2005年度中国石油和
化学工业协会科技奖励项目精选（二）
栏目主持：中国石油和化工协会科技办公室
         《中国化工信息》周刊
催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术开发与应用
高金森
　　一、项目开发背景
　　国家环保局于1999年12月颁布了“车用汽油有害物质标准”，要求汽油中的烯烃含量≯35%(v)，辛烷值（研
究法）≮90，已于2003年7月1日在全国实施。从目前汽油质量标准的发展趋势来看，烯烃含量还会进一步降低，
预计在2005年后，随着2008年“绿色奥运”的日益临近，汽油质量将实行更严格的欧洲Ⅲ类排放标准。
　　国外主要从“配方”这一根本问题入手，即重整汽油占1/3，烷基化、醚化、异构化等清洁汽油组分占1/3，
其他1/3为催化裂化汽油，从工艺结构上符合了清洁汽油生产的要求。在我国，商品汽油中有80%来自催化裂化工
艺。由于催化裂化原料掺炼重油，导致其汽油烯烃含量高达45%～60%(v)，使得我国商品汽油烯烃含量不能满足国
家新标准。我国生产高辛烷值的清洁汽油组分的装置如催化重整、异构化、烷基化、醚化等能力仅占5.1%，不能
采用国外“调和”的办法使烯烃含量、硫含量和辛烷值满足新标准要求。我国炼油企业迫切需要开发新技术，以降
低催化裂化汽油的烯烃含量，并维持辛烷值不变。
　　二、现有技术存在的问题
　　由国内外相关技术发展现状分析，目前一些工业化的催化裂化汽油降烯烃技术或措施都是立足于催化裂化过程
的改进，并且与重油催化裂化过程应用同一种催化剂。大量研究结果表明，重油催化裂化希望采用高温短反应时间，
适中的催化剂活性，而汽油降烯烃过程由于需要氢转移、芳构化等反应，希望采用低温、长反应时间和较高的催化
剂活性。
　　由此推论，在一个提升管反应器内利用同一种催化剂来完成这两类反应，达到既裂化重油又对其汽油馏分进行
降烯烃的目的，难免顾此失彼，双方都达不到最佳结果。这从目前工业广泛采用的一些催化裂化汽油降烯烃技术或
措施的应用效果上可充分显示出来，如采用降烯烃催化剂后，液收率有较大损失，产品分布变差。
　　目前工业应用的催化裂化汽油降烯烃技术或措施，按其行为方式可以分为两类：一是在重油提升管反应器内完
成汽油降烯烃过程，可称为“原位改质”，如采用降烯烃催化剂或助剂，操作条件优化等;二是单独设立专门反应器
对催化裂化汽油进行降烯烃改质，可称为“异地改质”。由于“原位改质”技术没有为重油催化裂化和汽油改质降
烯烃分别创造适宜的反应环境，两者相互影响较大，因此，在降低汽油烯烃含量的同时，带来轻质油收率损失、烯
烃含量降低幅度不大以及柴油质量恶化等弊端。“异地改质”技术由于分别为重油催化裂化和汽油改质降烯烃设立
了适宜的反应环境，两者之间无相互影响，重油催化裂化过程产物分布和质量没有受到影响，汽油烯烃含量降低幅
度较大。
　　三、新工艺技术特点及优势
　　针对现有相关技术存在的问题，中国石油大学提出了催化裂化汽油改质降烯烃技术的研究思路，即催化裂化汽
油降烯烃应该在一个单独设立的反应器内由常规裂化催化剂催化进行，并选择最优的操作条件对所发生的反应有所
促进和抑制——定向催化转化。需要促进的反应有异构化、氢转移、环化、芳构化反应;需要抑制的反应有裂化和
缩合。具体方案是利用常规催化裂化催化剂，以常规催化裂化工艺为基础，依托原有催化裂化装置，增设一个单独
的反应器，称为“辅助反应器”，对催化裂化汽油进行改质，实现催化裂化汽油的良性定向催化转化，以降低烯烃
含量、维持辛烷值不变。
　　为了满足汽油降烯烃过程需要的氢转移、芳构化等反应，辅助反应器的操作应采用低温长反应时间和较高的催
化剂活性。考虑到提升管反应器形式的反应时间仅为2～3s，故将辅助反应器设计为提升管加湍动床层的混合形式。
　　（1）在合适的工艺条件下，用常规催化裂化催化剂，在保持辛烷值不变并维持改质过程较高液收率的情况下，
大幅度降低催化裂化汽油烯烃含量是可行的。操作条件对烯烃含量降低幅度及产物分布有重要影响，且产物分布与
烯烃含量的降低幅度——烯烃转化率存在着较好的关联性，C3+液收率及汽油收率与汽油烯烃降低幅度相互制约，
说明无论在何种反应条件下采用何种催化剂，只要催化裂化汽油烯烃含量降低，就要付出一定的干气加焦炭的损失。
由此得出“催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术”的工艺条件为反应温度400～480℃、剂油比4～8、催化剂
活性>58、重时空速10～30h-1。
　　（2）在催化裂化汽油降烯烃过程中，主要发生了异构化、氢转移、环化和芳构化等有利的反应。该过程所采
用的条件也正是促进了这些反应的发生，抑制了裂化和缩合等不利的反应，从而大幅度降低催化裂化汽油烯烃含量，
改质过程液收率高,汽油损失小,收率高达85%～95%(wt)。
　　（3）根据大量实验研究结果，结合得出的工艺条件和工业催化裂化装置的具体状况，提出了3个工艺方案，
形成了“催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术”。对于烯烃含量降低到35%（v）的标准，可结合具体装置情况，
采用3个方案中的任何一个，对于烯烃含量降低到25%和20%(v)以下的标准时，采用本装置汽油改质降烯烃的双分
馏塔方案。
　　（4）可以分别优化重油提升管反应器和汽油改质辅助反应器的操作，并采用合适的催化剂，以在降低汽油烯
烃含量的情况下，增加柴油收率和丙烯收率。
　　（5）虽然对催化裂化汽油中的氢进行了重新调配，但过程不耗氢，没有额外的催化剂损耗。
　　（6）汽油烯烃含量可以降低到20%（v），达到欧洲Ⅲ类排放标准，辛烷值维持不变。
　　（7）可以根据炼油企业的要求，通过调整反应操作强度和汽油改质比例，调变液化气收率和汽油馏分收率。
　　四、工业化应用前景看好
　　在中国石油天然气股份有限公司的组织与支持下，该技术现已在中国石油华北石化公司100万t/a重油催化装
置、滨化集团股份有限公司20万t/a催化裂化装置、中国石油抚顺石化公司150万t/a重油催化装置及中国石油
哈尔滨石化公司100万t/a重油催化裂化装置成功工业化，取得了良好的效果。各项指标均达到或超过设计标准，
催化裂化汽油烯烃含量自50%(v)以上降至35%(v)以下，辛烷值基本维持不变。同时，改质过程的干气加焦炭损失
小于装置总进料的0.5%，实现了重油催化裂化装置重油主提升管和汽油辅助反应器的正常操作运行，解决了汽油
烯烃含量超标严重的问题，取得了良好的社会效益和经济效益。截止2005年5月份，上述4家炼油企业采用“催
化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术”后，新增销售收入总计为3.466亿元。
　　催化裂化是我国炼油行业最主要的二次加工过程，年加工量在9000万t以上，我国汽油的85%以上、柴油的
1/3以上来自催化裂化装置。由于环保的需要，成品汽油中的烯烃含量已成为汽油产品能否出厂的控制指标，而且
随着与国际产品标准的接轨，对烯烃含量、硫含量、辛烷值要求也越来越高。而催化裂化汽油为我国成品汽油的主
要组分，其性质及组成对汽油的性质影响很大。该技术可有效降低催化汽油的烯烃含量、生产高辛烷值的汽油组分，
使轻质油收率少受损失，具有显著的经济效益和社会效益,推广应用前景较好。
　　(该项目获科技进步一等奖)