LDO－70重油高效转化催化剂的工业应用

刘晓青，段宏昌，赵义桦，高关鹏

（1.中国石油乌鲁木齐石化公司，乌鲁木齐 830019；2.中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心）

随着原油重质化和劣质化趋势的加剧、汽油标准的逐步升级及国际原油价格持续在高位运行，为降低生产成本，提高经济效益，炼油企业不断增加催化裂化掺渣量［1－2］，使得催化裂化原料油质量日益恶化；同时随着化工工业的发展，作为化工原材料的丙烯需求日益增加［3－4］。因此对催化裂化催化剂提出了更高的要求，希望在提高重油转化深度的情况下，提高丙烯产率，提高汽油辛烷值，优化产物分布。针对此需求，中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心（简称兰州化工研究中心）以新开发的高活性稳定性分子筛为活性组元，结合分子筛颗粒分散和酸性优化调变技术，同时采用重油催化裂化催化剂孔道构建技术，强化了活性中心的稳定性和可接近性［5］，成功开发了重油高效转化、增产丙烯、提高汽油辛烷值的多功能催化裂化催化剂LDO－70。该催化剂于2009年在中国石油乌鲁木齐石化公司（简称乌石化）重油催化裂化装置进行了工业应用试验。本文主要介绍LDO－70催化剂在乌石化重油催化裂化装置工业应用情况及标定结果。

1 装置概述

乌石化重油催化裂化装置年设计加工能力1.20Mt／a，1995年4月建成投产。主要产品有干气、液化气、汽油、柴油和油浆。装置将调合原料（直馏蜡油、减压渣油、焦化蜡油）与减压蜡油经过冷原料泵抽出混合，然后与装置内的分馏热源进行换热升温至150～210℃后进入提升管，与第二催化剂再生烧焦器（简称二再）高温催化剂接触发生裂化反应，反应后催化剂经两段再生后循环使用。

1.20 Mt／a重油催化裂化装置自2002年9月16日开始使用兰州化工研究中心开发的LBO－16降烯烃催化剂，整体使用效果较好。但是随着原料重质化、劣质化趋势的加剧和汽油标准的逐步升级，使用LBO－16催化剂时的产物选择性和催化裂化汽油辛烷值已不能满足生产实际的需求，同时LBO－16催化剂经重金属污染后，催化剂流化性能变差，影响了重油催化裂化装置的整体经济效益和长周期平稳运行。

为了提高催化剂的重油转化能力、产物选择性和汽油辛烷值，同时降低催化剂单耗、改善催化剂流化问题，2009年8月1日该装置采用LDO－70催化剂进行了工业试验。

2 工业标定

2.1 标定过程

标定期间反应温度控制在493～498℃。反应沉降器、第一催化剂再生烧焦器（简称一再）、二再、催化剂外取热器（简称四器）料位较平稳，催化剂正常加注，且活性适中，掺渣比在28.3%～33.0%之间，加工损失在可控范围内。

2009年7月27—29日进行了空白标定，标定期间受生产平衡制约，于7月28—29日将罐区轻污油终止剂（装置外甩的轻组分）暂停进催化裂化装置（约17h），同时改用分馏塔粗汽油作为终止剂；连续重整液化气停进催化裂化装置。反应温度控制在496～498℃。第一天罐区轻污油终止剂注入量在12.5t／h左右，第二天分馏塔粗汽油终止剂注入量为9t／h左右，第三天罐区轻污油终止剂注入量在13t／h左右，物料平衡核算时将轻污油终止剂剔除。标定期间四器料位较平稳，流化正常。

在LDO－70催化剂占系统藏量的76.63%时，于2009年12月21—23日进行了为期3天的中期标定，标定期间停炼罐区轻污油终止剂、连续重整液化气停进催化裂化装置，反应温度控制在494～497℃，自产粗汽油终止剂注入量为8t／h左右，催化剂流化正常，截止12月底共加注LDO－70催化剂429.06t。

2010年1月29—31日进行了为期3天的100%标定，标定期间停炼罐区轻污油终止剂，连续重整液化气停进催化裂化装置。反应温度控制在493～495℃，自产粗汽油终止剂注入量为8t／h左右，催化剂流化正常，LDO－70催化剂加注量为532.73t。

2.2 原料性质

催化裂化装置原料为蜡油和渣油的混合油，标定期间的原料性质如表1所示。由表1可见，由于乌石化原油的多样化，标定期间原料性质无法完全控制一致，四组分组成变化较大。LDO－70该催化剂从2009年开始应用，一直到2013年1月，应用效果良好，适应催化裂化原料的劣质化要求。

表1 催化裂化原料性质

2.3 催化剂性质

表2为新鲜LDO－70催化剂的理化性质。由表2可见，LDO－70催化剂微反活性高达70%，磨损指数低于2.0%／h，催化剂粒径分布良好。说明该催化剂具有较好的耐磨损能力及良好的流化性能，可满足工业装置要求。

表2 新鲜LDO－70催化剂理化性质

工业应用期间催化裂化装置平衡催化剂性质见表3。由表3可见：空白标定和100%标定时，平衡催化剂的金属镍和钒含量相当，中期标定时镍含量有所上升；而中期标定和100%标定时，平衡催化剂的金属钠质量分数分别为4537gμ／g和9299gμ／g，铁质量分数分别为4521gμ／g和4178μ g／g，明显高于空白标定时的3605gμ／g和3277gμ／g。金属钠一方面会中和催化剂酸性中心，另一方面会与金属钒协同作用，增加钒的流动性，加剧金属钒对催化剂活性组分分子筛的破坏作用［6－7］；金属铁会覆盖催化剂酸性中心［8］。中期标定和100%标定期间，金属钠与铁含量的大幅增加会显著影响催化剂的活性稳定性，对催化剂的裂化活性和产物分布有负面影响。尽管中期标定与100%标定时原料铁、钠含量增加明显，但平衡催化剂活性从空白标定时的64%上升到100%标定时的68%，比表面积从100m2／g上升到111m2／g，表现出了良好的裂化性能和抗金属污染能力。

表3 平衡催化剂性质

2.4 装置操作参数

标定期间装置的主要操作参数如表4所示。由表4可见：标定期间操作参数根据物料性质变化及反应、再生的实际工况会有一些变化，3次标定期间反应温度控制在493～498℃，掺渣比为28.3%～33.0%；与空白标定相比，中期标定与100%标定时装置加工量与回炼油量有所增加，随着LDO－70催化剂藏量的逐渐增加，催化剂的优良特性逐渐显现出来，产物中干气量逐渐下降，预提升干气注入量逐渐下降；预提升蒸汽量相应进行调整；由于生焦量下降，再生器稀相温度逐渐下降，二再主风量相应下调。

表4 主要操作参数

2.5 装置物料平衡与汽油性质

表5是空白标定和100%标定时的物料平衡与汽油性质。由表5可见，与空白标定时相比，100%标定时干气产率由3.64%降至3.14%；油浆产率由4.61%降至4.26%；焦炭产率由7.18%降至6.41%；轻质油收率增加1.45百分点，总液体收率增加1.69百分点，丙烯选择性（对原料）增加1.1百分点；在汽油烯烃含量略有增加的前提下，汽油研究法辛烷值增加1.7个单位。说明LDO－70催化剂具有较高的活性、强的重油转化能力和良好的产物选择性，同时表现出较好的丙烯选择性及提高汽油辛烷值的特点，完全满足乌石化的生产实际需求。

表5 物料平衡与汽油性质

3 结 论

LDO－70催化剂具有良好的重油转化能力和产物选择性，同时具有提高丙烯选择性和汽油辛烷值的功能。与空白标定时相比，100%标定时催化裂化装置油浆收率降低0.35百分点，焦炭和干气产率之和降低1.27百分点，轻质油收率增加1.45百分点，总液体收率增加1.69百分点，丙烯收率（对原料）增加1.1百分点，汽油辛烷值增加1.7个单位。

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