催化裂解待生催化剂上焦炭的构成研究

在小型固定流化床催化裂化装置上,模拟催化裂解（DCC）工艺条件,考察质量空速、催化剂老化时间及催化剂上Ni含量对待生催化剂上积炭构成的影响。结果表明：在反应温度、剂油质量比不变的条件下,随质量空速的增大,待生催化剂上的焦炭量呈减少趋势,最终趋于定值（极限焦炭量）,极限焦炭量为该反应温度下可汽提焦与附加焦量之和;附加焦与原料的残炭相关,在反应温度为565 ℃的条件下,有86.7%的原料残炭转化为焦炭;随着催化剂老化时间的增加,催化剂比表面积减小,附加焦与可汽提焦量之和减小,可汽提焦的量与催化剂的比表面积呈二次函数关系;在相同的质量空速下,随着催化剂上Ni含量的增加,待生催化剂上生焦量增加,且质量空速较低时,Ni含量的影响加大;在反应温度为565 ℃、剂油质量比为8、质量空速为4 h-1的条件下,可汽提焦占待生剂上焦炭总量的42.64%,比前期工作者得出的值提高约30百分点。     

催化剂粒径分布对催化裂化产物选择性的影响

以青岛加氢蜡油为原料,在小型固定流化床装置上通过改变剂油比,研究了催化裂化催化剂粒径分布对裂化产品选择性的影响。研究结果表明,随着剂油比的增加,四种不同粒径分布的催化剂的转化率逐渐增加;粒径在40~80 μm的催化剂具有较优的干气、焦炭和汽油选择性;粒径小于40 μm的催化剂尽管微反活性最高,但重油转化能力最差;随着转化率的增加,汽油中正构烷烃和芳香烃的含量逐渐增加,烯烃和环烷烃的含量逐渐减少。     

不同老化时间催化裂化催化剂上加氢蜡油反应性能

采用小型固定流化床装置,以加氢蜡油为原料,在反应温度为500 ℃、注水量为10%、质量空速为10 h-1、剂油质量比为6的条件下,考察催化裂化催化剂老化时间对反应产物分布、气体和汽油组成等性质的影响。结果表明：催化裂化催化剂老化时间对反应产物的影响规律与催化剂酸量、比表面积等性质有良好的相关性;老化时间高于8 h时,干气和焦炭产率相对较低、总液体收率相对较高;老化时间高于25 h时,有利于多产丙烯、控制丙烷含量;汽油的总芳烃中苯占比受老化时间影响不大。但为了降低汽油中苯含量,需降低总芳烃含量,工业装置上可以通过调整催化裂化催化剂补充量来调节催化剂老化时间,以满足不同生产方案的需要。     

油剂混合状态对焦化蜡油催化裂化反应的影响

以大港焦化蜡油为原料,利用催化裂化工业平衡催化剂LBO-16在提升管催化裂化中试装置和小型固定流化床实验装置上考察了油剂混合状态（混合温度、混合强度）对催化裂化反应的影响,并对不同油剂混合温度及不同湍动混合强度（通过改变水蒸气注入量的方法进行调节）下的生焦行为进行了分析。结果表明,油剂混合状态对焦化蜡油催化裂化反应影响很大,提高油剂混合温度可以减弱碱性氮化物和稠环芳烃竞争吸附对反应过程的影响,在原料转化率提高的同时焦炭选择性降低;提高油剂混合区湍动强度有利于单分子裂化反应的进行,抑制双分子氢转移生焦反应,降低焦炭产率。     

USY催化剂再生后碳含量对催化裂化性能的影响

本文通过胜利蜡油在小型提升管催化裂化装置上试验,考察了超稳 Y(USY)型催化剂再生后碳含量对催化裂化性能的影响,结果表明:USY 催化剂再生后焦炭主要分布在USY 分子筛的酸性中心上,引起裂化活性下降;随着再生剂碳含量降低,汽油产率提高,干气及焦炭产率下降,汽油辛烷值损失不大。USY 再生剂碳主要影响活性及选择性,对产品性质影响较小,所以,工业生产使用 USY 催化剂时,一定要完全再生,尽可能使再生剂碳含量小于0.05m％,从而提高汽油辛烷值桶,增加装置的经济效益。     

费-托合成轻馏分油催化裂化反应性能的研究

在小型固定流化床催化裂化试验装置上考察了反应温度、剂油质量比和质量空速等操作条件对费-托合成轻馏分油催化裂化反应性能的影响。结果表明,在费-托合成轻馏分油反应过程中,随着反应温度的升高、剂油质量比的增大、质量空速的降低,产物中干气、液化气和焦炭的产率增加,汽油、柴油的产率降低。且随着反应温度、剂油质量比、质量空速的降低,汽油馏分中烯烃质量分数增加;随着温度的降低、剂油质量比和质量空速的提高,汽油馏分中异构烷烃的质量分数增加;高反应温度、高剂油质量比有利于汽油馏分中芳烃的生成,而且芳烃主要来自于小分子烯烃的环化脱氢反应,降低质量空速主要促进了汽油中大分子烷基芳烃的断侧链反应,对氢转移反应的影响不明显。     

拓展体相催化剂应用范围的研究

为了满足炼油企业柴油质量升级的要求,中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院(FRIPP)成功开发了具有优异加氢活性的FTX体相催化剂。为了拓宽催化剂应用范围,FRIPP进行了体相催化剂加工处理煤焦油、蜡油、催化裂化汽油的工艺研究。研究结果表明:FTX体相催化剂原料适应性强,应用范围广。在加氢处理煤焦油时,体相催化剂级配技术方案的反应温度比常规催化剂的反应温度低10℃;在蜡油加氢脱芳工艺中,在相同反应条件下,体相催化剂的脱芳效果明显优于参比剂,产物芳烃质量分数比参比剂低3.8百分点;在催化裂化汽油加氢生产芳烃抽提原料时,在相同的反应条件下,体相催化剂的产物中烯烃质量分数比参比剂低5.4百分点,同时体积空速为1.2 h~(-1),大大地增加了装置的处理量,提高了企业的经济效益。     

加氢蜡油的催化裂化试验研究

采用中国石油独山子石化分公司FCCU的蜡油及在用平衡催化剂,在提升管试验装置上考察了反应温度、剂油比对产品分布的影响,根据汽油、柴油收率情况,确定适宜生产汽油试验方案为反应温度490℃,剂油比7.0;柴油方案为反应温度460℃,剂油比5.0。在此条件下,对加氢蜡油、未加氢蜡油进行相同工况下的催化裂化试验考察,原料经过加氢后整体转化率提高约10百分点,汽油收率增加3~5百分点,液化石油气增加5~7百分点,柴油收率降低6~8百分点,重油收率降低1~3百分点,有利于降低柴汽比;产品性质方面,汽油、柴油硫含量降低明显,达到90%以上,汽油烯烃含量降低8~14百分点,异构烷烃含量增加约6百分点,芳烃含量增加1~4百分点,组成变化明显。     

反应时间对重油悬浮床加氢裂化反应的影响

以环烷酸钼为催化剂,考察反应时间对委内瑞拉常压渣油悬浮床加氢裂化反应产物和催化剂抑制生焦能力的影响,并采用四组分分析法、SEM、XPS等手段对体系胶体稳定性、焦炭形貌、催化剂表面Mo元素的形态及相对含量进行分析。结果表明：随反应时间的延长,原料转化率和轻油、焦炭产率升高,催化剂抑制生焦能力先提高后降低,其表面加氢活性较强的Mo4+位较难生成焦炭;体系胶体稳定性、催化剂表面Mo元素相对含量和焦炭产率的变化趋势一致,说明反应时间对重油悬浮床加氢裂化反应的影响主要表现在影响体系胶体稳定性和焦炭覆盖催化剂活性金属的程度。     

焦化蜡油催化裂化反应过程生焦特性

 利用催化裂化工业平衡催化剂RGD-1,在提升管催化裂化中试装置和小型固定流化床实验装置上研究了大庆焦化蜡油催化裂化反应过程的生焦特性。采用吡啶红外法表征了积炭催化剂的表面酸性质,并对所生成焦炭的种类进行了分析。结果表明,在与直馏蜡油相同积炭率的条件下,焦化蜡油积炭催化剂的活性损失更大。焦化蜡油催化裂化反应生成的焦炭由吸附焦C_ad、脱氢缩合焦C_dh和氢转移焦C_ht构成。C_ad由碱性氮化物在L酸中心化学吸附所形成,是导致催化剂活性大幅度下降的主要原因,在催化裂化加工焦化蜡油过程中,必须牺牲部分催化剂的L酸中心以供C_ad沉积。常规反应条件下的焦炭组成中,在催化裂化加工焦化蜡油过程中,必须牺牲部分催化剂的L酸中心以供C_ad沉积。常规反应条件下的焦炭组成中,C_ad的质量分数约占20%;C_dh是焦炭的主要来源,质量分数占总生焦量的60%左右;氢转移焦C_ht的生成量受二次反应进行的程度影响很大,适当提高反应温度、缩短反应时间能够抑制氢转移反应的进行,减少C_ht的生成量,有利于降低焦炭选择性。     

多产汽油的MIP-LTG工艺条件研究

在连续流化催化裂化装置上,对柴油重馏分选择性裂化多产高辛烷值汽油MIP工艺进行中型试验研究。结果表明：将反应温度控制在合理的范围内可以在高转化率、高丙烯产率的情况下保证较高的汽油产率和性质较理想的汽油产品;提高剂油比可以提高转化率,增加液化气和汽油产率,提高汽油辛烷值,但会提高干气和焦炭产率;原料性质对产物分布和产品性质有着至关重要的影响,原料中芳烃含量越高,尤其是单环芳烃含量越高,汽油产品中芳烃含量越高,汽油辛烷值越高。     

碱性氮化物喹啉对催化裂化产物氮分布的影响

采用小型固定流化床实验装置,以喹啉为模型化合物,在反应温度500~560℃范围内,考察了大庆VGO和喹啉的催化裂化反应,以及剂油比和催化剂酸量对氮化物催化转化和产物氮分布的影响规律。结果表明:大庆VGO催化裂化后,汽油和柴油中氮化物的类型较少且含量很低,喹啉的加入不利于大庆VGO的转化,汽油和柴油的氮含量增加;喹啉在催化裂化过程中主要发生烷基化反应和裂化反应,提高反应温度有利于苯胺继续裂化生成氨;增大剂油比可以削弱碱性氮化物的竞争吸附效应,有利于降低液体产品的氮含量;提高催化剂酸量可以促进喹啉的转化,使原料氮更多地转移到焦炭中。     

促进环烷烃开环裂化增产高辛烷值汽油的催化剂工业应用

促进环烷烃开环裂化增产高辛烷值汽油的催化剂ROC-1在中国石化齐鲁分公司2号催化裂化装置上进行了工业应用,结果表明:在原料性质和操作工况基本一致、催化剂单耗相当的情况下,汽油收率增加0.43百分点,汽油研究法辛烷值提高0.6,液体产品收率增加1.27百分点,焦炭产率降低0.68百分点,产品分布显著改善,实现了增产高辛烷...     

A Kinetics Lumped Model for VGO Catalytic Cracking in a Fluidized Bed Reactor

Abstract

Fluid catalytic cracking (FCC) is a process used to converted heavy petroleum products to light products such as gasoline, light fuel oil, and petroleum gas. In the fluid catalytic cracking reactor heavy gas oil is cracked into more valuable lighter hydrocarbon products. The reactor input is a mixture of hydrocarbons that makes the reaction kinetics very complicated due to the involved reactions. In this article, a four-lump model is proposed to describe the kinetics of vacuum gas–oil (VGO) cracking in the FCC process. This model is different from other models mainly in that the deposition rate of coke on catalyst can be predicted from gas–oil conversion and isolated from the C1-C4 gas yield. By this lumped model for the kinetic of cracking VGO we can also conclude that the C1-C4 gas yield increases with increasing reactor temperature, whereas the production of gasoline and coke decreases. We can also conclude that with decreasing space velocity the product yield will increase.     

棕榈油的催化转化研究

 动植物油几乎不含硫、氮和重金属,利用其作为可再生清洁能源的研究已引起广泛重视。在提升管催化裂化实验装置上进行了棕榈油催化转化的研究。结果表明,与胜华催化原料相比,棕榈油的转化率较高,且基本不随反应条件（反应温度、停留时间、催化剂与原料油质量比）的变化而变化;液化气、丙烯、丁烯和乙烯收率均较高,且随着反应温度的升高和停留时间的延长而增加;汽油收率较高、柴油收率较低;产物分布受催化剂与原料油质量比的影响较小。棕榈油催化转化反应的丙烯收率较高,超过19%;产物汽油中芳烃质量分数可达46.88%。棕榈油本身不含芳烃,汽油中的芳烃由催化转化反应生成。在催化转化过程中,棕榈油中约76%的氧转化成H₂O、CO、CO₂。     

催化裂化轻循环油生产高辛烷值汽油或轻质芳烃(LTAG)技术关键及实践

基于对催化裂化轻循环油(LCO)烃类组成分子水平表征、LCO中稠环芳烃加氢反应规律和加氢LCO中四氢萘类单环芳烃的催化裂化与氢转移反应规律的认识,开发了将LCO高效转化为高辛烷值汽油或轻质芳烃的LTAG技术。LTAG技术是LCO加氢与催化裂化的集成技术,其技术关键是将LCO中稠环芳烃通过选择性加氢饱和反应生成四氢萘类单环芳烃,再通过强化加氢LCO中四氢萘类单环芳烃的催化裂化反应和抑制氢转移反应,实现LCO的高值化利用。加氢单元可采用LCO单独加氢或LCO与蜡油或渣油混合加氢模式;催化裂化单元可采用以下两种模式:①加氢LCO单独催化裂化生产高辛烷值汽油馏分或轻质芳烃;②加氢LCO与重油原料分层顺序进料催化裂化生产高辛烷值汽油馏分。LTAG技术对于炼油企业降低柴汽比、调整产品结构和提升产品质量提供了有力的支撑。该技术既解决了劣质LCO的出路问题,又弥补了市场短缺的高辛烷值汽油馏分或轻质芳烃的不足,具有显著的经济效益,在炼油企业得到广泛的应用。     

Additional Feedstock for Fluid Catalytic Cracking Unit

Fuel refineries are configured with Fluid Catalytic Cracking Unit (FCCU) to convert Vacuum Gas Oils (VGO) into higher value gasoline and middle distillates. But such refineries also generate 8-12% of heavy oils known either as decant oil or clarified oil (CLO), which has to be downgraded as furnace oil. The recycling of the decant oil into FCCU along with VGO feed is restricted to maintain the coke formation within design limits so that there is no decrease either in conversion or yield of liquid products from FCC operations. The condensed aromatic ring compounds present in CLO makes it undesirable feedstock for cracking, as it promotes heavy coke formation on the catalyst. Hence, CLO is disposed by absorbing in the residual fuel oils.

Of late, FCC units are being operated with higher severity to maximize gasoline, and this has resulted in much higher concentration of condensed aromatics in CLO. Hence, better utilization of CLO depends on separating its saturated hydrocarbon components as a good feedstock for recycling into FCCU with the simultaneous production of extract with enriched poly condensed aromatics as a value added product, namely Carbon Black Feed Stock (CBFS). This article describes several extraction studies carried out on CLO to obtain raffinate for which cracking studies were carried out in automated Micro Activity Test (MAT) unit. The quality of extract phase from each of the above studies was evaluated for its suitability as feedstock for carbon black.     

加氢轻循环油裂化反应规律研究

以加氢轻循环油（LCO）为原料,采用含Y型分子筛、活性中孔材料以及含β或MFI结构分子筛的不同类型催化剂在小型固定流化床ACE Model Rt装置上进行裂化反应实验,考察不同类型催化剂对加氢LCO中各组分的转化能力,并考察反应条件对加氢LCO裂化反应的影响。结果表明：采用含高活性Y型分子筛的催化剂能够得到较高的汽油收率及C6～C9芳烃收率,有利于提高汽油辛烷值或者获得较多的苯、甲苯、二甲苯等化工产品,但反应过程同时会生成双环及多环芳烃,抵消了部分加氢前处理的效果;反应温度和剂油比对加氢LCO裂化转化率影响较小;汽油收率随反应温度的提高而降低,剂油比对汽油收率的影响较小;提高反应温度会促进重质产物的生成,而提高剂油比则会抑制重质产物的生成;反应温度和剂油比的提高均有利于增加汽油中芳烃含量。