催化柴油MCI工艺技术

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。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。

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。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)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。

                                                   

 
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