催化裂化轻汽油馏分分离工艺研究

第29卷第2期 2011年3月 石 化 技 术 与 应 用 PetrochemicalTechnology&Application V01．29No．2 Mar．20ll 研究与开发(119—123) 催化裂化轻汽油馏分分离工艺研究 姜南1’2，王云3，樊英杰2，刘飞2，孙世林2，张松显2，龚光碧3 (1．兰州交通大学化学与生物工程学院，甘肃兰州730070；2．中国石油兰州化工研究中心。甘肃兰州730060； 3．中国石油石油化工研究院博士后工作站．甘肃兰州730060) 摘要：从催化裂化汽油中切割分离出沸点小于70℃的轻汽油馏分，其中含有大量C，一C。叔碳烯 烃，可作为与甲醇进行醚化反应的原料。采用AspenPlus软件进行了模拟计算，考察了塔板数、进料位 置、回流比及操作压力等工艺条件对叔碳烯烃分离效果的影响，并与实验值进行了对比。结果明，在 切割塔理论板数为18块，进料位置为第12块理论板，回流比为0．8，压力为0．2MPa的条件下，轻汽油 收率为42％，叔碳烯烃总收率为94．90％，模拟计算值与实验值基本吻合。 关键词：催化裂化；汽油；切割分离；轻汽油；叔碳烯烃；AspenPlus软件；模拟计算 中图分类号：TE624．4+l文献标识码：B 文章编号：1009—0045(2011)02—0119一05 我国车用汽油普遍存在烯烃含量高、硫含量 高、安定性差等性能缺陷，其质量不能满足新标 准的要求，这已成为炼化企业面临的主要难 题⋯。车用汽油中催化裂化(FCC)汽油所占比 例高达75％(质量分数)旧1，其所含烯烃体积分 数为40％一60％"1，且主要为c，一C。烯烃。为 提高FCC汽油质量，目前主要采用汽油加氢处 理、催化降烯烃、汽油醚化等技术，以降低其中的 烯烃和硫含量。加氢可有效降低汽油中的烯烃 和硫含量，但存在着氢耗高、辛烷值损失大的不 足；催化降烯烃可有效降低汽油中的烯烃含量， 却存在着汽油产品收率低的问题；催化轻汽油醚 化技术能在降低汽油烯烃含量的同时提高其辛 烷值，但却不能降低硫含量H1。因此，将催化裂 化汽油切割分离成轻汽油(LCN)馏分和重汽 油(HCN)馏分，轻汽油中叔碳烯烃可与甲醇进行 醚化反应生产相应的醚化物，以降低轻汽油中的 烯烃含量和提高其辛烷值；重汽油经加氢脱硫， 降低硫含量，即采用催化轻汽油醚化与重汽油加 氢脱硫成套工艺技术¨1，是生产低烯烃、低硫含 量清洁汽油的有效途径之一旧1。 中国石油石油化工研究院自主开发了C，一 C。烯烃醚化工艺。该工艺是将FCC全馏分汽油 切割成轻、重组分，轻汽油中集中了大量的C，一 C。叔碳烯烃，将叔碳烯烃与甲醇在醚化催化剂的 作用下经醚化反应生成高辛烷值醚类含氧化合 物；重汽油进行加氢脱硫降烯烃。本工作则是基 于上述工艺，对FCC轻汽油的各种切割条件进行 了研究，通过将实验值与AspenPlus模拟计算值 相比较后，得出最佳切割工艺参数，为FCC汽油 切割塔的工业装置设计提供了依据。 l 实验部分 1．1 原料 采用中国石油兰州石化公司FCC装置的全 馏分稳定汽油，汽油中烯烃质量分数为33．44％， 硫含量为376．5tLg／g。其主要物性参数列于 表l，组分组成(质量分数)列于表2。 衰1原料汽油的主要物性参数 项目 参数 项目 参数 P(20℃)／(g·em。)0．7173 馏程／℃ 含硫／(P．g·g“) 376．48 初馏点 30．8 族组成(质量分数)／％ lO％40．2 烷烃 35．20 30％ 54．9 环烷烃 8．54 50％ 75．2 烯烃 30．10 70％ llO．2 环烯烃 3．34 90％ 157．4 芳烃 21．75 终馏点 184．5 收稿日期：2010—10一18：修回日期：2010一12一17 基金项目：中国石油天然气股份有限公司资助项目(项目名 称：C，一C6烯烃醚化和异构化催化剂及工艺研究；项目编号： 06—03A—Ol一02)。 作者简介：姜南(1984一)，男，黑龙江鸡东人，硕士研究生。 研究方向为化学工程与工艺，已发表论文l篇。 万方数据 石化技术与应用 第29卷 寰2原料汽油的组分组成 ％ 1．2 实验装置 切割分离装置采用天津大学生产的多功能 分离塔，塔内径为50mm，处理量为5L／h。内装 CY一700金属丝网规整填料，填料层高4m。 2结果与讨论 2．1 FCC汽油切割范围的确定 根据轻汽油醚化反应动力学可知，随着叔碳 烯烃碳原子数的增加，醚化反应难度加大，反应 速度减缓，反应条件相应变得较苛刻。同时，随 着碳原子数的增加，生成相应醚的辛烷值也逐渐 下降。由于轻汽油中C，，叔碳烯烃醚化后其辛烷 值提高很少¨。1，而且C，，重组分的增多，会加大 轻汽油醚化操作的处理量，导致操作成本上升， 因此醚化原料应选择切割C，一C。馏分叔碳烯烃。 故在FCC汽油切割时，要尽量保证C，一C。叔碳 烯烃从分离塔塔顶采出。而FCC汽油中切割出 沸点低于70℃的轻汽油中就富集了绝大部分的 C，一C。叔碳烯烃，同时这还可使轻汽油中的硫含 量小于50I,g／g[91。这样醚化轻汽油无需加氢处 理，就可直接作为低硫、低烯烃的汽油调和组分。 2．2 FCC汽油切割结果 从分离塔采出轻汽油(沸点小于70℃)的收 率为42．0％，重汽油(沸点高于70℃)的收率为 58．0％。轻汽油中C，叔碳烯烃的收率为100．0％， C。叔碳烯烃的收率为79．5％，叔碳烯烃总收率为 94．9％。轻汽油的硫含量为43．8斗g／g，其主要 烯烃组分组成见表3。 裘3 FCC轻汽油馏分主要烯烃组分组成 组分 w／％ 组分 w／％ 3一甲基一l一丁烯0．802一甲基一l一戊烯 1．35 2一甲基一l一丁烯4．382一甲基一2一戊烯 2．∞ 2一甲基一2一丁烯 8．37顺一3一甲基一2一戊烯1．39 2．3一二甲基一l一丁烯0．26反一3一甲基一2一戊烯1．56 2，3一二甲基一2一丁烯0．06甲基环戊二烯0．06 反一1．3一戊二烯0．10叔碳烯烃 19．40 异戊二烯0．10二烯烃0．34 腰一1．3一戊二烯0．04总烯烃 46．∞ 环戊二烯0．04 2．3 FCC汽油切割条件的模拟 采用AspenPlus软件对FCC汽油切割情况 进行了模拟计算，考察了塔板数、进料位置、回流 比、操作压力及轻汽油收率等条件对分离效果 (用c。叔碳烯烃的收率表征)的影响。模拟的基 础条件如下：轻汽油收率42％，回流比0．8，操作 压力0．20MPa，进料温度60℃。 2．3．1塔板数 表4列出了不同塔板数下C。叔碳烯烃的 收率。 裹4不同塔板救下C。叔碳烯烃的收搴 万方数据 第2期 姜南等．催化裂化轻汽油馏分分离工艺研究 由表4可见，分离塔塔顶C。叔碳烯烃的收率 随塔板数的增加而增大，在塔板数为18块时趋 于稳定。因此适宜塔板数为18块。 2．3．2进料位置 以塔板数为18块进行计算，考察了进料位 置对C。叔碳烯烃收率的影响，结果见表5。 裹5不同进料位置下C‘叔碳烯烃的收事 由表5可见，当进料位置为第12块塔板时， 塔顶C。叔碳烯烃的收率最大。因此，确定进料位 置为第12块塔板。 2．3．3操作压力 表6列出了不同操作压力下C。叔碳烯烃的 收率。 裹6不同操作压力下C‘叔碳烯烃的收宰 由表6可见，塔顶C。叔碳烯烃的收率随操作 压力的增大而减小，塔顶冷凝器的温度则随操作 压力的增大而增高。考虑到冷凝器采用循环水 冷却可降低操作成本，故操作压力选用0．20MPa 为宜。 2．3．4回流比 表7列出了不同回流比下C。叔碳烯烃的 收率。 裹7不同回流比下C。叔碳烯烃的收事回流比—i=甭ii了=面鬲F——F=_甭i_=i=夏丙r——面五_二{写}兰}I西i———i_—1西FjrI西i——1丽 0．5 86．3 73．8 72．5 64．1 73．1 0．6 88．0 76．0 74．7 66．0 75．1 0．7 89．4 77．7 76．5 67．5 76．7 0．8 90．5 79．1 77．8 68．5 77．9 0．9 91．3 80．1 78．8 69．1 78．8 1．0 91．9 80．8 79．6 69．4 79．4 1．1 92．5 81．4 80．1 69．5 79．8 1．2 92．9 81．9 80．6 69．5 80．1 1．3 93．3 82．3 80．9 69．4 80．3 1．4 93．6 82．6 81．2 69．2 80．5 1．5 93．9 82．9 81．4 69．0 80．6 万方数据 ·122· 石化技术与应用 第29卷 由表7可见，塔顶C。叔碳烯烃收率随回流比 的增大而增加。但增大回流比，操作费用亦会随 之增加。因此，确定适宜回流比为0．8。 2．3．5轻汽油收率 表8列出了不同轻汽油收率下C。叔碳烯烃 的收率。 表8不同轻汽油收搴下C。叔碳烯烃的收事 由表8可见，随着分离塔塔顶轻汽油收率的 增加，塔顶采出C。叔碳烯烃收率增大；当轻汽油 收率为42．0％时，塔顶采出C。叔碳烯烃收率为 77．9％，这与实验结果(79．5％)基本吻合。 2．4 FCC汽油切割实验值与模拟计算值的比较 在分离塔理论塔板数为18块，进料位置为 第12块塔板，塔顶轻汽油收率为42％，回流比为 0．8，操作压力为0．20MPa，进料温度为60℃时，塔 顶C。叔碳烯烃收率的实验值与计算值列于表9。 裹9 C。叔碳烯烃收率实验值与模拟计算值的比较 ％ 由表9可见，塔顶C。叔碳烯烃收率的实验值 与模拟计算值基本吻合。这表明模拟计算可为 FCC汽油切割塔的设计优化提供依据。 3 结论 a．FCC汽油(烯烃质量分数为33．44％，硫含 量为376．5斗g／g)切割实验结果表明，选择切割 出沸点小于70℃的轻汽油馏分作为醚化原料， 当分馏塔塔顶轻汽油的收率为42％时，C，叔碳烯 烃收率达100．0％，C。叔碳烯烃的收率为79．5％， 总叔碳烯烃的收率为94．9％，轻汽油中硫含量为 43．8¨g／g。 b．采用AspenPlus模拟软件对FCC汽油切 割塔进行了模拟计算，结果表明，切割优化工艺 条件如下：理论塔板数18块，进料位置第12块 塔板，回流比0．8，操作压力0．2MPa，轻汽油收 率42．0％。 c．在相同的切割条件下，模拟计算值与实验 值基本吻合，表明计算结果可作为FCC汽油切割 塔的设计依据。 参考文献： [t]李吉春，胡劲松．黄星亮，等．FCC轻汽油临氢醚化催化剂反 应特征的研究[J]．石油炼制与化工。2003．34(5)：23—28． [2]李长明，李吉春，黄星亮，等．FCC轻汽油醚化催化精馏工艺 的研究[J]．石油炼制与化工。2004。35(1)：5—9． [3]蔺爱国．王德会，藏立顺．催化裂化汽油改质的研究与探 讨[J]．石油炼钢与化工．2001，32(7)：9一12 [4】Lindqvist，Petri．Processforpreparingtertiaryalkylethers：US， 5998675[P】．1999． [5]Tamminen，EJaL，Petri．Processforpreparingalkylethersand mixtures：US。6369280[P】．2002． 【6]郑嘉惠．清洁燃料生产技术评述[J]．当代石油石化，2003， 万方数据 第2期 姜南等．催化裂化轻汽油馏分分离工艺研究 ·123· 1l(1)：4—9． [7]CamblorMA，CormaA．MisfudA。eta1．Progressinzeoliteand microporousmaterials[J]．StudSurfSciCatal，1997，105(4)： 341—348． 【8]CamblorMA．CormaA，ValenciaS．Activesitesfortheliquid— phasebeckmannrearrangementofcyclohexanone，acetopbenone andcyeiododecanoneoxiraes，catalyzedbybetazeolites[J]．Mi· craporousMesoporousMater．1998，l17(2)：267—272． [9]刘成军．催化轻汽油醚化工艺的技术探讨[J]．山东化工， 2002，31(3)：18—21． 相关文献链接： [1】LiYang．ZhaoLiping，GuanMinghua．eta1．Methodforpreparing low—sulfurgasolinefromcatalyticcrackedgasoline：CN。 101418234A[P]．2009一04—29． [2]ZhangJiushun．XieZhaogang，MaoAnguo，etaI．Methodforsepa· ratingcatalyticcrackedoilgas：CN，101418235A[P]．2009一 04—29． [3]LiQiang，ZhangJiushun，ChangXueliang．eta1．Methodforzepa— ratingandhydrogen—refiningcatalyticcrackingproduct：CN。 101294108A[P】．2008一10—29． [4]李吉春．申建华，李长明．等．一种轻汽油醚化工艺及吉该工 艺的催化裂化汽油改质：中国，200710064669．7[P]． 2008一09—24． [5]陈兰菊，郭绍辉．赵地顺，等．催化裂化汽油中含硫化合物的 分离氧化脱硫研究[J]．化学通报．2006(12)：945—947． [6]王辉国，于永军，姚志龙，等．从催化裂化汽油中分离并精制 醚化原料的方法：中国．02125841．4[P]．2004—02—04． [7]杜桐林，尚崇礼．李淑堵，等．吉烯烃汽油的醚化工艺方法：中 国，89105065．5[P]．1990—10—31． Studyonseparationprocessofcatalyticcrackinglightgasolinefraction JiangNanl”，WangYun3，FanYingjie2，LiuFei2，SunShilin2，ZhangSongxian2，GongGuangbi3 (1．School矿ChemicalandBiologicalEngineering，LanzhouJiaotongUniversity，Lanzhou730070，China； 2．LanzhouPetrochemicalResearchCenter，PetroChina，Lanzhou730060，醌ina； 3．PostdoctoralCenterofPetrochemicalResearchInstitute，PetroChina，Lanzhou730060，China) Abstract：Thelightgasolinefractionwithboiling pointbelow70℃wasseparatedfromcatalytic crackinggasolinethroughdistillationcutpointcon· trol，andthefractioncontainedlargeamountofC5 andC6tert—carbonolefins，whichcouldbeusedas therawmaterialofetheri6cation．Basedonthesimu． 1ationofAspenPlussoftware．theinfluencesofvari． OUSconditions，suchasthenumberofplates，feeding location，refluxratioandoperatingpressureonthe separationoftert—carbonolefinwereinvestigated， andthecalculatedresultswerecomparedwiththe experimentaldata．Theresultsshowedthatwhenthe theoreticalnumberofdistillationplateswas18，the feedinglocationwasatthe14thplate，therefluxra— tiowas0．8 andtheoperatingpressurewas 0．2MPa，theyieldofcatalyticlightgasolinewas 42％andthetotalyieldoftert—·carbonolefinwas 94．90％，whichwereconsistentwiththerexperi— mentaldata． Keywords：catalyticcracking；gasoline；cutting separation；lightgasoline；tert—carbonolefin；Aspen Plussoftware；simulatingcalculation ·简讯· 诺贝尔奖授予碳耦合成果 2010年诺贝尔化学奖授予3位化学家．他们在有机 合成中开发了钯催化的碳交叉耦合成果，这是可极大地 改进创建复杂的碳基分子的一大突破。获奖人为美国 Delaware大学退休教授RichardHeck，美国Purdue大学 教授Ei—ichiNegishi和日本Kokkaido大学教授Akira Suzuki。通过使用钯催化的交叉耦合，科学家们可在较温 和条件下，使碳原子活性更高，能更精确地制取更复杂的 分子，并使副产物更少。这一技术已在研究中应用，并用 于商业化生产医药和电子化学品。 20世纪60年代，RichardHeek教授率先从事涉及烯 烃的交叉耦合研究，瑞典科学院表示，该反应可望成为制 取C--C单键最重要的反应之一。Ei—ichiNegishi通过开 发用锌替代镁的反应试剂于1977年改进了该技术，从而 提高了产率和拓展了功能团范围。AkiraSuzuki后来发现 了硼可作为最温和的活化剂，具有可大规模应用的优点。 (上海钱伯章摘译自《ChemWeek)2010—10—09) 万方数据 催化裂化轻汽油馏分分离工艺研究 作者： 姜南， 王云， 樊英杰， 刘飞， 孙世林， 张松显， 龚光碧， Jiang Nan， Wang Yun， Fan Yingjie， Liu Fei， Sun Shilin， Zhang Songxian， Gong Guangbi 作者单位： 姜南,Jiang Nan(兰州交通大学,化学与生物工程学院,甘肃,兰州,730070;中国石油兰州化工 研究中心,甘肃,兰州,730060)， 王云,龚光碧,Wang Yun,Gong Guangbi(中国石油石油化工 研究院,博士后工作站,甘肃,兰州,730060)， 樊英杰,刘飞,孙世林,张松显,Fan Yingjie,Liu Fei,Sun Shilin,Zhang Songxian(中国石油兰州化工研究中心,甘肃,兰州 ,730060) 刊名： 石化技术与应用 英文刊名： PETROCHEMICAL TECHNOLOGY & APPLICATION 年，卷(期)： 2011,29(2) 参考文献(9条) 1.刘成军 催化轻汽油醚化工艺的技术探讨 2002(03) 2.Camblor M A;Corma A;Valencia S Active sites for the liquidphase beckmann rearrangement of cyclohexanone,acetophenone and cyclododecanone oximes,catalyzed by beta zeolites 1998(02) 3.Camblor M A;Corma A;Misfud A Progress in zeolite and microporous materials 1997(04) 4.Tamminen;Esa L;Petri Process for preparing alkyl ethers and mixtures 2002 5.Lindqvist;Petri Process for preparing tertiary alkyl ethers 1999 6.蔺爱国;王德会;藏立顺 催化裂化汽油改质的研究与探讨[期刊论文]-石油炼制与化工 2001(07) 7.李长明;李吉春;黄星亮 FCC轻汽油醚化催化精馏工艺的研究[期刊论文]-石油炼制与化工 2004(01) 8.李吉春;胡劲松;黄星亮 FCC轻汽油临氢醚化催化剂反应特征的研究[期刊论文]-石油炼制与化工 2003(05) 9.郑嘉惠 清洁燃料生产技术评述[期刊论文]-当代石油石化 2003(01) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_shjsyyy201102003.aspx