引用本文
徐志成, 刘博, 徐品德, 赵权利, 申玉良, 何爱文, 魏新民. CGP-C催化剂提高汽油辛烷值的工业应用[J]. 工业催化, 2019,27(7): 69-72.
Xu Zhicheng, Liu Bo, Xu Pinde, Zhao Quanli, Shen Yuliang, He Aiwen, Wei Xinming. Industrial application of CGP-C catalyst for increasing octane number of gasoline[J]. Industrial Catalysis, 2019,27(7): 69-72.  
DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.07.013
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CGP-C催化剂提高汽油辛烷值的工业应用
徐志成1,*, 刘博1, 徐品德2, 赵权利2, 申玉良3, 何爱文3, 魏新民4
1.中国石化石油化工科学研究院,北京 100083
2.中国石油吉林石化分公司,吉林 吉林 132021
3.中国石化催化剂有限公司长岭分公司,湖南 岳阳 414004
4.中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第二采油厂,河北 霸州 065700
通讯联系人:徐志成。E-mail:xuzc.ripp@sinopec.com

作者简介:徐志成,1970年生,男,高级工程师,研究方向为催化裂化催化剂的研发和工业应用。

收稿日期: 2019-01-15
摘要

加工大庆类原料的催化裂化装置产品收率中汽油辛烷值普遍较低,中国石油吉林分公司炼油厂三催化装置加工原料为大庆常渣,催化装置通过MIP改造,催化稳定汽油辛烷值提高至约91.5,使用新配方CGP-C催化剂,稳定汽油辛烷值又提高1.6个单位,装置年增加经济效益超过9 000万元。

关键词: 石油化学工程; 催化裂化; CGP-C 催化剂; 辛烷值; 工业应用
中图分类号:TE624.4+1;TQ426.95    文献标志码:A    文章编号:1008-1143(2019)07-0069-04
Industrial application of CGP-C catalyst for increasing octane number of gasoline
Xu Zhicheng1,*, Liu Bo1, Xu Pinde2, Zhao Quanli2, Shen Yuliang3, He Aiwen3, Wei Xinming4
1.Research Institute of Petroleum Processing,SINOPEC,Beijing 100083,China
2.Refinery of Jilin Petrochemical Corporation,CNPC,Jilin 132021,Jilin,China
3.Changling Division of Sinopec Catalyst Co.,Ltd.,Yueyang 414004,Hunan,China
4.No.2 Oil Production Factory,PetroChina Huabei Oilfield Company,Bazhou 065700,Hebei,China
Abstract

The octane number of gasoline is generally low as processing raw materials from Daqing crude oil in the catalytic cracking units.Raw material for the third catalytic cracking unit of Jilin Refinery of PetroChina is Daqing atmospheric residue.After catalytic cracking unit was modificated into MIP,the octane number of catalytically stabilized gasoline raised to about 91.5,which increased by another 1.6 units by using a new formula catalyst CGP-C.Annual economic benefit of the plant is more than 90 million yuan.

Keyword: petrochemical engingeering; catalytic cracking; CGP-C catalyst; octane number

催化裂化是我国炼油行业主要的二次加工手段, 催化裂化汽油约占我国商品车用汽油的70%, 随着我国经济规模的快速增产, 车用汽油质量和数量需求日益增长, 提高催化裂化汽油辛烷值成为炼油装置追求的主要目标, 也是催化装置提高吨油加工效益的重要来源[1, 2]。中国石油吉林石化分公司炼油厂三催化装置2010年11月改造为MIP-CGP装置, 装置由反应再生系统、分馏系统、吸收稳定系统、主风机组系统、气压机系统、产汽系统和余热锅炉等部分组成。装置平稳运行半年后进行标定, 标定结果达到设计要求, 其中, 催化稳定汽油辛烷值达到91.5, 为了进一步提高三催化装置效益, 满足吉林分公司高标号汽油出厂的任务, 中国石化石油化工科学研究院对装置使用的由该院研发、中国石化长岭催化剂厂生产的CGP-C催化剂进行配方调整, 希望继续提高催化稳定汽油辛烷值, 新配方催化剂于2017年12月下旬进入三催化装置系统。本文介绍CGP-C催化剂在提高中国石油吉林分公司炼油厂三催化装置汽油辛烷值的工业应用结果。

1 新配方CGP-C催化剂的技术特点

汽油组成分为芳烃、烯烃和饱和烃, 其中, 饱和烃又分为异构烷烃、正构烷烃和环烷烃, 烃类辛烷值顺序为:芳烃> 烯烃> 异构烷烃> 环烷烃> 正构烷烃。因此, 要提高汽油辛烷值, 需要提高汽油中芳烃、烯烃和异构烷烃含量, 减少环烷烃和正构烷烃含量。催化裂化装置中的反应主要是原料油的顺序断裂反应、少量氢转移和缩合反应[3, 4, 5], 很少有形成芳烃的芳构化反应, 中国石化石油化工科学研究院对中国石油吉林分公司炼油厂三催化装置使用的新配方CGP-C催化剂中Y型分子筛进行酸性调变, 降低了催化反应中氢转移反应, 抑制了反应过程中汽油中烯烃向烷烃的形成, 提高了汽油中烯烃含量, 并在新配方催化剂中引入合适硅铝比结构的择型分子筛, 能够有效裂化汽油中低辛烷值的正构烷烃, 提高汽油中的异构烷烃含量, 从而提高汽油辛烷值。

2 工业装置

中国石油吉林分公司炼油厂三催化装置设计加工能力为1.4 Mt· a-1, 改造的MIP-CGP装置的反应-再生系统为内提升管反应器、烧焦罐加二密床两段再生, 反应再生两器并列式布置。装置主要加工的原料为大庆石蜡基类原料, 减压渣油掺渣比为35%, 同时还掺炼焦化蜡油, 焦化蜡油掺炼比为8%~10%, 其余为直馏蜡油。

3 结果与讨论

新配方CGP-C催化剂工业应用中, 采取自然跑损和人工卸出再生器内平衡剂后补充新鲜催化剂的办法维持催化剂活性, 新鲜催化剂由小型加料器补充, 逐步用新配方CGP-C催化剂置换原系统中的老配方催化剂。2017年12月10日开始加入新配方CGP-C催化剂, 每日用量约为4 t(每吨原料的催化剂单耗约为0.9 kg)。按催化剂等比例跑损计算, 到2018年3月新配方CGP-C催化剂已占装置藏量的70%以上, 新配方催化剂性能已充分体现, 可以进行催化剂性能对比。以下各表数据取自2017年11月新配方催化剂使用前和2018年3月新配方催化剂使用后装置的采样分析, 并结合统计数据进行对比。

3.1 原料油

原料油性质见表1。

表1 催化装置原料油性质 Table 1 Property of feedstock in FCC plant

由表1可以看出, 与新配方CGP-C催化剂使用前相比, 使用后原料油性质基本相当, H质量分数低0.08个百分点, 饱和烃质量分数低0.4个百分点, 芳香烃质量分数高0.2个百分点, 残炭质量分数增加0.11个百分点, 总的来说, 新配方CGP-C催化剂使用后的原料油性质略有差异, 但具有可比性。

3.2 主要操作条件

反应再生系统的主要操作条件见表2。由表2可见, 三催化装置的操作条件较为平稳, 新配方CGP-C催化剂使用前后提升管的第一反应器出口温度均为516 ℃, 第一反应器和第二反应器温差5 ℃。根据MIP工艺, 第一反应器主要进行的是具有吸热特性的裂化反应, 第二反应器主要进行的是具有放热反应的氢转移反应等二次转化反应。新配方CGP-C催化剂使用后的操作条件基本一致。

表2 主要操作条件 Table 2 Main operating conditions
3.3 平衡催化剂

两次采样分析的平衡催化剂性质列于表3。

表3 平衡催化剂性质 Table 3 Property of catalysts

由表3可知, 催化剂的粒度分布合理, < 40 μ m的催化剂细粒含量约为21%, 平均粒径为60 μ m。说明系统的气固旋风分离系统工作状况良好, 给反应再生系统提供较好的流化环境。两次采样分析平衡催化剂表面积均约110 m2· g-1, 新配方CGP-C催化剂使用前的微反活性为63%, 使用后的微反活性为62%, 这样保证了催化装置所需的裂化活性, 两次采样分析的平衡催化剂的重金属含量变化不大, 表明装置加剂平稳。

3.4 产品分布

新配方CGP-C催化剂使用前后产品分布列于表4。由表4可以看出, 新配方CGP-C催化剂使用后, 液化气产率为22.5%, 比使用前提高1.0个百分点; 汽油产率为41.9%, 比使用前降低1.1个百分点; 柴油产率为19.2%, 比使用前提高0.1个百分点; 油浆产率使用后增加0.2个百分点; 焦炭产率使用后降低0.2个百分点, 表明新配方CGP-C催化剂具有优良的焦炭选择性。两种催化剂都保持了较高的总液体产率, 为83.6%。

表4 产品分布 Table 4 Product distribution
3.5 主要产品性质

3.5.1 稳定汽油性质

新配方CGP-C催化剂使用前后的稳定汽油性质列于表5。由表5可以看出, 新配方催化剂使用后汽油研究法辛烷值达93.1, 比使用前提高了1.6个单位, 其中, 汽油饱和烃体积分数降低4.5个百分点, 汽油烯烃体积分数增加3.8个百分点, 汽油芳烃体积分数增加0.7个百分点, 达到提高汽油辛烷值催化剂技术设计效果。汽油的其他性质如蒸气压、诱导期和馏程等大致相当, 表现出良好的品质。

表5 稳定汽油性质 Table 5 Property of stabilized gasoline

3.5.2 轻柴油性质

新配方CGP-C催化剂使用前后的轻柴油性质列于表6。

表6 柴油性质 Table 6 Property of FCC diesel

由表6可以看出, 由于MIP技术反应深度大, 根据氢平衡原理, 其柴油性质变差, 十六烷值低(19), 需要经过加氢处理。两次采样分析的轻柴油性质差别不大, 表明新配方CGP-C催化剂同样具有优异的深度转化性能。

3.5.3 油浆性质

新配方CGP-C催化剂使用前后的油浆性质列于表7。由表7可以看出, 两次采样分析的油浆性质基本一样, 密度都超过1 100 kg· m-3, 表明反应深度较大。

表7 油浆性质 Table 7 Property of catalytic cracking slurry
4 结 论

新配方CGP-C催化剂是根据中国石化吉林分公司炼油厂三催化装置提高稳定汽油辛烷质的要求新设计的催化剂。工业应用结果表明, 新配方催化剂使用后汽油研究法辛烷值达到93.1, 比使用前提高1.6个单位, 装置的汽油产率为41.9%, 即每天生产出超过1 700 t汽油, 按一个单位的汽油辛烷值为100元计算, 使用新配方CGP-C催化剂后, 中国石化吉林分公司炼油厂1.40 Mt· a-1三催化装置年增加效益超过9 000万元。

参考文献
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