费托蜡催化裂化反应生产清洁汽油的热力学分析

费托蜡主要由链烷烃组成,不含硫、氮等杂原子,是生产清洁汽油的优质原料。由于缺少芳烃和环烷烃,费托蜡催化裂化过程需要强化异构化、芳构化反应以实现降低汽油馏分烯烃含量、保持高辛烷值的目标。对费托蜡为原料的催化裂化反应体系进行热力学分析,重点计算了不同温度下生成汽油馏分主要烃类的反应焓变和反应平衡常数。研究结果表明,以大分子链烷烃为主的费托蜡,其裂化吸热反应焓变约为80 kJ/mol,反应平衡常数随温度的升高而增大,高温有利于一次裂化反应。对于异构化反应,主要是大分子链烷烃裂化为烯烃,再由烯烃分子转化为异构烷烃,因此对于异构化反应,可以通过优化反应器促进汽油烯烃的转化。在考察温度范围内,烯烃环化反应平衡常数随温度升高而减小,环烷烃脱氢芳构化反应平衡常数随温度升高而增大,所以适宜的反应温度是制约进一步增加汽油中芳烃的重要因素。

费托蜡催化裂化制清洁汽油过程热力学及反应性能分析

费托蜡催化裂化过程需要强化芳构化反应以实现降低汽油馏分烯烃含量、保持高辛烷值的目标。本研究采用最小Gibbs自由能法计算了反应体系平衡浓度,分析了增加汽油中芳烃含量的反应之间的竞争关系。通过计算催化裂化反应过程的宏观热效应,对比分析了费托蜡裂化性能及产物分布与热力学反应倾向之间的关联性。计算结果表明:在440℃反应温度下,原料的转化率不受热力学限制,并且可以减少二次裂化的倾向,增加氢转移反应正向进行,有利于实现汽油“降烯、增芳、提收率”的目的。同时,在440℃温度下,反应热随氢转移反应的增加而降低,在单一反应器耦合各类反应,系统反应热可降低30%,有利于实现催化裂化体系的热量平衡。

催化裂化汽油C5和C6烯烃临氢反应性能的研究

以催化裂化汽油为原料,采用中压加氢实验装置模拟S-Zorb工艺研究催化裂化汽油临氢吸附脱硫的反应规律。使用工业吸附剂考察烯烃分子在临氢吸附脱硫过程中的反应行为,结果发现,汽油中C5和C6烯烃主要发生加氢饱和反应,异构化和芳构化反应性能较差,这是导致精制后汽油辛烷值损失的主要原因。为了减少S-Zorb工艺中C5和C6烯烃加氢饱和引起的辛烷值损失,以9∶1的质量比混合工业吸附剂和实验室研制的具有异构化及芳构化性能的助催化剂,优化并获得提高汽油辛烷值的工艺条件为:反应温度为430℃、反应压力为2.4 MPa、重时空速为4 h-1、氢油摩尔比为0.30。相较工业吸附剂,精制汽油硫质量分数小于10μg/g,C5和C6烯烃减少量降低3.84%,C5和C6异构化程度提高0.71,汽油辛烷值损失减少1个单位。