1多产清洁汽油和丙烯的MIPCGP工艺
在MIP工艺的基础上,专利商调整了催化剂配方并开发了系列的专用催化剂,将MIP工艺拓展形成MIPCGP工艺,其提升管型式与MIP工艺相同,优化了反应条件,提高了反应温度,强化了异构化、芳构化等二次反应的氢转移活性,原料在一反裂化得到大量丙烯和富含低碳烯烃的汽油组分,低碳烯烃在二反继续进行异构化、芳构化等二次反应,以满足降低汽油烯烃和增产丙烯的要求,MIPCGP汽油中烯烃体积分数可降至18%以下,芳烃体积分数提高至18%以上,辛烷值(RON)提高1个单位,相对原料的丙烯产率提高8%~10%。2004年4月、7月分别在中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司Ⅰ套催化裂化装置及中国石油化工股份有限公司九江分公司(九江分公司)Ⅱ套催化裂化装置上完成MIPCGP工艺工业应用试验。表1列出了MIP工艺与MIPCGP工艺的主要参数和特征,其主要技术特点:①MIP工艺反应程度深,需配合较低的重时空速,MIPCGP工艺还需要有较高的反应温度和催化剂活性;②通过二反扩径实现低空速操作,并适量补充待生循环催化剂以提高二反催化剂藏量,重时反应空速MIP工艺为20~30h-1,MIPCGP工艺为15~25h-1;③催化剂需具备较高的裂化活性和氢转移活性,需提高催化剂的置换率以维持其活性,尽可能减少外补待生循环催化剂。实践证明,MIPCGP汽油烯烃体积分数可以降至18%以下,但该工况下的生焦趋势上升、柴油质量下降,技术经济指标变差,特别应该注意的是MIP汽油烯烃体积分数从21%降至18%时,这一趋势尤为明显。根据技术经济评价确定降烯烃目标非常重要,合理的降烯烃目标应确定在25%左右。与常规FCC工艺相比,MIPCGP汽油辛烷值有所增加,研究法辛烷值(RON)可提高1个单位,但MIPCGP柴油质量有所下降,十六烷值降低3~5个单位。
2降低焦炭和干气的MIPDCR工艺
在MIP和MIPCGP工艺技术的基础上,还开发了MIPDCR工艺。图2为MIPDCR工艺反应再生系统示意图,MIPDCR工艺是以重质油为原料,通过降低再生催化剂与原料油的接触温差,提高原料油预热温度,降低与原料油接触前的再生催化剂温度,增加剂油比,减少催化裂化反应过程中的质子化裂化反应和热裂化反应的比例,以降低干气和焦炭产率、提高产品总液体收率[3]6。为降低与原料油接触前的再生催化剂温度,将传统的提升管预提升段改造为催化剂预提升混合器,从外取热器引出一部分温度较低(冷)的催化剂与从再生器引出的温度较高(热)的再生催化剂进入催化剂预提升混合器,同时提高原料油预热温度,以大幅度降低原料油与催化剂接触温差[3]8。2011年在九江分公司Ⅱ套催化裂化装置上完成首次MIPDCR工艺工业应用试验。2014年采用MIPDCR工艺对中国石油化工股份有限公司长岭分公司2.80Mt/a催化裂化装置进行改造,对预混合器结构进行了优化设计,图3为改造前后再生密相与预提升混合温度差值变化趋势对比,再生密相与预提升混合温度差增加20℃左右。表2列出了装置改造前后的操作条件与产品分布数据,改造后干气和焦炭产率分别降低0.46百分点和0.31百分点,汽油收率增加3.5百分点,总液体收率增加0.15百分点。MIPDCR工艺除保留MIP工艺基本特征外,还具有以下工艺特点:①一反底部增设催化剂预提升混合器,大幅度降低原料油与再生催化剂接触温差,减少质子化裂化和热裂化反应的比例,从而降低干气和焦炭产率,有利于改善产品分布;②实现了反应温度、再生温度、原料预热温度的独立控制,打破热平衡限制,从而使剂油比成为独立变量,有利于加工劣重质原料;③在相同反应温度下,可以选择高活性、低剂油比或者低活性、高剂油比;④根据反应再生系统设备与外取热器布置情况以及再生器的取热负荷,可共用1台外取热器或单独设置1台外取热器,用于灵活调节提升管底部温度较低(冷)的催化剂循环量;⑤增加了催化裂化反应的剂油比。
3MIP工艺应用于常压渣油的ARGG装置
3.1采用MIP工艺降低汽油烯烃含量
中国石油化工股份有限公司大庆炼化分公司1.80Mt/aARGG装置1999年10月建成投产,原设计采用ARGG工艺,以大庆常压渣油、减压蜡油和减压渣油为原料,生产富含丙烯的液化石油气和高辛烷值汽油,但ARGG汽油烯烃含量高,成为影响全厂汽油质量的重要因素。为满足清洁汽油生产的需要,保证全厂汽油满足国Ⅲ标准的要求,2009年8月采用MIPCGP工艺技术对ARGG装置进行改造,表3列出了装置改造前后的产品分布及产品质量等数据,总的来说ARGG工艺与MIPCGP工艺的产品分布差别不大,但MIPCGP工艺在汽油降烯烃、装置能耗等方面具有明显优势,丙烯收率由9.57%提高到9.66%,干气+焦炭收率由12.97%降到12.42%,汽油烯烃体积分数由52%~55%降到36%~40%,能耗由2905.64MJ/t降到2332.88MJ/t[4]。
3.2增产高辛烷值汽油的MIPLTG技术
随着国家标准GB17930—2011《车用汽油》的发布实施,2014年1月1日起全国实施国Ⅳ汽油标准,要求汽油中苯的体积分数不大于1%、芳烃体积分数不大于40%(97号汽油芳烃体积分数不超过42%),硫质量分数不大于50μg/g。文献[5]研究结果表明,大部分MIP汽油苯体积分数小于0.5%、芳烃体积分数约为10%~25%,辛烷值与商品汽油的要求还有一定差距。轻组分中富集较多的单环芳烃,采用柴油轻馏分回炼工艺可以增产高辛烷值汽油。MIP汽油芳烃含量低,MIP柴油轻组分富含单环芳烃。将MIP柴油轻组分返回提升管再裂化,使其烷基侧链断裂生成短链芳烃,转化为高辛烷值汽油组分,调入汽油可以提高MIP汽油辛烷值和收率,同时减少品质较差的MIP柴油产率。2011年在中国石化巴陵分公司MIP装置上完成首次MIPLTG工艺工业应用试验。柴油轻组分自分馏塔顶循环回流抽出口与轻柴油抽出口间的2段填料内的液体分布器前抽出并经泵加压送至新增设的柴油轻组分进料喷嘴(设在提升管原料油喷嘴和一反出口之间),将约占MIP柴油30%的柴油轻组分返回提升管再裂化,结果液化石油气+汽油产率增加1.16百分点,汽油辛烷值(MON)增加0.5个单位,目的产物柴油产率增加1.41百分点,十六烷值有所降低,达到增产高辛烷值汽油的预期目的。
4结论
MIP工艺在国Ⅲ和国Ⅳ标准汽油质量升级过程中发挥了重要作用,通过多年的实践,MIP工艺已形成系列技术,成功解决了满足清洁汽油组分的若干问题。(1)MIP工艺技术通过提升管设置二反建立反应床层和补充待生催化剂降低二反空速,采用缓和的反应条件,强化异构化反应时间,可以将催化汽油产品中的烯烃体积分数降至35%以下。(2)MIPCGP工艺可以将汽油中的烯烃体积分数降低至18%,同时将汽油中的芳烃体积分数提高至18%以上,汽油辛烷值(RON)可提高1个单位,相对原料的丙烯产率可提高到8%~10%。(3)MIPDCR工艺可以大幅度降低原料油与催化剂的接触温差,减少质子化裂化和热裂化反应的比例,可以进一步降低干气和焦炭产率,总液体收率可以增加0.15百分点以上。(4)MIPLTG工艺将约占柴油30%的柴油轻组分返回提升管再裂化,可以增产高辛烷值汽油,液化石动物医学论文油气+汽油产率增加1百分点以上,汽油辛烷值(MON)增加0.5个单位。
作者:乔立功 单位:中石化洛阳工程有限公司