催化裂化柴油加工路线选择及优化

催化裂化柴油加工路线选择及优化高磊【摘要】The comparisons of the processing results of LCO hydrofining,hydrocracking of VGO mixed with LCO,hydrotreating VGO mixed with LCO and LTAG in SINOPEC Wuhan Company were introduced.The results show that LCO hydrofining can only achieve desulfurization,and the hydrocracking of VGO blended with LCO is favorable for the production of petrochemicals and the improvement of diesel cetane number,while LTAG process can produce much more gasoline than that of the hydrotreating VGO mixed with LCO process and is the most economical processing route,but needs severer hydrotreating operation.It is recognized that the LTAG process combined with optimal LCO hydrotreating process is the primary economical choice for LCO processing in Wuhan Company.%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.【期刊名称】《石油炼制与化工》【年(卷),期】2017(048)007【总页数】6页(P64-69)【关键词】催化裂化柴油;LTAG;蜡油加氢混炼工艺;加氢裂化掺炼【作者】高磊【作者单位】中国石化武汉分公司,武汉 430082【正文语种】中文催化裂化技术在我国普遍应用，导致炼油厂柴油池中催化裂化柴油的比例达25%以上[1]。

催化裂化柴油(简称LCO)的特点是密度大，硫、氮等杂质含量高，芳烃含量高，十六烷值低，不适合作为车用柴油调合组分。

由于以汽油为燃料的私家车越来越多，且高辛烷值汽油需求量上升，以及经济减缓导致柴油结构性过剩，需要炼油厂降低柴汽比。

在以上背景下，许多炼油企业都为催化裂化柴油寻找出路。

中国石化武汉分公司(简称武汉分公司)根据市场需求，灵活采用各种加工路线消化LCO，以提高柴油品质及增产汽油。

1.1 柴油加氢精制工艺柴油加氢精制主要适用于直馏柴油十六烷值较高且催化裂化柴油占比较小的企业。

一般将LCO直接与其它柴油组分混合加氢，使柴油硫含量满足环保要求，同时可使十六烷值提高2～5 个单位，精制柴油收率可达98%以上，氢耗一般在1%(质量分数)以下[2]。

1.2 加氢裂化掺炼催化裂化柴油工艺加氢裂化技术具有产品质量好、产品方案灵活的特点，劣质的LCO进入高压的加氢裂化装置后，通过芳烃饱和、环烷烃裂化，可以实现劣质柴油的优质化，同时增产石脑油、喷气燃料等。

但加氢裂化装置的反应器温升、冷氢裕量、尾油芳烃指数(BMCI值)、喷气燃料烟点、二次原料的最大掺炼比例等都是LCO掺炼的限制因素[3-4]。

通常加氢裂化装置掺炼LCO占原料的比例在10%以下，选用加氢饱和与开环能力较强的催化剂确保喷气燃料质量，氢分压大于13 MPa。

若需生产用作蒸汽裂解制乙烯原料的尾油，还要严格控制LCO的95%馏出温度在320～350 ℃之间。

1.3 LCO与蜡油加氢混炼技术LCO与蜡油加氢混炼技术主要是将LCO与VGO一起送入加氢单元进行加氢处理，然后精制柴油与加氢重油混合，再送至催化裂化单元与原料混合进入提升管发生开环裂化反应，进而实现柴油转化为高辛烷值汽油组分或轻芳烃。

研究表明，在氢分压5.5 MPa、体积空速2.0 h-1的条件下，萘系的双环芳烃转化为四氢萘的比例可达到50%左右，随着压力的提高和空速的进一步降低，十氢萘的产率将逐步上升。

四氢萘和十氢萘的催化裂化反应产物分布明显不同，四氢萘更容易发生氢转移反应生成萘，十氢萘和八氢菲较多发生开环反应，同时发生氢转移反应。

加氢柴油和蜡油混炼容易强化氢转移反应，氢转移反应造成部分柴油组分(萘、菲)在催化裂化和加氢装置之间循环，还有部分缩合生焦[5]。

1.4 LTAG工艺LTAG(LCO To Aromatics and Gasoline)是利用选择性加氢饱和单元和选择性催化裂化单元优化组合，将LCO馏分中的多环芳烃先选择性加氢饱和成单环芳烃再进行选择性催化裂化，实现最大化生产高辛烷值汽油或C6～C8芳烃的技术。

工业试验结果表明，加氢后柴油与催化裂化原料分开进提升管独立喷嘴，并且加氢柴油进料位置在原料喷嘴之下，有利于降低氢转移反应，改善催化裂化的产品分布[6]。

LCO加氢过程，主要是LCO中芳烃的选择性加氢饱和。

以甲基乙基萘为厚料，加氢过程生成四氢萘型(目标产物)时，氢耗为2.12%，相对较低。

生成十氢萘型(非目标产物)时，氢耗为5.12%，相对较高，产物辛烷值低。

加氢过程的两个关键控制指标：加氢后柴油密度需低于910 kgm3，多环芳烃质量分数低于15%。

LTAG 技术中的反应途径如图1所示，在加氢后LCO催化裂化过程中，四氢萘类催化裂化与不希望发生的氢转移反应之间存在竞争，但氢转移反应能垒低，更容易发生，所以高反应温度、高剂油比、短反应时间有利于四氢萘型单环芳烃发生裂化反应，而抑制氢转移反应发生[7]。

1.5 炼油厂其它工艺柴油加氢改质工艺是在脱除硫、氮等杂质的基础上，经过芳烃加氢饱和、环烷烃选择性开环等过程，进而大幅提高十六烷值。

该类技术十六烷值提高幅度较大，一般在8～25个单位[8]。

典型技术如：催化裂化柴油深度加氢处理(RICH)、高选择性灵活加氢改质(MHUG)等劣质柴油中压加氢改质技术。

加氢转化工艺是以催化裂化柴油为原料，在脱除硫、氮等杂质的基础上，控制芳烃的适度加氢饱和，通过四氢萘等单环芳烃的异构、开环，以及烷基苯等单环芳烃的烷基侧链断裂，将单环、双环以上芳烃转化为碳数小于10的高辛烷值汽油或轻芳烃，同时大幅提高未转化柴油组分的十六烷值[9-10]。

典型技术如：采用催化裂化柴油加氢裂化生产高辛烷值汽油或BTX的RLG技术、中国石化抚顺石油化工研究院开发的FD2G技术、UOP公司开发的LCO UnicrackingTM技术、LCO-X组合工艺等。

武汉分公司LCO加工路线如图2所示，实线是实际运行加工路线，虚线是可选加工路线。

2.1 武汉分公司LCO加工路线现状分析表观收率是为了更直观地显示催化裂化柴油的转化效果，其计算方法如下：由表2可以看出，加氢LCO有48.04%未实现转化，36.94%生成汽油。

当柴油出厂计划富裕时，蜡油加氢开分馏炉，抽出15 th柴油进普通柴油，其余并入精制蜡油作为催化裂化原料。

对于该组合而言，建议LCO掺炼比例小于30%，LCO部分进蜡油加氢，蜡油加氢出部分柴油，不建议柴油全回炼，否则氢转移反应过强，生焦增加，同时异丁烯和丙烯减产。

武汉分公司曾尝试将蜡油加氢装置氢分压提高至10.0 MPa，反应温度由335 ℃提高至340 ℃，精制柴油密度由910 kgm3降低至895 kgm3，十六烷值由29提高至31，柴油产品质量得到进一步改善，但补充氢气量增大600 m3h(标准状态)，瓦斯耗量增大100 m3h(标准状态)。

2.2 武汉分公司LTAG工艺试运行分析及结果武汉分公司LTAG工艺的基本运行模式有两个：一个是2号(或1号)催化裂化装置LCO全部进蜡油加氢装置处理，加氢后柴油返回2号(或1号)催化裂化单独进提升管，LCO处理能力200 kta；另一个是两套装置的LCO全部去1号加氢装置，加氢后柴油分别返回两套催化裂化装置单独进提升管，LCO处理能力400 kta。

武汉分公司2016年8月对两套催化裂化装置与1号加氢装置联合的LTAG工艺进行了试运行及标定，2016年9月对2号催化裂化装置与蜡油加氢处理装置联合的LTAG工艺进行了试运行及标定。

对于蜡油加氢处理装置而言，外送LTAG柴油保持20 th，LCO进入蜡油加氢装置时，LCO的烃族组成中多环芳烃质量分数为68.8%，总芳烃质量分数为88.8%。

经蜡油加氢装置处理后，加氢LCO密度(20 ℃)为902 kgm3，多环芳烃质量分数为18.9%(略高于设计值15%)，总芳烃质量分数为68.4%。

装置总氢气耗量为1.21%，比设计值高0.03%。

一是由于催化裂化柴油加氢氢耗较大，二是为了保证加氢的深度，装置维持足够的氢分压，循环氢的纯度提高到88%。

投用2号催化裂化与1号加氢装置联合的LTAG工艺后，汽油辛烷值由投用前的91.6提高至92.3，汽油收率56.42%，低于设计值(57.18%)。

随着掺炼，LCO导致分馏塔冷却负荷不够，柴油抽出温度为229 ℃，柴油干点偏高(95%点馏出温度370 ℃)，且顶回流冷却负荷不足，主风量不足。

每回炼1 th加氢LCO，影响2号催化裂化新鲜进料量0.85 th。

投用两套催化裂化装置与1号加氢装置随着合的LTAG工艺后，汽油产量均有上升，汽油辛烷值提高明显。

但由于1号加氢装置并未达到LTAG工艺最优选的加氢深度，加氢LCO密度较高，多环芳烃质量分数较高。

多环芳烃进入催化裂化后，在提升管底部高温大剂油比的反应条件下，多环芳烃裂解反应与缩合反应都有发生，且LTAG工艺的优化反应——四氢萘开环裂化生成单环芳烃的比例低于预期值，导致汽油产率都远低于LTAG工艺设计值。

投用2号催化裂化与蜡油加氢处理装置联合的LTAG工艺后，由于加氢深度提高，稳定汽油产量较投用1号加氢LTAG工艺提高了1.91 th，汽油收率与1号加氢投用LTAG工艺相近，约为56%，仍低于设计值。

同时2号催化裂化装置通过调节塔底油浆返回量和温度、一中换热器投用等分馏塔优化提高装置处理量，降低了回炼LCO对新鲜进料量的影响，每回炼1 th加氢LCO，影响2号催化裂化新鲜进料量0.78 th。