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富芳重油加氢前后催化裂化性能的研究

文档作者：辛利，刘鑫鑫，杨振东，陈小博，李春义，杨朝合，山红红文档来源：中国石油大学(华东) 重质油国家重点实验室		更新日期： 2026年08月08日	点击数：
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上一篇：化工工艺中节能降耗技术在锅炉运行中的应用

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第36卷第4期
2018年7月
石 化 技 术 与 应 用
Petrochemical Technology&amp;amp; Application
Vo1．36 No．4
July 2018
研究与开发(222—226)
富芳重油加氢前后催化裂化性能的研究
辛利，刘鑫鑫，杨振东，陈小博，李春义，杨朝合，山红红
(中国石油大学(华东) 重质油国家重点实验室，山东青岛266580)
摘要：以胜利富芳重油为催化原料，对其加氢处理前后的油品性质和催化裂化性能进行了考察。结
果表明：富芳重油经过加氢处理后，密度降低，饱和分含量明显升高，芳香分、胶质、沥青质、硫、氮及金属
元素含量明显下降。经过加氢处理的富芳重油，催化裂化转化率提高9．26个百分点，液化气、汽油及总
液体收率依次提高4．53，9．28，10．12个百分点，柴油收率降低3．69个百分点，同时干气及焦炭等非目
的产物的收率显著降低。相比于直接催化裂化，富芳重油经加氢处理后再进行催化裂化所得汽油产品
中烯烃质量分数降低6．64个百分点，芳烃和异构烷烃质量分数分别增加3．96，2．43个百分点；柴油产
品中链烃及环烷烃含量降低，多环芳烃含量升高；汽柴油产品中的硫含量大幅降低；由于氢转移反应程
度加深，低碳烯烃在液化气中的比例有所降低。
关键词：富芳重油；加氢处理；催化裂化性能；产物分布；产品性质
中图分类号：TE 626．25 文献标志码：B 文章编号：1009—0045(2018)O4—0222—05
催化裂化是炼厂重油轻质化的重要手
段¨ ，但是随着全球原油重质化和劣质化趋势
的日益加剧，催化裂化装置所加工的原料性质变
得越来越差，其中的一大表现就是原料中以多环
芳烃为核心的芳香分含量的上升 。芳香组分
可裂化性能差，在催化裂化条件下不仅难以转化
为轻质的高价值产物，而且重质的芳烃分子还容
易吸附在催化剂活性位表面，进而发生结焦反
应，造成催化剂对原料中其他组分转化能力的下
降 。如何提高富芳重油的催化裂化转化率，
增加液体产物收率，同时降低焦炭收率，成为目
前炼厂加工富芳重油时面临的重要问题。提高
富芳重油中芳香组分催化裂化转化能力最根本
的方法是通过加氢处理对其芳环进行饱和，降低
其芳香度，以增加其可裂化性能。鉴于此，本工
作针对富芳重油进行加氢处理，分析加氢前后富
芳重油性质变化，考察加氢前后富芳重油的裂化
性能、产物分布及产品质量的变化，以期为富芳
重油的高效催化裂化转化提供支持。
1 实验部分
1．1 原料
催化原料：胜利富芳重油，其主要性质列于
表1。可以看出，原料密度偏重，氢含量较低，芳
裹1 富芳重油加氢前后的主要性质
收稿日期：2018一O3—29；修回日期：2018—04—12
基金项目：国家自然基金重点项目(项目编号：U 1462205和
21476263)；中央高校基本科研业务费专项资金资助(项目编
号：16 CX 05010 A)
作者简介：辛利(1990一)，男，山东潍坊人，博士研究生。主
要从事重油催化裂化方向的研究，已发表论文5篇。
第4期 辛利等．富芳重油加氢前后催化裂化性能的研究
香分质量分数38．29％ ，以多环芳烃为主体的胶
质及沥青质总质量分数接近10％ 。
1．2 催化剂
加氢催化剂为中国石油大学(华东)研发的
FDS一1型加氢催化剂，具有良好的脱硫、脱氮及
芳烃饱和性能。催化裂化催化剂选用重油催化
裂化裂化剂，取自山东恒源石化公司，为工业平
衡剂，含有ZSM 一5和ReUSY两种类型分子筛。
2种催化剂主要性质如表2一表3所列。
表2 加氢催化剂主要性质
性质 数值
形状
直径／ram
长度／mm
(化学组成)／％
MoO3
NiO
孔容／(em ·g一 )
比表面积／(m ·g )
堆积密度／(kg·mI3)
三叶草形
1．5l～1．53
2～4
20．0～23．0
2．O～3．0
O．33～0．36
200～240
8l0～820
裹3 催化裂化催化剂主要性质
性质 数值
分子筛类型
比表面积／(ra ·g )
A12 O3质量分数／％
磨损指数／％
堆积密度／(kg·m )
粒径分布／％
0—4O Ixm
>40—149 Ixm
>149 p,m
ZSM一5及ReUSY
162
45．2
2．1
742
12．O
85．2
2．8
1．3 实验方法
1．3．1 实验装置
加氢实验在北京拓川公司生产的中型重油
加氢装置上进行，装置流程如图1所示。催化裂
化实验在重油微反评价装置上进行，具体流程见
文献[6]。
1．3．2 实验条件
重油加氢实验 操作压力为8 MPa，氢油比
为800：1(体积比)，空速为1．0 h～，反应温度为
360℃ ，进料量为120 g／h。
重油催化裂化实验 反应温度为500℃ ，剂
油比为5(质量比)，进料量为1 g，质量空速为
10 h～ 。
图1 重油加氢装置流程
尾气
加氢油
1．4 分析测试
采用德国Bruck公司生产的GC 456型气相
色谱仪进行催化裂化气体产物分析。采用美国
Varian公司生产的GC 3800型气相色谱仪根据
ASTM 2887方法分析催化裂化液体产物中的汽
油(初馏点一204℃)，柴油(>204～350℃ )及重
油(>350 oC)组分含量分析。采用美国Agilent
公司GC一7890 A型气相色谱仪进行汽油产物的
PIONA分析。采用美国LECO公司Pegasus 4 D
型全二维气相色谱一飞行时间质谱／氢火焰检测
器(GC×GC—MS／FID)进行柴油组成分析。采
用江苏南京华欣公司HX—HW 8 A型高频红外
硫碳分析仪进行催化裂化催化剂焦炭含量测定。
2 结果与讨论
2．1 加氢前后重油性质对比
富芳重油加氢前后的性质列于表1。可以看
出：加氢后，富芳重油密度降低，氢含量升高，馏
程降低，硫、氮、铁、镍等元素含量大幅下降；芳香
分质量分数由38．29％降至24．16％ ；饱和分质量
分数由52．44％ 升至73．41％ 。这说明在加氢处
理的过程中，重油中的芳香分得到了较好的饱
和，其芳香度显著降低，在进行四组分分离时，发
生饱和反应的芳香分可能进入到饱和组分中，从
而使得饱和分含量出现较大幅度上升。此外，富
芳重油中大部分的胶质及沥青质经加氢处理后
得以脱除，与之相关的残炭值也由1．23％ 降至
0．06％ 。这可能是由于在加氢处理过程中，以多
环芳环为核心、通过桥键相互连接的胶质或者沥
青质分子中的桥键结构发生了断裂，从而使得胶
质和沥青质组分转化为芳香分所致，在加氢的条
件下，生成的芳香分可能会进一步发生芳环饱和
· 224· 石化技术与应用 第36卷
反应，进而降低其芳香度。
2．2 富芳重油加氨前后催化裂化产物分布对比
由表4可以看出：与富芳重油相比，加氢富
芳重油的催化裂化转化率提高了9．26个百分
点；产物中液化气、汽油收率分别提高了4．53，
9．28个百分点；柴油收率降低了3．69个百分
点。虽然柴油收率有所降低，但是液化气、汽油
收率的明显增加使得加氢重油催化裂化的总液
体收率达到了84．08％ ，较富芳重油提高
10．12个百分点。这是由于在加氢过程中，多环
芳烃结构发生饱和反应，使得裂化性能较差的
芳香分含量减少，而可裂化性能好的饱和分含
量增加。同时，非目的产物干气的收率由
2．42％ 降至2．03％ ，焦炭收率也明显降低，由
6．03％ 降至5．56％ 。焦炭收率的降低应该是由
于加氢处理过程中，胶质、沥青质等易生焦组分
以及残炭含量的大幅降低，使得在催化裂化过
程中缩合反应程度降低 。
表4 富芳重油加氢前后催化裂化产物分布对 b ％
综上所述，富芳重油先经加氢处理而后再进
行催化裂化，可以显著提高其催化裂化转化率，
获得更多的液体产品，同时降低干气、焦炭等非
目的产物的收率。
2．3 富芳重油加氢前后催化裂化产品性质对比
2．3．1 液化气组成
由表5可以看出，富芳重油加氢后，其催化
裂化液化气产物中c，和c 组分的烯烃含量均
降低，烷烃含量升高，氢转移指数(HTI)由0．34
增大至0．55，说明重油加氢后，催化裂化发生的
氢转移反应多于富芳重油直接催化裂化时的氢
转移反应。这很可能是因为在加氢处理过程中
多环芳烃发生部分饱和反应生成的环烷芳烃在
催化裂化时起到了供氢体的作用 加 ，将其环烷
环上的氢转移到低碳烯烃等受氢体上，使得低碳
烯烃的碳碳双键发生饱和，生成了相应的烷烃。
表5 富芳重油加氢前后催化裂化液化气产物的组成％
HTI= (丙烷+丁烷)收率／(丙烯+丁烯)收率× 100％ 。
2．3．2 汽油组成对比
由表6可以看出，富芳重油直接催化裂化，
其汽油中烯烃质量分数最高，达到了37．97％ ，其
次为芳烃和异构烷烃，质量分数分别为28．6l％
和23．84％ 。而加氢富芳重油催化裂化后，其汽
油产物的烯烃质量分数降低至31．33％ ，异构烷
烃质量分数增加了2．43个百分点，此外，芳烃质
量分数增加了近3．96个百分点。异构烷烃含量
的升高，应该是由于加氢后原料油中可裂化的饱
和组分增多所致，增加的饱和分在催化裂化催化
剂的酸性位上经历裂化及异构等反应，从而生成
C 一c 的汽油组分内的异构烷烃。汽油中芳烃
含量增加则是由于多环芳烃在加氢过程中发生
部分饱和反应生成的环烷芳烃，在催化裂化中发
生环烷环的开环反应，进而生成烷基苯。当然，
环烷芳烃在发生开环裂化反应的同时也会充当供
表6 富芳重油加氢前后催化裂化汽油产物的性质
第4期 辛利等．富芳重油加氢前后催化裂化性能的研究
氢体的作用，其除了与液化气中的低碳烯烃发生
氢转移反应外，同样也会和汽油中的烯烃发生氢
转移反应，饱和汽油中的烯烃，从而降低汽油中
烯烃组分的含量。
由表6还可以看出，富芳重油直接催化裂化
生成汽油产品的含硫量为591 g／g，而经过加氢
后，原料中的硫已被大部分脱除(见表1)，故而加
氢重油的催化裂化汽油的含硫量大幅降低至
45 I~g／g，这说明催化原料经过加氢处理再进行催
化裂化，可以大幅降低催化裂化汽油产品的硫含
量，为后续的汽油脱硫装置减轻负荷，利于生产
清洁汽油。
随着我国燃油品质的升级，新的燃油标准对
汽油烯烃含量进行了更为严格的限制，炼厂面临
降低催化裂化汽油烯烃含量，以及由此带来的辛
烷值损失的问题⋯ 。相比于直接催化裂化，
富芳重油先经加氢处理而后催化裂化，产生的汽
油产品中烯烃含量降低，而芳烃和异构烷烃含量
升高，这有利于炼厂在维持催化裂化汽油高辛烷
值的前提下，生产低烯烃汽油。
2．3．3 柴油组成对比
由表7可知，与富芳重油直接催化裂化相
比，加氢富芳重油催化裂化柴油中链烃、环烷烃
等组分含量降低，芳烃含量增大。这可能是由于
加氢重油在催化剂上转化程度加深所致，此外，
环烷芳烃与氢受体发生氢转移反应后也会生成
多环芳烃，导致多环芳烃含量升高。可以看出，
重油加氢前后催化裂化柴油产品中芳烃含量均
很高，难以满足车用柴油标准的要求¨ ” ，需要
寻求合适的途径进行加工利用。加氢重油催化
裂化柴油中的硫含量远远低于富芳重油直接催
化裂化柴油，说明催化原料的加氢处理在大幅降
低其催化裂化汽油产品硫含量的同时，也能显著
降低其柴油产品的硫含量。
裹7 富芳重油加氢前后催化裂化柴油产物的性质
3 结论
a．富芳重油经过加氢处理后，密度降低，饱
和分含量明显升高，芳香分、胶质、沥青质、硫、氮
及金属元素含量明显下降。
b．加氢富芳重油催化裂化转化率提高
9．26个百分点，其中液化气、汽油及总液体收率
依次提高4．53，9．28，10．21个百分点，柴油收率
降低3．69个百分点，干气、焦炭等非目的产物的
收率降低。
C．加氢富芳重油催化裂化产物中，汽油的烯
烃含量降低，异构烷烃及芳烃含量升高；柴油的
链烃及环烷烃含量降低，芳烃含量升高；汽柴油
产品的硫含量大幅降低；但是低碳烯烃在液化气
中的比例有所降低。
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Study on catalytic cracking performance of aromatic rich heavy
oil before and after hydr0treating
XIN Li，LIU Xin —xin，YANG Zhen—dong，CHEN Xiao—bo，LI Chun —yi，
YANG Chao—he，SHAN Hong—hong
(State Key Laboratory ofHeavy Oil Processing，China University of
Petroleum (East China)，Qingdao 2665 80，China)
Abstract：W ith Shengli aromatic rich heavy oi1 as
catalytic material，its properties and catalytic cracking
raw performances before and after hydrotreating
were investigated． The results showed that after hy
drotreating， the density decreased， saturate in—
creased clearly，aromatic，colloid，asphaltene，sul—
fur，nitrogen and metal elements decreased obvious。
ly，catalytic cracking conversion increased by 9．26
percentage points， and liquefied petroleum gas
(LPG)，gasoline and liquid products yield rose by
4．53，9．28，10．12 percentage points respectively：
the diesel yield lowered by 3．69 percentage points，
and the yields of coke and dry gas decreased signifi．
cantly．The gasoline product of aromatic rich heavy
oil treated by catalytic cracking and hydrogenation
and catalytic cracking was compared．As for the lat．
ter process，the olefins reduced by 6．64 percentage
points， and aromatics and iso — parafi ns increased
by 3．96，2．43 percentage points，respectively．For
diesel products，the chain and naphthenic hydrocar．
bons decreased and polycyclic naphthene increased．
The sulfur in gasoline and diesel both dropped
sharply．Due to the deepening degree of hydrogen
transfer reaction， the proportion of light olefins in
LPG decreased．
Key words：aromatic rich heavy oil； hydrotrea．
ting；catalytic cracking performance；product distri—
bution；product property

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