沙輕減壓渣油探拔窄餾分性質及催化裂化性能的研究

2024年3月14日發(作者：好學生嗎)

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２００２年１１月　

石油煉制與化工　

ＰＥＴＲＯＩ　ＥＵＭ　ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ　ＡＮＤ　ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＩ　Ｓ　第３３卷第１　１期　

沙輕減壓渣油深拔窄餾分性質　

及催化裂化性能的研究　

崔　毅　

（洛陽石油化工工程公司煉制研究所，洛陽４７１００３）　

摘要采用短程分子蒸餾技術，對沙輕減壓渣油進行深拔分離，并對各窄餾分進行性質分析，　

及考察其催化裂化性能。結果表明，沙輕減壓渣油深拔溫度不宜過高．應在６００℃之內。各窄餾分　

油具有較好的催化裂化性能，可直接進行催化裂化。并得出反應產品分布與原料性質及特性因數　

之間的關系。該項研究為沙輕減壓渣油的深加工提供有利的實驗依據。　

關鍵詞：減壓渣油　分子蒸餾　催化裂化　窄餾分　

１　前　言　

到的大于５００℃減壓渣油，性質見表１。沙輕減壓　

渣油深拔分離是利用西德Ｆｉｃｈ公司生產的８６２型　

為適應國民經濟快速發展對石油產品的需求，　

近幾年來我國已逐步增加對原油的進口量。其中　

中東原油產量大、價格低、運輸方便，在進口原油中　

占有較大優勢。中東原油多屬中間基原油，硫、重　

高真空短程分子蒸餾儀進行的，將沙輕減壓渣油　

（ＶＲ）以每間隔２０℃為１個餾分進行深拔分離，共　

分離出７個ＨＶＧＯ，最高深拔溫度高達６４０℃．所　

得的ＨＶＧＯ均不會發生分解或裂解，總的深拔　

金屬含量均很高。與我國多數原油相比性質差別　

較大，尤其是減壓渣油殘炭高、氫含量低、硫含量　

高，而重金屬Ｎｉ、Ｖ等雜質大部分都集中在減壓渣　

油中。這將給我國煉油廠加工進口原油帶來許多　

新的問題。催化裂化是我國重油輕質化最重要的　

加工手段之一。對中東減壓渣油，催化裂化直接摻　

煉是比較困難的，一般需預處理后方可摻煉，因此　

ＨＶＧＯ收率占減壓渣油的５２．４５　，并對各　

ＨＶＧＯ、殘渣油（ＨＶＲ）的主要性質進行分析測定。　

２．２催化裂化反應　

原料油：深拔各ＨＶＧＯ及ＨＶＲ餾分。　

催化劑：ＺＣＭ一７平衡劑，微反活性６４。　

試驗裝置和方法：催化裂化試驗是在１００　ｇ固　

將沙輕減壓渣油中的理想組分分離出來，對其催化　

裂化性能進行深入研究，為沙輕減壓渣油的合理加　

定流化床反應試驗裝置上進行的，反應溫度為　

５００℃，劑油質量比６．０。圖１是該裝置的流程簡　

工提供基礎數據，是解決進口原油加工的重要課題　

之一，具有一定的現實意義和理論價值。　

圖，試驗時先將催化劑裝入反應器內．在氮氣流化　

下升溫到２００。Ｃ，然后改用水蒸氣流化，繼續升溫　

到預定的溫度后啟動原料泵，原料油經水蒸氣霧化　

分散后經預熱進入反應器進行催化裂化反應。停　

本課題選擇沙輕減壓渣油為研究對象，利用高　

真空短程分子蒸餾技術口］，對沙輕減壓渣油進行深　

拔分離，得出多個重餾分油（ＨＶＧＯ），對其進行性　

質分析。并在小型固定流化床反應裝置上考察其　

催化裂化性能，分析其產品分布與原料性質及特性　

因數（Ｋ　）之間的關系，為沙輕減壓渣油的合理加　

工提供理論依據。　

２　實　驗　

止進油后，用水蒸氣汽提１０　ｍｉｎ，收集的氣體和液　

體產品經計量再進行色譜分析。以Ｃ　：和Ｃ：：的正　

構烷烴分別作為汽油和柴油的切割點，大于ｃ。：的　

餾分作為重油。氣體ｃ　組分計入汽油。待反應　

器降溫后，卸出待再生劑并利用高靈敏度的熱導法　

進行定碳分析。　

收稿日期：２００２—０２—２０；修改稿收到日期：２００２—０４　１６。　

作者簡介：崔毅，工程師，主要從事煉油新工藝研究與開發工　

作，曾發表論文數篇，申請專利１項。　

２．１沙輕減壓渣油深拔分離　

試驗所用的沙輕減壓渣油（ＶＲ）取自茂名石化　

公司煉油廠的沙輕原油，經實驗室實沸點蒸餾后得　

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第１１期　崔　毅．沙輕減壓渣油深拔窄餾分性質及催化裂化性能的研究　１９　

３結果與討論　

金屬（Ｎｉ、Ｖ）、硫、氮含量卻逐步增加，而　／　、　

氫含量逐漸減少。深拔溫度在６００℃之前，各　

３．１沙輕減壓渣油深拔ＨＶＧＯ主要性質分析　

各ＨＶＧＯ餾分的性質見表１。從表１可以看　

ＨＶＧＯ餾分性質變化趨勢較為緩慢，而大于６００　

℃之后，各性質變化趨勢加快。從總的來看，隨　

著深拔溫度的提高，各窄餾分質量變差，但它遠遠　

優于減壓渣油。　

從ＨＶＲ（＞６４０℃）的數據可看出：減壓渣油　

出，隨著深拔溫度的提高，深拔ＨＶＧＯ餾分累計　

收率逐步增加，由ＨＶＧＯ　的１２．２２　上升到　

ＨＶＧＯ　的５２．４５　。但同時各ＨＶＧＯ餾分的收　

率逐漸降低。其殘炭值、密度、相對分子質量、重　

表ｌ　沙輕減壓渣油深拔ＨＶＧＯ性質　

菩　

０　

ｃ２鍛ｏ＇ｃ）／

，　

金屬含量／　

ｇ＿。ｇ　－１

Ｎｉ　

７２１　

４３０　

４５０　

５１０　

元素分析／　

Ｃ　Ｈ　Ｓ　Ｎ　

Ｈ／ｎＬ　

ｇ‘ｃＦｎ。　

Ｖ　

ＶＲ　

＞５００　

１２．２２　

９．２６　

７．７８　

１２．２２　

２１．４８　

２９．２６　

１５．６２　

１．０２　

１．２４　

２．７３　

０．９９０　１　

０．９５１　１　

０．９５１　５　

０．９５２　０　

１４．０　６２．８　８５．７３　１０．４４　３．３０　０．２７１　

２．７６　

２．９６　

３．０４　

０．１４１　

０．１５１　

０．１６４　

１．４５　

１．６６　

１．６４　

１．６１　

ＨＶＧＯ１　

５００～５２０　

ＨＶＧ（）２　

５２０～５４０　

＜Ｏ．１　＜０．１　８５．２４　１１．８５　

＜Ｏ．１

＜０．１　

＜０．１　８５．１８　１１．７１　

０．７　８５．８１　１１．６１　

ＨＶＧＯ３　

５４０～５６０　

ＨＶＧ【　

５６０～５８０　６．６７　

６．００　

５．４８　

５．０４　

４７．５５　

３５．９３　

４１．９３　

４７．４１　

５２．４５　

１Ｏ０　

４．０１　

５．２６　

７．Ｏ０　

８．５０　

２９．０　

０．９５２　６　

０．９５８　０　

０．９６３　０　

０．９７６　０　

１．０２７　０　

５６０　

５９０　

６９０　

７９０　

１　２１０　

０．２　

０．５　

１．３　

２．０　

２９　

２．０　

４．０　

１０．０　

２０．０　

８５．３２　１１．４７　３．０５　０．１７０　

８５．５２　¨．２１　

８５．８Ｏ　１０．９Ｏ　

８５．８５　１０．６４　

８．８６　

３．０９　

３．１２　

３．３２　

３．６３　

０．１７４　

０．１８Ｏ　

０．１９０　

０．３８９　

１．６０　

１．５６　

１．５１　

１．４８　

１．２１　

ＨＶＧｏ５　

５８０～６００　

ＨＶＧ０　

６００～６２０　

ＨＶＧ０７　

６２０～６４０　

ＨＶＲ　

＞６４０　１　２８０　８７．１２　

３．２　沙輕減壓渣油深拔ＨＶＧｏ催化裂化反應性　

能的研究　

表３列出了沙輕減壓渣油深拔各ＨＶＧＯ及　

ＨＶＲ在１００　ｇ小型固定流化床反應裝置上的催化　

裂化反應結果。從表３可以看出：隨著深拔溫度的　

提高，深拔ＨＶＧＯ變重，干氣產率略有增加，從　

ＨＶＧＯ　的２．２２　上升到ＨＶＧＯ　的３．６３　，而　

液化氣產率基本保持不變，在１５　左右；汽油及輕　

質油（汽油＋柴油）產率明顯下降，汽油產率從　

圖ｌ　１００　ｇ固定流化床催化裂化試驗裝置簡圖　

ＨＶＧＯ　的４７．５９　下降到ＨＶＧＯ　的３１．０Ｏ　９／６，而　

中的大部分重金屬（Ｎｉ、Ｖ）都集中在ＨＶＲ中，因　

此對減壓渣油進行深拔，對餾分油脫重金屬（Ｎｉ、　

Ｖ）具有較好的效果。從表２數據得出：隨著深拔　

溫度的提高，深拔ＨＶＧＯ的飽和烴含量不斷減　

輕質油產率從ＨＶＧＯ　的６９．９５　下降到ＨＶＧＯ　

的５９．０５　，這是由于飽和烴催化裂化的汽油及輕　

質油產率遠高于芳烴及膠質裂化　］。由此可解釋　

隨著深拔溫度的提高，深拔ＨＶＧＯ油變重，汽油　

及輕油產率明顯降低這一結果；焦炭產率明顯增　

加，從深拔ＨＶＧＯ　的５．１６　上升到ＨＶＧＯ　的　

少，而芳烴、膠質含量逐漸增加，但深拔ＨＶＧＯ均　

不含瀝青質，這說明對減壓渣油深拔也具有脫瀝青　

質的效果。從深拔ＨＶＲ組成分析結果還可以看　

出：采用深拔可使減壓渣油中大部分的理想組分　

（飽和烴）得到充分回收。例如：深拔溫度高達６４０　

。Ｃ時，殘渣油（ＨＶＲ）中的飽和烴含量僅為４．６　。　

１１．３１　，這是由于隨著深拔溫度的提高，深拔　

ＨＶＧＯ中芳烴與膠質含量和殘炭值明顯增加所　

致。在催化裂化過程中，原料的殘炭反映了生成非　

催化焦的傾向。殘炭與焦炭產率之間的定量關系　

因催化裂化裝置及工藝條件的不同而不同。在數　

值上大約是５０　９，６～１００　９，６的殘炭轉為焦炭。由圖２　

減壓渣油中的飽和烴累計回收率可高達９Ｏ．５９　，　

而這部分飽和烴又是具有較好裂解性能的ＦＣＣ原　

料。　

可以發現焦炭產率與殘炭值有很好的線性關系。　

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２０　石油煉制與化工　２００２年第３３卷　

表２沙輕減壓渣油深拔ＩＩＶＧＯ組成及平均分子式　

①工藝條件：反應溫度５００℃，劑油質量比６．０，催化劑為ＺＣＭ一７平衡劑，微反活性６４。　

對圖２中數據進行線性回歸可得出如下關系式：　

Ｙ一８１　９／６×ＣＵＲ＋４．３０　（１）　

式如下：　

ＫＨ一１０×Ｉ＂／Ｈ／（　ｃ?　’　?　）　（２）　

其中ｙ——焦炭產率；　

ＣＣＲ——殘炭值。　

其中　——摩爾數；　

Ｍ——平均相對分子質量；　

——

式（１）與大部分文獻報道的關系式相近＿３］。從　

式（１）中看出殘炭的８１　都轉化為附加炭；當殘炭　

值為０時，則焦炭產率為４．３０　，此時無附加炭，　

因此４．３０　為本裝置的催化炭。　

２０℃的密度。　

沙輕減壓渣油及深拔ＨＶＧＯ的特征因數Ｋ　

見表４。從表４可看出：隨著深拔溫度的提高，沙　

輕減壓渣油深拔ＨＶＧＯ的Ｋ　值逐漸降低，從　

ＨＶＧＯ　的８．２５降到ＨＶＧＯ　餾分的６．６５，下降　

趨勢較為明顯。對特征因數Ｋ　與產品分布關聯　

性的考察見圖３、４。從圖３、４可看出，隨著Ｋ　的　

釋　

芷　

減小，輕油產率降低，焦炭產率增加，輕油產率和焦　

炭產率都與Ｋｎ有良好的對應關系。從以上分析　

可以推斷，用Ｉ＂／ｎ／ｎｃ、平均相對分子質量和密度表　

征的Ｋｎ能較好地反映渣油及深拔ＨＶＧＯ的特　

殘炭／％　

征及裂解性能的好壞。將輕油產率和焦炭產率分　

別與Ｋｎ進行一元線性回歸，得到如下公式：　

Ｘ一７．２４　ＫＨ＋１０．２６　

Ｙ一一４．０７　ＫＨ＋３８．５０　

（３）　

（４）　

圖２　沙輕減壓渣油深拔ＨＶＧＯ殘炭與生焦率的關系　

３．３沙輕減壓渣油及深拔ｔｌＶＧＯ的特征因數ＫＨ　

和催化裂化反應性能的關系　

石油大學重質油加工國家重點實驗室開發了　

一

其中　Ｘ——輕油產率；　

ｙ——焦炭產率；　

個表征渣油特征的特征因數Ｋｎ　］，其定量表達　

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第１１期　崔　毅．沙輕減壓渣油深拔窄餾分性質及催化裂化性能的研究　

＼　是　

２１　

Ｋ　——特征因數。　

表４沙輕減壓渣油及深拔ＨＶＧＯ的Ｋ　值　

餾分序號　

ＶＲ（＞５００　Ｃ）　

ＨＶＧ【）　

ＨＶＧ（）２　

４　結　論　

（１）采用短程分子蒸餾技術，對沙輕減壓渣油　

按不同深拔溫度分離出７個ＨＶＧＯ，最高深拔溫度　

ＫＨ　

６．４９　

８．２５　

８．１０　

餾分序號　

ＨＶＧ（）　

ＨＶＧ（）　

ＨＶＧ（）　

ＫＨ　

７．４０　

６．９９　

６．６５　

可高達６４０。Ｃ。總深拔ＨＶＧＯ收率為５２．４５　，可　

使減壓渣油中的理想組分（飽和烴）得到充分的回　

ＨＶＧ（）　

ＨＶＧ０　

７．８３　

７．６８　

ＨＶＲ（＞６４０℃）　４．９Ｏ　

收，飽和烴回收率最高可達９Ｏ．５９　，而且能有效地　

脫除減壓渣油中的大部分重金屬（Ｎｉ、Ｖ），所得深拔　

ＨＶＧＯ均不含瀝青質，它的質量遠遠優于減壓渣　

油，是較好的ＦＣＣ原料。　

（２）探明了沙輕減壓渣油隨著深拔溫度的變　

８０　

７０　

化，其深拔ＨＶＧＯ性質的變化規律。深拔溫度在　

６００　Ｃ之前，深拔ＨＶＧＯ性質變化較為緩慢，而大　

于６００　Ｃ之后性質變化較大，說明深拔溫度不宜過　

高，宜在６００℃之內。　

（３）以深拔ＨＶＧＯ為原料進行ＦＣＣ反應，隨　

５　６　７　８　９　ｌＯ　

著ＨＶＧＯ的變重，干氣產率增加，輕質油產率下　

降．焦炭產率提高，但其裂解性能均優于減壓渣油。　

（４）特性因數Ｋｎ能較好地反映渣油及　

圖３　沙輕減壓渣油深拔ＨＶＧＯ催化裂化輕油收率　

與Ｋｎ的變化關系　

ｌ２．５　

ＨＶＧＯ的特征和裂化性能，輕油產率和焦炭產率與　

Ｋ“之問有良好的對應關系。　

ｌＯ－Ｏ　

萋　．ｓ　

ｓ．ｏ　

２　

參　考　文　獻　

Ｅｒｄｗｅｇ　Ｋ　Ｊ．分子蒸餾和短程蒸餾．石油化工譯叢，１　９８４，３：３６～　

２．５　

２　

徐春明等．勝利減壓渣油中膠質的催化裂化反應特征．石油學報　

（石油加工），１　９９４，１０（２）：１２～１５　

０　

６　７　

ＫＨ　

８　９　

Ｂｕｓｃｈ，ｅｔ　ａ１．ＲＣＣ　Ｃｏｍｐｌｅｘ　ＮＯＷ　Ｃｏｒｎｅｒｓｔｏｎｅ　ｏｆ　Ａｓｈｌａｎｄ　Ｒｅｆｉｎ—　

ｅｒｙ．Ｏｉｌ　８－Ｇａｓ　Ｊｏｕｒｎａｌ，１　９８４，８２（５０）：７９～８４　

圖４　沙輕減壓渣油深拔ＨＶＧＯ催化裂化生焦率　

與Ｋｎ的關系　

４　

徐春明等．沙特阿拉伯減壓渣油超臨界抽出油催化裂化反應性　

能．石油煉制與化工，１　９９７，２８（４）：６０～６３　

ＳＴＵＤＹ　ｏＮ　ＰＲｏＰＥＲＴＹ　ＡＮＤ　ＣＡＴＡＬＹＴＩＣ　ＣＲＡＣＫＩＮＧ　

ＰＥＲＦｏＲＭＡＮＣＥ　ｏＦ　ＮＡＲＲｏＷ　ＲＡＮＧＥ　ＣＵＴＳ　ｏＦ　

ＳＡＵＤＩ—ＡＲＡＢＩＡＮ　ＶＡＣＵＵＭ　ＲＥＳＩＤＵＥ　

（Ｒｅｆｉｎｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｌｕｏｙａｎｇ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｌｕｏｙａｎｇ　４７１００３）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　Ｓａｕｄｉ——Ａｒａｂｉａｎ　ｌｉｇｈｔ　ｖａｃｕｕｍ　ｒｅｓｉｄｕｅ　ｗａｓ　ｃｕｔ　ｕｓｉｎｇ　ｓｈｏｒｔ——ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｉｓ　

ｔｉｌｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｎａｒｒｏｗ　ｒａｎｇｅ　ｃｕｔ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｃｒａｃｋｉｎｇ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｃｕｔ　ｗａｓ　

ｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗａｓ　ｌｏｗｅｒ　ｔｈａｎ　６００℃

．

．

Ｔｈｅｓｅ　ｎａｒｒｏｗ　

ｒａｎｇｅ　Ｃｕｔｓ　ｈａｄ　ｇｏｏｄ　ｃｒａｃｋａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ＦＣＣ　ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ

Ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｐｒｏｄ—　

ｕｃｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｖｅｒｓｕｓ　ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ａｎｄ　Ｋ　ｆａｃｔｏｒ　ｗａｓ　ｄｅｄｕｃｅｄＴｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ１　

．

ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｄｅｅｐ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｉｄ　ｒｅｓｉｄｕｅ

．　

Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ｖａｃｕｕｍ　ｒｅｓｉｄｕｅ；ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ；ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｃｒａｃｋｉｎｇ；ｎａｒｒｏｗ　ｒａｎｇｅ　ｃｕｔ