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1、十六烷值(Cetane number):十六烷值是指与柴油自燃性相当的标准燃料中所含正十六烷的体积百分 数。标准燃料是用正十六烷与 2-甲基萘按不同体积百分数配成的混合物。其中正 十六烷自燃性好，设定其十六烷值为 100，2-甲基萘自燃性差，设定其十六烷值 为 0。也有以 2，2，4 ，4，6，8，8-七甲基壬烷代替 2-甲基萘，设定其十六烷值 为 15 。十六烷值测定是在实验室标准的单缸柴油机上按规定条件进行的。十六 烷值高的柴油容易起动，燃烧均匀，输出功率大；十六烷值低，则着火慢，工作 不稳定，容易发生爆震。一般用于高速柴油机的轻柴油，其十六烷值以40-55为 宜；中、低速柴油机用的重柴油
2、的十六烷值可低到 35 以下。柴油十六烷值的高 低与其化学组成有关，正构烷烃的十六烷值最高，芳烃的十六烷值最低，异构烷 烃和环烷烃居中。当十六烷值高于50 后，再继续提高对缩短柴油的滞燃期作用 已不大；相反，当十六烷值高于 65 时，会由于滞燃期太短，燃料未及与空气均 匀混合即着火自燃，以致燃烧不完全，部分烃类热分解而产生游离碳粒，随废气 排出，造成发动机冒黑烟及油耗增大，功率下降。 加添加剂可提高柴油的十六 烷值，常用的添加剂有硝酸戊酯或已酯。柴油十六烷值;cetane number(CN) of diesel fuel：性质：在标准化条件下，指明柴 油着火性的约定数值。在标准试验机试验中，
3、当试验燃料与标准燃料比较具有相 同的着火滞后期时，标准燃料混合物中正十六烷所占的体积百分数即十六烷值。 十六烷值高的柴油，着火滞后期较短。其高低因柴油组分不同而异。烷烃十六烷 值高，芳烃最低，环烷烃和烯烃介于两者之间。当十六烷值低于发动机使用要求 时，会出现燃烧延迟和燃烧不完全而导致发生爆震，降低发动机功率，增大耗油 量。十六烷值过高，会出现燃烧不完全，冒黑烟、增大耗油量。一般来说高速柴 油机要求柴油十六烷值约在4056之间，普通柴油机在4045之间即可。为了 提高十六烷值，可以加入少量十六烷值改进剂(如硝酸异戊酯)。十六烷值是柴油 规格的重要指标。催化柴油MCI工艺技术应用概况 我国目前的柴
4、汽比较低，柴油数量满足不了市场的需求。柴油中的三分之一是催 化裂化柴油。催化柴油中含有较多的杂原子化合物、烯烃和芳烃，颜色不好，安 定性较差，尤其是十六烷值很低。随着重油催化裂化技术的发展和掺渣量的增加， 催化柴油的质量问题变得更为突出。当前国内外普遍采用的劣质催化柴油改质手段是加氢精制和加氢裂化。催化柴油 加氢精制，是在中、低压的条件下，进行烯烃加氢饱和、脱硫、脱氮及芳烃部分 饱和反应，可改善其颜色和安定性，而十六烷值提高幅度较小，尤其是加工劣质 原料的催化装置，其催化柴油通过加氢精制远不能满足产品对十六烷值的要求。近几年开发的劣质柴油中压加氢改质工艺，是中压下的一种加氢裂化过程，转化 率一
5、般为 40%60%，虽然其柴油产品的十六烷值较原料可提高1020个单位， 但柴油收率低，化学氢耗高，不适应国内市场的需求。因此，开发一种既能最大 限度提高柴油十六烷值，又能得到较高的柴油收率的劣质催化柴油改质技术，是 人们普遍关注的课题。抚顺石油化工研究院新开发的一种提高催化柴油十六烷值的加氢改质工艺技术(Maximum Cetane number Improvement，简称MCI)。该技术在吉林化学工业公 司炼油厂20万吨/年加氢装置应用成功后，先后有7家炼厂采用该技术。该技术 不仅能大幅度提高催柴的十六烷值，同时还能获得较高的柴油收率，获得 2001 年度国家科技发明二等奖，具有显著的经
6、济效益和社会效益，有可观推广应用前 景。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23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
7、。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)和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
8、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
9、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。催化柴油MCI技术对催化剂的要求MCI 过程的关键是要开发出一种具有良好芳烃加氢饱和性能和开环选择性较 高的催化剂。该过程的催化剂应具有较高的催化活性，保证有较高的芳烃转化 深度，具备较高的选择
10、性使环烷开环而不断链，保证十六烷值提高幅度较大和 有较高的柴油收率。此外，还应具有较高的抗杂质能力和较好的稳定性，使之 能够适应劣质原料和保证长周期稳定运转。MCI 催化剂理化性质牌号3963形状三叶草直径mm1.2 1.4长度 mm38耐压强度N/mm13孔容ml/g0.28比表面 m2/g200堆积密度g/ml0.82 0.92将 MCI 催化剂与一种性能较好的加氢精制催化剂，用同一种原料油，在完全相同的反应条件下进行了对比试验，试验结果见下表。一组典型原料MCI与HT产品性质项目原料油MCI产品HT产品密度(20 C) g/cm30.91230.86830.8758馏程C50%28426
11、226790%34434133895%357360350运动粘度（20 C）mm2/s3.84.8凝固点C0-4-2硫含量m%0.3210.0200.020氮含量m%0.0800.0035.02.52.0十六烷值（实测）25.037.533.6十六烷值增值12.58.6MCI 产品与 HT 产品的杂质含量和颜色基本相同，十六烷值的提高幅度有较 大的差别，HT过程柴油的十六烷值由25.0提高至33.6，提高了 8.6个单位。 而MCI过程由25.0提高至37.5，提高了 12.5个单位，较HT过程提高近4个 单位。催化柴油MCI技术对不同原料的适应性选用了我国几种主要原油的重催柴油，考察了 MC
12、I过程对这几种原料的改质 效果。试验原料油主要性质原料油大庆催柴大港催柴管输催柴辽河催柴密度(20 C) g/cm30.86800.88820.91230.8949馏程CASTM-D86ASTM-D86ASTM-D86ASTM-D86IBP18414822213410%22520324623230%24523026325950%26625628429170%29328931132190%32532334434495%337332357352EBP343340360361凝点C-11-80-4运动粘度(20 C) mm2/s3.8603.4276.403酸度 mgK0H/100ml0.161.4
13、5实际胶质mg/100ml83.288.8248.0344.4硫含量|J g/g1200160032101400氮含量M g/g8628508001921残炭%0.090.67颜色色号5.05.5十六烷值（实测）36.724.225.025.1重油催化柴油MCI试验主要工艺条件原料油大庆催柴大港催柴管输催柴辽河催柴氢分压MPa6.06.16.86.5平均反应温度C346.7350380350空速h-1 (v)1.50.91.51.0氢油体积比500:1700:1800:1800:1柴油收率%98.4197.249597C +液收%100.5999.469899MCI 试验产品性质原料油大庆催柴
14、大港催柴管输催柴辽河催柴新标准密度(20 C) g/cm30.84640.85350.86830.8719实测馏程CASTM-D86ASTM-D86ASTM-D86ASTM-D86GB/T653650%25823926228230090%31831034134335595%330326360352365凝点C-16-14-4-4冷滤点C-5-7运动粘度(20 C) mm?/s3.83.03.85.8酸度 mgK0H/100ml1.120.240.881.707实际胶质mg/100ml23.013.440.848.4铜片腐蚀级11111闪点C766755碘值克碘/100ml0.700.23硫含量M g/g10034.8502000残炭%0.3
