深度好文‖催化柴油MCI工艺技术介绍,值得关注!

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作者:shizheng_123 2024-11-5 20:08:12
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1.催化柴油加氢精制装置图

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2.催化柴油加氢精制装置原理

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3.催化柴油加氢精制装置的作用

催化柴油MCI工艺技术1、催化柴油MCI工艺技术应用概况我国目前的柴汽比较低,柴油数量满足不了市场的需求柴油中的三分之一是催化裂化柴油催化柴油中含有较多的杂原子化合物、烯烃和芳烃,颜色不好,安定性较差,尤其是十六烷值很低。

4.柴油加氢精制催化剂

随着重油催化裂化技术的发展和掺渣量的增加,催化柴油的质量问题变得更为突出当前国内外普遍采用的劣质催化柴油改质手段是加氢精制和加氢裂化催化柴油加氢精制,是在中、低压的条件下,进行烯烃加氢饱和、脱硫、脱氮及芳烃部分饱和反应,可改善其颜色和安定性,而十六烷值提高幅度较小,尤其是加工劣质原料的催化装置,其催化柴油通过加氢精制远不能满足产品对十六烷值的要求。

5.柴油加氢催化剂

近几年开发的劣质柴油中压加氢改质工艺,是中压下的一种加氢裂化过程,转化率一般为40%~60%,虽然其柴油产品的十六烷值较原料可提高10~20个单位,但柴油收率低,化学氢耗高,不适应国内市场的需求因此,开发一种既能最大限度提高柴油十六烷值,又能得到较高的柴油收率的劣质催化柴油改质技术,是人们普遍关注的课题。

6.柴油加氢催化剂主要成分

抚顺石油化工研究院新开发的一种提高催化柴油十六烷值的加氢改质工艺技术(Maximum Cetane number Improvement,简称MCI)该技术在吉林化学工业公司炼油厂20万吨/年加氢装置应用成功后,先后有7家炼厂采用该技术。

7.加氢催柴和普通柴油的区别

该技术不仅能大幅度提高催柴的十六烷值,同时还能获得较高的柴油收率,获得2001年度国家科技发明二等奖,具有显著的经济效益和社会效益,有可观推广应用前景2、催化柴油MCI工艺的理论基础众所周知,石油产品的烃类族组成直接影响产品的性质。

8.催化柴油加氢裂化

十六烷值是柴油燃烧性能的重要指标柴油馏分中,链烷烃的十六烷值最高,环烷烃次之,芳香烃的十六烷值最低同类烃中,同碳数异构程度低的烃类化合物具有较高的十六烷值,芳环数多的烃类具有较低的十六烷值因此,环状烃含量低,链状烃含量多的柴油具有较高的十六烷值。

9.柴油加氢精制工艺流程

要提高柴油的十六烷值,必须提高柴油中高十六烷值组分的相对含量,或采用添加剂采用十六烷值添加剂,将十六烷值提高2~3个单位的成本不太高,但继续增加添加剂用量不仅效果不显著(加到一定比例后十六烷值不再增加),并且也不经济。

10.催化加氢在炼油工业中的作用有哪些?

从根本上解决柴油十六烷值低的方法是提高十六烷值较高的烃类组分的相对含量,方法之一是除去十六烷值较低的芳烃组分(抽提工艺)这种方法的优点是投资低、操作简单,但柴油收率低,抽出的芳烃没有直接的经济价值;另一种方法是采用加氢手段,将双环和多环芳烃中的芳环部分地转化成环烷烃或进而转化成较小分子的芳烃,这种方法中的前者称为加氢精制,后者称为加氢裂化。

由于催化裂化反应的特点,催化柴油中所含的芳烃主要是萘系芳烃。下面以萘在加氢过程的反应为例,来说明加氢精制(HT)、加氢裂化(HC)和MCI过程的主要反应。

在加氢精制条件下,萘只进行上述反应历程中的第(1)步,即萘加氢变成四氢萘,四氢萘仍在柴油馏分中,它的十六烷值与萘相比提高不大因此,加氢精制对十六烷值改进不大上式中的(1)、(2)、(3)步反应为萘在中压加氢裂化条件下的主要反应历程,由此可见柴油馏分中的萘,在中压加氢裂化条件下最终转化为苯和丁烷,而从柴油馏分中消失。

萘的转化无疑有助于增加柴油的十六烷值,但导致柴油收率下降从萘的加氢精制和加氢裂化反应历程可看出,这两种加氢过程对柴油十六烷值影响的差别萘在MCI过程的主要反应历程是萘加氢饱和成为四氢萘,然后再开环即只进行萘加氢裂化反应历程中的(1)、(2)两步,生成的丁基苯(十六烷值>20)仍保留在柴油馏分中,其十六烷值与萘(十六烷值接近于0)相比有较大的提高。

MCI反应历程中,由于四氢萘的环烷开环打破了加氢精制反应中萘加氢生成四氢萘的热力学平衡,有利于萘系烃的转化因此,该过程不仅十六烷值提高幅度较大,而且柴油收率较高催化柴油(LCO)中双环和三环芳烃,在MCI过程中的反应历程类似于萘,双环以上的芳烃只进行芳环饱和和环烷开环,其分子碳数不变。

由于双环和三环芳烃转化为烷基苯,柴油中的高十六烷值组分增加,故柴油的十六烷值可得到较大幅度的提高3、催化柴油MCI技术对催化剂的要求MCI过程的关键是要开发出一种具有良好芳烃加氢饱和性能和开环选择性较高的催化剂。

该过程的催化剂应具有较高的催化活性,保证有较高的芳烃转化深度,具备较高的选择性使环烷开环而不断链,保证十六烷值提高幅度较大和有较高的柴油收率此外,还应具有较高的抗杂质能力和较好的稳定性,使之能够适应劣质原料和保证长周期稳定运转。

MCI催化剂理化性质牌号3963形状三叶草直径 mm1.2~1.4长度 mm3~8耐压强度 N/mm≮13孔容 ml/g>0.28比表面 m2/g>200堆积密度 g/ml0.82~0.92将MCI催化剂与一种性能较好的加氢精制催化剂,用同一种原料油,在完全相同的反应条件下进行了对比试验,试验结果见下表。

一组典型原料MCI与HT产品性质项目原料油MCI产品HT产品密度(20℃) g/cm30.91230.86830.8758馏程 ℃50%28426226790%34434133895%357360350

运动粘度(20℃) mm2/s3.84.8凝固点 ℃0-4-2硫含量 m%0.321<0.020<0.020氮含量 m%0.080<0.003<0.002实际胶质 mg/100ml2484133颜色 色号

>5.0<2.52.0十六烷值(实测)25.037.533.6十六烷值增值12.58.6MCI产品与HT产品的杂质含量和颜色基本相同,十六烷值的提高幅度有较大的差别,HT过程柴油的十六烷值由25.0提高至33.6,提高了8.6个单位。

而MCI过程由25.0提高至37.5,提高了12.5个单位,较HT过程提高近4个单位4、催化柴油MCI技术对不同原料的适应性选用了我国几种主要原油的重催柴油,考察了MCI过程对这几种原料的改质效果试验原料油主要性质。

原料油大庆催柴大港催柴管输催柴辽河催柴密度(20℃) g/cm30.86800.88820.91230.8949馏程 ℃ASTM-D86ASTM-D86ASTM-D86ASTM-D86IBP184148

22213410%22520324623230%24523026325950%26625628429170%29328931132190%32532334434495%337332357352EBP343

340360361凝点 ℃-11-80-4运动粘度(20℃) mm2/s3.8603.4276.403酸度 mgKOH/100ml0.161.45实际胶质 mg/100ml83.288.8248.0344.4

硫含量 μg/g1200160032101400氮含量 μg/g8628508001921残炭 %0.090.67颜色 色号5.05.5十六烷值(实测)36.724.225.025.1

重油催化柴油MCI试验主要工艺条件原料油大庆催柴大港催柴管输催柴辽河催柴氢分压 MPa6.06.16.86.5平均反应温度 ℃346.7350380350空速 h-1(v)1.50.91.51.0氢油体积比

500:1700:1800:1800:1柴油收率 %98.4197.24>95>97C5+液收 %100.5999.46>98>99MCI试验产品性质原料油大庆催柴大港催柴管输催柴辽河催柴新标准密度(20℃)  g/cm3

0.84640.85350.86830.8719实测馏程 ℃ASTM-D86ASTM-D86ASTM-D86ASTM-D86GB/T653650%258239262282≯30090%318310341

343≯35595%330326360352≯365凝点 ℃-16-14-4-4冷滤点 ℃-5-7运动粘度(20℃) mm2/s3.83.03.85.8酸度 mgKOH/100ml1.120.240.88

1.70≯7实际胶质 mg/100ml23.013.440.848.4铜片腐蚀 级1111≯1闪点 ℃7667≮55碘值 克碘/100ml0.700.23硫含量 μg/g<10034.8<50<50≯2000

残炭 %<0.010.010.050.04≯0.3色度 号<1.01.0<2.51.53.5乙酸法残余物 %<0.2<0.2<0.2<0.2十六烷值(实测)46.236.637.538.1≮45十六烷值增值

9.512.212.513.0在中等压力下,大庆催柴油,大港重催柴油,管输重催柴油和辽河催柴,经过MCI过程均具有较显著的改质效果有较高的脱杂质深度十六烷值有较大幅度的提高,大庆催柴可提高9.5个单位,而其余三种原料油均提高十个单位以上。

MCI柴油的其它质量指标能够满足柴油标准5、催化柴油MCI工业应用效果MCI技术的首次工业应用试验是在吉林化学工业公司炼油厂20万吨/年加氢装置上进行该装置用FH-5加氢精制催化剂和3963MCI过程专用催化剂。

典型工业原料油性质项目工况-1工况-2密度(20℃) g/cm30.88240.8798馏程 ℃IBP19320310%21922230%23824150%26026370%28629390%322331

95%335346EBP348353凝点 ℃-32-28运动粘度(20℃) mm2/s3.6683.972酸度 mgKOH/100ml0.140.14实际胶质 mg/100ml83.287.2硫含量 μg/g

941928氮含量 μg/g839936残炭 %0.150.09颜色 色号2.5<3.0十六烷值(实测)26.928.6工业装置典型反应条件及产品主要性质试验编号工况-1工况-2氢分压 MPa6.16.1

体积空速 h-11.4261.945氢油体积比733:1470:1>180℃柴油收率 %99.7898.60C5+液收 %100.8899.58化学耗氢+漏损氢 %1.381.10产品主要性质:密度(20℃) g/cm3

0.85840.8604十六烷值39.039.9十六烷值增值12.111.3工业装置典型产品性质试验编号工况-1工况-2新标准密度(20℃) g/cm30.85840.8604实测馏程 ℃ASTM-D86

ASTM-D86GB/T653650%251257≯30090%312321≯35595%327336≯365凝点 ℃-39-29≯-10冷滤点 ℃-18-10≯-5运动粘度(20℃)mm2/s3.485

3.8273.0~8.0铜片腐蚀 级11≯1闪点 ℃8081≮55硫含量 μg/g29.629.2≯2000残炭 %0.030.02≯0.3色度 号<1.5<1.53.5十六烷值(实测)39.039.9

≮45十六烷值增值12.111.3工况-1柴油收率为99.78%,C5+液体收率为100.88%,工况-1的化学氢耗与漏损氢耗共计1.38%工况-2柴油收率为98.60%,C5+液体收率为99.58%,工况-1的化学氢耗与漏损氢耗共计1.10%(对原料油)。

两种工况下柴油产品的十六烷值分别为39.0和39.9,但十六烷值提高幅度分别为12.1和11.3,已超过试验研究的9.5和8.5,达到了MCI预期的改质效果说明了MCI技术能够大幅度提高催化柴油的十六烷值,同时又能获得较高的柴油收率,具有加氢精制和中压加氢改质的双重优点,有广泛推广应用前景。

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