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低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油催化裂化與催化裂解性能

文檔作者：田愛珍1,潘志爽1,宗鵬2,王漫云1,楊周俠1 文檔來源： 1.中國(guó)石油石油化工研究院蘭州化工研究中心 2.中國(guó)石油蘭州寰球工程有限公司		更新日期： 2026年05月13日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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上一篇：非均相催化臭氧化催化劑載體研究進(jìn)展

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第39卷第6期
2021年11月
石化技術(shù)與應(yīng)用
Petrochemical Technology &amp;amp; Application
Vol.39 No.6
Nov. 2021
10.19909/j.cnki.ISSN1009-0045.2021.06.0404
研究與開發(fā)（404~407）
低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油催化裂化與催化裂解性能
田愛珍1,潘志爽1,宗鵬2,王漫云1,楊周俠1
（1.中國(guó)石油石油化工研究院蘭州化工研究中心，甘肅蘭州730060；
2.中國(guó)石油蘭州寰球工程有限公司，甘肅蘭州730060）
摘要：在小型固定流化床中，分別以低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油，以及減壓蠟油與減壓渣油（二者質(zhì)量比 為7：3）混合物為原料，在催化裂化或催化裂解催化劑（二者牌號(hào)分別為L(zhǎng)IP-300,LHP-A）作用下進(jìn)行了 相應(yīng)的反應(yīng)。結(jié)果表明：在反應(yīng)溫度為500 催化劑/原料油（簡(jiǎn)稱劑油比，質(zhì)量比，下同）為4,反應(yīng)壓力 為0.1 MPa,質(zhì)量空速為15h-i的常規(guī)催化裂化條件下，與混合原料油相比，低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油的液化 氣和丙烯收率分別增加了 11.25,3.89個(gè)百分點(diǎn)，丙烯/液化氣（質(zhì)量比）提高了 0.04個(gè)單位，后者裂化性能 優(yōu)于前者。另外，以費(fèi)-托合成重質(zhì)油為原料,在反應(yīng)溫度為500 劑油比為6,反應(yīng)壓力為0.1 MPa,質(zhì)量 空速為10h-i的最佳催化裂化條件下，汽油收率最高可達(dá)60.37%；在反應(yīng)溫度為590七，劑油比為 7.84,反應(yīng)壓力為0.1 MPa,質(zhì)量空速為10屮的最佳催化裂解條件下，三烯收率可達(dá)52.29%。
關(guān)鍵詞:費(fèi)-托合成重質(zhì)油;催化裂化;催化裂解;汽油;低碳烯桂
中圖分類號(hào):TE 626.25 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào):1009-0045（2021 ）06-0404-04
隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，以及石油資源的 日益短缺，對(duì)于石油替代能源的研究逐步深入。 目前，煤、天然氣經(jīng)Fischer-Tropsch （以下簡(jiǎn)稱 費(fèi)-托）合成技術(shù)（包括低溫和高溫）［|期生產(chǎn)液體 燃料已成為研究熱點(diǎn)。由于低溫費(fèi)-托合成工藝 反應(yīng)能耗低，所以該技術(shù)近年來得到快速發(fā)展。 采用該技術(shù)生產(chǎn)的粗產(chǎn)品主要有輕質(zhì)油、重質(zhì)油 與重質(zhì)蠟油。其中：重質(zhì)油具有低硫、不含芳桂、 正構(gòu)烷怪含量高、含部分a-烯桂等特點(diǎn)，可以通 過深加工生產(chǎn)重質(zhì)液體石蠟、汽油、環(huán)保溶劑油、 烷基苯等高附加值產(chǎn)品W本工作分別以低溫費(fèi)_ 托合成重質(zhì)油，以及減壓蠟油與減壓渣油混合物 為原料，在不同類型催化劑作用下進(jìn)行了催化裂 化或催化裂解反應(yīng)，對(duì)比分析了 2種原料在不同 制備工藝下的產(chǎn)品收率與裂化性能。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1原材料
低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油由陜西未來能源化工 有限公司生產(chǎn)。混合原料油，減壓蠟油摻煉減壓 渣油，二者質(zhì)量比為7：3,取自中國(guó)石油蘭州石化 公司（以下簡(jiǎn)稱蘭州石化）140萬t/a催化裂化裝 置。這2種原料油的性質(zhì)見表1。
«1原料油性質(zhì)
性質(zhì)
混合原料油
低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油
密度：/(kg-m-3)
901
832
相對(duì)分子質(zhì)量
419
388
殘?zhí)抠|(zhì)量分?jǐn)?shù)
4.2
0.8
元素組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)
N
0.06
0.04
H
12.66
16.27
C
86.60
83.20
含重金屬量/（|JLg-g_1）
Fe
6.83
0.82
Ni
4.35
0.50
Ca
4.36
0.33
Cu
0.35
0.26
V
5.13
<0.01
族組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%
飽和烽
58.4
76.8
芳婭
37.2
22.7
膠質(zhì)
4.4
0.5
憾程比
初憾點(diǎn)
214
147
10%
342
257
收稿日期：2021-06-15 ；修回日期：2021-08-20
基金項(xiàng)目：中國(guó)石油天然氣股份有限公司資助項(xiàng)目（項(xiàng)目 編號(hào)：2019-CB-10-01）
作者簡(jiǎn)介：田愛珍（1979—）,女,新疆石河子人，碩士，高級(jí)工 程師。主要從事催化製化催化劑工藝研究與催化劑評(píng)價(jià)工 作，已發(fā)表論文5篇。
第6期
田愛珍等.低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油催化製化與催化裂解性能
? 405 ?
續(xù)表1
性質(zhì)
混合原料油
低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油
30%
398
313
50%
442
343
70%
499
378
催化裂化催化劑,牌號(hào)為L(zhǎng)IP-300,比表面積 為221.4 n?/g,孔體積為0.2 mL/g,Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.137%,微反活性為70%0催化裂解催化劑，牌號(hào) 為 LHP-A,上述各值依次為 223.1 m2/g,0.18 mL/g, 0.079%,40%o二者均由蘭州石化催化劑廠生產(chǎn)。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
在河南洛陽石油化工工程公司開發(fā)的小型 固定流化床裝置中，研究了原料油的催化裂化與 催化裂解性能。催化劑裝填量為200 go裝置包括 進(jìn)油、進(jìn)水、反應(yīng)、產(chǎn)物分離收集和溫度控制系 統(tǒng)。不同反應(yīng)類型的操作條件見表2。
表2不同反應(yīng)類型的操作條件
操作條件
常規(guī)催化裂化
催化裂化
反應(yīng)溫度/兀
500
500
反應(yīng)壓力/MPa
0.1
0.1
催化劑/原料油?（質(zhì)量比）
4
6
質(zhì)量空速/h-i
15
10
*以下簡(jiǎn)稱劑油比。
1.3試樣表征與儀器
在美國(guó)Agilent公司制造的6890型氣相色譜 儀器中，根據(jù)ASTM D 2887分析樣品的液體組 成，并且利用模擬蒸脩分析軟件計(jì)算液相產(chǎn)品收 率;另外，在該儀器中，采用UOP-539法測(cè)定氣相 產(chǎn)品組成，根據(jù)色譜圖與面積歸一法計(jì)算各組分 收率。
2結(jié)果與討論
2.1低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油性質(zhì)
由表1可知：與混合原料油相比，低溫費(fèi)-托 合成重質(zhì)油含重金屬量低，飽和桂質(zhì)量分?jǐn)?shù)高， 傳出體積分?jǐn)?shù)為70%的僧出溫度降低了 121 °C, 具有良好的裂化性能。此外，由表3可知：費(fèi)-托 合成重質(zhì)油的碳數(shù)分布寬（C8~C«））,并且C『C32 的碳數(shù)相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。
表3低溫費(fèi)-托合成童質(zhì)油的磺數(shù)相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布％
碳數(shù)
相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)
碳數(shù)
相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)
c8
0.5
C18
7.5
C9
0.6
Cao
16.0
C10
1.0
c%
26.0
Cn
1.5
C28
11.5
Cn
2.0
C32
2.5
C13
2.4
C36
2.4
C14
2.5
C40
2.0
C15
4.0
C50
2.5
C16
6.0
C52
0.6
C17
6.5
Ca)
2.0
2.2不同原料催化裂化性能對(duì)比
由表4可知:在常規(guī)催化裂化條件下,費(fèi)-托 合成重質(zhì)油的轉(zhuǎn)化率達(dá)到88.88%,重油收率較混 合原料油降低了 4.55個(gè)百分點(diǎn),表明前者裂化性 能好，是一種良好的催化裂化原料，這與表1結(jié) 果相吻合;另外，與混合原料油相比，費(fèi)-托合成 重質(zhì)油產(chǎn)物中的液化氣和丙烯收率分別提高了 11.25,3.89個(gè)百分點(diǎn)，丙烯/液化氣（質(zhì)量比，下 同）提高了 0.04個(gè)單位，表明后者具有良好的丙 烯選擇性。催化裂化目的產(chǎn)物收率與原料族組成 有關(guān),費(fèi)-托合成重質(zhì)油的鏈烷桂質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高、 不含芳怪，前者在催化裂化過程中主要發(fā)生分解 反應(yīng),使大分子鏈烷怪分解為小分子怪。因此，在 費(fèi)-托合成重質(zhì)油催化裂化過程中，液化氣和汽 油收率均較高。
表4常規(guī)催化製化條件下不同原料油產(chǎn)物收率對(duì)比
項(xiàng)目
混合原料油
低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油
產(chǎn)物收率/%
干氣
2.73
2.51
液化氣
16.84
28.09
汽油
49.78
56.02
柴油
17.04
9.59
重油
5.25
0.70
焦炭
7.56
2.26
轉(zhuǎn)化率/%
76.91
88.88
總液體收率/%
83.66
93.70
輕質(zhì)油收率/%
66.82
65.61
丙烯收率/%
4.04
7.93
丙烯/液化氣（質(zhì)量比）
0.24
0.28
2.3對(duì)費(fèi)-托合成重質(zhì)油催化裂化性能的影響
2.3.1反應(yīng)溫度
由表5可知，在催化裂化反應(yīng)條件下,以費(fèi)-
? 406 ?
石化技術(shù)與應(yīng)用
第39卷
托合成重質(zhì)油為原料，隨著反應(yīng)溫度升高，轉(zhuǎn)化 率提高，液化氣和丙烯收率增加，汽油收率呈下 降趨勢(shì)。從熱力學(xué)角度分析，較高的反應(yīng)溫度有 利于裂化反應(yīng)進(jìn)行,并且高溫會(huì)加速汽油的二次 反應(yīng)，導(dǎo)致汽油收率隨著反應(yīng)溫度的升高而降 低；烯桂的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)溫 度的升高，氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)速度降低，故升高反應(yīng)溫 度有利于增產(chǎn)丙烯。綜上所述，本工作最佳催化 裂化反應(yīng)溫度為500
表5反應(yīng)溫度對(duì)費(fèi)-托合成重質(zhì)油催化製化性能的彩響
項(xiàng)目
反應(yīng)溫度/咒
480
500
520
590
產(chǎn)物收率/%
干氣
1.41
1.96
1.96
2.83
液化氣
25.48
28.03
32.24
51.54
汽油
66.35
60.37
59.95
39.42
柴油
6.50
5.76
2.65
2.11
重油
0.68
0.36
0
0
焦炭
2.63
2.75
2.86
3.65
轉(zhuǎn)化率/%
92.82
93.88
97.35
97.89
丙烯收率/%
8.15
8.97
10.96
18.04
丙烯/液化氣（質(zhì)量比）
0.32
0.32
0.34
0.35
2.3.2劑油比
由表6可知：在催化裂化反應(yīng)條件下，隨著 劑油比增大，轉(zhuǎn)化率提高，重油收率呈下降趨勢(shì)， 汽油收率存在最大值；當(dāng)劑油比為6時(shí)，汽油收 率最高可達(dá)60.37%0提高劑油比,增加了油氣混 合物接觸催化劑的概率，促進(jìn)了原料油催化裂化 反應(yīng)。由于汽油屬于催化裂化的中間產(chǎn)品，高劑 油比會(huì)加劇汽油裂化反應(yīng)，導(dǎo)致收率降低。因此， 本工作最佳催化裂化反應(yīng)的劑油比為6。
表6劑曲比對(duì)費(fèi)-托合成重質(zhì)油催化製化性鬻的影響
劑油比（質(zhì)量比）
4
5
6
8
產(chǎn)物收率/%
干氣
1.38
1.32
1.96
2.06
液化氣
25.46
27.25
28.03
33.44
汽油
59.45
60.08
60.37
56.14
柴油
9.49
7.40
5.76
4.51
重油
0.79
0.59
0.36
0.11
焦炭
2.63
2.73
2.75
2.99
轉(zhuǎn)化率/%
8&amp;amp;92
91.37
93.88
94.63
丙烯收率/%
8.15
8.72
&amp;amp;97
11.04
丙烯/液化氣（質(zhì)量比）
0.32
0.32
0.32
0.33
由表6還可知，隨著劑油比的增加，丙烯收 率增加，丙烯選擇性略有變化，表明隨著劑油比 的增加，二次裂化概率提高，液化氣收率呈增長(zhǎng) 趨勢(shì)。
2.4對(duì)費(fèi)-托合成重質(zhì)油催化裂解性能的影響 2.4.1反應(yīng)溫度
由表7可知：在劑油比為4,反應(yīng)壓力為 0.1 MPa,質(zhì)量空速為10 h-1的條件下，隨著反應(yīng) 溫度的升高，催化裂解產(chǎn)物中乙烯、丙烯和丁烯 收率均提高，汽油和柴油收率均呈下降趨勢(shì)。這 表明提高反應(yīng)溫度，催化裂解程度加劇，抑制了 氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，降低了烯姪飽和度何。因此,本工作 最佳催化裂解溫度為590 T。
表7反應(yīng)蠱度對(duì)費(fèi)-托合成重質(zhì)油催化製解性能的影響％
項(xiàng)目 -
反應(yīng)溫度/弋
530
560
590
產(chǎn)物收率
干氣
9.18
10.04
14.29
液化氣
40.63
46.48
49.12
汽油
40.46
34.65
28.88
柴油
5.25
4.30
2.93
重油
0.73
0.48
0.29
焦炭
2.97
3.33
3.73
轉(zhuǎn)化率
93.24
94.51
96.02
總液體收率
86.34
85.43
80.93
乙烯收率
7.10
7.10
9.93
丙烯收率
12.59
14.77
18.46
丁烯收率
10.59
11.08
13.21
2.4.2劑油比
由表8可知,在反應(yīng)溫度為590七,反應(yīng)壓力 為0.1 MPa,質(zhì)量空速為10h-1的條件下，隨著劑 油比的增加，乙烯、丙烯、丁烯、汽油和柴油收率 的變化趨勢(shì)與反應(yīng)溫度影響的相吻合。這是由于 劑油比增加,桂類和固體催化劑顆粒接觸概率增 多，催化劑活性中心結(jié)焦覆蓋的程度降低，裂解 反應(yīng)程度加深a。因此，本工作最佳催化裂解劑 油比為7.84。
表8劑油比對(duì)費(fèi)-托合成重質(zhì)油催化製解性能的彩響 ％
項(xiàng)目
劑油比（質(zhì)量比）
4.00
5.80
7.84
產(chǎn)物收率
干氣
14.29
17.30
18.42
第6期
田愛珍等.低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油催化製化與催化裂解性能
? 407 ?
續(xù)表8
項(xiàng)目 -
劑油比(質(zhì)量比)
4.00
5.80
7.84
液化氣
49.12
52.33
54.85
汽油
28.88
22.02
18.09
柴油
2.93
2.70
2.13
重油
0.29
0.40
0.28
焦炭
3.73
4.52
5.73
轉(zhuǎn)化率
96.02
96.17
97.09
總液體收率
80.93
77.05
75.07
乙烯收率
9.93
11.84
13.28
丙烯收率
1846
21.79
23.22
丁烯收率
13.21
14.89
15.79
3結(jié)論
a.
在催化裂化常規(guī)條件下，與混合原料油相 比，以低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油為原料的液化氣、丙 烯收率和轉(zhuǎn)化率依次提高了 11.25,3.89,11.97個(gè) 百分點(diǎn)，重油收率降低了 4.55個(gè)百分點(diǎn)，丙烯/液 化氣提高了 0.04個(gè)單位，后者具有良好的丙烯選 擇性和裂化性能。
b.
以低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油為原料，在反應(yīng)溫 度為500七，劑油比為6,反應(yīng)壓力為0.1 MPa,質(zhì) 量空速為10 h-1的最佳催化裂化反應(yīng)條件下，產(chǎn) 物中汽油、液化氣和丙烯收率依次為60.37%, 2&amp;amp;03%, 8.97%。
c.
以低溫費(fèi)-托合成重質(zhì)油為原料，在反應(yīng)溫 度為590 劑油比為7.84,反應(yīng)壓力為0.1 MPa, 質(zhì)量空速為10 h-1的最佳催化裂解條件下，產(chǎn)物 中液化氣、丙烯、三烯(乙烯、丙烯和丁烯)收率依 次為 54.85%,23.22%,52.29%O
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Catalytic cracking and catalytic pyrolysis performance of low temperature Fischer-Tropsch synthetic heavy oil
TIAN Ai-zhen1,PAN Zhi-shuang1,ZONG Peng2, WANG Man-yun1, YANG Zhou-xia1 (l.Lanzhou Petrochemical Research Center,Petrochemical Research Institute ,PetroChina,Lanzhou 730060, China; 2.Lanzhou Hucmqiu Contracting &amp;amp; Engineering Co Ltd, PetroChina, Lanzhou 730060, China)
Abstract: In a small fixed fluidized bed, the corresponding reaction was carried out with the low temperature Fischer -Tropsch synthetic heavy oil or the mixture of vacuum wax oil and vacuum residue (mass ratio of 73) as feedstock with catalytic crack- ing(FCC) or catalytic pyrolysis catalyst (their corresponding brands of LIP-300 and LHP-A respectively). The results showed that compared with the mixed raw oil, the yields of the liquefied petroleum gas (LPG) and propylene using Fischer -Tropsch synthetic heavy oil as feedstock had increased by 11.25,3.89 percentage points respectively, and propylene/LPG (mass ratio) had increased by 0.04 units,under the conventional FCC conditions of reaction temperature of 500 °C,catalyst/oil(mass ratio)
of 4, reaction pressure of 0.1 MPa,and weight hourly space velocity (WHSV) of 15 h_1. The cracking performance of latter was superior to the former. In addition,with Fischer-Tropsch synthetic heavy oil as feedstock,the yield of gasoline was up to 60.37% under the optimum FCC conditions of reaction temperature of 500 °C,catalyst/oil (mass ratio) of 6,reaction pressure of 0.1 MPa and WHSV of 10 h_1；the yield of triene was 52.29 % under the optimal catalytic pyrolysis conditions of reaction temperature of 590 °C,catalyst/oil (mass ratio) of 7.84, reaction pressure of 0.1 MPa, and WHSV of 10 h_1.
Key words: Fischer-Tropsch synthetic heavy oil ； catalytic cracking ； catalytic pyrolysis ； gasoline ；low - carbon olefins

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