MCP工艺对降低柴汽比的贡献分析

宋志刚

摘 要： MCP工艺以多产低碳烯烃为工艺目标，为燃料型炼厂向化工型转变而开发，而MCP为强化裂解反应，采用了高的反应苛刻度、短反应时间，加之富含Z型分子催化剂的使用，为降低催化柴油的产率提供了合理的反应条件，MCP既降低了柴油的产率，也改善了柴油质量。

关键词： FCC；柴汽比；反应时间；剂油比；转化深度；Z型分子筛

1 前言

中国自2000年以来，汽柴油消费呈快速增长态势，其中柴油消费以年均8.3%的速度增长，汽油以8.76%的速度增长，消费柴汽比2005年达到最高点2.26，预计2030年回落到1.0左右，柴汽比的下降，会导致柴油产能过剩。[1]随着中国炼油产能的进一步扩张，于2014年柴油产能已超出消费峰值，柴油呈过剩姿态，如何经济、高效的处理催化柴油、降低柴汽比已成为炼化企业“十三五”期间面临的主要问题。MCP装置是由中国石油化工开的新型流化催化裂解技术，以多产化工原料为目的，改善产品分布，于2011年在扬州石化首次应用，开工后低碳烯烃产率在22%以上，其中丙烯收率达16.5%，MCP工艺荣获了中石化科技进步奖。MCP装置在增产低碳烯烃的同时，大幅降低了柴油产率，扬州石化柴汽比在行业内领先，也为行业内降低柴汽比作了启示。

MCP以最大限度生产化工原料、减少燃料油产率为目的，工艺集成了多项新技术：提升管与床层组合反应器技术，分级进料技术；C4馏分和裂解汽油轻组分循环裂化技术；抑制丙烯再转化的快速分离技术；烃分压梯度递减的逐级注汽技术；采用OMT专用催化剂，目前MCP装置柴汽比、液化气产率、丙烯收率均在行业内名列前茅，走在了炼厂由炼油型向化工型转变的前列。

2不同FCC工艺产品分布

流化催化裂化（FCC）工艺在炼化企业中一直占着重要的地位，为国民经济发展提供燃料动力和基础化工原料，随着市场需求变化和产品质量的升级，FCC工艺也在不断发展，国内目前有FCC、RFCC、FDFCC、MIP、MIP-CGP、DCC、MCP，随着柴油市场的饱和，到2020年汽油市场也将趋于饱和，各炼厂正由燃料型向化工型转变，MCP技术应运而生，以下将中石化运行质态相对较高，具有一定代表性的工艺类型的装置生产数据进行比较，由于数据受限，未列举FDFCC和DCC运行数据。

从表2中可以看出，在原料性质上，原料 H含量均在12%以上，具有较好的裂化性能，其中YZ的H含量偏高，结合密度看，YZ的原料特性参数K值要高于其它三套装置，但由于YZ的催化进料为全常渣，残碳相对较高，综合以上，几套装置的原料裂化性质相近，以上装置的不同工艺柴油产率具有可比性。从表1中可以看出，YZ的MCP工艺催化柴油产率最低，相同原料的情况下，MCP工艺较ARGG工艺柴油产率仍下降明显。

3 柴油组分分析

FCC柴油馏分（LCO）馏程范围为200—350℃，其中烃类能成包括烷烃、环烷烃和芳香烃。烷烃主要类型有正构烷烃和异构烷烃。柴油中除了含有较长侧链的单环环烷烃和单环芳烃，还有双环以及三环的多环环烷烃和多环芳烃。[2]轻循环油（LCO）在我国一直作为商品轻柴油的混兑组分，一般与直馏柴油混合使用。轻循环油是商品轻柴油中质量最差的组分，其芳烃含量达到50%以上，甚至高达80%；十六烷值很低，甚至低于20；硫和氮含量随原料而异，但均偏高。[3]以下是不同FCC工艺在表1的运行工况下的柴油分析数据。

从表3中可以MCP工艺的柴油密度最低，氢含量高，凝固点相对最高，从上性质可以得出MCP柴油饱和烃、长支链的环烷烃和芳烃含量较高，计算十六烷值高于其它工艺。MCP工艺的柴油密度低、终馏点低，反映出组分中多环芳烃含量低。综合以上，MCP工艺不仅柴油产率最低，柴油的质量也是最优。

4 柴油的生成机理

在各类FCC工艺中，经常用转化深度来评价原料的裂化程度，转化率是柴油為原料进行催化裂化反应，在转化率计算时认为柴油是未转化物质，但在催化裂化柴油与原料性质已发生本质变化，H含量、族组成均已变化，芳烃含量甚至高达80%以上，所以，FCC柴油是反应产物，根据正碳离子反应机理，柴油是经过大分子的单分子裂化反应，然后在经过多次的双分子氢转移反应，反应类型还包含异构化、环化、芳构化等。[4]

5降低柴汽比因素

5.1较高反应苛刻度

从表1中的操作条件可以看出，MCP工艺的反应温度、剂油比都是最高的，反应温度高出MIP工艺近30℃，MCP工艺的剂耗在2.0Kg/常渣左右，平衡剂微反活性控制在75左右，高出常规FCC平衡剂活性10点以上。较高的苛刻度有利于渣油裂化，裂化反应占主导地位，干气产率在几种工艺中是最高的，MCP工艺的目标是多产低碳烯烃，反应产物烯烃含量高，单分子裂化反应有效降低了分子相对较高的柴油组分，表1中柴油产率与反应苛刻度对应关系相吻合。

5.2短停留时间

反应时间短是MCP工艺重要特点，主提升管反应时间仅为2.9s，远远低于MIP的反应时间，较短的反应时间避免了反应产物在低活性条件下氢转移、环化、芳构化反应，有效的抑制了柴油组分生成。Flying J炼油厂毫秒催化裂化工艺（MSCC）试验结果表明：由于油剂时间缩短，使得干气的选择性大大改善，且催化剂上焦碳含量下降，从而降低了再生温度和增加了剂油比，造成转化率得到提高（从60%～80%提高到70%～85%），特别是汽油选择性明显提高（汽油产率增加 13%），液体产品（包括液化气、汽油和LCO）收率增加；此外，其氢气和氢/甲烷比明显下降（约25%），对镍的耐受性增强，并减少了补剂量。而且汽油辛烷和LCO十六烷值均有所提高。[5]

5.3ZSM-5分子筛的引入

在表1中列举的几种FCC工艺中，ARGG、MCP、MIP-CGP均使用了含ZSM-5分子筛，其中ARGG、MIP-CGP以助催化使用，而MCP工艺的专用催化剂（OMT-1）Z型分子筛含量较高，引入Z型分子筛的目的是增加液化产率，型分子筛因其孔道、酸强度高密度低的特性，可以将C5～C10的大烯烃通过裂化、歧化反应，得到C3～C4烯烃，而大分子烯烃也是柴油组分的前身物，可以环化、氢转移生成芳烃，从表1中可以看出MIP-CGP较常规MIP柴油产率下降了3.92个百分点。

6结论

MCP工艺以多产低碳烯烃为工艺目标，为燃料型炼厂向化工型转变而开发，而MCP为强化裂解反应，采用了高的反应苛刻度、短反应时间，加之富含Z型分子催化剂的使用，为降低催化柴油的产率提供了合理的反应条件，MCP既降低了柴油的产率，也改善了柴油质量。

7结束语

目前国内市场柴油严重饱和，高的柴油产率直接影响装置的运行效益，LTAG、柴油回炼、FDFCC第二提升管加工加氢柴油等降低柴汽比的技术相应产生，劣质化催化柴油较低的氢含量和高芳烃含量给再加工也增加了难度，在不增加设备投资的情况下，优化反应条件来降低催化柴油产率，可明显提高装置运行效益。

参考文献

[1]卢红，李振宇，李雪静，朱庆云 中国石油化工研究院 我国汽柴油消费现状及中长期预测 中外能源 2014年第19卷.

[2]王佳，焦国凤等 柴油烃类分子组成预测研究 计算机与应用化学 2015年第32卷第6期.

[3]陈俊武，许友好 催化裂化工艺与工程 （第三版）P656.

[4]许友好 催化裂化化学与工艺 第2章.

[5]陈俊武，许友好 催化裂化工艺与工程 （第三版）P23.endprint