丙烷脱沥青油的催化裂化性质研究

邓益强, 程丽华, 杨 月,, 沈 健, 廖定满

(1. 广东石油化工学院, 广东 茂名 525000; 2. 辽宁石油化工大学, 辽宁 抚顺 113001; 3. 茂名石化公司研究院, 广东 茂名 525000)

当前，关于催化油浆通过溶剂脱沥青再催化裂化利用的研究很多，如刘永红等[1]通过催化裂化-溶剂脱沥青组合工艺考察了玉门炼厂催化油浆的利用；袁晓云等[2]通过该组合工艺改善了催化裂化原料性质，提高轻质油收率3.64%；范雨润等[3]通过该组合工艺较好地解决了催化油浆的利用问题。但是上述都是针对国内原油催化油浆利用的研究，由于各个炼油厂原料和工艺的不同，油浆利用问题也存在差异。中国石化茂名分公司加工的是国外原油，种类多而杂，油浆主要作为延迟焦化原料和燃料油出售，利用效率较低。课题组前期以该公司减压渣油和催化裂化油浆为原料进行了丙烷脱沥青实验，考察在不同掺入量下脱沥青油的组成和物理性质[4]。本研究在前期丙烷脱沥青工艺的基础上，利用固定流化床反应实验装置，以CARC-1型催化剂对所得的几种脱沥青油的催化裂化性能进行评价，为茂名石化提高油浆的利用率提供可行性依据，以提高催化油浆的利用效率和经济效益。

1 实验部分

1.1实验原料

实验原料性质见表1。从表1中可以看出，FCC油浆密度为1 106.7 kg/m3，比减压渣油(994.4 kg/m3)大；而油浆动力黏度、残炭值均比渣油小；另一方面，FCC油浆的n(H)/n(C)为1.04，其值比减压渣油中小(渣油中为1.46)；从四组分组成来看，FCC油浆饱和分与芳香分质量分数之和为87.46%，要高于减压渣油的76.62%；相反，减压渣油中胶质与沥青质质量分数之和为23.38%，高于FCC油浆的12.54%，这说明FCC油浆中的部分组分是可以利用的。

表1 原料性质Table 1 Properties of raw materials

注：a、b中百分数均为质量分数。

1.2 催化裂化实验

采用催化裂化实验装置进行脱沥青油的催化裂化性能评价，该装置由进样系统、反应系统、产物接收系统和温度控制系统4部分组成，反应装置如图1所示。

图1 固定流化床反应装置

Fig.1Fixedfluidizedbedreactor

其中催化剂为某石化公司催化裂化装置所采用的主要成分为RAG-7A与LB-2分子筛混合粉末的CARC-1型催化剂，加入质量80 g。反应温度490 ℃，常压，反应时间1.5 min，剂油质量比为5，空速为15 h-1。

1.3 催化裂化产物分析

以异戊烷为气体产物和液体产物的分割点，在Agilent GC-9160气相色谱仪上注入纯异戊烷样品，用色谱数据处理机计算其保留时间，将气体产物色谱分析结果中保留时间大于异戊烷的物质归于液体产物。气体产物中C1～C4为气体组分，C5及以上为汽油组分，液体产物汽油馏程取到220 ℃，柴油馏程取到350 ℃，采用岛津GC-14A色谱仪、色谱工作站CDMC-21，模拟蒸馏软件WH-500B分析液体产物中汽油、柴油、未转化油的收率。

1.4 分析方法

残炭采用康氏法测定，引用标准为GB/T268—92；四组分采用Iatroscan MK-6S棒薄层色谱分析仪测定；用Carloerba 1106元素分析仪分析样品C、H、N元素。

2 结果与讨论

2.1 油浆掺入量对脱沥青油催化裂化产物的影响

以FCC油浆、减压渣油、掺入质量分数20%和30%油浆的减压渣油为原料进行丙烷脱沥青，所得的脱沥青油分别编号为A、B、C、D，其性质如表2所示。将所得的不同脱沥青油进行催化裂化，其产物分布情况见表3。

表2 油浆掺入量对脱沥青油性质的影响Table 2 Effect of blending FCC oil slurry on property of deasphalted oil

表3 脱沥青油催化裂化产物分布及转化率Table 3 The conversion and catalytic cracking products distribution of deasphalted oil %

注：反应条件为温度490 ℃，催化剂80 g，剂油质量比5，空速15 h-1。

由表2可以看出，从脱沥青油的n(H)/n(C)、饱和分和单、双环芳烃质量分数来看，以减压渣油和掺入质量分数20%油浆的减压渣油为原料所得到的脱沥青油B、C性质最好。而以FCC油浆和掺入质量分数30%油浆的减压渣油为原料得到的脱沥青油的n(H)/n(C)较低，单、双环芳烃质量分数较低，分别为19.66%和18.98%。

从表3脱沥青油催化裂化产物分布可以看出，减压渣油所得沥青油B的轻油收率及转化率最高。随着减压渣油中掺入催化油浆质量分数的提高，脱沥青油中的饱和分质量分数减少，单、双环芳烃质量分数下降，催化裂化产物中气体、汽油收率由41.85%降至41.12%，选择性下降；而对应的柴油收率由17.69%增至18.29%，选择性有所提高。

随着催化油浆掺入量的增加，柴汽质量比也不断增加。因此从提高柴汽质量比，降低液化气和干气收率的角度来看，将催化油浆掺入到减压渣油中所得脱沥青油是较好的催化裂化原料。也就是说，减压渣油掺入催化油浆进行丙烷脱沥青后，所得的脱沥青油仍然具有较好的催化裂化性质，而所得的脱油沥青是生产合格道路沥青的优质原料。

另外，从表3还可以看出，FCC油浆所得脱沥青油A与其它脱沥青油相比其转化率最低，而且气体、汽油和轻油收率也是最低的(柴油收率与脱沥青油B相当)，这表明催化油浆的丙烷脱沥青油不适宜作催化裂化的原料。这可能是因为该原料n(H)/n(C)及饱和分和单、双环芳烃质量分数较低，且芳烃环上侧链较短，不容易发生侧链断裂反应[5-6]。

2.2 抽提温度对脱沥青油催化裂化产物分布影响

掺入质量分数为30%的油浆，剂油质量比为6，其它实验条件同2.1，在不同抽提温度下脱沥青油性质及催化裂化产物分布如表4所示。

表4 抽提温度对脱沥青油性质及催化裂化产物分布影响Table 4 Effect of extraction temperature on the property and FCC products distribution of deasphalted oil

注：抽提温度是指萃取塔塔釜、塔顶的温度。

由表4可以看出，随着抽提温度升高，脱沥青油催化裂化产物中气体和汽油收率增大，转化率增加，但是柴油和轻油收率降低。另外，改变抽提温度，可以得到不同的脱沥青油收率，当脱沥青油收率从31.37%降至25.41%时，其催化裂化的转化率升高，汽油收率有所提高。这可能是因为饱和分、单双环芳烃是汽油的主要前身物，当其含量较高时，所对应的汽油收率也会较高[7-8]。

2.3 剂油质量比对脱沥青油催化裂化产物分布的影响

抽提温度(塔釜、塔顶)的温度分别为60、48 ℃，其它实验条件同2.2，在不同剂油质量比下，脱沥青油性质及催化裂化产物分布如表5所示。

表5 剂油质量比对脱沥青油性质及催化裂化产物分布影响Table 5 Effect of catalyst to oil mass ratio on the property and FCC products distribution of deasphalted oil

由表5可知，随着剂油质量比增大，催化裂化产物中气体、汽油收率降低，柴油、轻油收率增加，但转化率降低。这是因为溶剂用量增大降低了脱沥青油中饱和分及单、双环芳烃含量。比较而言，剂油质量比为6时，脱沥青油收率最高，同时脱沥青油裂化产物中轻油收率较高，柴汽质量比高。

3 结论

(1)减压渣油和减压渣油掺入FCC油浆所得的丙烷脱沥青油在催化裂化过程中具有较好的轻油选择性和产物分布，是良好的催化裂化原料，但随着脱沥青油收率的增加，脱沥青油的催化裂化性能逐渐变差。FCC油浆的丙烷脱沥青油在催化裂化过程中转化率低，轻油收率最低，裂化性能较差，不适宜直接回炼。

(2)在FCC油浆掺入质量分数为30%、剂油质量比为6、塔釜、塔顶温度分别为60、48 ℃、预混溶剂质量比为0.9、压力为4.25 MPa的丙烷脱沥青实验条件下，所得丙烷脱沥青油的催化裂化产物分布最好，气体收率20.10%，汽油收率41.12%，柴油收率18.29%，轻油收率59.41%，转化率达79.51%。

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