高固含量工艺生产的FCC产品性能分析

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1、 高固含量工艺生产的 FCC 产品性能分析 王芝安 谭映临 方克勤 （ 中 国 石化 催化剂长岭分公司 ，湖南岳阳 414012） 摘 要 在生产装置进行固含量为 33%和 40%两种不同固含量的同一个产品，取样进行性能评价和分析，发现 40%固含量生产的产品具有球形度好、稳定性高、重油转化能力强、抗重金属污染能力强等特点。 关键词 高固含量 球形度 稳定性 小型固定流化床 ACE 反应 1 前言 由于世界原油紧张，催化裂化加工的原料油出现重质化，重金属含量也越来越高，这就需要催化裂化催化剂具有高活 性、稳定性，同时具有较高的重油转化能力和抗重金属污染能力。采用高固含量生产的催化剂产品具有这方

2、面优势。高固含量必须采用高固含量工艺方案才能实现。高固含量工艺是指催化裂化催化剂生产中的成胶工序中的一种生产工艺技术，是石油化工研究院（简称 RIPP）在 1999 年开发出来的一种全新的催化裂化催化剂成胶工艺技术，此项技术改变了单独高岭土打浆、拟薄水铝石酸化、改性、升温老化等传统工艺，是一种全新工艺，可以把催化裂化催化剂成胶胶体固含量提高到了 40%左右。我公司从 1999 年开始采用该工艺生产，但固含量只维持在 33%左右， 2005 年我们开始提高固含量试验，取得试验成功以后，胶体固含量提高到 38%以上，取得了产量、质量、产品性能、成本等多方面的突破，也为稳定和开发市场打下了基础。本文

3、对两种不同的固含量生产的产品进行多方面对比分析和评价，为高固含量工艺的推广应用提供参考。 2 高固含量催化剂性能优势分析 高固含量通常是指成胶胶体固含量在 38%以上，它主要应用在催化裂化催化剂的胶体制备。原材料主要有高岭土、拟薄水铝石、铝溶胶、分子筛，其中高岭土和拟薄水铝石为固体原材料，要提高胶体的固含量，必须充分利用分子筛和铝溶胶所带的水对高岭 土和拟薄水铝石进行打浆，再加入少量的盐酸对拟薄水铝石进行酸化。由于固含量高，水分少，胶体粘度增加，有利于分子筛和高岭土的粘结，这样可以有两个方面的好处：一、有效降低拟薄水铝石作为粘结剂的作用，即拟薄水铝石不完全酸化，部分拟薄水铝石直接作为载体，充分

4、发挥拟薄水铝石的载体作用，同时可以增加载体孔道（以堆积孔为主）；二、有效降低铝溶胶用量，充分提高载体比表面积和保留载体的孔道。载体表面和孔道的丰富可以实现重油预裂化和重金属的收集功能，同时由于通道的畅通，可以有效降低气提焦的量。由于酸铝比降低可以提高胶体的 pH 值， 减少对分子筛的破坏作用，提高分子筛的利用率，这样就可以有效降低分子筛的用量；同时分子筛的用量减少又可以进一步降低铝溶胶和酸铝比，使之达到一个比较优化的配方组合。分子筛和铝溶胶的加入量不同，固含量不一样，理论固含量在 38% 45%不等， 所以，我们选取 40%固含量同当时通常采用的 33%固含量进行比较。以下是从生产实际中进行两

5、种不同固含量生产所得到的样品进行分析评价结果。 2.1 催化剂的球形度分析 催化裂化催化剂是一种平均粒径为 60 80um 微球性颗粒，催化裂化装置采用的是流化床工艺，经过流化反应后的催化剂 基本变成很好的球形，说明球形度好，流化过程中的磨损会减少，所以球形度好的催化剂，跑损会降低。由于固含量高，蒸发水量少，颗粒干燥的收缩减少，颗粒的球形度变好，同时由于干燥过程首先是表面干燥，内部水分少且有一定的通道，产生的水蒸气容易出来，不容易产生破碎和裂痕。我们选取我公司半合成装置 2004 年 9 月份按 40%固含量生产的 CDC 产品和同年按 33%固含量生产的 COR-C 产品的其中一个样品进行电

6、镜图分析：图 1 为固含量 40%生产出的样品图片 ，图 2 为固含量 33%生产出的样品图片。 图 1 固含量 40%生产出的样品图片 图 2 固含量 33%生产出的样品图片 从图片 1 和图 2 可以看出，图 1 反映出的是催化剂球形度好，且很少有破损和裂痕。 2.2 催化剂水热稳定性分析 稳定性是催化剂的一个重要数据，它能直接反映出炼油催化裂化装置的平衡剂活性高低，它主要取决分子筛的活性保留程度。以下我们主要从两个方面对催化剂的稳定性进行分析。 2.2.1 固含量对催化剂稳定性的影响（见表 1） 固含量高可以有效保护分子筛，同时由于载体的孔道丰富，可以使油分子与分子筛的充分接触，提高分子

7、筛的利用率，对提高催化剂的稳定性有利。 试验条件：选 取 CORH 和 CHZ-5 两个产品在我公司半合成装置进行了两次不同的固含量试验，分别为组 1 和组 2，其中组 1 和组 2 样为两个不同的配方。 表 1 固含量对催化剂稳定性影响 试验编号 固含量 33%稳定性 ， % 高固含量 40%稳定性 ， % 1 组 59.3 64.5 2 组 57.8 61.3 从表 1 可以看出 ， 在同一个催化剂品种中，固含量高，稳定性好。 2.2.2 分子筛加入量同固含量的变化对催化剂稳定性的影响（见表 2） 试验条件：选取 CORH 产品在我公司半合成装置进行试验，采用不同的分子筛加入量和不同的固含

8、量进行了两个试验 1#和 2#。 表 2 固含量对催化剂稳定性影响 试验编号 1#固含量 33% 分子筛 38% 2#高固含量 40% 分子筛 33% 稳定性 ， % 61.4 64.4 从表 2 可以看出在高固含量的条件下，分子筛的加入量降低稳定性还要高。 2.3 评价分析 由于分子筛的大幅下降，是否会降低催化剂的反应性能，我们选取 1#， 2#样品进行评价分析。 1） 对 1#、 2#样老化后在小型固定流化床上进行反应评价（见表 3） 。 表 3 小型固定流化床反应装置数据报告（武汉催化原料油） 催化剂 1# 2# 磨损指数 水热稳定性 1.0% 61.4% 1.3% 64.4% 流化老化

9、剂孔分布 109 /g 分子筛： 56 /g 0.16mL/g 110 /g 分子筛： 51 /g 0.20mL/g 反应编号 6-1 6-2 6-3 6-4 反应温度 / 空速 /h-1 剂油比 500 20 7.7 500 20 8.0 500 20 7.6 500 20 7.7 氢气， %（ ） 干气， %（ ） 液化气， %（ ） 汽油， %（ ） 柴油， %（ ） 重油， %（ ） 焦炭， %（ ） 总计， %（ ） 0.06 1.53 12.58 46.70 19.49 15.77 3.92 100 0.06 1.51 13.83 46.82 20.89 14.11 3.64 10

10、0 0.06 1.60 12.80 49.55 19.27 12.49 4.29 100 0.06 1.78 13.18 49.92 18.96 11.53 4.63 100 转化率 液汽柴 ， %（ ） 汽柴 ， %（ ） 64.74 78.77 66.19 65.80 80.74 66.91 68.24 81.62 68.82 69.62 82.06 68.88 丙烯 ， %（ ） 总丁烯 ， %（ ） 3.89 3.41 4.45 4.11 3.85 3.39 3.85 3.23 RON MON 88.9 82.8 87.8 82.5 正构烷烃 ， %（ ） 异构烷烃 ， %（ ） 烯烃

11、 ， %（ ） 环烷烃 ， %（ ） 芳烃， %（ ） 3.60 29.30 23.80 9.54 33.24 3.12 25.40 13.55 8.13 48.26 从表 3 的评价数据来看 ， 2#样汽油产率高，重油转化能力强，总轻收和总液收有较大提高，焦炭选择性略差，干气略高，液化气中丙稀略低，汽油芳烃高，烯烃含 量低，其它都有不同程度的下降。老化后的总比表面基本相当，分子筛表面积 1#样高，说明 1#样的分子筛加入量高， 2#样载体比表面高， N 吸附孔体积高。从上表的评价数据可以看出 2#样的活性高，重油裂解能力强。 2） 对 11#、 2#样进行老化和浸金属污染（ Ni 和 V 各

12、 2000g/g） ， 在 ACE 反应装置进行评价（见表 4） 。 表 4 浸金属， ACE 反应装置数据报告（大连西太平洋催化原料油） 催化剂 1# 2# 反应编号 872 875 874 877 反应条件 反应温度 / 空速 /h-1 剂油比 520 8.0 6.0 520 8.0 6.0 520 8.0 6.0 520 8.0 6.0 干气， %（ ） 液化气， %（ ） 汽油， %（ ） 柴油， %（ ） 重油， %（ ） 焦炭， %（ ） 总计， %（ ） 3.59 12.12 37.91 16.75 14.89 14.74 100 3.62 12.1 38.81 17.53 13

13、.33 14.62 100 3.65 14.01 40.66 15.22 12.23 14.22 100 3.63 13.81 41.35 15.68 11.57 13.96 100 转化 率 液汽柴， %（ ） 汽柴， %（ ） 68.36 66.79 54.66 69.15 68.44 56.34 72.54 69.89 55.88 72.75 70.84 57.03 丙烯， %（ ） 总丁烯， %（ ） 3.99 5.59 3.98 5.59 4.31 6.24 4.26 6.14 RON MON 正构烷烃， %（ ） 异构烷烃， %（ ） 烯烃， %（ ） 环烷烃， %（ ） 芳烃，

14、%（ ） 90 83.5 3.65 17.76 29.86 5.26 42.5 88.8 83.0 3.69 20.43 26.11 5.92 42.93 从表 4 的评价数据可以看出：与固定流化床的评价数据基本一致，但 2#样焦炭选择性有较大的改善，有价值产品收率进一步提高，液化气中丙 烯 提高，说明 2#样品的抗重金属污染能力强。 从实验室孔分布图可以看出： 2#样的中孔数量略有增加，有利于重油裂解。 3 结论 1）采用高固含量生产出的催化剂稳定性高，载体表面增加，中孔数量增加，重油转化能力强，抗重 金属污染能力强。 2）采用高固含量生产出的催化剂，球形度好，可以有效降低催化剂的跑损。 3）固含量高可以降低分子筛的含 量，有利于发挥分子筛的作用。 作者简介：王芝安， 工程师， 1989 年毕业于长岭石油学校，现从事催化剂制造工作。