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低溫費-托合成重質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.中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心 2.中國石油蘭州寰球工程有限公司		更新日期： 2026年05月13日	點擊數：
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上一篇：非均相催化臭氧化催化劑載體研究進展

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第39卷第6期
2021年11月
石化技術與應用
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（404~407）
低溫費-托合成重質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-托合成重質油，以及減壓蠟油與減壓渣油（二者質量比 為7：3）混合物為原料，在催化裂化或催化裂解催化劑（二者牌號分別為LIP-300,LHP-A）作用下進行了 相應的反應。結果表明：在反應溫度為500 催化劑/原料油（簡稱劑油比，質量比，下同）為4,反應壓力 為0.1 MPa,質量空速為15h-i的常規催化裂化條件下，與混合原料油相比，低溫費-托合成重質油的液化 氣和丙烯收率分別增加了 11.25,3.89個百分點，丙烯/液化氣（質量比）提高了 0.04個單位，后者裂化性能 優于前者。另外，以費-托合成重質油為原料,在反應溫度為500 劑油比為6,反應壓力為0.1 MPa,質量 空速為10h-i的最佳催化裂化條件下，汽油收率最高可達60.37%；在反應溫度為590七，劑油比為 7.84,反應壓力為0.1 MPa,質量空速為10屮的最佳催化裂解條件下，三烯收率可達52.29%。
關鍵詞:費-托合成重質油;催化裂化;催化裂解;汽油;低碳烯桂
中圖分類號:TE 626.25 文獻標志碼：B 文章編號:1009-0045（2021 ）06-0404-04
隨著人們環保意識的增強，以及石油資源的 日益短缺，對于石油替代能源的研究逐步深入。 目前，煤、天然氣經Fischer-Tropsch （以下簡稱 費-托）合成技術（包括低溫和高溫）［|期生產液體 燃料已成為研究熱點。由于低溫費-托合成工藝 反應能耗低，所以該技術近年來得到快速發展。 采用該技術生產的粗產品主要有輕質油、重質油 與重質蠟油。其中：重質油具有低硫、不含芳桂、 正構烷怪含量高、含部分a-烯桂等特點，可以通 過深加工生產重質液體石蠟、汽油、環保溶劑油、 烷基苯等高附加值產品W本工作分別以低溫費_ 托合成重質油，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行了催化裂 化或催化裂解反應，對比分析了 2種原料在不同 制備工藝下的產品收率與裂化性能。
1實驗部分
1.1原材料
低溫費-托合成重質油由陜西未來能源化工 有限公司生產。混合原料油，減壓蠟油摻煉減壓 渣油，二者質量比為7：3,取自中國石油蘭州石化 公司（以下簡稱蘭州石化）140萬t/a催化裂化裝 置。這2種原料油的性質見表1。
«1原料油性質
性質
混合原料油
低溫費-托合成重質油
密度：/(kg-m-3)
901
832
相對分子質量
419
388
殘炭質量分數
4.2
0.8
元素組成質量分數
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
族組成質量分數/%
飽和烽
58.4
76.8
芳婭
37.2
22.7
膠質
4.4
0.5
憾程比
初憾點
214
147
10%
342
257
收稿日期：2021-06-15 ；修回日期：2021-08-20
基金項目：中國石油天然氣股份有限公司資助項目（項目 編號：2019-CB-10-01）
作者簡介：田愛珍（1979—）,女,新疆石河子人，碩士，高級工 程師。主要從事催化製化催化劑工藝研究與催化劑評價工 作，已發表論文5篇。
第6期
田愛珍等.低溫費-托合成重質油催化製化與催化裂解性能
? 405 ?
續表1
性質
混合原料油
低溫費-托合成重質油
30%
398
313
50%
442
343
70%
499
378
催化裂化催化劑,牌號為LIP-300,比表面積 為221.4 n?/g,孔體積為0.2 mL/g,Na2O質量分數為 0.137%,微反活性為70%0催化裂解催化劑，牌號 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。
1.2實驗方法
在河南洛陽石油化工工程公司開發的小型 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 進油、進水、反應、產物分離收集和溫度控制系 統。不同反應類型的操作條件見表2。
表2不同反應類型的操作條件
操作條件
常規催化裂化
催化裂化
反應溫度/兀
500
500
反應壓力/MPa
0.1
0.1
催化劑/原料油?（質量比）
4
6
質量空速/h-i
15
10
*以下簡稱劑油比。
1.3試樣表征與儀器
在美國Agilent公司制造的6890型氣相色譜 儀器中，根據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算液相產品收 率;另外，在該儀器中，采用UOP-539法測定氣相 產品組成，根據色譜圖與面積歸一法計算各組分 收率。
2結果與討論
2.1低溫費-托合成重質油性質
由表1可知：與混合原料油相比，低溫費-托 合成重質油含重金屬量低，飽和桂質量分數高， 傳出體積分數為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-托 合成重質油的碳數分布寬（C8~C«））,并且C『C32 的碳數相對質量分數較高。
表3低溫費-托合成童質油的磺數相對質量分數分布％
碳數
相對質量分數
碳數
相對質量分數
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比
由表4可知:在常規催化裂化條件下,費-托 合成重質油的轉化率達到88.88%,重油收率較混 合原料油降低了 4.55個百分點,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 果相吻合;另外，與混合原料油相比，費-托合成 重質油產物中的液化氣和丙烯收率分別提高了 11.25,3.89個百分點，丙烯/液化氣（質量比，下 同）提高了 0.04個單位，表明后者具有良好的丙 烯選擇性。催化裂化目的產物收率與原料族組成 有關,費-托合成重質油的鏈烷桂質量分數較高、 不含芳怪，前者在催化裂化過程中主要發生分解 反應,使大分子鏈烷怪分解為小分子怪。因此，在 費-托合成重質油催化裂化過程中，液化氣和汽 油收率均較高。
表4常規催化製化條件下不同原料油產物收率對比
項目
混合原料油
低溫費-托合成重質油
產物收率/%
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
轉化率/%
76.91
88.88
總液體收率/%
83.66
93.70
輕質油收率/%
66.82
65.61
丙烯收率/%
4.04
7.93
丙烯/液化氣（質量比）
0.24
0.28
2.3對費-托合成重質油催化裂化性能的影響
2.3.1反應溫度
由表5可知，在催化裂化反應條件下,以費-
? 406 ?
石化技術與應用
第39卷
托合成重質油為原料，隨著反應溫度升高，轉化 率提高，液化氣和丙烯收率增加，汽油收率呈下 降趨勢。從熱力學角度分析，較高的反應溫度有 利于裂化反應進行,并且高溫會加速汽油的二次 反應，導致汽油收率隨著反應溫度的升高而降 低；烯桂的氫轉移反應為放熱反應，隨著反應溫 度的升高，氫轉移反應速度降低，故升高反應溫 度有利于增產丙烯。綜上所述，本工作最佳催化 裂化反應溫度為500
表5反應溫度對費-托合成重質油催化製化性能的彩響
項目
反應溫度/咒
480
500
520
590
產物收率/%
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：在催化裂化反應條件下，隨著 劑油比增大，轉化率提高，重油收率呈下降趨勢， 汽油收率存在最大值；當劑油比為6時，汽油收 率最高可達60.37%0提高劑油比,增加了油氣混 合物接觸催化劑的概率，促進了原料油催化裂化 反應。由于汽油屬于催化裂化的中間產品，高劑 油比會加劇汽油裂化反應，導致收率降低。因此， 本工作最佳催化裂化反應的劑油比為6。
表6劑曲比對費-托合成重質油催化製化性鬻的影響
劑油比（質量比）
4
5
6
8
產物收率/%
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 趨勢。
2.4對費-托合成重質油催化裂解性能的影響 2.4.1反應溫度
由表7可知：在劑油比為4,反應壓力為 0.1 MPa,質量空速為10 h-1的條件下，隨著反應 溫度的升高，催化裂解產物中乙烯、丙烯和丁烯 收率均提高，汽油和柴油收率均呈下降趨勢。這 表明提高反應溫度，催化裂解程度加劇，抑制了 氫轉移反應，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反應蠱度對費-托合成重質油催化製解性能的影響％
項目 -
反應溫度/弋
530
560
590
產物收率
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,在反應溫度為590七,反應壓力 為0.1 MPa,質量空速為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 的變化趨勢與反應溫度影響的相吻合。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，催化劑活性中心結焦覆蓋的程度降低，裂解 反應程度加深a。因此，本工作最佳催化裂解劑 油比為7.84。
表8劑油比對費-托合成重質油催化製解性能的彩響 ％
項目
劑油比（質量比）
4.00
5.80
7.84
產物收率
干氣
14.29
17.30
18.42
第6期
田愛珍等.低溫費-托合成重質油催化製化與催化裂解性能
? 407 ?
續表8
項目 -
劑油比(質量比)
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結論
a.
在催化裂化常規條件下，與混合原料油相 比，以低溫費-托合成重質油為原料的液化氣、丙 烯收率和轉化率依次提高了 11.25,3.89,11.97個 百分點，重油收率降低了 4.55個百分點，丙烯/液 化氣提高了 0.04個單位，后者具有良好的丙烯選 擇性和裂化性能。
b.
以低溫費-托合成重質油為原料，在反應溫 度為500七，劑油比為6,反應壓力為0.1 MPa,質 量空速為10 h-1的最佳催化裂化反應條件下，產 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-托合成重質油為原料，在反應溫 度為590 劑油比為7.84,反應壓力為0.1 MPa, 質量空速為10 h-1的最佳催化裂解條件下，產物 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
參考文獻：
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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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