摘要：通過對加氫裂化反應(yīng)不同轉(zhuǎn)化深度下噴氣燃料產(chǎn)品收率和產(chǎn)品性質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn),，噴氣燃料產(chǎn)品收率隨著轉(zhuǎn)化率的提高先增加后緩慢降低，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%時,，噴氣燃料收率達(dá)到大值49.24%,；噴氣燃料煙點隨轉(zhuǎn)化率的提高逐漸升高，其中寬餾分噴氣燃料隨轉(zhuǎn)化率提高煙點升高明顯,，當(dāng)轉(zhuǎn)化率為97%時,，噴氣燃料煙點可達(dá)到33.1mm，而重噴氣燃料煙點受轉(zhuǎn)化率的提高影響較??；芳烴含量先降低后升高，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)低可達(dá)到4.6%,；冰點與轉(zhuǎn)化率無明顯對應(yīng)關(guān)系,，高為-53.7℃，具有較好的低溫流動性,；噴氣燃料餾分適宜的終餾點為290℃,，與終餾點282℃時相比，其產(chǎn)品收率可增加2.17百分點,，煙點可提高1.1mm,，冰點為-59.3℃對其低溫性能影響較小。
關(guān)鍵詞：加氫裂化噴氣燃料轉(zhuǎn)化深度收率煙點芳烴含量
噴氣燃料為三大油品之一,，又稱航空煤油,，可作為高速航空渦輪發(fā)動機的燃料，是石油餾分中煤油產(chǎn)品的主要品種。隨著飛機在交通工具中占據(jù)越來越重要的位置,，使噴氣燃料在國內(nèi)成品油市場出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,，噴氣燃料需求量年增長13%，遠(yuǎn)高于平均水平的5%[1],。預(yù)計2020年噴氣燃料年需求量將達(dá)到36.5Mt,，年均增長6.4%[2]。
噴氣燃料主要通過常減壓蒸餾裝置或加氫裂化裝置生產(chǎn)得到,，加氫裂化裝置生成油經(jīng)蒸餾分離可得到噴氣燃料[3],。隨著原油質(zhì)量的變差，噴氣燃料的收率不足10%,，加氫裂化技術(shù)具有原料適應(yīng)性強,、生產(chǎn)操作和產(chǎn)品方案靈活性大、產(chǎn)品質(zhì)量好等特點,，能夠?qū)⒏鞣N重質(zhì),、劣質(zhì)進(jìn)料直接轉(zhuǎn)化為市場急需的優(yōu)質(zhì)噴氣燃料、柴油,、潤滑油基礎(chǔ)料以及化工石腦油和尾油,為蒸汽裂解制乙烯提供原料[4],，截止2012年，加氫裂化裝置總加工能力已達(dá)278Mt/a以上,，占原油一次加工能力的6.26%[5],，是目前增加噴氣燃料產(chǎn)量的主要手段。
1,、實驗
根據(jù)加氫裂化主要目的產(chǎn)品的不同,，加氫裂化催化劑可以分為輕油型、靈活型,、中油型和尾油型,。該實驗選用的中油型加氫裂化催化劑主要用于大量生產(chǎn)中間餾分油產(chǎn)品，這類催化劑通常具有相對較弱的裂化活性和很強的加氫活性,，中間餾分油選擇性高且產(chǎn)品質(zhì)量好[6],。實驗以VGO(減壓柴油)為原料。加氫裂化催化劑采用浸漬法制備,，以改性Y分子篩為主要酸性組分,、鎢鎳為加氫組分，可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的清潔燃料和化工原料,。
采用目前加氫裂化裝置普遍采用的一段串聯(lián)一次通過操作模式,，在氫分壓15.7MPa、氫油體積比1200∶1,、精制反應(yīng)溫度370～380℃,、裂化反應(yīng)溫度380～410℃,、精制段體積空速1.0h-1、裂化段體積空速1.5h-1的反應(yīng)條件下,，考察不同轉(zhuǎn)化深度對噴氣燃料收率及產(chǎn)品性質(zhì)的影響,，通過分析不同烴類分子在加氫裂化反應(yīng)中的反應(yīng)規(guī)律，確定大量生產(chǎn)噴氣燃料的工藝路線,。
本實驗轉(zhuǎn)化率的定義為：原料油中大于350℃餾分的轉(zhuǎn)化比例,。轉(zhuǎn)化率代表了加氫裂化的反應(yīng)深度[7],。
2,、結(jié)果與討論
2.1轉(zhuǎn)化深度對噴氣燃料收率的影響
加氫裂化的產(chǎn)品分布和轉(zhuǎn)化深度密切相關(guān)，研究不同轉(zhuǎn)化深度下各產(chǎn)品餾分收率的變化規(guī)律,，是獲得生產(chǎn)噴氣燃料工藝條件的關(guān)鍵,。為實現(xiàn)大量生產(chǎn)噴氣燃料的目的，實驗選取噴氣燃料的餾程范圍為132～282℃,，在相應(yīng)實驗條件下,，根據(jù)不同餾分油收率變化情況，獲得不同轉(zhuǎn)化深度下加氫裂化產(chǎn)品收率變化規(guī)律,，
,，隨著轉(zhuǎn)化深度的不斷提高，重石腦油的收率也隨之增加,，而噴氣燃料和柴油的收率都呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢,。當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到85%時，此時的柴油收率,，達(dá)到16.49%,，而當(dāng)轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步提高后，柴油收率開始逐漸降低,，噴氣燃料收率增加緩慢,，而重石腦油收率開始快速增加，這說明在較高的反應(yīng)溫度和轉(zhuǎn)化率下,，烴類分子的二次裂解反應(yīng)開始增加,，而大分子柴油組分在加氫裂化反應(yīng)中的反應(yīng)速率更快，同時由于競爭吸附的作用使小分子噴氣燃料組分的裂化反應(yīng)受到一定的抑制,，此時的二次裂解反應(yīng)對噴氣燃料產(chǎn)品的收率還有一定益處,。當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%時，噴氣燃料收率達(dá)到大值49.24%,，當(dāng)進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化率后,，噴氣燃料收率開始降低，這說明有部分噴氣燃料組分開始發(fā)生二次裂解反應(yīng),。因此,，在加氫裂化反應(yīng)中要獲得大的噴氣燃料收率時,，其轉(zhuǎn)化率不能高于95%。
為了進(jìn)一步考察噴氣燃料收率隨轉(zhuǎn)化深度提高的變化規(guī)律,，將餾程范圍為132～282℃的寬餾分噴氣燃料分離為132～165℃的輕噴氣燃料和165～282℃的重噴氣燃料,，通過輕、重兩種餾分噴氣燃料的收率變化情況,，獲得不同轉(zhuǎn)化深度下不同餾分噴氣燃料產(chǎn)品收率變化規(guī)律
當(dāng)轉(zhuǎn)化率低于85%時,，輕噴氣燃料收率增加緩慢，而重噴氣燃料收率增加較快,，這時加氫裂化一次裂解反應(yīng)仍占主導(dǎo),，重噴氣燃料組分主要由加氫裂化的一次裂解反應(yīng)獲得；當(dāng)轉(zhuǎn)化率高于85%時,，輕噴氣燃料收率快速增加,，而重噴氣燃料收率增加緩慢，此時二次裂解反應(yīng)增加明顯,，但仍對重噴氣燃料收率起到一定的正作用,，此時重噴氣燃料的收率也達(dá)到大值35.17%；當(dāng)轉(zhuǎn)化率大于88%時,，輕噴氣燃料收率仍快速增加,，而重噴氣燃料收率在到達(dá)拐點后開始降低，并隨著轉(zhuǎn)化率的提高開始加速降低,。這也說明了噴氣燃料餾分偏重,，其收率受轉(zhuǎn)化率的影響更明顯，重噴氣燃料收率大值所對應(yīng)的轉(zhuǎn)化率相比于寬餾分噴氣燃料收率大值所對應(yīng)的轉(zhuǎn)化率要低,。
2.2轉(zhuǎn)化深度對噴氣燃料質(zhì)量的影響
加氫裂化產(chǎn)品中硫,、氮等雜質(zhì)含量較低，因而影響噴氣燃料產(chǎn)品性質(zhì)的主要因素是芳烴含量,、燃燒性和低溫流動性,。研究不同轉(zhuǎn)化深度下噴氣燃料產(chǎn)品中芳烴含量和煙點的變化規(guī)律，是獲得性質(zhì)噴氣燃料產(chǎn)品的關(guān)鍵,。實驗分別選取餾程范圍為132～282℃的寬餾分噴氣燃料和165～282℃的重噴氣燃料,，得出不同轉(zhuǎn)化深度下噴氣燃料煙點和芳烴含量的變化規(guī)律，
隨著轉(zhuǎn)化率的提高,，兩種噴氣燃料餾分的煙點都逐漸升高,，這主要是因為影響噴氣燃料煙點的主要因素就是其烴類組成，轉(zhuǎn)化率越高,，噴氣燃料產(chǎn)品中的烷烴含量就越高,。從兩種不同餾分噴氣燃料煙點變化規(guī)律可以看出，重噴氣燃料在轉(zhuǎn)化率達(dá)到85%以后煙點明顯增加,，寬餾分噴氣燃料在轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%以后煙點明顯增加,，這說明在二次裂解反應(yīng)開始增加時,，反應(yīng)生成的烷烴大部分富集在重噴氣燃料組分中，使重噴氣燃料煙點明顯升高,，而隨著二次裂解反應(yīng)的加劇,，生成的烷烴相對分子質(zhì)量越來越小，且大部分富集在輕噴氣燃料組分中,，所以寬餾分噴氣燃料煙點明顯增加,，而重噴氣燃料煙點提高不明顯。
從芳烴含量變化規(guī)律可以看出,，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%時,，不管是重噴氣燃料還是寬餾分噴氣燃料中芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)都達(dá)到低值，分別為4.6%和5.3%,。隨著轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步提高,，芳烴含量開始增加,，這主要是因為分子結(jié)構(gòu)較小的少量單環(huán)芳烴很難發(fā)生反應(yīng),。隨著轉(zhuǎn)化率的提高，噴氣燃料餾分中的芳烴含量基本不變,，但因其收率降低,，導(dǎo)致其芳烴含量增加。
由于寬餾分噴氣燃料中輕組分較多,，其低溫流動性較好,，在這里不進(jìn)行考察。選取165～282℃的重噴氣燃料,，得出不同轉(zhuǎn)化深度下噴氣燃料冰點的變化規(guī)律,，
，轉(zhuǎn)化率的提高與噴氣燃料冰點的變化并沒有直接的線性關(guān)系,，這說明轉(zhuǎn)化深度的變化不會對噴氣燃料的低溫流動性產(chǎn)生影響,；由于加氫裂化反應(yīng)產(chǎn)物中異構(gòu)烴含量較高，因而其低溫流動性較好,，噴氣燃料冰點也能達(dá)到-57.3℃,。
2.3餾程對噴氣燃料收率和質(zhì)量的影響
調(diào)整餾程也是增產(chǎn)噴氣燃料的主要手段之一，可以通過初餾點前移和終餾點后移來實現(xiàn)多產(chǎn)噴氣燃料的目的,。初餾點前移可以提高噴氣燃料煙點,，同時改善低溫流動性，在增產(chǎn)噴氣燃料的同時還能提高其產(chǎn)品性質(zhì),。實驗在轉(zhuǎn)化率88%的條件下進(jìn)行,，選取噴氣燃料初餾點為132℃，終餾點分別為282,，290,，300℃,，考察不同終餾點對噴氣燃料收率的影響，得出不同終餾點下噴氣燃料收率的變化規(guī)律,，
當(dāng)噴氣燃料終餾點從282℃提高至290℃時,，收率從47.09%提高至49.26%，收率增加2.17百分點,；而當(dāng)終餾點從290℃提高至300℃時,，噴氣燃料收率為49.35%，收率增加0.09百分點,。這說明在較高的轉(zhuǎn)化深度下,，加氫裂化產(chǎn)物中高沸點餾分含量逐漸降低，當(dāng)噴氣燃料終餾點提至290℃時可以有效提高噴氣燃料收率,，進(jìn)一步提高終餾點對噴氣燃料收率影響較小,。
在相同條件下，考察終餾點的變化對噴氣燃料煙點,、芳烴含量和冰點的影響,，得出不同終餾點噴氣燃料煙點和芳烴含量的變化規(guī)律(見圖7)，冰點的變化規(guī)律
,，隨著噴氣燃料終餾點的升高,，噴氣燃料中芳烴含量逐漸降低，符合加氫裂化反應(yīng)分子極性強的大分子芳烴優(yōu)選反應(yīng)的原理,，隨著餾程的變化芳烴含量逐漸降低,；當(dāng)噴氣燃料終餾點由282℃升至290℃時，噴氣燃料煙點明顯提高,，這是因為部分富含烷烴的重組分進(jìn)入到噴氣燃料餾分中,；而當(dāng)終餾點升至300℃時，噴氣燃料煙點無明顯變化,，這主要是因為290～300℃組分含量較少,，對噴氣燃料產(chǎn)品性質(zhì)的影響不明顯。
從圖8可以看出,，隨著噴氣燃料終餾點的升高,，噴氣燃料冰點明顯升高，說明大分子烷烴進(jìn)入到噴氣燃料餾分中對噴氣燃料的低溫流動性影響較大,。因此,，在多產(chǎn)噴氣燃料時，終餾點選擇290℃既可以有效提高噴氣燃料組分收率,，同時也能保證噴氣燃料產(chǎn)品的燃燒性和低溫流動性,。
3、結(jié)論
(1)在加氫裂化反應(yīng)中,，由于伴隨著二次裂解反應(yīng)的存在,，想要大幅度提高噴氣燃料產(chǎn)品收率存在一定困難,。隨著轉(zhuǎn)化率的提高，噴氣燃料產(chǎn)品收率會出現(xiàn)先升高后降低的趨勢,。當(dāng)柴油組分開始發(fā)生二次裂解反應(yīng)時,，裂化產(chǎn)物會有一部分富集到輕噴氣燃料餾分中，使其收率增加,。當(dāng)噴氣燃料組分開始發(fā)生二次裂解反應(yīng)時,，噴氣燃料產(chǎn)品收率開始降低。
(2)隨著加氫裂化反應(yīng)轉(zhuǎn)化深度的提高,，噴氣燃料產(chǎn)品中的烷烴含量會逐漸增加,，噴氣燃料煙點也逐漸升高；而芳烴的加氫飽和存在一個的反應(yīng)控制點,，在該控制點下芳烴含量低,；噴氣燃料的冰點與轉(zhuǎn)化率無明顯的線性關(guān)系，主要受原料組成的影響,。
(3)通過噴氣燃料終餾點的后移可以有效提高噴氣燃料產(chǎn)品收率,，但隨著終餾點的升高，對噴氣燃料收率的影響逐漸降低,；在較高的轉(zhuǎn)化深度下,，重組分噴氣燃料含量較少,，其對噴氣燃料燃燒性的影響較小,，但對噴氣燃料的低溫性能影響較為明顯。
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