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低温费-托合成重质油催化裂化与催化裂解性能

文档作者：田爱珍1,潘志爽1,宗鹏2,王漫云1,杨周侠1 文档来源： 1.中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心 2.中国石油兰州寰球工程有限公司		更新日期： 2026年05月13日	点击数：
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上一篇：非均相催化臭氧化催化剂载体研究进展

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第39卷第6期
2021年11月
石化技术与应用
Petrochemical Technology &amp;amp; Application
Vol.39 No.6
Nov. 2021
10.19909/j.cnki.ISSN1009-0045.2021.06.0404
研究与开发（404~407）
低温费-托合成重质油催化裂化与催化裂解性能
田爱珍1,潘志爽1,宗鹏2,王漫云1,杨周侠1
（1.中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心，甘肃兰州730060；
2.中国石油兰州寰球工程有限公司，甘肃兰州730060）
摘要：在小型固定流化床中，分别以低温费-托合成重质油，以及减压蜡油与减压渣油（二者质量比 为7：3）混合物为原料，在催化裂化或催化裂解催化剂（二者牌号分别为LIP-300,LHP-A）作用下进行了 相应的反应。结果表明：在反应温度为500 催化剂/原料油（简称剂油比，质量比，下同）为4,反应压力 为0.1 MPa,质量空速为15h-i的常规催化裂化条件下，与混合原料油相比，低温费-托合成重质油的液化 气和丙烯收率分别增加了 11.25,3.89个百分点，丙烯/液化气（质量比）提高了 0.04个单位，后者裂化性能 优于前者。另外，以费-托合成重质油为原料,在反应温度为500 剂油比为6,反应压力为0.1 MPa,质量 空速为10h-i的最佳催化裂化条件下，汽油收率最高可达60.37%；在反应温度为590七，剂油比为 7.84,反应压力为0.1 MPa,质量空速为10屮的最佳催化裂解条件下，三烯收率可达52.29%。
关键词:费-托合成重质油;催化裂化;催化裂解;汽油;低碳烯桂
中图分类号:TE 626.25 文献标志码：B 文章编号:1009-0045（2021 ）06-0404-04
随着人们环保意识的增强，以及石油资源的 日益短缺，对于石油替代能源的研究逐步深入。 目前，煤、天然气经Fischer-Tropsch （以下简称 费-托）合成技术（包括低温和高温）［|期生产液体 燃料已成为研究热点。由于低温费-托合成工艺 反应能耗低，所以该技术近年来得到快速发展。 采用该技术生产的粗产品主要有轻质油、重质油 与重质蜡油。其中：重质油具有低硫、不含芳桂、 正构烷怪含量高、含部分a-烯桂等特点，可以通 过深加工生产重质液体石蜡、汽油、环保溶剂油、 烷基苯等高附加值产品W本工作分别以低温费_ 托合成重质油，以及减压蜡油与减压渣油混合物 为原料，在不同类型催化剂作用下进行了催化裂 化或催化裂解反应，对比分析了 2种原料在不同 制备工艺下的产品收率与裂化性能。
1实验部分
1.1原材料
低温费-托合成重质油由陕西未来能源化工 有限公司生产。混合原料油，减压蜡油掺炼减压 渣油，二者质量比为7：3,取自中国石油兰州石化 公司（以下简称兰州石化）140万t/a催化裂化装 置。这2种原料油的性质见表1。
«1原料油性质
性质
混合原料油
低温费-托合成重质油
密度：/(kg-m-3)
901
832
相对分子质量
419
388
残炭质量分数
4.2
0.8
元素组成质量分数
N
0.06
0.04
H
12.66
16.27
C
86.60
83.20
含重金属量/（|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
族组成质量分数/%
饱和烽
58.4
76.8
芳婭
37.2
22.7
胶质
4.4
0.5
憾程比
初憾点
214
147
10%
342
257
收稿日期：2021-06-15 ；修回日期：2021-08-20
基金项目：中国石油天然气股份有限公司资助项目（项目 编号：2019-CB-10-01）
作者简介：田爱珍（1979—）,女,新疆石河子人，硕士，高级工 程师。主要从事催化製化催化剂工艺研究与催化剂评价工 作，已发表论文5篇。
第6期
田爱珍等.低温费-托合成重质油催化製化与催化裂解性能
• 405 •
续表1
性质
混合原料油
低温费-托合成重质油
30%
398
313
50%
442
343
70%
499
378
催化裂化催化剂,牌号为LIP-300,比表面积 为221.4 n?/g,孔体积为0.2 mL/g,Na2O质量分数为 0.137%,微反活性为70%0催化裂解催化剂，牌号 为 LHP-A,上述各值依次为 223.1 m2/g,0.18 mL/g, 0.079%,40%o二者均由兰州石化催化剂厂生产。
1.2实验方法
在河南洛阳石油化工工程公司开发的小型 固定流化床装置中，研究了原料油的催化裂化与 催化裂解性能。催化剂装填量为200 go装置包括 进油、进水、反应、产物分离收集和温度控制系 统。不同反应类型的操作条件见表2。
表2不同反应类型的操作条件
操作条件
常规催化裂化
催化裂化
反应温度/兀
500
500
反应压力/MPa
0.1
0.1
催化剂/原料油•（质量比）
4
6
质量空速/h-i
15
10
*以下简称剂油比。
1.3试样表征与仪器
在美国Agilent公司制造的6890型气相色谱 仪器中，根据ASTM D 2887分析样品的液体组 成，并且利用模拟蒸脩分析软件计算液相产品收 率;另外，在该仪器中，采用UOP-539法测定气相 产品组成，根据色谱图与面积归一法计算各组分 收率。
2结果与讨论
2.1低温费-托合成重质油性质
由表1可知：与混合原料油相比，低温费-托 合成重质油含重金属量低，饱和桂质量分数高， 傳出体积分数为70%的僧出温度降低了 121 °C, 具有良好的裂化性能。此外，由表3可知：费-托 合成重质油的碳数分布宽（C8~C«））,并且C『C32 的碳数相对质量分数较高。
表3低温费-托合成童质油的磺数相对质量分數分布％
碳数
相对质量分数
碳数
相对质量分数
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对比
由表4可知:在常规催化裂化条件下,费-托 合成重质油的转化率达到88.88%,重油收率较混 合原料油降低了 4.55个百分点,表明前者裂化性 能好，是一种良好的催化裂化原料，这与表1结 果相吻合;另外，与混合原料油相比，费-托合成 重质油产物中的液化气和丙烯收率分别提高了 11.25,3.89个百分点，丙烯/液化气（质量比，下 同）提高了 0.04个单位，表明后者具有良好的丙 烯选择性。催化裂化目的产物收率与原料族组成 有关,费-托合成重质油的链烷桂质量分数较高、 不含芳怪，前者在催化裂化过程中主要发生分解 反应,使大分子链烷怪分解为小分子怪。因此，在 费-托合成重质油催化裂化过程中，液化气和汽 油收率均较高。
表4常规催化製化条件下不同原料油产物收率对比
项目
混合原料油
低温费-托合成重质油
产物收率/%
干气
2.73
2.51
液化气
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
转化率/%
76.91
88.88
总液体收率/%
83.66
93.70
轻质油收率/%
66.82
65.61
丙烯收率/%
4.04
7.93
丙烯/液化气（质量比）
0.24
0.28
2.3对费-托合成重质油催化裂化性能的影响
2.3.1反应温度
由表5可知，在催化裂化反应条件下,以费-
• 406 •
石化技术与应用
第39卷
托合成重质油为原料，随着反应温度升高，转化 率提高，液化气和丙烯收率增加，汽油收率呈下 降趋势。从热力学角度分析，较高的反应温度有 利于裂化反应进行,并且高温会加速汽油的二次 反应，导致汽油收率随着反应温度的升高而降 低；烯桂的氢转移反应为放热反应，随着反应温 度的升高，氢转移反应速度降低，故升高反应温 度有利于增产丙烯。综上所述，本工作最佳催化 裂化反应温度为500
表5反应温度对费-托合成重质油催化製化性能的彩响
项目
反应温度/咒
480
500
520
590
产物收率/%
干气
1.41
1.96
1.96
2.83
液化气
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
转化率/%
92.82
93.88
97.35
97.89
丙烯收率/%
8.15
8.97
10.96
18.04
丙烯/液化气（质量比）
0.32
0.32
0.34
0.35
2.3.2剂油比
由表6可知：在催化裂化反应条件下，随着 剂油比增大，转化率提高，重油收率呈下降趋势， 汽油收率存在最大值；当剂油比为6时，汽油收 率最高可达60.37%0提高剂油比,增加了油气混 合物接触催化剂的概率，促进了原料油催化裂化 反应。由于汽油属于催化裂化的中间产品，高剂 油比会加剧汽油裂化反应，导致收率降低。因此， 本工作最佳催化裂化反应的剂油比为6。
表6剂曲比对费-托合成重质油催化製化性鬻的影响
剂油比（质量比）
4
5
6
8
产物收率/%
干气
1.38
1.32
1.96
2.06
液化气
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
转化率/%
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/液化气（质量比）
0.32
0.32
0.32
0.33
由表6还可知，随着剂油比的增加，丙烯收 率增加，丙烯选择性略有变化，表明随着剂油比 的增加，二次裂化概率提高，液化气收率呈增长 趋势。
2.4对费-托合成重质油催化裂解性能的影响 2.4.1反应温度
由表7可知：在剂油比为4,反应压力为 0.1 MPa,质量空速为10 h-1的条件下，随着反应 温度的升高，催化裂解产物中乙烯、丙烯和丁烯 收率均提高，汽油和柴油收率均呈下降趋势。这 表明提高反应温度，催化裂解程度加剧，抑制了 氢转移反应，降低了烯姪饱和度何。因此,本工作 最佳催化裂解温度为590 T。
表7反应蛊度对费-托合成重质油催化製解性能的影响％
项目 -
反应温度/弋
530
560
590
产物收率
干气
9.18
10.04
14.29
液化气
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
转化率
93.24
94.51
96.02
总液体收率
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剂油比
由表8可知,在反应温度为590七,反应压力 为0.1 MPa,质量空速为10h-1的条件下，随着剂 油比的增加，乙烯、丙烯、丁烯、汽油和柴油收率 的变化趋势与反应温度影响的相吻合。这是由于 剂油比增加,桂类和固体催化剂颗粒接触概率增 多，催化剂活性中心结焦覆盖的程度降低，裂解 反应程度加深a。因此，本工作最佳催化裂解剂 油比为7.84。
表8剂油比对费-托合成重质油催化製解性能的彩响 ％
项目
剂油比（质量比）
4.00
5.80
7.84
产物收率
干气
14.29
17.30
18.42
第6期
田爱珍等.低温费-托合成重质油催化製化与催化裂解性能
• 407 •
续表8
项目 -
剂油比(质量比)
4.00
5.80
7.84
液化气
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
转化率
96.02
96.17
97.09
总液体收率
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结论
a.
在催化裂化常规条件下，与混合原料油相 比，以低温费-托合成重质油为原料的液化气、丙 烯收率和转化率依次提高了 11.25,3.89,11.97个 百分点，重油收率降低了 4.55个百分点，丙烯/液 化气提高了 0.04个单位，后者具有良好的丙烯选 择性和裂化性能。
b.
以低温费-托合成重质油为原料，在反应温 度为500七，剂油比为6,反应压力为0.1 MPa,质 量空速为10 h-1的最佳催化裂化反应条件下，产 物中汽油、液化气和丙烯收率依次为60.37%, 2&amp;amp;03%, 8.97%。
c.
以低温费-托合成重质油为原料，在反应温 度为590 剂油比为7.84,反应压力为0.1 MPa, 质量空速为10 h-1的最佳催化裂解条件下，产物 中液化气、丙烯、三烯(乙烯、丙烯和丁烯)收率依 次为 54.85%,23.22%,52.29%O
参考文献：
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石油化工,2018,35(3):54-57.
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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