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高抗釩污染催化裂化催化劑

文檔作者：杜曉輝1，楊得恒2，齊恒山3，樊繼磊3,楊旭2 薛亞剛2，劉璞生1 文檔來源： 1 .中國石油蘭州化工研究中心 2.中國石油蘭州石化公司催化劑廠 3.大連西太平洋石油化工有限公司運行二部		更新日期： 2026年05月30日	點擊數(shù)：
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第3 8 卷第3 期
2 0 2 0 年5 月
石化技術與應用
Petrochemical Technology &amp;amp; Application
Vol. 38 No. 3
May 2020
工業(yè)技術（182 ~ 185)
高抗釩污染催化裂化催化劑
杜曉輝1，楊得恒2，齊恒山3，樊繼磊3,楊旭2 ，薛亞剛2，劉璞生1
( 1 .中國石油蘭州化工研究中心，甘肅蘭州730060:2.中國石油蘭州石化公司催化劑廠，
甘肅蘭州730060:3.大連西太平洋石油化工有限公司運行二部，遼寧大連116610)
摘要：在2.8 Mt/ a 重油催化裂化裝置中，試應用了髙加工負荷催化裂化催化劑（牌號為LM C-
5〇〇),并與W P 3 催化劑（美國Grace公司生產）的應用效果進行了對比分析。結果表明：在操作參數(shù)相
近的條件下，當平衡催化劑含釩量約為7 〇〇〇 Kg/ g 時，與WP 3 催化劑相比，使用LMC - 5 0 0 催化劑的汽
油收率增加，柴油和干氣收率呈下降趨勢，焦炭收率略有增加，液化石油氣中丙烯體積分數(shù)維持在
4 0 % ,LMC - 5 0 0 催化劑表現(xiàn)出良好的重油轉化能力和優(yōu)異的目標產品選擇性。
關鍵詞：催化裂化；催化劑；重油；釩；焦炭；選擇性
中圖分類號： TE 624 .丨 文獻標志碼： B 文章編號：1009 -004 5(2020)03 -0182 - 0 4
在催化裂化反應中，原料油中的釩離子會逐
漸沉積在催化劑表面，影響其選擇性和反應活
性，導致輕質油收率降低，干氣和焦炭收率提高，
從而影響裝置的平穩(wěn)運行，以及煉廠的經(jīng)濟效
益[^ 3]?？光C污染的關鍵在于抑制V20 5 引起的
分子篩骨架脫鋁
遼寧大連西太平洋石化有限公司（以下簡稱
大連西太）2. 8 M t/a重油催化裂化裝置，反應-
再生系統(tǒng)采用第1 再生反應器與沉降器同軸，
2 臺再生反應器并列操作的兩段再生工藝，選用
美國Grace公司生產的催化劑（牌號為WP 3 )。
2018年初，該公司試用了由中國石油石油化工研
究院研發(fā)、蘭州石化公司生產的高加工負荷催化
裂化催化劑（牌號為LMC - 500 )。本工作對
LMC - 5 0 0 應用效果進行了評價，并對試用過程
中生產的產品組成和性質進行了分析。
1 工業(yè)試應用
1.1 原材料
1.1.1 原料油
以常壓渣油和減壓渣油為原料，二者質量比
為2: 3 ,來源于大連西太的常減壓裝置，混合原料
油的性質見表1。
表1 混合原料油性質
性質數(shù)值性質數(shù)值
相對分子質量499 釩9.44
殘?zhí)抠|量分數(shù)(微量法) / % 5.67 鐵2.77
含重金屬量/ ( 叫’g d ) 族組成質量分數(shù)/ %
鈣1.14 飽和烴37.7
銅<0.01 芳烴55.4
鉛<0.01 膠質6.9
鎳7.75 密度/(k g _ m _3 ) 937
由表1 可知，原料油中的殘?zhí)亢头紵N質量分
數(shù)、含釩量均較高。對催化渣油來說，催化裂化
裝置的生焦主要來自于原料中的殘?zhí)?，催化裂?
反應生成的焦炭，催化劑受污染產生的焦炭，以
及汽提不充分產生的焦炭，四者質量分數(shù)依次為
3 7 % , 3 3 % , 2 0 % , 1 0 % 。原料殘?zhí)抠|量分數(shù)的增
加，致使生焦量提高。為了確保裝置效益的最大
化，要求催化劑具有較強的重油轉化能力，以及
良好的抗重金屬污染能力（特別是釩），以保證催
化劑具有優(yōu)異的焦炭選擇性。
1 1 2 催化劑
LMC - 5 0 0 催化劑具有高效的抗釩污染能
收稿日期：20丨9 - 0 7 - 2 5 : 修回日期：2020 - 0 2 - 1 0
作者簡介：杜曉輝（1983 — ) ,男，陜西寶雞人，博士，工程師^
主要從事煉油催化劑的研發(fā)工作，已發(fā)表論文1 0 余篇。
第3 期杜曉輝等. 髙抗釩污染催化裂化催化劑? 183 ?
力，較強的重油轉化能力，以及高的汽油收率，適
用于加工高釩或超高釩含量的重油原料，其性質
見表2 。
表2 L M C - 5 0 0 催化劑的物理化學性質
性質數(shù)值性質數(shù)值
Na2 0 質量分數(shù)/ % 0 . 1 1 0 ~ 4 0 jjim 1 2 . 2
A 12 0 3 質量分數(shù)/ % 4 9 . 8 0 ~ 14 9 jxm 8 5 . 5
孔體積/ ( m L ? g _1 ) 0 . 4 1 平均粒徑/p m 7 5 . 4
比表面積/ ( m2 ■ g ^ ) 2 6 9 磨損指數(shù)/ % 1.2
粒徑分布體積分數(shù)/ % 表觀密度/ ( g ? mL — 1) 0 . 6 8
0 ~ 2 0 Jim 1 .2
由表2 可知：LMC - 5 0 0 的磨損指數(shù)較低，有
利于減少催化劑在反應循環(huán)、相互碰撞過程中的
破碎概率，從而降低細粉體積分數(shù)。后者的增
加，會導致催化劑自然跑損量提高，進而影響煙
機的平穩(wěn)運行。催化劑中Na20 質量分數(shù)維持較
低水平，鈉離子的存在一方面會中和催化劑的酸
中心；另一方面，在高溫、水蒸氣條件下，會破壞
催化劑的活性中心，同時也會加劇釩離子對分子
篩的破壞。催化劑的孔體積較大，在保證適宜強
度的條件下，有利于降低油氣分子的擴散阻力，
促進催化裂化反應的進行。
1 . 1 . 3 平衡催化劑
由表3 可知：平衡催化劑平均粒徑為
74? 4 (jim ,小粒徑（低于40 |xm )的顆粒物體積分
數(shù)明顯低于新鮮催化劑；受金屬污染嚴重，含鐵、
鎳和釩量總和接近15 000 p g /g。在裝置運行過
程中，催化劑在反應器與再生反應器間循環(huán)運
行，特別是在后者中，由于受較高溫度、水蒸氣、
相互摩擦、高速碰撞等因素的影響，導致顆粒磨
損和破碎，經(jīng)氣固旋風分離器回收，小粒徑顆粒
物減少，而平衡催化劑平均粒徑與新鮮催化劑相
差不大。
表3 平衡催化劑物理化學性質
性質數(shù)值性質數(shù)值
粒徑分布體積分數(shù)/ % 平均粒徑/Jim 74.4
0 ~ 20 pm 0 含金屬量/( ? g "丨）
> 20 ~ 40 pm 5.1 鈣862
> 40 ~ 60 pm 23.3 鐵4 356
> 60 ?80 pm 26. 1 鈉2 075
> 8 0 - 1 1 0 ^.m 26.9 鎳4 118
> 1 1 0 jxm 18.6 釩6 388
注：表中數(shù)據(jù)為2018 - 0 1 —2019 - 0 2 的平均值。
1 . 2 操作條件
1 月5 日，催化裂化裝置開始使用LMC -500
催化劑；4 月底，LMC - 5 0 0 占系統(tǒng)藏量的90% ;
5 月2 0 日，開始使用WP 3 催化劑；8 月底，重新使
用LMC- 5 0 0 催化劑。在裝置運行過程中，主要
操作參數(shù)（加工量、反應溫度、再生溫度等）基本
不變，產品性質與分布具有可比性。催化劑試應
用期間單耗約為1.45 kg/t(以標準油計），平均加
劑量為11.0 t/d 。裝置主要操作參數(shù)見表4。
表4 裝置主要操作條件
操作條件數(shù)值操作條件數(shù)值
第1 再生反應器混合進料溫度/ $ 210
密相溫度/ 弋695 提升管蒸汽量/(!? 28
稀相溫度/ T 695 H-')
反應壓力/MPa 0.20 汽提用蒸汽量/ ( t ? 12.0
第2 再生反應器h ，
密相溫度/ T 735 催化劑循環(huán)量/ ( t ? 2 050
稀相溫度/ T 740 h -1 )
反應壓力/MPa 0. 18 催化劑/ 原料油（質量6
反應溫度/ t 520 - 5 2 5 比）
由表4 可知，再生反應器密相和稀相溫度較
髙，特別是第2 再生反應器稀相溫度達到740 t ，
這就要求催化劑具有較好的水熱穩(wěn)定性。另外，
反應性能方面要求催化劑具有優(yōu)異的焦炭選擇
性，以防止裝置在高負荷運行時再生反應器
超溫。
2 工業(yè)試應用效果
2 . 1 產品分布
由圖1 可知，與WP 3 催化劑相比，使用
LMC - 5 0 0 催化劑的汽油收率增加，柴油和干氣
收率呈下降趨勢，焦炭收率略有增加。由此可
知，LMC - 5 0 0 催化劑具有良好的重油轉化能力，
以及低的干氣選擇性。
2 . 2 產品性質
由圖2 可知：在使用LMC- 5 0 0 催化劑期間，
液化石油氣中丙烯體積分數(shù)維持在4 0 % ，表現(xiàn)出
較好的丙烯選擇性。汽油研究法辛烷值最高可
達94. 8 ,如此高的辛烷值主要有以下3 方面的原
因：（1 )混合原料油芳烴質量分數(shù)較高，提高了汽
油的辛烷值。（2 ) 汽油烯烴質量分數(shù)控制在38%
左右，而烯烴也是提高汽油辛烷值的關鍵組
分[8]。（3 ) 催化反應溫度較高，有利于原料中稠
. 184 ? 石化技術與應用第3 8 卷
■ — LMC - 5 0 0 ；D — WP 3
圖2 液化氣中丙烯體積分數(shù)與汽油研究法辛烷值
的變化趨勢
環(huán)芳烴裂解成小分子烯烴；對于帶有長側鏈或多
側鏈的重芳烴，高溫下側鏈易斷裂，并且以低沸
點的芳烴形式進人汽油餾分中，使其芳烴和烯烴
質量分數(shù)增加，從而提高汽油的辛烷值；但是，反
應溫度過高，汽油裂化加快，其中的烯烴易裂解
生成氣體，導致汽油中的烯烴質量分數(shù)降低，辛
烷值降低。由此可知，在高含釩量下，LMC -500
催化劑可滿足煉廠增產丙烯、控制汽油烯烴、提
高汽油辛烷值等要求。
3 結論
a. LMC - 5 0 0 催化劑具有高效抗釩污染能力
和重油轉化能力，汽油收率高，適用于加工高機
或超高釩含量的重油原料。
b. LMC - 5 0 0 催化劑工業(yè)試應用結果表明:
當平衡催化劑含釩量最高約為7 000pg/g 時，與
WP 3 催化劑相比，使用LMC - 5 0 0 催化劑的汽油
收率增加，柴油和干氣收率呈下降趨勢，焦炭收
率略有增加；液化石油氣中丙烯體積分數(shù)維持在
4 0 % ，表現(xiàn)出較好的丙烯選擇性；汽油研究法辛
烷值最高可達94. 8。
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High vanadium contamination resistant
catalytic cracking catalyst
DU Xiao - hui1 , YANG De - heng2, QI Heng - shan5, FAN Ji - lei3,
YANG Xu2 ,XUE Ya - gang2, LIU Pu - sheng'
(1. Lanzhou Petrochemical Research Center ^PetroChina, Lanzhou 130060 , China ；
2. Catalyst Plant of Lanzhou Petrochemical Company, PetroChina , Lanzhou 730060 , China ；
3. Second Operation Department, West Pacific Petrochemical Company Ltd, Dalian \\66\0, China)
Abstract ： The catalytic cracking catalyst with
high processing load ( LMC -5 0 0 ) was tried the application
in a 2. 8 Mt/a heavy oil catalytic cracking
unit,the application effects between the LMC -5 0 0
and WP 3 ( produced by Grace Company) were compared
and analyzed. The results showed that under
the similar operation parameters, when the vanadium
content of equilibrium catalyst was about 7 000 |xg/
g,compared with WP 3 catalyst,the yield of gasoline
increased, the yield of diesel and dry gas decreased,
the yield of coke increased slightly, the volume fraction
of propylene in LPG remained around 40%
using LMC -5 0 0 catalyst； LMC -5 0 0 displayed excellent
heavy oil conversion and outstanding target
products selectivity.
Key words： fluid catalytic cracking； catalyst；
heavy oil ； vanadium ； coke; selectivity

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