生产高附加值产品的LCO加氢新技术_王德会
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349 ～ 377 385 ～ 421
22 ～ 25 部分转化
10． 5 ～ 13． 5
35． 0 ～ 37． 0 90 ～ 95 ＜ 10
46． 0 ～ 51． 0 +6 ～ +8 ＜ 10
2． 1． 4 研究实例 LCO Unicracking 工艺生产的汽、柴油质量见
表 2。从表 2 可以看出，产品均可做调合组分，故 LCO Unicracking 工艺是生产高附加值车用燃料 的 LCO 改质技术［1］。
干点 十六烷值 操作模式 产品 轻石脑油收率，% 重石脑油
收率，% ＲON w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） 柴油 收率，% 十六烷值 w（ 硫） / （ μg·g － 1 ）
工业 LCO 15． 1 ～ 19． 0 2 290 ～ 7 350
255 ～ 605
12 ～ 21 40 ～ 55 8 ～ 14
技术以 LCO 为原料生产高辛烷值（ ＲON ＞ 90） 汽
— 12 —
油馏分和硫质量分数小于 10 μg / g、十六烷值较 原料提高 10 ～ 30 单位的超低硫优质柴油。其中 汽油馏分可以作清洁汽油调合组分，又由于该馏 分中含有 50% 以上的轻质芳烃，也可直接作为生 产芳烃的原料。原料和产品性质见表 3［2］。
项目 工艺参数
氢分压 / MPa 总体积空速 /h －1 化学氢耗，% 总液体收率，% 原料 密度（ 20 ℃ ） / （ g·cm － 3 ） w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） w（ 氮） / （ μg·g － 1 ） 十六烷值 w（ 总芳烃） ，% 馏程（ 初馏点 ～ 终馏点） /℃
产品 轻石脑油 收率，% 密度（ 20 ℃ ） / （ g·cm － 3 ） ＲON / MON
ＲLG 技术的原料油、产品性质和主要工艺参 数见表 4。从表 4 可看出，以劣质 LCO 为原料，在 试验条件下生产出的重石脑油是优质的高辛烷值 组分； 柴油十六烷值的提高幅度较大，但仍不能满 足规格要求； 总液体收率和化学氢耗较高［3］。
表 4 ＲLG 技术主要工艺参数和原料油、产品性质
Table 4 Main process parameters and property of feedstock and production of ＲLG
表 2 汽柴油质量 Table 2 Quality of gasoline and diesel
项目 ＲON / MON
十六烷值 w（ 硫） / （ μg·g － 1 ）
汽油产品 92． 1 /83． 8
＜ 30
柴油产品
48 ＜ 10
2． 2 FD2G 工艺 中国石化抚顺石油化工研究院研发的 FD2G
表 1 LCO Unicracking 工艺中型试验评价数据 Table 1 Pilot plant evaluation data of LCO Unicracking
原料 来源 API° w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） w（ 氮） / （ μg·g － 1 ） 芳烃，% 单环 双环 三环及以上 馏程 /℃ 95%
193 ～ 354
15． 61 0． 606 2 ～ 88． 0 / ～ 84． 0
48． 46 0． 828 2
＜ 10 99． 5 /86． 4
86 ～ 202 71． 88 23． 36 96． 7 64． 07
31． 55 0． 876 2
＜ 10 34． 0 19． 5 38． 2 17． 2 158 ～ 372
图 1 LCO Unicracking 工艺 Fig． 1 LCO Unicracking process
2． 1． 2 反应机理 以典型的双环芳烃 1，3-二烷基奈为例，双环
芳烃饱和并有一个芳环打开的反应为理想反应， 这样可以在石脑油馏分中得到烷基芳烃的混合 物。LCO 改质技术的关键是加氢裂化反应中的 基本化学反应历程，通过理想的加氢裂化反应历 程，可以把 LCO 转化为优质柴油，单环芳烃保留 在汽油馏分中成为优质的高辛烷值组分。 2． 1． 3 催化剂
燕山 0 号催柴
4． 9 基准 + 0． 2
1． 94 97Hale Waihona Puke Baidu 11
0． 916 6 6 300 773 34． 9 60． 10
216 ～ 349
5． 62 0． 650 0 86． 0 /84． 0
18． 69 0． 827 9
＜ 10 95． 4 /82． 6
94 ～ 203 62． 74 5． 76 93． 2 24． 31
重石脑油 收率，% 密度（ 20 ℃ ） / （ g·cm － 3 ） w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） ＲON / MON
馏程（ 初馏点 ～ 终馏点） /℃ w（ 芳烃） ，% C6 ～ C8 产率（ 相对 LCO） ，% ＜ 200 ℃ 汽油馏分 ＲON ＜ 200 ℃ 汽油馏分收率，%
转化的设计压力。工艺流程见图 1。
1 常规 LCO 加氢技术 常规 LCO 加氢技术主要有加氢处理、芳烃饱
和、缓和加氢裂化、选择性开环。无论采用哪种常 规的加氢处理方法都存在一定的不足。当生产超 低硫柴油时，需要较苛刻的操作条件，但这可能会 导致芳烃过度饱和，氢气利用率低，十六烷值提高 幅度不大。而为了提高十六烷值进行改质时，又 会产生一定数量的低辛烷值石脑油馏分，需与其 它石脑油混合后做催化重整原料，才能生产高辛 烷值汽油馏分。
199 ～ 347
7． 97 0． 612 1 88． 0 /84． 0
46． 62 0． 821 4
＜ 10 95． 8 /83． 4
94 ～ 192 63． 51 17． 31 94． 7 54． 59
39． 52 0． 883 4
＜ 10 28． 2 13． 0 33． 4 14． 1 205 ～ 351
— 11 —
高活性的 HC185 催化剂相结合，对 LCO 进行有 效地改质，非常适合于希望实现部分转化的 LCO 加氢裂化。运用该工艺的某中型试验的评价数据 见表 1。由表 1 可见，HC185 的高活性和独特的 裂化特性使汽油产品中的芳烃具有良好的保留 率，具有较高的 ＲON 值。生成的柴油产品硫质量 分数小于 10 μg / g 且芳烃含量也很低，十六烷值 比 LCO 进料高 6 ～ 8 单位。
2 LCO 加工新工艺 2． 1 LCO Unicracking 工艺 2． 1． 1 工艺流程
UOP 公司的 LCO Unicracking 工艺，采用单程 一次通过，部分转化的加氢裂化流程，生产超低硫 汽油（ ULSG） 和超低硫柴油 （ ULSD） 。该工艺的 优势在于设计压力较低，低于常规部分转化或全
产品 汽油馏分 收率，% ＲON
w（ 芳烃） ，% w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） 柴油馏分 收率，% w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） 十六烷值
0． 6 ～ 1． 0 8 ～ 10
0． 950 0 195 ～ 379
7 900 1 109 ＜ 15 79． 90
53． 27 92． 4 53． 74 ＜ 10
生产高附加值产品的 LCO 加氢新技术
王德会1 ，许新刚1 ，刘瑞萍1 ，缪希平2
（ 1． 中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东省青岛市 266071； 2． 中国石油天然气股份有限公司庆阳石化分公司，甘肃省庆阳市 745002）
摘要： 催化轻循环油（ LCO） 已成为炼油厂的低价值油品，如何以廉价的 LCO 为资源生产高附加值芳烃产品， 最大限度获取经济效益是炼油厂面临的重大挑战，这需要深入研究和认识原料性质、反应机理，优化催化剂性能和 操作条件，并具有创新性的工艺流程设计。介绍了 LCO 的常规处理方法，并从工艺流程、反应机理、催化剂和工业 数据等方面详细介绍了当今以 LCO 为原料已工业化的加氢工艺新技术： LCO Unicracking 工艺、FD2G 工艺、ＲLG 工 艺和 LCO-X 工艺。可以看出： LCO 不仅可以按油品市场的产品规格要求提供高辛烷值汽油组分和超低硫优质柴 油，还可以作为新的芳烃资源生产芳烃产品，以满足市场上二甲苯原料不断增长的需求。
关键词： 催化轻循环油 加氢 高辛烷值汽油 二甲苯
虽然近年来炼油技术具有很大的进步和创 新，但对于催化轻循环油（ LCO） 这一具有特殊性 质的炼油厂副产品的加工工艺还没有更好地突 破。如何以 LCO 作为廉价的芳烃资源生产高附 加值芳烃产品，除需要深入研究和认识原料性质、 反应机理外，还需要有优良的催化剂性能和适宜 的操作条件，并具有创新性的工艺流程设计。
表 3 FD2G 工艺中试数据 Table 3 Pilot plant data of FD2G
工艺条件 体积空速 /h －1 压力 / MPa
原料 密度（ 20 ℃ ） / （ g·cm － 3 ） 馏程（ 初馏点 ～ 终馏点） /℃ w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） w（ 氮） / （ μg·g － 1 ） 十六烷值 w（ 总芳烃） ，%
33． 22 0． 829 1
＜ 10 98． 8 /86． 1
82 ～ 202 68． 74 13． 22 96． 5 42． 03
55． 37 0． 897 2
＜ 10 24． 2 8． 5 31． 7 10． 4 159 ～ 357
茂名 MIP 催柴
5． 7 基准 3． 98 95． 62
0． 958 3 2 500 214 14． 5 88． 00
图 2 LCO-X 的工艺流程 Fig． 2 LCO-X process
加氢处理脱杂质是为了确保实现 LCO 的有效 内的单环烃类，不发生不理想的大量环饱和、连续 转化，关键是将 LCO 转化为在 BTX 芳烃馏程范围 开环以及后续的裂化反应。为实现芳烃产率最大
LCO Unicracking 工艺将 工 艺 创 新 与 新 一 代
收稿日期： 2014 － 03 － 21； 修改稿收到日期： 2014 － 04 － 16。 作者简介： 王德会，教授级高级工程师，获享受国务院专家津 贴称号，一直从事石油 炼 制 和 炼 油 设 计 工 作，现 任 该 公 司 副 总工程师。联系电话： 0532 － 80950705，E-mail： wangdehui@ cnpccei． cn。
2． 4 LCO-X 工艺
烃裂化成为液化石油气，未转化的 LCO 质量分数
2． 4． 1 工艺流程简介 主要加工目的是将石脑油馏分范围的物料通
只剩下不到 5% ，通过汽提塔和分馏塔将来自加 氢处理 转 化 和 芳 烃 最 大 化 的 物 料 进 行 分 离［4］。
过裂化转化为二甲苯和苯，同时将未转化的非芳 LCO-X 的工艺流程见图 2。
72． 80 0． 865 7
＜ 10 45． 9 11． 0 45． 7 13． 5 214 ～ 353
石炼 MIP 柴油
5． 7 基准 2． 62 97． 40
0． 956 2 9 800 662 15． 7 86． 90
206 ～ 365
8． 81 0． 617 4 ～ 88． 0 / ～ 84． 0
35． 95 ＜ 10 45
2． 3 ＲLG 技术 根据原料油性质和产品目标要求，该技术可
采用一次通过、集成两段法、部分馏分循环等工艺 流程。该技术包括最大化生产汽油方案和生产二 甲苯（ BTX） 方案，还可兼顾生产低硫清洁柴油调 合组分。
ＲLG 技术中采用的主催化剂包括加氢精制 和加氢裂化催化剂。其中加氢精制催化剂具有优 良的脱氮性能，双环以上芳烃加氢饱和性能较优， 为裂化段 提 供 低 氮、高 总 芳 烃 含 量 、高 单 环 芳 烃 含量的精制油。加氢裂化催化剂对四氢萘类具 有良好的 开 环 性 能，对 烷 基 苯 类 单 环 芳 烃 具 有 良好的烷 基 侧 链 裂 化 性 能，可 有 效 地 将 柴 油 馏 分 中 的 单 环 芳 烃 转 化 为 小 分 子 的 苯 、甲 苯 、二 甲 苯等组分。
柴油馏分 收率，% 密度（ 20 ℃ ） / （ g·cm － 3 ） w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） 十六烷值 十六烷值提高值
十六烷指数 十六烷指数提高值 馏程（ 初馏点 ～ 终馏点） /℃
青岛 MIP 柴油
6． 0 基准 3． 47 94． 11
0． 963 0 7 200 523 15． 2 88． 00
22 ～ 25 部分转化
10． 5 ～ 13． 5
35． 0 ～ 37． 0 90 ～ 95 ＜ 10
46． 0 ～ 51． 0 +6 ～ +8 ＜ 10
2． 1． 4 研究实例 LCO Unicracking 工艺生产的汽、柴油质量见
表 2。从表 2 可以看出，产品均可做调合组分，故 LCO Unicracking 工艺是生产高附加值车用燃料 的 LCO 改质技术［1］。
干点 十六烷值 操作模式 产品 轻石脑油收率，% 重石脑油
收率，% ＲON w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） 柴油 收率，% 十六烷值 w（ 硫） / （ μg·g － 1 ）
工业 LCO 15． 1 ～ 19． 0 2 290 ～ 7 350
255 ～ 605
12 ～ 21 40 ～ 55 8 ～ 14
技术以 LCO 为原料生产高辛烷值（ ＲON ＞ 90） 汽
— 12 —
油馏分和硫质量分数小于 10 μg / g、十六烷值较 原料提高 10 ～ 30 单位的超低硫优质柴油。其中 汽油馏分可以作清洁汽油调合组分，又由于该馏 分中含有 50% 以上的轻质芳烃，也可直接作为生 产芳烃的原料。原料和产品性质见表 3［2］。
项目 工艺参数
氢分压 / MPa 总体积空速 /h －1 化学氢耗，% 总液体收率，% 原料 密度（ 20 ℃ ） / （ g·cm － 3 ） w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） w（ 氮） / （ μg·g － 1 ） 十六烷值 w（ 总芳烃） ，% 馏程（ 初馏点 ～ 终馏点） /℃
产品 轻石脑油 收率，% 密度（ 20 ℃ ） / （ g·cm － 3 ） ＲON / MON
ＲLG 技术的原料油、产品性质和主要工艺参 数见表 4。从表 4 可看出，以劣质 LCO 为原料，在 试验条件下生产出的重石脑油是优质的高辛烷值 组分； 柴油十六烷值的提高幅度较大，但仍不能满 足规格要求； 总液体收率和化学氢耗较高［3］。
表 4 ＲLG 技术主要工艺参数和原料油、产品性质
Table 4 Main process parameters and property of feedstock and production of ＲLG
表 2 汽柴油质量 Table 2 Quality of gasoline and diesel
项目 ＲON / MON
十六烷值 w（ 硫） / （ μg·g － 1 ）
汽油产品 92． 1 /83． 8
＜ 30
柴油产品
48 ＜ 10
2． 2 FD2G 工艺 中国石化抚顺石油化工研究院研发的 FD2G
表 1 LCO Unicracking 工艺中型试验评价数据 Table 1 Pilot plant evaluation data of LCO Unicracking
原料 来源 API° w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） w（ 氮） / （ μg·g － 1 ） 芳烃，% 单环 双环 三环及以上 馏程 /℃ 95%
193 ～ 354
15． 61 0． 606 2 ～ 88． 0 / ～ 84． 0
48． 46 0． 828 2
＜ 10 99． 5 /86． 4
86 ～ 202 71． 88 23． 36 96． 7 64． 07
31． 55 0． 876 2
＜ 10 34． 0 19． 5 38． 2 17． 2 158 ～ 372
图 1 LCO Unicracking 工艺 Fig． 1 LCO Unicracking process
2． 1． 2 反应机理 以典型的双环芳烃 1，3-二烷基奈为例，双环
芳烃饱和并有一个芳环打开的反应为理想反应， 这样可以在石脑油馏分中得到烷基芳烃的混合 物。LCO 改质技术的关键是加氢裂化反应中的 基本化学反应历程，通过理想的加氢裂化反应历 程，可以把 LCO 转化为优质柴油，单环芳烃保留 在汽油馏分中成为优质的高辛烷值组分。 2． 1． 3 催化剂
燕山 0 号催柴
4． 9 基准 + 0． 2
1． 94 97Hale Waihona Puke Baidu 11
0． 916 6 6 300 773 34． 9 60． 10
216 ～ 349
5． 62 0． 650 0 86． 0 /84． 0
18． 69 0． 827 9
＜ 10 95． 4 /82． 6
94 ～ 203 62． 74 5． 76 93． 2 24． 31
重石脑油 收率，% 密度（ 20 ℃ ） / （ g·cm － 3 ） w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） ＲON / MON
馏程（ 初馏点 ～ 终馏点） /℃ w（ 芳烃） ，% C6 ～ C8 产率（ 相对 LCO） ，% ＜ 200 ℃ 汽油馏分 ＲON ＜ 200 ℃ 汽油馏分收率，%
转化的设计压力。工艺流程见图 1。
1 常规 LCO 加氢技术 常规 LCO 加氢技术主要有加氢处理、芳烃饱
和、缓和加氢裂化、选择性开环。无论采用哪种常 规的加氢处理方法都存在一定的不足。当生产超 低硫柴油时，需要较苛刻的操作条件，但这可能会 导致芳烃过度饱和，氢气利用率低，十六烷值提高 幅度不大。而为了提高十六烷值进行改质时，又 会产生一定数量的低辛烷值石脑油馏分，需与其 它石脑油混合后做催化重整原料，才能生产高辛 烷值汽油馏分。
199 ～ 347
7． 97 0． 612 1 88． 0 /84． 0
46． 62 0． 821 4
＜ 10 95． 8 /83． 4
94 ～ 192 63． 51 17． 31 94． 7 54． 59
39． 52 0． 883 4
＜ 10 28． 2 13． 0 33． 4 14． 1 205 ～ 351
— 11 —
高活性的 HC185 催化剂相结合，对 LCO 进行有 效地改质，非常适合于希望实现部分转化的 LCO 加氢裂化。运用该工艺的某中型试验的评价数据 见表 1。由表 1 可见，HC185 的高活性和独特的 裂化特性使汽油产品中的芳烃具有良好的保留 率，具有较高的 ＲON 值。生成的柴油产品硫质量 分数小于 10 μg / g 且芳烃含量也很低，十六烷值 比 LCO 进料高 6 ～ 8 单位。
2 LCO 加工新工艺 2． 1 LCO Unicracking 工艺 2． 1． 1 工艺流程
UOP 公司的 LCO Unicracking 工艺，采用单程 一次通过，部分转化的加氢裂化流程，生产超低硫 汽油（ ULSG） 和超低硫柴油 （ ULSD） 。该工艺的 优势在于设计压力较低，低于常规部分转化或全
产品 汽油馏分 收率，% ＲON
w（ 芳烃） ，% w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） 柴油馏分 收率，% w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） 十六烷值
0． 6 ～ 1． 0 8 ～ 10
0． 950 0 195 ～ 379
7 900 1 109 ＜ 15 79． 90
53． 27 92． 4 53． 74 ＜ 10
生产高附加值产品的 LCO 加氢新技术
王德会1 ，许新刚1 ，刘瑞萍1 ，缪希平2
（ 1． 中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东省青岛市 266071； 2． 中国石油天然气股份有限公司庆阳石化分公司，甘肃省庆阳市 745002）
摘要： 催化轻循环油（ LCO） 已成为炼油厂的低价值油品，如何以廉价的 LCO 为资源生产高附加值芳烃产品， 最大限度获取经济效益是炼油厂面临的重大挑战，这需要深入研究和认识原料性质、反应机理，优化催化剂性能和 操作条件，并具有创新性的工艺流程设计。介绍了 LCO 的常规处理方法，并从工艺流程、反应机理、催化剂和工业 数据等方面详细介绍了当今以 LCO 为原料已工业化的加氢工艺新技术： LCO Unicracking 工艺、FD2G 工艺、ＲLG 工 艺和 LCO-X 工艺。可以看出： LCO 不仅可以按油品市场的产品规格要求提供高辛烷值汽油组分和超低硫优质柴 油，还可以作为新的芳烃资源生产芳烃产品，以满足市场上二甲苯原料不断增长的需求。
关键词： 催化轻循环油 加氢 高辛烷值汽油 二甲苯
虽然近年来炼油技术具有很大的进步和创 新，但对于催化轻循环油（ LCO） 这一具有特殊性 质的炼油厂副产品的加工工艺还没有更好地突 破。如何以 LCO 作为廉价的芳烃资源生产高附 加值芳烃产品，除需要深入研究和认识原料性质、 反应机理外，还需要有优良的催化剂性能和适宜 的操作条件，并具有创新性的工艺流程设计。
表 3 FD2G 工艺中试数据 Table 3 Pilot plant data of FD2G
工艺条件 体积空速 /h －1 压力 / MPa
原料 密度（ 20 ℃ ） / （ g·cm － 3 ） 馏程（ 初馏点 ～ 终馏点） /℃ w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） w（ 氮） / （ μg·g － 1 ） 十六烷值 w（ 总芳烃） ，%
33． 22 0． 829 1
＜ 10 98． 8 /86． 1
82 ～ 202 68． 74 13． 22 96． 5 42． 03
55． 37 0． 897 2
＜ 10 24． 2 8． 5 31． 7 10． 4 159 ～ 357
茂名 MIP 催柴
5． 7 基准 3． 98 95． 62
0． 958 3 2 500 214 14． 5 88． 00
图 2 LCO-X 的工艺流程 Fig． 2 LCO-X process
加氢处理脱杂质是为了确保实现 LCO 的有效 内的单环烃类，不发生不理想的大量环饱和、连续 转化，关键是将 LCO 转化为在 BTX 芳烃馏程范围 开环以及后续的裂化反应。为实现芳烃产率最大
LCO Unicracking 工艺将 工 艺 创 新 与 新 一 代
收稿日期： 2014 － 03 － 21； 修改稿收到日期： 2014 － 04 － 16。 作者简介： 王德会，教授级高级工程师，获享受国务院专家津 贴称号，一直从事石油 炼 制 和 炼 油 设 计 工 作，现 任 该 公 司 副 总工程师。联系电话： 0532 － 80950705，E-mail： wangdehui@ cnpccei． cn。
2． 4 LCO-X 工艺
烃裂化成为液化石油气，未转化的 LCO 质量分数
2． 4． 1 工艺流程简介 主要加工目的是将石脑油馏分范围的物料通
只剩下不到 5% ，通过汽提塔和分馏塔将来自加 氢处理 转 化 和 芳 烃 最 大 化 的 物 料 进 行 分 离［4］。
过裂化转化为二甲苯和苯，同时将未转化的非芳 LCO-X 的工艺流程见图 2。
72． 80 0． 865 7
＜ 10 45． 9 11． 0 45． 7 13． 5 214 ～ 353
石炼 MIP 柴油
5． 7 基准 2． 62 97． 40
0． 956 2 9 800 662 15． 7 86． 90
206 ～ 365
8． 81 0． 617 4 ～ 88． 0 / ～ 84． 0
35． 95 ＜ 10 45
2． 3 ＲLG 技术 根据原料油性质和产品目标要求，该技术可
采用一次通过、集成两段法、部分馏分循环等工艺 流程。该技术包括最大化生产汽油方案和生产二 甲苯（ BTX） 方案，还可兼顾生产低硫清洁柴油调 合组分。
ＲLG 技术中采用的主催化剂包括加氢精制 和加氢裂化催化剂。其中加氢精制催化剂具有优 良的脱氮性能，双环以上芳烃加氢饱和性能较优， 为裂化段 提 供 低 氮、高 总 芳 烃 含 量 、高 单 环 芳 烃 含量的精制油。加氢裂化催化剂对四氢萘类具 有良好的 开 环 性 能，对 烷 基 苯 类 单 环 芳 烃 具 有 良好的烷 基 侧 链 裂 化 性 能，可 有 效 地 将 柴 油 馏 分 中 的 单 环 芳 烃 转 化 为 小 分 子 的 苯 、甲 苯 、二 甲 苯等组分。
柴油馏分 收率，% 密度（ 20 ℃ ） / （ g·cm － 3 ） w（ 硫） / （ μg·g － 1 ） 十六烷值 十六烷值提高值
十六烷指数 十六烷指数提高值 馏程（ 初馏点 ～ 终馏点） /℃
青岛 MIP 柴油
6． 0 基准 3． 47 94． 11
0． 963 0 7 200 523 15． 2 88． 00