王 旭，尉 勇，李曉東，趙曉輝

（1.長慶石化公司生產(chǎn)運(yùn)行處，陜西咸陽712000；2.大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

提升汽油質(zhì)量的工藝技術(shù)分析

王 旭1，尉 勇1，李曉東1，趙曉輝2

（1.長慶石化公司生產(chǎn)運(yùn)行處，陜西咸陽712000；2.大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

文中分析了汽油池汽油組分來源，從降低催化汽油烯烴含量，增加異構(gòu)化油，增加烷基化油3種方案入手，對比幾種調(diào)控措施及其結(jié)果，提出了最佳改進(jìn)方案，以解決汽油產(chǎn)品辛烷值與烯烴含量的矛盾。

汽油產(chǎn)品；烯烴；辛烷值；國Ⅵ

自2017年1月1日起所有輕型汽油車用油須符合國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)要求，國Ⅳ汽油將正式退市。同時，北京將全面推行京Ⅵ油品標(biāo)準(zhǔn)，是我國史上最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)［1］。

京Ⅵ油品標(biāo)準(zhǔn)除飽和蒸汽壓外，其他跟車用汽油（ⅥB）完全一樣。國Ⅵ初步計劃于2019年1月1日實(shí)施。

目前長慶石化公司汽油產(chǎn)品中烯烴含量在15%～17%之間，不能全部滿足國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿的要求，若增大低烯烴含量的輕石腦油組分比例，則會導(dǎo)致汽油池平均辛烷值下降。所以，如何降低汽油產(chǎn)品中烯烴含量同時盡量減少辛烷值損失是急需解決的問題。

1 汽油生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 汽油池組成及存在問題

目前汽油產(chǎn)品由加氫催化汽油，加氫裂化輕石腦油，連續(xù)重整重整汽油、戊烷油，苯抽提抽余油，咸陽石化醚化汽油及外購MTBE按比例調(diào)和出廠，各汽油組分性質(zhì)及比例見表1。

表1 汽油池組成及重要指標(biāo)參數(shù)

由表1可以看出，汽油池中加氫汽油烯烴含量偏高，在汽油池中比例為43.7%。通過計算可以得出，汽油池理論烯烴含量為16.8%，實(shí)際汽油產(chǎn)品烯烴含量在15%～17%之間，超過國Ⅵ限值并且難以控制。烯烴含量制約著產(chǎn)品汽油質(zhì)量升級。

1.2 催化裂化汽油問題分析

汽油池中烯烴主要來自加氫汽油和醚化汽油。醚化汽油是長慶石化公司外委咸陽石化以汽油加氫裝置輕汽油為原料生產(chǎn)的高辛烷值汽油產(chǎn)品，醚化汽油與加氫汽油混合進(jìn)入汽油池。加氫汽油是汽油加氫裝置以催化汽油為原料生產(chǎn)的符合國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)的低硫汽油。綜上分析，汽油池中烯烴主要來自催化汽油。

2 降低烯烴含量的措施分析

2.1 催化裂化裝置工藝操作優(yōu)化措施分析

2.1.1 提高反應(yīng)溫度 一般情況下，降低反應(yīng)溫度，烯烴含量降低，但因?yàn)橛蜐{產(chǎn)量大密度大并且油漿固含量偏高的原因，近期操作需要提高反應(yīng)溫度，因此2016年8～10月的反應(yīng)溫度：8月1日至8月22日，反應(yīng)溫度為513℃；8月23日至9月17日調(diào)整至515℃；9月18日至10月底調(diào)整至517℃。反應(yīng)溫度變化見圖1。

圖1 催化反應(yīng)溫度變化

反應(yīng)溫度升高，催化裂化各類反應(yīng)速度加快，裂化反應(yīng)和芳構(gòu)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)速度加快會正向移動，氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)速度雖然加快，但反應(yīng)會逆向移動。異構(gòu)化和芳構(gòu)化使低辛烷值的直鏈烴轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝镣橹档漠悩?gòu)烴和芳烴。氫轉(zhuǎn)移使烯烴轉(zhuǎn)化為烷烴［2］。

2.1.2 提高再生催化劑活性2016年檢修后8月初至9月6日，催化劑活性一直穩(wěn)定在61%左右，之后調(diào)整到65%上下。再生催化劑活性變化見圖2。

在相同的反應(yīng)條件下隨著催化劑平衡活性的提高，汽油中烯烴含量逐漸下降［3］，當(dāng)再生催化劑的微反活性從50%提高到60.8%時，汽油烯烴含量由67.46%下降至55.33%。

圖2 催化再生劑活性變化

2.1.3 提高劑油比提高催化裂化反應(yīng)的劑油比，使原料油和催化劑接觸更充分，提高催化劑的有效活性中心，提高反應(yīng)速度，使反應(yīng)的轉(zhuǎn)化深度提高，促進(jìn)裂化、異構(gòu)化和氫轉(zhuǎn)移等催化反應(yīng)［4］。提高劑油比，裂化反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)和芳構(gòu)化反應(yīng)均會加快，汽油中小分子烴類、異構(gòu)烴及芳烴含量增加，從而使汽油辛烷值上升，彌補(bǔ)由于氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)加劇烯烴含量降低造成的辛烷值損失［5］。

2.1.4 氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)分析氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)的主要作用是減少產(chǎn)物中烯烴含量，因此必須分析氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)變化。一般用氫轉(zhuǎn)移系數(shù)來表示氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)程度，而氫轉(zhuǎn)移系數(shù)則為裂化氣中丁烷總體積分?jǐn)?shù)與丁烯的總體積分?jǐn)?shù)的比值。催化裂化氫轉(zhuǎn)移系數(shù)變化趨勢見圖3。從圖3可以看出，氫轉(zhuǎn)移系數(shù)呈明顯上升趨勢，由8月初的0.7上升至10月份的0.85，說明了氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)程度上升，進(jìn)而降低了催化汽油中烯烴含量，減少了烯烴對催化汽油辛烷值的貢獻(xiàn)。

圖3 氫轉(zhuǎn)移系數(shù)變化趨勢

2.1.5 優(yōu)化結(jié)果分析催化裂化裝置優(yōu)化調(diào)整，催化汽油辛烷值由92調(diào)整穩(wěn)定在91.5左右，經(jīng)汽油加氫裝置深度加氫后，辛烷值損失1.4，降至90.1。辛烷值變化損失見圖4。

圖4 催化汽油、加氫汽油辛烷值變化對比

由圖4可見，催化裂化汽油烯烴含量由47%左右降至44%，芳烴含量比較低而且基本穩(wěn)定在16%到18%之間，并沒有隨著優(yōu)化調(diào)整有比較大的變化。經(jīng)汽油加氫裝置深度加氫后，烯烴含量降低至38%，隨著催化裂化裝置優(yōu)化調(diào)整降至36%。烯烴芳烴含量變化對比見圖5。

圖5 催化汽油、加氫汽油烯烴芳烴含量變化對比

催化裂化裝置優(yōu)化調(diào)整后，加氫汽油烯烴含量降低至36%，初步計算汽油池中烯烴含量可以降低至16.3%，距離15%的烯烴含量標(biāo)準(zhǔn)有一定差距。而且在實(shí)際汽油產(chǎn)品中，出現(xiàn)過個別罐半分析辛烷值損失過大的情況。因?yàn)樵谄驼{(diào)合過程中，辛烷值并不遵守線形調(diào)合規(guī)則。特別值得注意的是烯烴的調(diào)合辛烷值普遍遠(yuǎn)高于實(shí)際辛烷值，如異戊烯的RON和MON分別為91和77，但其調(diào)合辛烷值卻分別高達(dá)152和135。因此，降烯烴最好的辦法是降低烯烴在汽油池的比例，而不是降低催化裂化汽油烯烴含量。

2.2 新建異構(gòu)化裝置

異構(gòu)化工藝是將辛烷值低的正構(gòu)烷烴轉(zhuǎn)化為高辛烷值的異構(gòu)烷烴，且異構(gòu)化汽油組分密度小，幾乎不含烯烴、芳烴和硫。將低辛烷值的輕石腦油組分轉(zhuǎn)化為異構(gòu)化油后再調(diào)入汽油池，增大烷烴對辛烷值的貢獻(xiàn)，提高汽油池辛烷值。

該方案并沒有降低汽油池中烯烴比例，鑒于長慶石化公司現(xiàn)有裝置，還需提高常減壓裝置石腦油及蠟油拔出率，提高加氫裂化裝置石腦油拔出率，增大連續(xù)重整裝置的規(guī)模，以加氫裂化輕石腦油、連續(xù)重整戊烷油和苯抽提抽余油為原料生產(chǎn)異構(gòu)化油，重新調(diào)整各汽油組分的比例，如果加氫催化汽油比例能下降到33%，這樣即可長期有效地解決汽油產(chǎn)品辛烷值與烯烴含量的矛盾。

與此同時，異構(gòu)化汽油組分芳烴含量極低，調(diào)入異構(gòu)化汽油的同時重整汽油比例會降低，汽油池芳烴含量也會相應(yīng)降低，更加優(yōu)化了汽油產(chǎn)品。

2.3 新建烷基化裝置

烷基化汽油蒸汽壓低，具有抗爆作用并且燃燒后產(chǎn)生清潔的產(chǎn)物，是生產(chǎn)高標(biāo)號車用汽油的理想調(diào)和組分。以未反碳四為原料生產(chǎn)高辛烷值烷基化汽油作為調(diào)和組分進(jìn)入汽油池，來提高產(chǎn)品汽油的辛烷值。但是由于其建設(shè)和運(yùn)行所需環(huán)境對安全要求極高，在設(shè)計時需慎重考慮。

3 結(jié)束語

鑒于目前清潔能源的發(fā)展趨勢進(jìn)度，可以進(jìn)一步考慮新建異構(gòu)化裝置，進(jìn)行常減壓裝置和加氫裂化裝置生產(chǎn)方向改造，增大連續(xù)重整的規(guī)模，然后以幾乎不含烯烴、芳烴和硫加氫裂化輕石腦油、連續(xù)重整戊烷油和苯抽提抽余油為原料生產(chǎn)異構(gòu)化油，將辛烷值低的正構(gòu)烷烴轉(zhuǎn)化為高辛烷值的異構(gòu)烷烴，增加高辛烷值烷烴含量在汽油池中的比例，相對的降低烯烴在汽油池中所占比例，優(yōu)化各汽油組分的比例。

［1］陳煥章，李永丹.提高FCC汽油辛烷值的技術(shù)進(jìn)展［J］.研究與進(jìn)展，2005（1）：22-29.

［2］李永杰.FCC汽油辛烷值的影響因素及改進(jìn)方法［J］.催化裂化，1997，16（1）：42-44.

［3］陳俊武，曹漢昌.催化裂化工藝與工程（第2版）［M］.北京：中國石化出版社，2005：467.

［4］趙長斌，何洪濤.中小型煉廠提高汽油辛烷值的可行性途徑探討［J］.天然氣石油，2001，19（2）：25-27.

［5］高飛，王文清，崔俊峰.提高催化裂化汽油辛烷值技術(shù)途徑［J］.工業(yè)催化，2010，18（S1）360-362.

Technological analysis for improving gasoline quality

Wang Xu1，Wei Yong1，Li Xiaodong1，Zhao Xiaohui2
（1.Production Operation Department of Changqing Petrochemical Company，Xianyang 712000，China；2.Oil Refinery of Petrochemical Company，Daqing 163711，China）

This paper analyzed the sources of gasoline components of the gasoline pool,compared several control measures and their results from 3 kinds of schemes inclusive of reducing catalytic olefin content,increasing isomerized oil and increasing alkylated oil,and proposed optimal improvement scheme in order to solve the contradiction between octane number and olefin content of gasoline product.

gasoline product;olefin;octane number;StateⅥ

TE626.21

B

1671-4962（2017）04-0020-03

2017-03-29

王旭，男，工程師，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事生產(chǎn)調(diào)度工作。