构化催化剂寿命和芳烃产率的影响。试验结果表明,加氢焦化汽油芳构化改质可使汽油马达法辛烷值由４１．４提高到８１．４,收率为６７．３％。     

催化裂化汽油加氢脱硫及芳构化工艺反应条件的研究

在100 mL固定床反应器试验装置上,针对中国石化集团洛阳石油化工工程公司工程研究院开发的催化裂化汽油加氢脱硫及芳构化技术(Hydro-GAP),考察了反应温度,氢分压、进料空速、氢油体积比等工艺条件对加氢脱硫及芳构化反应的影响.结果表明:随着反应温度、氢分压的升高和空速的减小,加氢脱硫性能提高;芳构化性能随反应温度的升高、氢分压的降低而增加.氢油体积比对加氢脱硫及芳构化性能影响不大.     

催化裂解汽油催化芳构化工艺的研究

采用择形沸石催化剂和固定流化床反应装置模拟催化剂流化输送的流化床连续反应－再生循环过程,进行了催化裂解汽油催化芳构化反应。考察了催化剂及各种操作条件对芳构化反应的影响,并对催化芳构化的反应机理和工业应用前景进行了初步探讨。结果表明,在反应温度５８０℃、常压、进料质量空速２．５ ｈ－ １ 、剂油质量比１０ 和水油质量比０．２５ 的条件下,催化裂解汽油的芳烃质量分数可以从４２．４９％ 提高到８１．４６％     

混合C4烃低温芳构化生产高辛烷值汽油组分的研究

利用小型固定流化床试验装置,考察了混合C4烃在催化剂LTA上的低温芳构化反应。试验结果表明,混合C4烃中的C4烯烃得到有效转化,可低温芳构化生产高辛烷值汽油组分。反应温度和重时空速对混合C4烃低温芳构化反应的产品分布、气体组成、汽油组成和辛烷值等有一定影响。反应温度不仅影响C4烯烃的芳构化活性,而且也影响芳构化反应历程,较低温度(340~360℃)下芳烃主要通过氢转移生成,而在较高温度(360~390℃)下,脱氢反应成为芳烃生成的主要途径。增加空速会使催化剂含碳量增加,加速催化剂的失活,降低C4烯烃的芳构化反应性能。较高的反应温度和较低的重时空速有利于生成高辛烷值汽油组分。     

反应温度对C4烃芳构化反应的影响

以C4烃为原料,在500 mL固定床芳构化实验室反应装置上,利用催化剂SHY-DL,考察了反应温度对芳构化产物收率及分布情况的影响。结果表明,随着反应温度的升高,副产物干气的收率逐渐增大,液化石油气(LPG)的收率变化不大,目的产物汽油的收率逐渐减小,柴油收率则逐渐增大;汽油中异构烷烃、正构烷烃和烯烃的质量分数逐渐减小,而芳烃的质量分数则逐渐增大,表明温度升高有利于芳构化反应的进行。C4烃芳构化适宜反应温度为380～420℃,所得汽油产物的收率大于40%,其辛烷值大于100,LPG中的丙烷质量分数约为50%。     

催化裂化降低汽油硫含量工艺参数研究

在中型提升管催化裂化装置中,以含硫质量分数为0.610%的减压渣油与减压蜡油混合物(二者质量比为3∶7)为原料,LDO-70 S为催化剂,在反应温度500℃,反应时间为2 s的条件下,可制备含硫质量分数为0.027%的催化裂化汽油。结果表明,随着原料含硫质量分数的提高,汽油含硫质量分数提高,其中后者是前者的8%~9%。随着反应温度的升高,干气、液化气和焦炭质量分数增加,汽油、柴油、重油和汽油含硫质量分数降低。随着催化剂/原料油(质量比)的增加,干气、液化气、焦炭和汽油中含硫质量分数提高,汽油、柴油和重油质量分数降低。     

水热处理和硅烷化对ZnO/HZSM-5催化直馏汽油芳构化性能的影响

对纳米HZSM-5分子筛进行水热处理并采用正硅酸乙酯对其改性后制备Si/HZSM-5催化剂,在此基础上采用硝酸锌等体积浸渍法改性制备Si-ZnO/HZSM-5催化剂。以直馏汽油为原料,考察水热处理温度以及硅烷化程度对ZnO/HZSM-5催化剂芳构化性能的影响。结果表明,随着水热处理温度的升高,芳构化稳定性先增高后降低,说明适宜的水热处理温度有利于催化剂在直馏汽油芳构化中保持良好的活性和稳定性。硅烷化可进一步改善催化剂的芳构化稳定性,降低催化剂积炭量,但当SiO2质量分数超过12%后,由于催化剂孔口缩小,导致催化剂芳构化性能明显下降。     

纳米HZSM-5沸石催化剂上催化裂化轻汽油的芳构化

利用小型固定床加压反应器在纳米 HZSM-5沸石催化剂上进行了流化催化裂化(FCC)轻汽油(馏出温度小于等于85℃的馏分)的芳构化反应。实验结果表明,在反应温度为360～400℃、反应压力为1.0～3.0 MPa、重时空速为1.0～4.0 h~(-1)、V(H_2)∶V(原料)为260、反应时间48 h 的条件下,FCC 轻汽油中的 C_5~+烯烃转化率为39.11%～97.92%,产物中芳烃净增量为2.59%～19.05%,说明 FCC 轻汽油可在纳米 HZSM-5沸石催化剂上有效进行芳构化反应。汽油收率低和催化剂失活快是 FCC轻汽油在纳米 HZSM-5沸石催化剂上进行芳构化反应需要解决的两个主要问题。对纳米 HZSM-5沸石催化剂进行必要的改性处理及脱除原料中的二烯烃杂质呵以改进 FCC 轻汽油芳构化催化剂的性能。     

Reaction Processing of Fraction of Yanhua FCC Gasoline

By using fraction of Yanhua FCC gasoline as a feedstock, the effects of reaction temperature, weight hour space velocity, feedstock performance on yields of liquefied petroleum gas production, and aromatics and propylene are researched in a confined fluidized bed reactor. Aromatization index (AI) and competent parameter (CP) are first proposed to study the mechanistic pathways of aromatization reaction of fraction of Yanhua FCC gasoline. The experimental result shows AI values of FCC gasoline decrease with the increase of the reaction temperature under the same catalyst; CP values and the aromatization reaction function for the same catalyst increase with the increase of the reaction temperature. The isomerization reaction for fraction of Yanhua FCC gasoline has more advantage than that of the aromatization reaction.     

FCC馏分油在MoP/HZSM-5催化剂上临氢芳构化研究

制备了MoP/HZSM-5催化剂，采用XRD进行表征。在反应温度400℃、压力1.0MP、体积空速1.0h-1、氢油比400:1的条件下，在小型固定床反应装置上进行催化裂化汽油中间馏分(50～100℃)的芳构化反应，考查了不同钼质量分数、n(Mo):n(P)的摩尔比和温度对反应的影响。结果表明，钼质量分数及n(Mo):n(P)的摩尔比对反应有明显的影响，适当增加磷含量能提高催化剂性能。MoP/HZSM-5在钼的质量分数为3%、n(Mo):n(P)=1.5，反应温度为400℃时，改性催化剂芳构化活性最佳,液相产品中芳烃质量分数为65.43%,烯烃质量分数为5.42%，液收为61.04%。     

Ga改性HZSM-5催化剂芳构化性能的考察

以不同温度水热处理的纳米HZSM-5为母体制备了Ga/HZSM-5催化剂,并对该催化剂在FCC汽油芳构化上的性能进行考察。结果表明：以600 oC水热处理、硝酸洗涤的HZSM-5为母体制备的Ga/HZSM-5（GaHS600）的芳构化性能最优,当温度为480 oC,WHSV为1 h-1时,GaHS600上所得产品中芳烃和（C3+C4）体积分数分别为58.3%和7.6%。在本实验考察条件下,金属二次改性对Ga/HZSM-5芳构化性能的提高并无有利影响。     

轻汽油芳构化工艺条件优化

以催化裂化轻汽油为原料,采用大连理工大学开发的SHY-DL催化剂在200 mL多功能固定床试验装置上进行了芳构化反应工艺条件的优化及长周期稳定运行试验。结果表明:随着反应温度升高,烯烃转化率,干气和液化石油气(LPG)收率,C_5～205℃馏分中芳烃质量分数均增加,C_(≥5)液体收率下降;随着反应压力增大,C_5～205℃馏分中芳烃质量分数和C_(≥5)液体收率减小;随着质量空速提高,烯烃转化率和C_5～205℃馏分中芳烃质量分数降低,而C_(≥5)液体收率则增加;在反应温度为380℃,反应压力为1.6 MPa,质量空速为3.0 h~(-1)的最佳工艺条件下,运行1 500 h后,C_(≥5)液体收率大于50%,C_5～205℃馏分中芳烃质量分数高于40%。