重油乳化及其催化裂化反应研究.doc

 
重油乳化及其催化裂化反应研究本课题为2004年江苏省高新技术资助项目。
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徐鸽 杨基和
江苏工业学院（常州 213016）

摘要 对四种乳化剂进行了乳化稳定性测定，选出较好的一种用于常压渣油的掺水乳化，并对乳化油和常压渣油分别进行催化裂化反应研究。结果表明，M剂的乳化稳定性较好，当其HLB为7.45时获得的乳化油稳定时间最长；当进料温度在300～400℃时，乳化油反应平稳，而且液体收率较高；在相同的反应条件下，常压渣油乳化油比常压渣油轻油产率提高3%，得到的汽油辛烷值为93.1，柴油的十六烷值为49.8。
关键词 乳化剂 重油 催化裂化

随着石油资源的日益紧张和原油的重质化，重油掺渣油催化裂化技术及组合工艺得到了广泛重视。但由于重油组分较重，密度大、粘度大、残炭高、雾化困难、提升管易结焦等缺点,一方面限制了减压渣油的掺入量,另一方面导致装置非正常停工。毫秒催化裂化、新型喷嘴、“X设计”等高新技术[1]均可为RFCC 解决一些重大难题,但装置必须进行较大的改造。本文旨在从进料乳化入手,应用“微爆”理论[2～5],在装置不做大的改造前提下,达到改善原料雾化、减少结焦的效果。
1 试验部分
1.1乳化油的配制
原料油取自某炼油厂RFCC装置，为来自苏北油田的石蜡基原油的重油和来自海洋的环烷基原油的重油混合物；乳化剂部分合成，部分购买然后进行复配。将适量的乳化剂加入重油中，通过机械搅拌获得试验用乳化油。
1.2未乳化油和乳化油FCC反应性能的研究
对乳化油反应性能研究主要考察了三种乳化油、未乳化油催化裂化反应，这三种乳化油的加剂量分别为0.75%、1.0%、1.5%。乳化油与未乳化油的催化裂化反反应是在同一套反应装置上进行的。比较三种乳化油以及未乳化油的反应性能随温度的变化趋势。
1.3 未乳化油和乳化油催化裂化产品性能测试
用两种油分别进行催化裂化反应，测定其轻油收率，并对收集的汽油产品进行辛烷值测定，对柴油产品进行十六值测定。
2试验结果与讨论
2.1乳化油的配制及其高温稳定性测定
乳化油的配制主要是筛选乳化剂。在不同HLB值的条件下对几种乳化剂进行考察，结果见表1。
表1 乳化剂HLB值及使用结果比较
乳化剂
稳定性
乳化剂的HLB值
4.0
5.5
6.5
7.5
8.0
L剂
稳
定
时
间
1.5 h
2.5 h
40 h
48 h后微量水
42 h后出水
M剂
4.0 h
30 h
72 h
140 h后微量水
76 h后微量水
N剂
0.3 h
1.5 h
3.5 h
5 h后大量水
3 h后大量水
O剂
1.5 h
2.0 h
10 h
7 h后微量水
5 h后出水
由表1可以看出M剂的乳化稳定性最好，在初步选定M剂的基础上对其进行更详细的考察，结果见图1。

由图1可见当HLB=7.45时乳化油的稳定时间最长。
经过大量试验，当M剂含量为1.5%、1.0%、0.75%时都能获得稳定性较好的乳化油。
对乳化油高温稳定性的测定是在自制的汽化装置上进行的，试验证明：在烘箱中稳定性好的乳化油的汽化温度均超过150℃，达到生产的要求。试验过程中还发现：使用M剂可以不使用分散剂也能够制备出符合要求的乳化油，考虑到生产中的成本问题决定不再使用分散剂。
2.2未乳化油和乳化油FCC反应性能的研究
试验采用自制的固定床反应装置。原料预热温度为80℃，剂油比为1.8，在进料的温度分别为300℃、350℃、400℃450℃、500℃时，对未乳化油、乳化油以及未乳化油通入水蒸汽的三种情况进行FCC反应性能考察。
2.2.1三种乳化油的FCC反应
在不同的进料温度下，对加剂量为0.75%、1.0%、1.5%的三种乳化油进行了催化裂化反应考察，反应结果见图2、图3。

由图2可见，三种乳化油的液体收率随反应温度的升高，变化趋势相似，但当加剂量为0.75%时，在反应温度在300～450℃之间变化时，其液体收率变化不大；而加剂量为1.0%和1.5时，在反应温度为300～350℃时，液体收率较高，但随着反应温度的进一步升高，液体收率下降较快。

由图3可见，三种乳化油的气体收率随反应温度的升高基本呈上升趋势，这是因为随反应温度的升高，发生热裂解的可能性增大，所以导致气体收率上升。三种乳化油在反应温度为350～450℃时，气体收率变化较平缓。另外，三种乳化油的焦炭收率相差不大。

2.2.2 未乳化渣油的FCC反应
在不同的进料温度下，对未乳化渣油进行催化裂化反应性能考察，液体收率的结果见图4。
由图4可见：乳化油和纯渣油的液体收率随反应温度的变化基本一致，乳化油液体收率较高的温度范围在300～400℃之间，而纯渣油则在350～450℃之间；并且乳化油的液体收率要比纯渣油平均高3%～5%。
2.3乳化油与未乳化油FCC反应轻油产品分布
乳化油与未乳化油FCC反应轻油产品分布情况见表2。
表2 两种油FCC反应轻油产品结果
原料类型
轻油产品名称
汽油
柴油
总产率
乳化油产品，%
41
37
78
未乳化油产品，%
38
37
75

由表2可以看出乳化油的轻油收率比未乳化油高出三个百分点，能够充分说明乳化油的反应性能明显好于未乳化油。
2.4轻油产品的主要性能测试
对乳化油和未乳化油的催化裂化的汽油和柴油产品分别进行了辛烷值和十六烷值测定，结果见表3。
表3 两种油的催化裂化汽油和柴油的性质
名 称
汽油辛烷值
柴油十六烷值
乳化油
93.1
49.8
未乳化油
91.8
54.7

由表3可以看出，乳化油的催化裂化汽油辛烷值比未乳化油高，而柴油的十六烷值，则用未乳化油时更高，这主要是因为乳化油催化裂化产品中环烷烃和芳香烃较多，而未乳化油中则是正构烷烃、正构烯烃较多。
3 结论
a) 在P、L、M、O四种乳化剂中，M剂的乳化稳定性较好，当其HLB为7.45时获得的乳化油稳定时间最长。
b) 当进料温度在300～400℃时，乳化油反应较平稳，而且液体收率较高。
c) 在相同的反应条件下，常压渣油乳化油比常压渣油轻油产率提高3%；得到的汽油辛烷值更高，而柴油产品的十六烷值较低。

参考文献
1 陈振江，赵德智，曹祖宾等.浅析乳化技术在重油催化裂化工艺中的应用.化工进展，1998，（3）：37～39
2 杨基和,黄荣荣,丁杰等. RFCC 进料乳化工艺研究. 石油与天然气化工,2002,32(5):281-284
3 孙昱东，杨朝合等.催化裂化用常压渣油乳化工艺研究.石油大学学报（自然科学版），2002,26（3）：84～86
4 曹祖宾，赵德智，赵学波等.乳化原料催化裂化反应行为的研究.石油化工高等学校学报，2000，13（2）：19～24
5 孙昱东, 杨朝合, 韩忠祥等.乳化重油高温稳定性及催化裂化反应性能研究. 石油大学学报(自然科学版),2002,26(4):74～78