石脑油芳构化改质工艺方案的分析与应用

GAP - Ⅱ工艺改质汽油的主要性质见表 6。改质 汽油的辛烷值 ( RON ) 大于 90, 其它性质 (除苯含量 外 )基本符合 90#清洁汽油的要求 。
3 GA P - Ⅲ工艺
3. 1 GAP - Ⅲ工艺流程和特点 GAP - Ⅲ工艺以生产高辛烷值清洁汽油调合组分
为目的 , B 炼油厂 5. 0 ×104 t/ a直馏石脑油芳构化改 质工业装置的反应 - 再生部分工艺流程见图 3。该工 艺设有一台二合一加热炉 ,两台反应器 。换热后的原 料经加热炉加热后经反应器 A 改质 ,从反应器 A 出来 的油气再经加热炉加热后进反应器 B 进一步改质 ,经 气液分离后得到目的产品 (液化石油气和高辛烷值汽 油调合组分 ) 。待反应器 A 和反应器 B 的催化剂失活 后 ,通再生气烧焦再生 。
4. 1 生产 90#清洁汽油方案 从表 3和表 6可以看出 ,采用 GAP - I和 GAP - II
工艺方案可以直接生产 90#清洁汽油 ,这对一些仅有 石脑油芳构化改质装置而没有其他炼油装置的企业来 说 ,生产清洁汽油只能选择 GAP - Ⅰ或 GAP - Ⅱ工艺 方案 。
对于加工石蜡基原料的催化裂化装置来说 ,催化 裂化汽油的 RON 89 - 90和 MON 78 - 80,并且汽油烯 烃一般高达 50% (φ)左右 ,很难满足清洁汽油的标准 要求 。这种情况下使用石脑油改质技术 ,应选择 GAP
2 GA P - Ⅱ工艺
2. 1 GAP - Ⅱ工艺流程和特点 GAP - Ⅱ工艺以直接生产 90#清洁汽油为目的 ,正
在建设的 5. 0 ×104 t/ a油田轻烃芳构化改质工业装置 的反应 - 再生部分工艺流程见图 2。
该工艺流程中设四台反应器 ,三台加热炉 。换热 后的原料经原料加热炉加热后进入反应器 1,由于油 田凝析油芳构化改质是强吸热反应 ,所以从反应器 1 出来的油气经中间加热炉加热后进反应器 2进一步改 质 ,再经气液分离后得到合格汽油 。待反应器 1 和反 应器 2的催化剂失活后切换到反应器 3和反应器 4继 续进行油田凝析油改质 ,而反应器 1 和反应器 2 通过 烧焦再生 。
730. 2 20
24. 3 1. 8 1. 0 1a 86. 2
IB P
36. 8
10%
69. 1
50%
113. 5
90%
170. 8
FB P
204. 8
GAP - Ⅲ工艺特点是反应 - 再生周期性的进行 。 GAP - Ⅲ工艺流程简单 ,操作安全可靠 ,操作费用和建 设投资均较低 ,总液体产品收率高 ;该工艺不足之处是 生产不能连续进行 。
以 A 炼油厂 5 ×104 t/ a直馏石脑油芳构化改质装 置为例 , GAP - I工艺主要操作条件如表 1所示 。吸收 稳定系统操作条件与常规催化裂化装置类似 。 1. 3 GAP - I工艺产品分布及产品性质
第 34卷 第 3期 石脑油芳构化改质工艺方案的分析与应用
193
表 1 直馏石脑油芳构化改质装置主要操作条件
反应压力 ,M Pa
进料空速 , h - 1 催化剂装填量 , t 前反应器入口温度 , ℃ 后反应器入口温度 , ℃ 反应操作周期 , d
再生周期 , d 催化剂总寿命 , a 吸收稳定系统操作
0. 2～0. 5
0. 5
19 360～430 430～500
为了满足不同炼油企业的要求 ,洛阳石化工程公 司工程研究院 ,相继开发了连续生产的 GAP - I工艺 和 GAP - Ⅱ工艺及周期性生产的 GAP - Ⅲ工艺 。
1 GA P - I工艺
1. 1 GAP - I工艺流程和特点 GAP - I工艺以直接生产 90#清洁汽油为目的 , A
炼油厂 5. 0 ×104 t/ a工业装置的反应 - 再生部分工艺 流程见图 1。
IB P
FB P
芳构化汽油 748. 0 4. 2 合格 27. 3 33. 0 3. 22 0. 9 90. 5
38. 2 199. 2
3 原 料 苯 含 量 ( 1. 06% ) 较 高 , 导 致 产 品 苯 含 量 大 于 2. 5%。
194
石油与天然气化工 2005
4 GA P工艺选择及油品调合
GAP - I、GAP - Ⅱ和 GAP - Ⅲ三种工艺路线是目 前应用的典型方案 ,每种工艺方案均视工艺条件不同 而影响产品分布和产品性质 。每个厂家均应根据自身 的特点选择不同的工艺方案和加工条件 ,以满足全厂 汽油合格 ,并追求利润最大化 。
GAP工艺汽油辛烷值 ( RON )根据需要一般控制 在 85～93之间 ,以满足调合及单独出厂的需要 。 GAP 工艺汽油硫含量较低 ,并且基本不含烯烃 ,对大部分炼 油企业来说 ,将其与催化裂化汽油调合即可解决催化 裂化汽油硫和烯烃含量高的问题 ,从而生产清洁汽油 。
该技术是利用专有的系列催化剂 ,将诸如油田凝 析油 、直馏石脑油 、焦化汽油和重整抽余油等轻烃中的 烷烃或烯烃转化为芳烃 ,用于生产轻质芳烃或者高辛 烷值汽油调合组分 。
石脑 油 芳 构 化 改 质 生 产 高 辛 烷 值 汽 油 技 术 ( GAP)具有以下特点 [ 1, 2 ] : ①使用的分子筛催化剂具 有一定的抗硫 、抗氮能力 ,原料无需深度加氢精制 ; ② 芳烃产率不受芳烃潜含量的限制 ,原料不需要预分馏 ; ③通过改变催化剂组成和制备工艺及芳构化反应的工 艺条件 ,可以在一定程度上调整产品分布 ,以适应市场 变化 ; ④装置一次性投资小 、操作费用低 ; ⑤芳构化产 生的干气富含氢气 ,这部分氢气直接或经提浓后可以 作为催化柴油等物料加氢精制的氢源 ; ⑥所产汽油烯 烃含量低 (烯烃含量小于 5% ) ,特别适合与催化裂化 汽油调合生产清洁汽油 。
13～15 5～6
>2 连续
作 ,达到连续稳定生产的目的 。GAP - Ⅱ工艺流程清 晰 ,操作安全稳定 ,总液体产品收率高 ,产品质量稳定 。 与 GAP - I工艺比较 ,由于 GAP - Ⅱ工艺反应用催化 剂和再生用催化剂一样多 ,故催化剂利用率稍低 。
GAP - I工艺的产品分布见表 2,芳构化改质汽油 的性质见表 3。
表 5 GAP - II工艺产品分布
(单位 : % )
干气 液化石油气
改质汽油
焦炭 (含损失 )
5. 0
26. 2
68. 0
0. 8
液化石油气 +汽油 = 94. 2%。
表 6 油田凝析油芳构化改质汽油主要性质 3
项 目
密度 , kg /m3 胶质 , mg/100m l 腐蚀 , (Cu, 50℃, 3h) 硫 , w , 10 - 6 芳烃 , % 苯 ,φ, % 烯烃 ,φ, % 辛烷值 (RON ) 馏程 , ℃
速 , h - 1 力 , MPa 入口温度 , ℃ 入口温度 , ℃ 周期 , d 周期 , d
0. 5 0. 1 320～500
320～500 20 7
2. 3 GAP - Ⅱ工艺产品分布和产品性质 GAP - Ⅱ工艺产品分布见表 5。正如上所述 ,该
工艺两反应器反应初期均为新鲜催化剂 (或再生催化 剂 ) ,反应条件较缓和 ,所以总液收较高 。
项目 数值
表 2 GAP - I工业装置产品分布
干气 +损失 液化气 改质汽油
6. 7
28. 1
65. 2
(单位 : % ) 总液收
93. 3
表 3 GAP - I工业装置改质汽油性质
密度 , kg/m3 胶质 , mg/100m l 腐蚀 , (Cu, 50℃, 3h)
硫 , w , 10 - 6
RON 芳烃含量 ,φ, % 烯烃含量 ,φ, % 馏程 , ℃
IB P
10%
50%
90%
FB P
753. 0 3. 0～4. 0
合格 240 90. 3 34. 5 0. 5
34 71 123 168 198
从表 2、表 3可以看出 , GAP - I工艺的总液收 > 93% ,改质汽油辛烷值 ( RON ) 在 90 以上 , 基本符合 90#清洁汽油标准 。
3. 2 GAP - Ⅲ工艺主要工艺条件 以 B 炼油厂 5. 0 ×104 t/ a直馏石脑油芳构化改质
装置为例 , GAP - Ⅲ工艺主要操作条件如表 7所示 。
表 7 GAP - Ⅲ工艺 装置主要操作条件
反应压力 ,M Pa 进料空速 , h - 1 催化剂装填量 , t 前反应器入口温度 , ℃ 后反应器入口温度 , ℃ 反应操作周期 , d 再生周期 , d 催化剂总寿命 , a
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石油与天然气化工 2005
石脑油芳构化改质工艺方案的分析与应用
郝代军 1, 2 朱建华 1 王国良 1, 2 沈方峡 2
(1. 石油大学 (北京 பைடு நூலகம்化工学院 2. 洛阳石油化工工程公司 )
摘 要 石脑油芳构化改质工艺技术 ( GAP) ,是利用择形分子筛催化剂将石脑油中烷烃转化为芳 烃来提高汽油辛烷值的新的工艺技术 。 GAP工艺技术总液体收率高达 93% ～96% ,其中高辛烷值汽油 组分收率 65% ～75% ,液化石油气收率 20% ～30% ;汽油辛烷值 (RON )根据需要可在 86～93之间灵活 调节 。根据各个厂家的不同情况 ,可以选择汽油辛烷值高的 GAP - I和 GAP - II工艺方案 ,也可以选择 总液体收率高的 GAP - III工艺方案 。该工艺技术为炼油厂生产清洁汽油开辟了一条新途径 。
关键词 石脑油 芳构化 改质技术 分析
石脑油 (含直馏汽油和油田凝析油等 )目前主要 作为催化重整或裂解制乙烯的原料 。但是对于中小型 炼油厂 、边远地区的炼油厂或者一些油田的原油稳定 厂来说 ,直馏石脑油或油田凝析油很难作为催化重整 或裂解制乙烯的原料 ,又不能直接与其他汽油调合出 厂 。因此 ,如何解决这部分资源的出路和全面提升汽 油产品质量已经成为严峻任务 。为充分利用石油资 源 ,多年来中国石化集团公司洛阳石化工程公司工程 研究院 ,在劣质汽油芳构化生产芳烃或高辛烷值汽油 调合组分等方面做了大量研发工作 ,并形成了自已的 专利技术 。
由于直馏石脑油芳构化改质是强吸热反应 ,为了 保证目的产品质量和连续操作的稳定性 ,反应部分设 置三台反应器 ,其中两台串联反应 ,另一台处于再生或 等待状态 ,三台反应器轮换操作达到连续反应的目的 。 再生部分包括催化剂再生和干燥剂再生 ,再生烟气循 环使用 。 GAP - I工艺的特点是 ,每一操作周期的前反 应器均是采用前一周期未经再生的后反应器 ,因此催 化剂的利用率高 ,节省催化剂费用 。但是该流程操作 略显复杂 ,产品质量不容易控制 。 1. 2 GAP - I工艺主要工艺条件
- Ⅰ或 GAP - Ⅱ方案 ,在提高汽油辛烷值的同时 ,降
第 34卷 第 3期 石脑油芳构化改质工艺方案的分析与应用
见表 9。
表 8 GAP - Ⅲ工艺装置产品分布 (单位 : % )
项目 干气 数值 3. 8
液化气 20. 6
改质汽油 74. 6
焦炭 (含损失 ) 1. 0
表 9 GAP - Ⅲ工艺改质汽油主要性质
项 目
芳构化汽油
密度 , kg /m3 硫含量 , w , 10 - 6 芳烃 , % 苯 ,% 烯烃 , % 腐蚀 , (Cu, 50℃, 3h) 辛烷值 (RON ) 馏程 , ℃
0. 2～0. 5 0. 25 25
310～480 310～480
> 50 8～10
>3
3. 3 GAP - Ⅲ工艺产品分布及产品性质 GAP - Ⅲ工艺 5. 0 ×104 t/ a直馏石脑油芳构化改
质装置的产品分布如表 8 所示 ,芳构化改质汽油性质
从表 8可以看出 , GAP - Ⅲ工艺总液体收率高达 95. 2%。另外 ,改质汽油由于硫含量较低 ,且基本不含 烯烃 ,因此是较好的高辛烷值汽油调合组分 。
GAP - Ⅱ工艺的特点是通过反应 - 再生循环操
2. 2 GAP - Ⅱ工艺主要工艺条件 对于 GAP - Ⅱ工艺来说 ,反应开始时每个反应器
内均为新鲜催化剂 ,反应条件相对缓和 。 GAP - Ⅱ工 艺中试主要操作条件见表 4。
表 4 油田凝析油芳构化改质中试工艺条件
进料空 反应压 前反应器
后反应器 操作 再生