沙轻减压渣油探拔窄馏分性质及催化裂化性能的研究

2024年3月14日发(作者：好学生吗)

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２００２年１１月　

石油炼制与化工　

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

沙轻减压渣油深拔窄馏分性质　

及催化裂化性能的研究　

崔　毅　

（洛阳石油化工工程公司炼制研究所，洛阳４７１００３）　

摘要采用短程分子蒸馏技术，对沙轻减压渣油进行深拔分离，并对各窄馏分进行性质分析，　

及考察其催化裂化性能。结果表明，沙轻减压渣油深拔温度不宜过高．应在６００℃之内。各窄馏分　

油具有较好的催化裂化性能，可直接进行催化裂化。并得出反应产品分布与原料性质及特性因数　

之间的关系。该项研究为沙轻减压渣油的深加工提供有利的实验依据。　

关键词：减压渣油　分子蒸馏　催化裂化　窄馏分　

１　前　言　

到的大于５００℃减压渣油，性质见表１。沙轻减压　

渣油深拔分离是利用西德Ｆｉｃｈ公司生产的８６２型　

为适应国民经济快速发展对石油产品的需求，　

近几年来我国已逐步增加对原油的进口量。其中　

中东原油产量大、价格低、运输方便，在进口原油中　

占有较大优势。中东原油多属中间基原油，硫、重　

高真空短程分子蒸馏仪进行的，将沙轻减压渣油　

（ＶＲ）以每间隔２０℃为１个馏分进行深拔分离，共　

分离出７个ＨＶＧＯ，最高深拔温度高达６４０℃．所　

得的ＨＶＧＯ均不会发生分解或裂解，总的深拔　

金属含量均很高。与我国多数原油相比性质差别　

较大，尤其是减压渣油残炭高、氢含量低、硫含量　

高，而重金属Ｎｉ、Ｖ等杂质大部分都集中在减压渣　

油中。这将给我国炼油厂加工进口原油带来许多　

新的问题。催化裂化是我国重油轻质化最重要的　

加工手段之一。对中东减压渣油，催化裂化直接掺　

炼是比较困难的，一般需预处理后方可掺炼，因此　

ＨＶＧＯ收率占减压渣油的５２．４５　，并对各　

ＨＶＧＯ、残渣油（ＨＶＲ）的主要性质进行分析测定。　

２．２催化裂化反应　

原料油：深拔各ＨＶＧＯ及ＨＶＲ馏分。　

催化剂：ＺＣＭ一７平衡剂，微反活性６４。　

试验装置和方法：催化裂化试验是在１００　ｇ固　

将沙轻减压渣油中的理想组分分离出来，对其催化　

裂化性能进行深入研究，为沙轻减压渣油的合理加　

定流化床反应试验装置上进行的，反应温度为　

５００℃，剂油质量比６．０。图１是该装置的流程简　

工提供基础数据，是解决进口原油加工的重要课题　

之一，具有一定的现实意义和理论价值。　

图，试验时先将催化剂装入反应器内．在氮气流化　

下升温到２００。Ｃ，然后改用水蒸气流化，继续升温　

到预定的温度后启动原料泵，原料油经水蒸气雾化　

分散后经预热进入反应器进行催化裂化反应。停　

本课题选择沙轻减压渣油为研究对象，利用高　

真空短程分子蒸馏技术口］，对沙轻减压渣油进行深　

拔分离，得出多个重馏分油（ＨＶＧＯ），对其进行性　

质分析。并在小型固定流化床反应装置上考察其　

催化裂化性能，分析其产品分布与原料性质及特性　

因数（Ｋ　）之间的关系，为沙轻减压渣油的合理加　

工提供理论依据。　

２　实　验　

止进油后，用水蒸气汽提１０　ｍｉｎ，收集的气体和液　

体产品经计量再进行色谱分析。以Ｃ　：和Ｃ：：的正　

构烷烃分别作为汽油和柴油的切割点，大于ｃ。：的　

馏分作为重油。气体ｃ　组分计入汽油。待反应　

器降温后，卸出待再生剂并利用高灵敏度的热导法　

进行定碳分析。　

收稿日期：２００２—０２—２０；修改稿收到日期：２００２—０４　１６。　

作者简介：崔毅，工程师，主要从事炼油新工艺研究与开发工　

作，曾发表论文数篇，申请专利１项。　

２．１沙轻减压渣油深拔分离　

试验所用的沙轻减压渣油（ＶＲ）取自茂名石化　

公司炼油厂的沙轻原油，经实验室实沸点蒸馏后得　

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第１１期　崔　毅．沙轻减压渣油深拔窄馏分性质及催化裂化性能的研究　１９　

３结果与讨论　

金属（Ｎｉ、Ｖ）、硫、氮含量却逐步增加，而　／　、　

氢含量逐渐减少。深拔温度在６００℃之前，各　

３．１沙轻减压渣油深拔ＨＶＧＯ主要性质分析　

各ＨＶＧＯ馏分的性质见表１。从表１可以看　

ＨＶＧＯ馏分性质变化趋势较为缓慢，而大于６００　

℃之后，各性质变化趋势加快。从总的来看，随　

着深拔温度的提高，各窄馏分质量变差，但它远远　

优于减压渣油。　

从ＨＶＲ（＞６４０℃）的数据可看出：减压渣油　

出，随着深拔温度的提高，深拔ＨＶＧＯ馏分累计　

收率逐步增加，由ＨＶＧＯ　的１２．２２　上升到　

ＨＶＧＯ　的５２．４５　。但同时各ＨＶＧＯ馏分的收　

率逐渐降低。其残炭值、密度、相对分子质量、重　

表ｌ　沙轻减压渣油深拔ＨＶＧＯ性质　

菩　

０　

ｃ２锻ｏ＇ｃ）／

，　

金属含量／　

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　沙轻减压渣油深拔ＨＶＧｏ催化裂化反应性　

能的研究　

表３列出了沙轻减压渣油深拔各ＨＶＧＯ及　

ＨＶＲ在１００　ｇ小型固定流化床反应装置上的催化　

裂化反应结果。从表３可以看出：随着深拔温度的　

提高，深拔ＨＶＧＯ变重，干气产率略有增加，从　

ＨＶＧＯ　的２．２２　上升到ＨＶＧＯ　的３．６３　，而　

液化气产率基本保持不变，在１５　左右；汽油及轻　

质油（汽油＋柴油）产率明显下降，汽油产率从　

图ｌ　１００　ｇ固定流化床催化裂化试验装置简图　

ＨＶＧＯ　的４７．５９　下降到ＨＶＧＯ　的３１．０Ｏ　９／６，而　

中的大部分重金属（Ｎｉ、Ｖ）都集中在ＨＶＲ中，因　

此对减压渣油进行深拔，对馏分油脱重金属（Ｎｉ、　

Ｖ）具有较好的效果。从表２数据得出：随着深拔　

温度的提高，深拔ＨＶＧＯ的饱和烃含量不断减　

轻质油产率从ＨＶＧＯ　的６９．９５　下降到ＨＶＧＯ　

的５９．０５　，这是由于饱和烃催化裂化的汽油及轻　

质油产率远高于芳烃及胶质裂化　］。由此可解释　

随着深拔温度的提高，深拔ＨＶＧＯ油变重，汽油　

及轻油产率明显降低这一结果；焦炭产率明显增　

加，从深拔ＨＶＧＯ　的５．１６　上升到ＨＶＧＯ　的　

少，而芳烃、胶质含量逐渐增加，但深拔ＨＶＧＯ均　

不含沥青质，这说明对减压渣油深拔也具有脱沥青　

质的效果。从深拔ＨＶＲ组成分析结果还可以看　

出：采用深拔可使减压渣油中大部分的理想组分　

（饱和烃）得到充分回收。例如：深拔温度高达６４０　

。Ｃ时，残渣油（ＨＶＲ）中的饱和烃含量仅为４．６　。　

１１．３１　，这是由于随着深拔温度的提高，深拔　

ＨＶＧＯ中芳烃与胶质含量和残炭值明显增加所　

致。在催化裂化过程中，原料的残炭反映了生成非　

催化焦的倾向。残炭与焦炭产率之间的定量关系　

因催化裂化装置及工艺条件的不同而不同。在数　

值上大约是５０　９，６～１００　９，６的残炭转为焦炭。由图２　

减压渣油中的饱和烃累计回收率可高达９Ｏ．５９　，　

而这部分饱和烃又是具有较好裂解性能的ＦＣＣ原　

料。　

可以发现焦炭产率与残炭值有很好的线性关系。　

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２０　石油炼制与化工　２００２年第３３卷　

表２沙轻减压渣油深拔ＩＩＶＧＯ组成及平均分子式　

①工艺条件：反应温度５００℃，剂油质量比６．０，催化剂为ＺＣＭ一７平衡剂，微反活性６４。　

对图２中数据进行线性回归可得出如下关系式：　

Ｙ一８１　９／６×ＣＵＲ＋４．３０　（１）　

式如下：　

ＫＨ一１０×Ｉ＂／Ｈ／（　ｃ・　’　・　）　（２）　

其中ｙ——焦炭产率；　

ＣＣＲ——残炭值。　

其中　——摩尔数；　

Ｍ——平均相对分子质量；　

——

式（１）与大部分文献报道的关系式相近＿３］。从　

式（１）中看出残炭的８１　都转化为附加炭；当残炭　

值为０时，则焦炭产率为４．３０　，此时无附加炭，　

因此４．３０　为本装置的催化炭。　

２０℃的密度。　

沙轻减压渣油及深拔ＨＶＧＯ的特征因数Ｋ　

见表４。从表４可看出：随着深拔温度的提高，沙　

轻减压渣油深拔ＨＶＧＯ的Ｋ　值逐渐降低，从　

ＨＶＧＯ　的８．２５降到ＨＶＧＯ　馏分的６．６５，下降　

趋势较为明显。对特征因数Ｋ　与产品分布关联　

性的考察见图３、４。从图３、４可看出，随着Ｋ　的　

释　

芷　

减小，轻油产率降低，焦炭产率增加，轻油产率和焦　

炭产率都与Ｋｎ有良好的对应关系。从以上分析　

可以推断，用Ｉ＂／ｎ／ｎｃ、平均相对分子质量和密度表　

征的Ｋｎ能较好地反映渣油及深拔ＨＶＧＯ的特　

残炭／％　

征及裂解性能的好坏。将轻油产率和焦炭产率分　

别与Ｋｎ进行一元线性回归，得到如下公式：　

Ｘ一７．２４　ＫＨ＋１０．２６　

Ｙ一一４．０７　ＫＨ＋３８．５０　

（３）　

（４）　

图２　沙轻减压渣油深拔ＨＶＧＯ残炭与生焦率的关系　

３．３沙轻减压渣油及深拔ｔｌＶＧＯ的特征因数ＫＨ　

和催化裂化反应性能的关系　

石油大学重质油加工国家重点实验室开发了　

一

其中　Ｘ——轻油产率；　

ｙ——焦炭产率；　

个表征渣油特征的特征因数Ｋｎ　］，其定量表达　

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第１１期　崔　毅．沙轻减压渣油深拔窄馏分性质及催化裂化性能的研究　

＼　是　

２１　

Ｋ　——特征因数。　

表４沙轻减压渣油及深拔ＨＶＧＯ的Ｋ　值　

馏分序号　

ＶＲ（＞５００　Ｃ）　

ＨＶＧ【）　

ＨＶＧ（）２　

４　结　论　

（１）采用短程分子蒸馏技术，对沙轻减压渣油　

按不同深拔温度分离出７个ＨＶＧＯ，最高深拔温度　

ＫＨ　

６．４９　

８．２５　

８．１０　

馏分序号　

ＨＶＧ（）　

ＨＶＧ（）　

ＨＶＧ（）　

ＫＨ　

７．４０　

６．９９　

６．６５　

可高达６４０。Ｃ。总深拔ＨＶＧＯ收率为５２．４５　，可　

使减压渣油中的理想组分（饱和烃）得到充分的回　

ＨＶＧ（）　

ＨＶＧ０　

７．８３　

７．６８　

ＨＶＲ（＞６４０℃）　４．９Ｏ　

收，饱和烃回收率最高可达９Ｏ．５９　，而且能有效地　

脱除减压渣油中的大部分重金属（Ｎｉ、Ｖ），所得深拔　

ＨＶＧＯ均不含沥青质，它的质量远远优于减压渣　

油，是较好的ＦＣＣ原料。　

（２）探明了沙轻减压渣油随着深拔温度的变　

８０　

７０　

化，其深拔ＨＶＧＯ性质的变化规律。深拔温度在　

６００　Ｃ之前，深拔ＨＶＧＯ性质变化较为缓慢，而大　

于６００　Ｃ之后性质变化较大，说明深拔温度不宜过　

高，宜在６００℃之内。　

（３）以深拔ＨＶＧＯ为原料进行ＦＣＣ反应，随　

５　６　７　８　９　ｌＯ　

着ＨＶＧＯ的变重，干气产率增加，轻质油产率下　

降．焦炭产率提高，但其裂解性能均优于减压渣油。　

（４）特性因数Ｋｎ能较好地反映渣油及　

图３　沙轻减压渣油深拔ＨＶＧＯ催化裂化轻油收率　

与Ｋｎ的变化关系　

ｌ２．５　

ＨＶＧＯ的特征和裂化性能，轻油产率和焦炭产率与　

Ｋ“之问有良好的对应关系。　

ｌＯ－Ｏ　

萋　．ｓ　

ｓ．ｏ　

２　

参　考　文　献　

Ｅｒｄｗｅｇ　Ｋ　Ｊ．分子蒸馏和短程蒸馏．石油化工译丛，１　９８４，３：３６～　

２．５　

２　

徐春明等．胜利减压渣油中胶质的催化裂化反应特征．石油学报　

（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　

图４　沙轻减压渣油深拔ＨＶＧＯ催化裂化生焦率　

与Ｋｎ的关系　

４　

徐春明等．沙特阿拉伯减压渣油超临界抽出油催化裂化反应性　

能．石油炼制与化工，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