反应条件对FO-35M催化剂加氢改质性能的影响

赵悦，王忠，苗艺瀚，王宝成，杨燕，冯振学

反应条件对FO-35M催化剂加氢改质性能的影响

赵悦1，王忠2，苗艺瀚3，王宝成1，杨燕2，冯振学1

（1. 中国石油 抚顺石化分公司研究院，辽宁 抚顺113001； 2. 中国石油 抚顺石化分公司催化剂厂，辽宁 抚顺 113001） 3. 大连理工大学化工学院，辽宁 大连 116024）

针对催化裂化汽油加氢过程辛烷值损失过大的问题，抚顺石化公司开发的FCC汽油加氢改质催化剂（FO-35M）具有降烯烃最大限度减少辛烷值损失作用。以某炼厂提供的FCC汽油中间馏分为原料，考察不同反应条件对该剂加氢改质性能的影响。结果表明反应温度、压力对FO-35M催化剂加氢改质性能影响显著，存在最佳范围；而空速对降烯烃有一定影响，氢油比影响最弱。在工业装置运行过程中，要综合考虑各种因素，选择适宜的反应温度、压力、空速，保证装置的长周期运行。

反应条件；FO-35M催化剂；加氢改质；降烯烃；减少辛烷值损失

针对日益严格的环保要求，国V/国Ⅵ汽油标准对汽油中硫、烯烃含量要求日趋严格，具体指标见表1。国V汽油标准已于2017 年1月1日在全国范围内实施，北京则于2017年1月1日实施了京六标准；而更严格的国Ⅵ汽油标准已经颁布，拟定于2019年实施，北京、天津以及河北、山西、山东和河南的26个城市将率先于2017年9月底供应国Ⅵ汽油[1]。所以汽油的清洁化问题成为我国石油加工工业当前和今后相当长一个时期的焦点问题之一[2-5]。

表1 清洁汽油质量标准

FO-35M催化剂是抚顺石化公司自主研发的催化汽油加氢改质催化剂，可以有效降低催化汽油烯烃[6]，同时最大限度地减少辛烷值损失并具有一定的脱硫性能[7]。FO-35M催化剂已经先后在乌石化60万t/a、玉门炼化40万t/a汽油加氢装置上实现工业应用[8-10]，并取得预期效果。为了适应市场推广的需要，抚顺石化公司研究院实验室开展了FO-35M催化剂使用条件优化研究，重点考察温度、压力、空速、氢油比等反应条件对FO-35M催化剂加氢改质性能的影响。

1 实验部分

1.1 仪器设备及试剂

试验装置采用美国xytel公司100 mL加氢催化剂评价装置，具体流程见图1。装剂量为100 mL，反应用氢为瓶装氢气，纯度99.99%。

图1 100 mL加氢催化剂评价装置工艺流程图

1.2 催化剂及试验用原料性质

加氢改质催化剂FO-35M装于反应器恒温区，上下装填惰性瓷球。FO-35M催化剂的性质见表2。

试验所用原料油性质见表3。

表2 催化剂的理化性质

表3 原料油性质

1.3 试验条件及分析方法

催化剂活性评价试验评价条件参考工业应用条件，具体见表4。

表4 工艺操作条件

原料及产品的油品分析项目及方法，如表5所示。

表5 油品分析项目和分析方法

2 试验结果与讨论

2.1 反应温度的影响

在其它反应条件相同的情况下，考察了反应温度对FO-35M催化剂加氢改质性能的影响，试验结果见表6、图2。

表6 不同反应温度评价试验结果

试验结果表明，随着反应温度的升高，烯烃饱和及芳构化能力明显增强，反应温度提到400 ℃后，辛烷值损失也逐渐减小，当温度提到420 ℃时，芳烃提高14个点以上，有利于提高汽油的辛烷值。这是因为芳构化是吸热反应，提高反应温度对芳构化反应有利，但同时也会增加烯烃饱和率，裂化等副反应也相应增强，导致汽油收率下降，另一方面高温也会加快催化剂结焦失活速度，不利于催化剂长周期运行。因此反应温度的选择应以辛烷值损失小为原则，同时兼顾汽油收率和催化剂的使用寿命。

2.2 氢分压的影响

在其它反应条件相同的情况下，考察氢分压对FO-35M催化剂加氢改质性能的影响，具体结果见表7、图3。

表7 不同反应压力评价试验结果

试验结果表明，随着氢分压的升高，烯烃的饱和率明显增加，芳构化反应包括裂化、环化、脱氢等反应步骤，提高压力对芳构化不利，生产油中芳烃含量变化不是很明显，但因烯烃饱和率增加，RON的损失也逐渐增大。当然操作压力过低易使催化剂表面结焦而降低活性，不利于催化剂长周期运行。因此应综合考虑各种因素，选择适宜的氢分压。在保证辛烷值少损失的前提下,应尽量采用较高的压力，以保证催化剂的长周期运行。

2.3 空速的影响

在其它反应条件相同的情况下，考察进料空速对FO-35M催化剂加氢改质性能的影响，具体结果见表8，提高进料空速，相当于缩短了反应时间，生成油的烯烃含量增加，芳烃含量变化不明显，对降烯烃反应不利。但进料空速太低会影响装置的处理量，增大投资和操作费用，因此在满足改质产品质量的前提下，尽量提高空速，以获取最大的经济效益。

表8 不同空速评价试验结果

2.4 氢油体积比的影响

表9 不同氢油体积比评价试验结果

在其它反应条件相同的情况下，考察氢油体积比对FO-35M催化剂加氢改质性能的影响，具体结果见表9。试验结果表明，氢油比对FO-35M催化剂催化裂化汽油芳构化能力的影响不明显，随着氢油比的增加，生成油中烯烃及芳烃含量没有明显变化。

3 结论

（1）随着反应温度的升高，FO-35M催化剂的烯烃饱和能力和芳构化效果均很显著，且辛烷值损失逐渐减少，但液体收率也逐渐降低，因此FO-35M催化剂使用温度优选380~420 ℃。

（2）氢分压升高，不利于FO-35M催化剂芳构化性能的发挥，且烯烃饱和能力增加非常明显，辛烷值损失逐渐增大，因此FO-35M催化剂使用压力优选1.5~2.0 MPa。

（3）减小空速对FO-35M催化剂加氢降烯烃有利，对芳构化反应无显著影响。

（4）在一定范围内，改变氢油体积比，对FO-35M催化剂加氢改质性能无显著影响。

工业装置运行过程中，在保证辛烷值尽量少损失的情况下，应综合考虑各种因素，选择适宜的反应温度、氢分压、空速，从而保证装置的长周期运行。

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Effect of Different Reaction Conditions on the Properties of Hydrogenation Modification of FO-35M Catalyst

1，2，3，1，2，1

（1. PetroChina Fushun Petrochemical Company Research Institute, Liaoning Fushun 113001, China ; 2. PetroChina Fushun Petrochemical Company Catalyst Plant, Liaoning Fushun 113001, China;3. Dalian University of Technology，School of Chemistry Engineering, , Liaoning, Dalian, 116024, China）

Aiming at the excessive loss of octane number in FCC gasoline hydrogenation process, FCC gasoline hydrogenation modification catalyst FO-35M has been developed by Fushun petrochemical company, it can reduce olefin content,meanwhile minimize the loss of octane number. Using FCC gasoline middle distillates supplied by a refinery as raw materials, the effect of different reaction conditions on the properties of hydrogenation modification of this catalyst was investigated. The results showed that the reaction temperature and pressure had significant influence on the hydrogenation modification performance of FO-35M catalyst. And LHSV had certain effect on the olefin reducing capacity, while H2/oil ratio’s effect was the weakest. In industrial plant operation, the appropriate reaction temperature, pressure and LHSV should be taken into consideration in order to ensure the long operation of the device.

Reaction conditions; FO-35M catalyst; Hydrogenation modification; Olefin reduction; Reduction of octane number loss

TE 624

A

1671-0460（2017）12-2447-04

2017-10-09

赵悦（1968-），女，辽宁抚顺人，高级工程师，工程硕士，1990年毕业于天津大学工业催化专业，研究方向：从事加氢催化剂研究。E-mail：zhaoyue123@petrochina.com.cn。