1 前言
　　近年来，我国国民经济的持续发展促进了交通运输能力的迅速提高，车用发动机柴油机化使我国对中间馏分油(喷气燃料、柴油，以下同)的需求量越来越大，而目前市场上柴油供不应求，柴汽比过低，柴油质量差，这些状况严重影响了我国的经济发展及炼油企业的经济效益。因此，如何充分利用现有条件，依靠科技进步，增产优质中间馏分油，是目前我国炼油行业面临的一项非常紧迫的任务。

　　加氢裂化技术具有加工原料范围广，生产产品质量好，品种多，液体产品收率高，生产灵活性大等其它任何炼油技术都不具备也不可替代的特点，由于它不仅能为炼油工业生产优质轻质油品和环境友好的中间馏分油产品，而且能为化工装置提供优质的乙烯裂解原料，所以，加氢裂化技术已成为石油化工企业中，炼油与化工结合的核心技术。因此，深入研究该项技术中影响中间馏分油收率和性质的因素是炼油行业中科研人员的一项重要任务。

　　 2 影响加氢裂化技术中间馏分油收率和性质的因素
　　加氢裂化技术不仅可以生产低硫低芳烃清洁中间馏分油，而且还可以通过对催化剂性能、装置操作工艺条件、原料油性质、反应床层温升、分馏塔产品切割方案等的优化选择，达到增加中间馏分油收率的目的。

　　2.1 催化剂对中间馏分油收率和性质的影响
　　加氢裂化技术的核心是加氢裂化催化剂，只有提高了催化剂的选择性能，才能提高中间馏分油的收率。加氢裂化催化剂中载体和活性金属分别起到不同的作用。

　　2.1.1 载体对中间馏分油收率和性质的影响
　　由于加氢裂化反应是加氢精制反应和催化裂化正碳离子反应的组合反应，因此加氢裂化催化剂是一种具有加氢功能和裂化功能的双功能催化剂。催化剂由非贵金属负载到载体上提供加氢活性中心；裂化和异构化活性主要由改变催化剂载体的酸性及酸量来实现，即使用无定形硅铝、分子筛硅铝或二者的复合物作为载体来提供裂化及异构化活性中心。

　　无定形催化剂的酸性载体组分通常选自无定形硅铝、无定形硅镁及其他改性氧化铝等，分子筛催化剂的酸性载体组分则主要选自各种改性Y型分子筛、β分子筛、丝光沸石、ZSM系列、SAPO系列分子筛以及Ω分子筛等。无定形载体与分子筛载体性质的比较见表1。

　　表1 无定形载体与分子筛载体比较
　　项目 无定形载体 分子筛载体
　　酸中心数 少 多
　　反应活性 低 高
　　运转周期 短 长
　　温度敏感性 差 好
　　抗氮性能 差 好
　　原料适应性能 差 好
　　中油选择性 好 差
　　中油选择性稳定性 好 差
　　
　　从表1可看出，两种载体的优缺点互补，由于两种载体的特性及中油型加氢裂化技术的需要，选择无定形载体和分子筛载体的复合载体作为加氢裂化催化剂的载体是今后中油型加氢裂化催化剂开发的趋势。这样即可以保证催化剂的反应活性又提高了中间馏分油的收率。

　　目前，国内加氢裂化装置采用的裂化催化剂主要有三种类型：一是轻油型(主要产品为石脑油及喷气燃料)催化剂。此类催化剂沸石分子筛含量高，酸性较高，孔体积、堆积密度略小，比表面积大。3905催化剂是典型的轻油型催化剂。二是中油型(主要产品为喷气燃料及柴油)催化剂。该类催化剂分子筛含量较少，具有较弱的酸性和强的加氢活性，较大的孔径，可以减少二次裂解。3903催化剂便是其代表。三是高中油型(大量生产喷气燃料和柴油)催化剂。这类催化剂分子筛含量少，酸性中心数量少，酸强度大，二次孔发达，可抑制二次裂解及大分子的多段裂解，因此所用的沸石分子筛必须经苛刻处理。3974催化剂属于此类催化剂。不同类型加氢裂化催化剂的物化性质见表2。
　　
　　表2 不同类型加氢裂化催化剂的物化性质
　　类型 牌号 目的产品 孔体积(m3/g) 比表面(m2/g) 堆积密度(t/m3)
　　轻油型 3905 石脑油、喷气燃料 ≮0.25 ≮380 0.70～0.80
　　中油型 3903 喷气燃料、柴油 <0.28 >260 0.75～0.85
　　高中油型 3974 喷气燃料、柴油 0.30～0.40 230～250 0.79～0.95
　　
　　董松涛经试验研究表明，载体对催化剂性能的影响主要有以下几个方面：

　　(1)一定范围内，催化剂中分子筛的用量越多，中间馏分油选择性越低。对中间馏分油型加氢裂化催化剂，分子筛用量应低于15%～20%。

　　(2)分子筛的晶胞常数越低，催化剂的选择性越高，晶胞常数低于2.345 nm, 中间馏分油选择性的提高不大。

　　(3)二次孔孔容是影响催化剂异构性能的重要因素，孔容越大，异构性能越好。

　　(4)增加载体的强酸中心数量，提高强酸对弱酸的比例，有利于提高催化剂的中间馏分油选择性。

　　(5)当使用无定形硅铝作为载体时，采用氧化铝含量在60%左右的无定形硅铝，催化剂的活性较高。

　　2.1.2 金属组分对中间馏分油收率和性质的影响
　　金属组分是加氢-脱氢活性的来源，它能够迅速将结焦前驱体加氢，避免酸中心被覆盖，从而起到保护酸中心的作用，并能发生HDS、HDN、HDM、HDO等反应，脱除原料中的杂质，改善油品的性质，使裂化反应顺利的完成。经过多年的发展，虽然加氢裂化催化剂的载体有了很大的变化，但金属组分基本未变。金属组分一般选自元素周期表中ⅥB和Ⅷ族元素，可分为贵金属和非贵金属两类，前者以Pt、Pd为主，多以金属单质形式使用，后者主要有Ni、Co、Mo、W，多以相互组合的硫化物形态使用，这些金属和复合物的加氢能力从小到大为：Co/Mo≤Ni/Mo<Ni/W<Pt(Pd)。目前，绝大部分的工业加氢裂化催化剂采用相互组合的过渡金属硫化物作为加氢组分。由于Ni-W组合加氢功能最强，而且价格也较低，因此大多数加氢裂化催化剂选择Ni-W为加氢组分。

　　虽然催化剂的金属上量越高，加氢性能越强，催化剂的异构性能和中间馏分油的选择性也越高，但对含15%左右USY载体的催化剂而言，金属Ni-W的上量不应超过催化剂重量的28%～30%{(Ni/(Ni+W))=0.5}。

　　2.2 工艺条件对中间馏分油收率和性质的影响
　　2.2.1不同转化率下中间馏分油的收率和性质
　　Chevron公司用ICR-117加氢裂化催化剂进行了单段加氢裂化工艺过程的试验，试验考察了转化率与产品分布的关系，其规律见表3。当转化率在55(v)%左右时，柴油收率最高，为27.0%(体)，而转化率为70(v)%时，柴油收率则降至23.5%(体)。中间馏分油收率随着转化率的增加而增加，其增幅低于石脑油馏分，并且越重的部分增加越少，甚至会下降，主要由于二次裂解反应造成。产品的低温性质如冰点和凝点在转化率变化时影响不大，只是冰点略有降低，芳烃含量随转化率的增加而减少，喷气燃料的烟点随转化率的增加而升高。尾油BMCI值随着转化率的增加而降低。

　　表3 单段裂化的产品分布
　　转化率/(v)% 40 55 70
　　各馏分产品收率/%(体)C5-82℃ 5.0 9.0 16.0
　　82～200℃ 13.0 24.0 36.5
　　200～338℃ 26.0 27.0 23.5
　　>338℃ 60.0 45.0 30.0
　　>C5总液收 104.0 105.0 106.0
　　
　　Union公司研究表明，柴油馏分收率在转化率为60(v)%左右有一最大值，转化率大于60(v)%时，中间馏分油的收率不再增加，柴油的十六烷值也不再增加。而且化学氢耗将增加，因此在100%转化的加氢裂化工艺过程中，一般都将单程转化率控制在60(v)%～70(v)%。

　　2.2.2 反应压力对中间馏分油收率与性质的影响
　　由于加氢裂化工艺过程的裂化功能，主要由无定形硅铝或沸石分子筛的固体酸所提供，它遵循正碳离子反应和β键断裂的反应机理，而这一催化反应过程基本上与氢气分压无关，因此反应压力对中间馏分油产率没有影响。但随着压力的增加，油品中与芳香性有关的指标都变好，如芳烃含量，喷气燃料的烟点，柴油的十六烷值也随压力增加而增加，反应压力的增加提高了过程的加氢反应速率，抑制了焦炭的生成，从而会降低催化剂的失活速度，使催化剂的运转周期延长。但是，压力的增加也会增加装置的建设投资和操作费用。因此，应科学地选择加氢裂化装置的操作压力等级。

　　2.2.3 操作方式对中间馏分油收率与性质的影响
　　加氢裂化装置的操作方式主要有单程通过、未转化油部分循环和全循环三种。采用不同的操作方式，不仅对加氢裂化的产品分布有较大的影响，对加氢裂化的产品质量，尤其是柴油产品的质量也有明显的影响。

　　曾榕辉等研究表明，采用单程通过(沙中VGO的单程转化率为80%，伊轻VGO的单程转化率为75%)操作方式时，沙中VGO加氢裂化所得260～370℃柴油、伊轻VGO加氢裂化所得282～350℃柴油的芳烃含量分别为14.1%(v)和9.2%(v)，十六烷值分别为59.2和58.5；采用部分循环(沙中VGO外甩尾油20%，伊轻VGO外甩尾油25%)操作方式时，芳烃含量分别为13.7%(v)和7.5%(v)，十六烷值分别为63.1和60.0；采用全循环操作方式时，芳烃含量分别为12.3%(v)和5.7(v)，十六烷值分别为68.8和65.5。可以看出，采用全循环操作方式的柴油质量相对最好(十六烷值最高，芳烃含量低)，采用单程操作方式的柴油质量最差。

　　2.3原料油性质对中间馏分油收率与性质的影响
　　2.3.1 原料馏分与目的产品重叠对中间馏分油收率与性质的影响
　　前面曾指出，通常中油型加氢裂化反应的单程转化率为60(v)%左右，这说明原料中的原组分烃类不能全部转化，仍保留一部分在未转化油中。如果原料中含有的轻馏分馏程与中间馏分油产品相重叠，则原料中未转化的正构烷烃也会直接进入产品馏分中，显然会影响中间馏分油产品的低温性能。在使用相同的加氢裂化催化剂及工艺条件下，中间馏分油产品的性质及收率很大程度上取决于原料的性质，特别是与原料的族组成有关。

　　2.3.2 原料油中大于某一温度范围的馏分油含量对中间馏分油收率与性质的影响
　　笔者试验研究表明：在工艺条件和裂化深度相同的条件下，加氢裂化催化剂对三种不同原料进行加氢裂化，由于原料中>350℃馏分油的含量不同，其产品分布也是不同的，总体表现为原料中>350℃馏分油含量增加，柴油、低凝柴油的收率增加，中油选择性增加。

　　Chevron公司的一个中间馏分油加氢裂化工艺，在对催化剂、工艺条件、原料油氮含量、重金属含量等进行限定的同时，重点对>371℃馏分油含量进行了限定，要求原料中>371℃馏分油含量至少要达到60(v)%以上，以免对加氢裂化中油选择性产生不良的影响。

　　2.4 反应温升对中间馏分油收率与性质的影响
　　由于加氢裂化是放热反应，在加氢裂化装置反应器内，当原料通过催化剂床层被裂化成目的产品的同时，也放出大量的热量，这些热量沿原料的流向扩散，使加氢裂化反应器的进、出口产生较大的温升。同时，在加氢裂化反应器催化剂床层的上部，裂化原料中含有一定数量的有机氮，在加氢裂化催化剂加氢组分的精制下，裂化原料到达反应器催化剂床层的底部，有机氮的含量已经很少，削弱了裂化原料中的氮化物对加氢裂化催化剂酸性裂化活性中心的抑制作用，使反应器底部的催化剂表现出很强的酸性，造成反应器底部的原料过度裂化，二次裂化严重、目的产品的选择性降低，严重影响加氢裂化催化剂的中油选择性。

　　笔者试验研究表明：在工艺条件和裂化深度相同的条件下，同一加氢裂化催化剂，反应器床层有20℃反应温升同无反应温升的情况比较，产品收率总体表现为，石脑油的收率增加、柴油和低凝柴油的收率减少，尤其影响中油收率和中油选择性，中油收率下降1.9～4.7个单位，中油选择性下降了2.5～3.5个单位，由此可见反应温升对加氢裂化催化剂的中油选择性影响是非常大的。一般采用对反应器床层分段注冷氢、急冷油、含氮原料、调整循环氢中氨浓度等方法，消除反应温升对加氢裂化反应中油选择性的影响。

　　2.5 产品的切割方案对中间馏分油收率与性质的影响
　　调整产品切割方案是指在保证柴油凝点、闪点和干点满足指标要求的前提下，尽可能拓宽柴油馏分的切割范围，这样可大幅度提高加氢裂化装置柴油产品收率。抚顺石油化工研究院试验表明，使用高压下单段单剂一次通过工艺流程和柴油型催化剂的加氢裂化装置，在使柴油产品质量满足现行指标的前提下，通过拓宽柴油馏分的切割范围，柴油收率可以从39.99wt%提高到78.83wt%，采用一段串联一次通过工艺和中油型催化剂时，可以将柴油产率从12.39wt%提高到51.91wt%，而且这一措施对不同类型加氢裂化装置都是行之有效的。所以可以根据市场对馏分油的需求变化情况采取相应的调整产品切割方案的措施来增产柴油，从而最大限度的为企业创造经济效益。

　　3 结束语
　　为了增产优质的中间馏分油，加氢裂化技术应选择具有中等裂化活性、较好的加氢活性的催化剂；采用最佳的反应压力、60(v)%～70(v)%的单程转化率及合适的操作方式；根据目的产品选用合适的原料油；按照市场对产品的需求调整分馏塔的切割方案；尽量避免反应器床层内的温升。炼油企业只有从以上几个方面着手，找到最佳的加氢裂化装置生产方案，以市场对产品的需求为导向，才能使经济效益最大化。