李玉平;张伟;付满平
【摘 要】本文主要阐述了催化裂化催化剂的化学组成和作用机理,并详细介绍了齐鲁石化MLC-500和兰州石化LDC-200催化剂在宁夏石化重油催化裂化装置的工业应用情况。结果表明,MLC-500和LDC-200催化剂在产品分布上表现出一定差异,MLC-500汽油收率比LDC-200低3.31%;然而,在轻收方面MLC-500比LDC-200高1.58%。二者焦炭选择性相近,总液收相差不大,由此看出两种催化剂在不同的生产方案中均能表现出优异的催化性能。 【期刊名称】《当代化工研究》
雨污分流器【年(卷),期】2017(000)010
【总页数】3页(P95-97)
【关键词】催化裂化;催化剂;MLC-500;LDC-200
【作 者】李玉平;张伟;付满平
【作者单位】中国石油宁夏石化公司炼油厂,宁夏750026;中国石油宁夏石化公司炼油厂,宁夏750026;中国石油宁夏石化公司炼油厂,宁夏750026;
【正文语种】水泥外加剂中 文
【中图分类】TE624.91
多功能锤子催化裂化是炼油工业提高原油加工深度，生产高辛烷值汽油、柴油和液化气的最重要的一种重质油轻质化工艺过程，在汽油和柴油等轻质油品的生产中占有重要的地位。然而，随着催化裂化原料变重、变差及渣油催化裂化的发展,催化剂性能的好坏直接影响到催化裂化装置的轻收、液收及其长周期运行。因此，针对不同的装置类型，比选最适宜装置生产特性的催化剂，对探讨催化裂化装置的催化机理并出维持高轻油收率的最佳操作参数显得尤为重要。
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1.催化剂的化学组成及其作用机理
(1)化学组成
50年代初期我国开始进行催化裂化催化剂的研究工作，装置类型经过固定床、移动床发展到现在的流化床催化裂化装置，催化剂也由最初的天然白土发展到无定型硅酸铝再到目前主流的沸石分子筛催化剂，经过几十年的努力，催化剂的研究及发展可谓日新月异，重油裂解能力、水热稳定性、抗重金属污染能力和选择性不断提高。 沸石裂化催化剂是由沸石均匀分散于基质（载体）中而成。目前，工业催化裂化催化剂中常用的沸石是Y型沸石，常用的基质是高岭土与铝溶胶、硅溶胶等形成的半合成基质。Y型沸石是一种合成结晶铝硅酸盐，其结构基本单元是方钠石。方钠石由AlO4和SiO4四面体以氧桥相连的三维结构组成的截角八面体。其结构如图1所示。
沸石的硅铝比是影响沸石性能的重要因素。高硅铝比沸石的结构稳定性高，并有提高质子酸中心稳定性的作用。裂化催化剂中沸石的性能在很大程度上取决于沸石的结晶度、硅铝比及沸石改性后的阳离子交换度、钠含量及晶胞常数。通常用铵或混合稀土等阳离子经过离子交换，来制备不同裂化活性、稳定性和选择性和改性沸石，由此来适应不同加工原料和不同类型装置的需求。
图1 Y型沸石的化学组成及四面体结构
(2)催化机理
烃类的催化裂化反应与热裂化反应具有不同的反应机理。热裂化反应是通过复杂的链式自由基机理进行的，而催化裂化是通过正碳离子中间体进行的。所谓正碳离子是指含有一个带正电荷的碳原子的烃离子。根据与带电荷正碳离子结合的烃基数目的不同，正碳离子可分为伯正碳离子、仲正碳离子和叔正碳离子。
当催化剂与加工原料接触反应时，烃类与碳形成共键的氢可以与催化剂的质子酸中心H+或非质子酸中心X—作用生成正碳离子，此时带正碳离子的烃类处于高能态，必须通过异构化、裂化、环化、烷基化、氢转移和缩合等反应向稳定态转化。经过一系列平行顺序反应，得到催化裂化的目标产物。
南瓜加工2.装置概述
宁夏石化重油催化装置加工能力为260万吨/年，装置采用高低并列式内提升管常规型催化裂化技术，为中国石化工程建设公司开发的工艺工程技术，提升管出口采用带预汽提的密闭式旋流式快速分离系统（VQS）、提升管进料采用专门的高效进料喷嘴（BWJ-III型）， 底部采用新型预提升加速段；再生部分采用重叠式两段再生技术；能量回收机组采用烟机—风机—电机的三机组；分馏塔为32层同径固阀塔盘；吸收稳定部分采用吸收和脱吸分开的双塔流程，吸收塔为41层高效浮阀塔盘，脱吸塔为40层高效浮阀塔盘，采用热进料，下设2台重沸器，稳定塔为60层高效浮阀，以脱除液化气中的C5以上组分；气压机采用中压蒸汽透平（背压式）驱动。
3.MLC-500和LDC-200催化剂的工业应用
MLC-500催化剂为中国石化公司齐鲁石化分公司生产的高效裂化催化剂，其具有水热稳定性好、抗重金属污染能力强、活性保留度高、机械强度好、重油裂化能力强等特点，对提高柴汽比有明显效果。
LDC-200催化剂为中国石油兰州化工研究中心开发的高性能裂化催化剂，其采用了1种高分散型高稳定性Y型分子筛新材料、“多种活性组分高效组装”和“分子筛抗重金属涂层”技术。新材料和新技术的应用，使催化剂具有重油转化能力强、选择性好、抗重金属污染能力强、轻收液收高等特点。
宁夏石化自90万吨/年的老催化裂化装置开始使用MLC-500催化剂，2011年260万吨/年新催化装置建成投产后，为了进一步扩大催化剂选取范围，开始陆续试用LDC-200催化剂。下面对两种催化剂的工业应用情况进行详细阐述。
(1)催化剂理化性质
表1列出了MLC-500及LDC-200两种催化剂的主要理化性质。
表1 催化剂的物性指标日期 MLC-500 LDC-200灼烧减量，% 12 12磨损指数，%h-1 1.1 0.9表观松密度，g/mL 0.72 0.70密度筛分组成%APS,μm 75.7 73.3 0-20μm 1.6 1.1 0-40μm 13.9 13.6 0-149μm 91.7 90.9 Na2O 0.16 0.27 Al2O3 50.8 51.0 Fe2O3 0.36 0.36比表面积，m2/g 303 252孔体积，ml/g 0.40 0.37微活，% 76 77化学组成%
(2)原料油的性质
装置加工原料为中国石油宁夏石化公司500万吨/年常压装置的常压渣油，原料油性质见表2所示。
表2 原料油性质分析项目 原料油数据密度20℃，kg/m3 897.3残炭% m/m 4.1 Na 4 Cu 0.2 Ni 6.55 V 3.7 Fe 6.9 S含量，（m/m）% 0.132重金属含量，ug/g初馏点 216 10% 416 30% 478 50% 496馏程
分析：从原料油性质来看，原料油残碳适中，重金属含量不高，品质相对较好，属于中间基的加工原料。
(3)操作参数
表3列出了MLC-500及LDC-200两种催化剂的评价时的主要操作参数。
表3 反-再主要操作参数对比项目 单位 MLC-500数据 LDC-200数据催化剂加入量 kg/h 160 160原油加工量 t/h 260 260提升管出口温度 ℃ 493 493沉降器压力 MPa 0.215 0.216一再压力 MPa 0.25 0.25一再温度 ℃ 660 662二再温度 ℃ 655 650再生器藏量 t 600 600再生滑阀开度 % 40 40再生滑阀压降 kPa 50 46分馏塔顶温度 ℃ 110 110顶循回流量 t/h 483 480饱和蒸汽压 kPa 80 80分馏塔底液位 % 60 60
由表3可以看出评价过程操作平稳，主要参数均在操作范围之内且两种催化剂的操作参数相
差不大。
(4)产品分布
表4列出了MLC-500及LDC-200两种催化剂的评价期间相应的产品分布。
项 目 MLC-500 LDC-200 差值处理量，t/h 263 254 9
表4 两种催化剂对应的产品分布产品分布干气，% 3.23 3.66 -0.43液态烃，% 13.27 14.66 -1.39汽油，% 48.85 52.16 -3.31柴油，% 23.44 18.55 4.89油浆，% 2.68 2.66 0.02焦炭+损失，% 8.49 8.28 0.21轻收，% 72.29 70.71 1.58总液收，% 85.56 85.37 0.19电极臂
由表4中可以看出，MLC-500和LDC-200催化剂在产品分布上表现出一定差异，MLC-500汽油收率比LDC-200低3.31%，这与其催化剂设计有关，前文提到MLC-500一般以提高柴汽比为生产目标；然而，在轻收方面MLC-500比LDC-200高1.58%，LDC-200液化气收率较MLC-500偏高（14.66%）。二者总液收相差不大，由此看出两种催化剂在不同的生产方案中均能表现出优异的催化性能。
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