重油催化裂解过程中丙烯和干气的生成历程

采用固定床微反实验装置考察了大庆蜡油不同转化深度下的催化裂解反应的产物分布,探讨了重油催化裂解过程中丙烯和干气的生成历程。结果表明,重油催化裂解过程中,丙烯的生成是原料一次裂解和汽油馏分二次裂解共同作用的结果。当原料转化深度较低时,丙烯已由原料中烷烃的一次裂解反应大量生成;随着原料转化深度的增加,汽油馏分二次裂解生成丙烯的反应所占比重增大。在原料一次裂解为主生成丙烯的反应阶段内,干气主要由烷烃发生单分子裂化反应生成,而在汽油馏分二次裂解为主生成丙烯反应阶段内,芳烃和烯烃缩合生焦反应对干气生成的影响更为显著。     

汽油催化裂解制丙烯集总动力学模型Ⅰ. 动力学模型确立

利用微型固定床反应器研究了C₅～C₈₊汽油窄馏分的催化裂解反应特性。结果表明,汽油中的烯烃是生成丙烯的最佳前驱体,其反应活性和丙烯选择性均高于烷烃,丙烯产率主要由生成丙烯的裂解反应和丙烯二次转化反应之间的相对关系决定。在此基础上,按照原料和产物的馏程和化学组成进行集总划分,同时兼顾氢转移、环化、芳构化和缩合等重要的二次反应,建立了一种汽油催化裂解制丙烯反应动力学模型。该动力学模型可以对产物的产率以及化学组成进行预测和模拟。     

燕山FCC汽油C5窄馏分催化裂解反应特性

 采用重油催化裂解多产丙烯专用催化剂R0,考察了燕山FCC汽油C₅窄馏分的催化裂解反应特性。由于热裂解反应和催化裂解反应的反应机理不同,对于C₅窄馏分,其中的烷烃热裂解反应转化率高于烯烃热裂解反应转化率;而烯烃的催化裂解反应转化率高于烷烃的催化裂解反应转化率,且催化裂解反应的丙烯收率较高。C₅窄馏分的催化裂解反应中,C₅烯烃转化率随温度变化较小,C₅烷烃转化率随温度升高显著增加,且丙烯选择性随温度先增加后降低,表明烯烃更易于生成丙烯;C₅烷烃转化率和C₅烯烃转化率均随质量空速的增加而降低,且C₅烷烃转化率下降更显著;C₅烷烃转化率和C₅烯烃转化率均随催化剂积炭量的增加而降低,且C₅烷烃转化率降低更为显著。当催化剂积炭量达0.44%后,烷烃的催化裂解反应消失,烷烃转化率完全由热裂解反应所控制。     

原料族组成对汽油馏分催化裂解反应性能的影响

利用多产低碳烯烃催化剂NHC-516,在小型固定流化床实验装置上对催化裂化汽油、焦化汽油和直馏汽油的催化裂解性能进行了实验研究,考察了不同原料族组成对催化裂解产物分布、低碳烯烃收率以及催化裂解液相产物族组成的影响.结果表明:乙烯的收率随着反应温度的升高呈抛物线增长;催化汽油和焦化汽油的丙烯收率远高于直馏汽油的丙烯收率;烯烃与链烷烃有协同作用,烯烃能够加速链烷烃的反应速率,这是焦化汽油干气收率高的主要原因;在有烯烃存在时,芳烃会生成大量的焦炭;烯烃和链烷烃是生成低碳烯烃的主要来源,是催化裂解的理想组分.     

FCC汽油窄馏分族组成及辛烷值与硫含量分布规律研究

采用实沸点蒸馏法对催化裂化(FCC)汽油进行了窄馏分切割，并对窄馏分的族组成、辛烷值、总硫及硫形态分布进行了测定。结果表明：窄馏分的烯烃质量分数在0.98%～57.08%,烯烃的含量随着馏分沸点的升高而显著降低，FCC汽油中约90%的烯烃(主要是C₅,C₆,C₇)集中在<120℃的馏分中；正构烷烃质量分数在1.60%～5.17%,异构烷烃质量分数在18.98%～35.21%,环烷烃质量分数在4.19%～17.25%,烷烃含量随着馏分沸点的升高，呈中间高两头低的分布趋势，120～140℃馏分中烷烃含量最高；FCC汽油中占比约50%的烷烃集中在<70℃馏分和>150℃馏分中，70～150℃馏分中烷烃的分布比较均匀；窄馏分的芳烃质量分数为0～61.19%,其含量随着馏分沸点的升高而升高，约90%的芳烃集中在>120℃的馏分中，其中约76%的芳烃集中在<150℃的馏分中；FCC汽油中辛烷值呈现两头高中间低的分布，100～110℃馏分的辛烷值最低；FCC汽油中约90%的硫化物集中在>110℃馏分...     

直馏柴油催化裂解和热裂解反应行为研究

以直馏柴油为原料,反应温度为520～680℃,在小型固定流化床上分别采用酸性催化剂和石英砂,考察催化裂解和热裂解的反应行为。与热裂解相比,直馏柴油催化裂解提高了其转化率,降低了干气产率,提高了液化气产率;乙烯产率降低1.67～3.78百分点,丙烯产率提高5.23～9.12百分点,丁烯产率提高3.32～7.94百分点,轻芳烃(BTX)产率接近。直馏柴油催化裂解和热裂解干气中的甲烷和乙烯含量随反应温度变化的趋势相同,但是催化裂解干气中氢气体积分数高于乙烷,而热裂解干气中乙烷体积分数高于氢气;反应温度高于600℃时,催化裂解干气中C₂H₄/CH₄摩尔比小于热裂解干气的最优分布值0.82。两种裂解汽油烃类组成中正构烷烃、异构烷烃、烯烃和芳烃含量变化趋势相同,而环烷烃含量变化趋势相反;催化裂解汽油中环烷烃含量随反应温度升高而降低,而热裂解汽油中环烷烃含量随反应温度升高而增加。     

F-T合成油生产化学品加工路线的研究与探讨

F-T合成油中正构烃含量高,尤其是烯烃含量高。通过催化裂解工艺和芳构化工艺生产烯烃、芳烃等化学品,既能满足市场需求,又能提高经济效益,是F-T合成油再加工的有效途径之一。通过高温催化裂解并结合C₄馏分和汽油馏分的回炼,F-T合成油可以生产乙烯和丙烯,该方案具有明显的技术优势和经济优势,乙烯产率9.7%,丙烯产率46.4%。F-T合成油催化裂解产品分离丙烯后的干气、C₄馏分和汽油馏分中烯烃含量非常高,通过芳构化技术可以将其转化为芳烃,能够满足市场对化学品的多元化需求,丙烯产率31.35%,混合芳烃产率28.30%。     

重油催化裂解制取丙烯的分子反应化学

从分子水平研究了重油催化裂解反应中原料性质的影响、丙烯生成反应化学和丙烯再转化反应化学,创新了重油催化裂解反应理论和知识。在重油催化裂解制丙烯反应中,原料氢含量和饱和烃含量是影响丙烯产率的重要指标,而原料烃分子结构与大小对丙烯产率的影响也很大;丙烯的生成来自重质原料一次裂解和中间产物馏分二次裂解反应的共同贡献;烷烃分子经五配位正碳离子引发链反应是导致干气选择性高而丙烯选择性低的主要原因;催化裂解产物中丙烯存在再转化反应。同时提出了催化裂解增产丙烯并抑制干气和焦炭生成的新技术,并在工业装置上得到了验证;与原技术相比,在相同原料油和操作条件下,其丙烯产率提高了90.29%,而焦炭产率降低了17.53%,干气与丙烯质量产率比降低了34.88%。     

DCC装置降低汽油烯烃含量技术的工业应用

中国石化股份有限公司荆门分公司在催化裂解装置上应用了降低汽油烯烃含量的新技术，该技术是将装置内及装置外的汽油馏分循环至提升管底部进行改质。在对DCC装置产品分布和柴油性质、油浆性质影响较小的条件下，通过对不同汽油馏分的再转化可以将DCC装置汽油中烯烃体积分数从72．12％降至47．6Voo～50．6％，经调合后可作为新国标93号商品汽油出厂，同时可增加丙烯产率。工业应用结果表明，不同汽油馏分再转化降低DCC装置汽油中烯烃含量的幅度为：稳定汽油〉粗汽油〉装置外焦化汽油和直馏汽油混合物。     

直馏石脑油催化裂解与热裂解反应行为研究

对比了直馏石脑油催化裂解与热裂解反应行为的异同。结果表明,在反应温度为600～700 ℃范围内,与热裂解反应相比,直馏石脑油催化裂解反应可以明显降低反应温度、提高裂解反应深度以及裂解气体产率,尤其是使乙烯产率提高2～3百分点,丙烯产率提高5～7百分点;热裂解与催化裂解干气中各组分的体积分数差异较大,主要归因于不同反应温度下,烃类裂解反应路径不同;与原料烃类组成相比,催化裂解与热裂解汽油组成变化趋势相同,其中环烷烃比链烷烃更易于参与化学反应,较高反应温度时,裂解汽油中芳烃含量增加幅度较大。     

FCC汽油催化裂化制取丙烯的反应性能

分别考察了不同族组成的FCC汽油、FCC汽油窄馏分和几种模型化合物（1-己烯、3-甲基戊烷、正己烷和环己烷）催化裂化生成丙烯的性能。结果表明,高烯烃含量的FCC汽油催化裂化具有较高的转化率和丙烯产率。1-己烯、3-甲基戊烷、正己烷裂化环己烷生成丙烯的平均速率比1:2.0:2.5:32.5。在FCC汽油窄馏分催化裂化生成丙烯过程中,轻馏分裂化生成丙烯的贡献大于重馏分,因此回炼FCC汽油轻馏分制取丙烯是一种较好的选择。1-己烯的催化裂化反应中,主要发生裂化反应,占49%~69%,并且该比例随着反应温度的升高而增大;氢转移反应占15%~28%,并且随反应温度升高先增加后减小,在550℃时达到27.50%;聚合及环化反应分别占15%~28%,10%~15%。     

两段提升管催化裂解多产丙烯催化剂LCC-300的性能研究

以大庆常压渣油为原料,在单段提升管反应装置上模拟两段提升管催化裂解工艺,对配套多产丙烯催化剂LCC-300的反应性能进行了评价。结果表明,在丙烯收率高达22．27％的情况下,总液体收率为80．08％;所产汽油中烯烃体积分数为13．48％,芳烃体积分数为59．44％,可作为高辛烷值汽油的调和组分。     

催化裂化C4烃组合回炼催化裂解增产丙烯研究

 在实验室小型提升管装置上研究了C4烃催化裂解增产丙烯的可行性以及C4烃与不同重质原料油组合进料时对干气收率的抑制。结果表明，反应温度和反应时间对C4烃裂解的影响较大，适宜的高温、短反应时间有利于C4烃催化裂解生产丙烯，降低干气、焦炭收率，降低氢转移反应，提高丙烯收率及选择性。当反应温度为600 ℃、反应时间为0.3 s时，C4烃单独反应的丙烯收率达到18.25％，干气收率在5.76％左右；在反应温度为600 ℃时，C4与重质油组合进料的丙烯收率可达13.05％~17.41％，干气收率下降至3.81％~5.28％。     

动植物油与普通催化原料催化裂解反应的对比

提出了以动植物油催化裂解多产丙烯的技术路线,并与普通催化原料的两段提升管催化裂解路线进行了对比。结果表明,棕榈油是一种优良的催化裂解多产丙烯的原料。一段反应后,液化气质量分数超过40%,丙烯质量分数为20.16%,达到大庆常压渣油两段提升管催化裂解的水平;汽油质量分数和总液收率较高;生成的汽油中芳烃质量分数超过51%,可以作为高辛烷值汽油的调和组分。     

碳四烯烃催化裂解制低碳烯烃反应性能的研究

以ZSM-5分子筛为催化剂,1-丁烯为碳四烯烃模型化合物,考察温度对烯烃催化裂解制丙烯、乙烯反应性能的影响。结果表明,空速0.8h-1时,丙烯收率在580℃附近出现最大值,乙烯收率随温度升高而呈线性增加。同时,碳四烯烃催化裂解机理分析指出,丁烯裂解过程主要经历异构化、聚合、裂解的反应历程,并通过数据演算对机理网络进行了验证,取得了较好的一致性。     

SiO_2改性HZSM-5催化剂催化C_4烯烃裂解生产丙烯

利用硅油对HZSM-5分子筛进行液相沉积S iO2改性,制备了S iO2/HZSM-5催化剂(简称催化剂);考察了S iO2沉积量及反应条件对催化剂催化C4烯烃裂解生产丙烯性能的影响;采用X射线衍射、N2等温吸附-脱附、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、吡啶吸附-脱附红外光谱等方法对催化剂进行了表征。实验结果表明,在HZSM-5分子筛上沉积SiO2调变了催化剂的孔结构和酸性,SiO2沉积量影响催化剂的性能,当SiO2沉积量为7.0%(质量分数)时,催化剂具有适当的孔结构和酸性,催化剂的性能较好。在530℃、0.1MPa、原料重时空速2.0 h-1、催化剂中SiO2沉积量7.0%的条件下,C4烯烃转化率为42.9%,丙烯收率为28.3%。     

直馏柴油催化裂化加工技术探索

采用小型固定流化床实验装置,探索研究了直馏柴油催化裂化加工技术路线的可行性。结果表明：催化裂化是将直馏柴油转化为高附加值产物的切实可行的工艺技术;采用催化裂化技术路线时,直馏柴油直接催化裂化反应具有较高的汽油和丙烯收率,分别可达48%和8%左右;采用催化裂解技术路线时,直馏柴油直接催化裂解反应具有较高的低碳烯烃和BTX（苯、甲苯和二甲苯）收率,在反应温度为620℃时乙烯、丙烯和BTX总收率可达39%以上,并可副产22％以上的高辛烷值汽油,其 RON在99以上;重油原料掺炼直馏柴油时,直馏柴油掺入比例较高时催化裂化反应性能较好,但会导致汽油产物中芳烃含量增加。     

两段提升管催化裂解多产丙烯专用催化剂LCC-300的工业应用

在分析两段提升管催化裂解多产丙烯工艺特点的基础上研制出两段提升管催化裂解专用LCC-300催化剂。使用LCC-300催化剂,以大庆常压渣油为原料,在单段提升管反应装置上进行模拟两段提升管试验。结果表明,在丙烯收率22.27％的情况下,总液体收率为80.08％,所产汽油的烯烃含量低、芳烃含量高,为高辛烷值汽油调和组分。在TMP工业试验装置上使用配套LCC-300催化剂,一段提升管采用混合C4与大庆常压渣油组合进料,二段提升管为回炼轻汽油、回炼油和回炼油浆组合进料,装置标定结果表明,在丙烯收率20.38％的情况下,总液体收率为82.95％,干气和焦炭收率之和仅为13.99%,说明LCC-300催化剂在多产丙烯、减少干气和焦炭生成方面具有优势。     

催化裂化汽油裂解制备低碳烯烃

在小型提升管催化裂化实验装置上研究了催化裂化(FCC)汽油催化裂解生产低碳烯烃的反应规律。实验结果表明,催化剂类型、反应温度、停留时间及水蒸气用量对乙烯、丙烯的产率均有显著的影响。高温、大剂油比、长停留时间及提高水蒸气用量都可促进汽油的裂解,增加低碳烯烃的产率。在实验室条件下,以ZC-7300为催化剂,多产低碳烯烃的最佳条件:反应温度580℃,停留时间1.6s左右,剂油质量比为11,水蒸气与汽油的质量比为0.20。对不同催化剂进行了对比实验得知,自制催化剂A的催化效果最好,汽油转化率达到40%以上,乙烯+丙烯的产率达到20%以上,焦炭和干气(不含乙烯)的产率不大于5%。