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高抗钒污染催化裂化催化剂

文档作者：杜晓辉1，杨得恒2，齐恒山3，樊继磊3,杨旭2 薛亚刚2，刘璞生1 文档来源： 1 .中国石油兰州化工研究中心 2.中国石油兰州石化公司催化剂厂 3.大连西太平洋石油化工有限公司运行二部		更新日期： 2026年05月30日	点击数：
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第3 8 卷第3 期
2 0 2 0 年5 月
石化技术与应用
Petrochemical Technology &amp;amp; Application
Vol. 38 No. 3
May 2020
工业技术（182 ~ 185)
高抗钒污染催化裂化催化剂
杜晓辉1，杨得恒2，齐恒山3，樊继磊3,杨旭2 ，薛亚刚2，刘璞生1
( 1 .中国石油兰州化工研究中心，甘肃兰州730060:2.中国石油兰州石化公司催化剂厂，
甘肃兰州730060:3.大连西太平洋石油化工有限公司运行二部，辽宁大连116610)
摘要：在2.8 Mt/ a 重油催化裂化装置中，试应用了髙加工负荷催化裂化催化剂（牌号为LM C-
5〇〇),并与W P 3 催化剂（美国Grace公司生产）的应用效果进行了对比分析。结果表明：在操作参数相
近的条件下，当平衡催化剂含钒量约为7 〇〇〇 Kg/ g 时，与WP 3 催化剂相比，使用LMC - 5 0 0 催化剂的汽
油收率增加，柴油和干气收率呈下降趋势，焦炭收率略有增加，液化石油气中丙烯体积分数维持在
4 0 % ,LMC - 5 0 0 催化剂表现出良好的重油转化能力和优异的目标产品选择性。
关键词：催化裂化；催化剂；重油；钒；焦炭；选择性
中图分类号： TE 624 .丨 文献标志码： B 文章编号：1009 -004 5(2020)03 -0182 - 0 4
在催化裂化反应中，原料油中的钒离子会逐
渐沉积在催化剂表面，影响其选择性和反应活
性，导致轻质油收率降低，干气和焦炭收率提高，
从而影响装置的平稳运行，以及炼厂的经济效
益[^ 3]。抗钒污染的关键在于抑制V20 5 引起的
分子筛骨架脱铝
辽宁大连西太平洋石化有限公司（以下简称
大连西太）2. 8 M t/a重油催化裂化装置，反应-
再生系统采用第1 再生反应器与沉降器同轴，
2 台再生反应器并列操作的两段再生工艺，选用
美国Grace公司生产的催化剂（牌号为WP 3 )。
2018年初，该公司试用了由中国石油石油化工研
究院研发、兰州石化公司生产的高加工负荷催化
裂化催化剂（牌号为LMC - 500 )。本工作对
LMC - 5 0 0 应用效果进行了评价，并对试用过程
中生产的产品组成和性质进行了分析。
1 工业试应用
1.1 原材料
1.1.1 原料油
以常压渣油和减压渣油为原料，二者质量比
为2: 3 ,来源于大连西太的常减压装置，混合原料
油的性质见表1。
表1 混合原料油性质
性质数值性质数值
相对分子质量499 钒9.44
残炭质量分数(微量法) / % 5.67 铁2.77
含重金属量/ ( 叫’g d ) 族组成质量分数/ %
钙1.14 饱和烃37.7
铜<0.01 芳烃55.4
铅<0.01 胶质6.9
镍7.75 密度/(k g _ m _3 ) 937
由表1 可知，原料油中的残炭和芳烃质量分
数、含钒量均较高。对催化渣油来说，催化裂化
装置的生焦主要来自于原料中的残炭，催化裂化
反应生成的焦炭，催化剂受污染产生的焦炭，以
及汽提不充分产生的焦炭，四者质量分数依次为
3 7 % , 3 3 % , 2 0 % , 1 0 % 。原料残炭质量分数的增
加，致使生焦量提高。为了确保装置效益的最大
化，要求催化剂具有较强的重油转化能力，以及
良好的抗重金属污染能力（特别是钒），以保证催
化剂具有优异的焦炭选择性。
1 1 2 催化剂
LMC - 5 0 0 催化剂具有高效的抗钒污染能
收稿日期：20丨9 - 0 7 - 2 5 : 修回日期：2020 - 0 2 - 1 0
作者简介：杜晓辉（1983 — ) ,男，陕西宝鸡人，博士，工程师^
主要从事炼油催化剂的研发工作，已发表论文1 0 余篇。
第3 期杜晓辉等. 髙抗钒污染催化裂化催化剂• 183 •
力，较强的重油转化能力，以及高的汽油收率，适
用于加工高钒或超高钒含量的重油原料，其性质
见表2 。
表2 L M C - 5 0 0 催化剂的物理化学性质
性质数值性质数值
Na2 0 质量分数/ % 0 . 1 1 0 ~ 4 0 jjim 1 2 . 2
A 12 0 3 质量分数/ % 4 9 . 8 0 ~ 14 9 jxm 8 5 . 5
孔体积/ ( m L • g _1 ) 0 . 4 1 平均粒径/p m 7 5 . 4
比表面积/ ( m2 ■ g ^ ) 2 6 9 磨损指数/ % 1.2
粒径分布体积分数/ % 表观密度/ ( g • mL — 1) 0 . 6 8
0 ~ 2 0 Jim 1 .2
由表2 可知：LMC - 5 0 0 的磨损指数较低，有
利于减少催化剂在反应循环、相互碰撞过程中的
破碎概率，从而降低细粉体积分数。后者的增
加，会导致催化剂自然跑损量提高，进而影响烟
机的平稳运行。催化剂中Na20 质量分数维持较
低水平，钠离子的存在一方面会中和催化剂的酸
中心；另一方面，在高温、水蒸气条件下，会破坏
催化剂的活性中心，同时也会加剧钒离子对分子
筛的破坏。催化剂的孔体积较大，在保证适宜强
度的条件下，有利于降低油气分子的扩散阻力，
促进催化裂化反应的进行。
1 . 1 . 3 平衡催化剂
由表3 可知：平衡催化剂平均粒径为
74• 4 (jim ,小粒径（低于40 |xm )的颗粒物体积分
数明显低于新鲜催化剂；受金属污染严重，含铁、
镍和钒量总和接近15 000 p g /g。在装置运行过
程中，催化剂在反应器与再生反应器间循环运
行，特别是在后者中，由于受较高温度、水蒸气、
相互摩擦、高速碰撞等因素的影响，导致颗粒磨
损和破碎，经气固旋风分离器回收，小粒径颗粒
物减少，而平衡催化剂平均粒径与新鲜催化剂相
差不大。
表3 平衡催化剂物理化学性质
性质数值性质数值
粒径分布体积分数/ % 平均粒径/Jim 74.4
0 ~ 20 pm 0 含金属量/( • g "丨）
> 20 ~ 40 pm 5.1 钙862
> 40 ~ 60 pm 23.3 铁4 356
> 60 〜80 pm 26. 1 钠2 075
> 8 0 - 1 1 0 ^.m 26.9 镍4 118
> 1 1 0 jxm 18.6 钒6 388
注：表中数据为2018 - 0 1 —2019 - 0 2 的平均值。
1 . 2 操作条件
1 月5 日，催化裂化装置开始使用LMC -500
催化剂；4 月底，LMC - 5 0 0 占系统藏量的90% ;
5 月2 0 日，开始使用WP 3 催化剂；8 月底，重新使
用LMC- 5 0 0 催化剂。在装置运行过程中，主要
操作参数（加工量、反应温度、再生温度等）基本
不变，产品性质与分布具有可比性。催化剂试应
用期间单耗约为1.45 kg/t(以标准油计），平均加
剂量为11.0 t/d 。装置主要操作参数见表4。
表4 装置主要操作条件
操作条件数值操作条件数值
第1 再生反应器混合进料温度/ $ 210
密相温度/ 弋695 提升管蒸汽量/(!• 28
稀相温度/ T 695 H-')
反应压力/MPa 0.20 汽提用蒸汽量/ ( t • 12.0
第2 再生反应器h ，
密相温度/ T 735 催化剂循环量/ ( t • 2 050
稀相温度/ T 740 h -1 )
反应压力/MPa 0. 18 催化剂/ 原料油（质量6
反应温度/ t 520 - 5 2 5 比）
由表4 可知，再生反应器密相和稀相温度较
髙，特别是第2 再生反应器稀相温度达到740 t ，
这就要求催化剂具有较好的水热稳定性。另外，
反应性能方面要求催化剂具有优异的焦炭选择
性，以防止装置在高负荷运行时再生反应器
超温。
2 工业试应用效果
2 . 1 产品分布
由图1 可知，与WP 3 催化剂相比，使用
LMC - 5 0 0 催化剂的汽油收率增加，柴油和干气
收率呈下降趋势，焦炭收率略有增加。由此可
知，LMC - 5 0 0 催化剂具有良好的重油转化能力，
以及低的干气选择性。
2 . 2 产品性质
由图2 可知：在使用LMC- 5 0 0 催化剂期间，
液化石油气中丙烯体积分数维持在4 0 % ，表现出
较好的丙烯选择性。汽油研究法辛烷值最高可
达94. 8 ,如此高的辛烷值主要有以下3 方面的原
因：（1 )混合原料油芳烃质量分数较高，提高了汽
油的辛烷值。（2 ) 汽油烯烃质量分数控制在38%
左右，而烯烃也是提高汽油辛烷值的关键组
分[8]。（3 ) 催化反应温度较高，有利于原料中稠
. 184 • 石化技术与应用第3 8 卷
■ — LMC - 5 0 0 ；D — WP 3
图2 液化气中丙烯体积分数与汽油研究法辛烷值
的变化趋势
环芳烃裂解成小分子烯烃；对于带有长侧链或多
侧链的重芳烃，高温下侧链易断裂，并且以低沸
点的芳烃形式进人汽油馏分中，使其芳烃和烯烃
质量分数增加，从而提高汽油的辛烷值；但是，反
应温度过高，汽油裂化加快，其中的烯烃易裂解
生成气体，导致汽油中的烯烃质量分数降低，辛
烷值降低。由此可知，在高含钒量下，LMC -500
催化剂可满足炼厂增产丙烯、控制汽油烯烃、提
高汽油辛烷值等要求。
3 结论
a. LMC - 5 0 0 催化剂具有高效抗钒污染能力
和重油转化能力，汽油收率高，适用于加工高机
或超高钒含量的重油原料。
b. LMC - 5 0 0 催化剂工业试应用结果表明:
当平衡催化剂含钒量最高约为7 000pg/g 时，与
WP 3 催化剂相比，使用LMC - 5 0 0 催化剂的汽油
收率增加，柴油和干气收率呈下降趋势，焦炭收
率略有增加；液化石油气中丙烯体积分数维持在
4 0 % ，表现出较好的丙烯选择性；汽油研究法辛
烷值最高可达94. 8。
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图1 装置运行期间产品收率的变化趋势
第3 期杜晓辉等. 高抗钒污染催化裂化催化剂• 185 •
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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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