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催化裂解可从重质烃类生产低碳烯烃,能够部分解决市场对低碳烯烃需求与轻质油资源不足的矛盾,因而倍受关注。加拿大储量丰富的油砂具有广阔的利用前景,而由油砂得到的合成原油瓦斯油是催化裂解的可选原料。因此,本文利用提升管催化裂解中试实验装置,考察了加拿大合成原油瓦斯油HHVGO(Hydrotreated Heaw VacuumGas Oil)、HGO(Heavy Gas Oil)和LGO(Light Gas Oil)在中国石油大学重质油国家重点实验室开发的NHC系列催化剂上的裂解性能和反应规律;并在小型固定流化床实验装置上研究了HGO和LGO的催化裂解柴油馏分、汽油馏分的二次催化裂解性能。 通过对HHVGO、HGO和LGO的性质分析可知,它们链烷烃含量都很低,尤其是HGO的链烷烃含量仅为4.6wt%。HHVGO和HGO的芳碳率分别为22.08%和24.66%,远高于国内常用催化裂解原料大庆常压重油的10.9%;它们的烷基碳率分别为42.69%和44.50%,远低于大庆常压重油的75.1%;而它们的H/C原子比分别为1.64和1.63,明显低于大庆常压重油的1.82。LGO的芳碳率为10.86%,与大庆常压重油的相似;而它的烷基碳率为43.99%,远低于大庆常压重油;其H/C原子比为1.77,也低于大庆常压重油。因此,HHVGO、HGO和LGO的基本性质与国内常用的催化裂解原料都有所不同,有必要针对它们开发一种专门的催化裂解催化剂。 实验使用重质油国家重点实验室专门开发的催化剂NHC-516和NHC-517,在提升管催化裂解中试装置上考察了反应温度、剂油比、水油比和反应时间对HHVGO裂解产物产率和分布的影响。结果表明,NHC-516的选择性更高,能更好的使HHVGO催化裂解多产低碳烯烃。最终确定NHC-516作为加拿大合成原油瓦斯油催化裂解的催化剂,且HHVGO催化裂解的优化反应条件为:反应温度620-640℃,反应时间4.2s左右,剂油比约为16,水油比为0.15左右。然后进一步研究了加拿大合成原油瓦斯油HGO和LGO在NHC-516上的裂解性能,考察了产物产率和分布随反应温度、反应时间、剂油比和水油比的变化规律。确定了优化的反应条件:对HGO,反应温度620-640℃,反应时间2s,剂油比16,水油比0.5左右;对LGO,反应温度也是620-640℃,反应时间是4s,剂油比约为16,水油比0.5左右。HHVGO、HGO和LGO在各自的最优反应条件下催化裂解时,总低碳烯烃产率分别为33.77wt%、32.16wt%和38.90wt%。 对HGO和LGO的催化裂解汽油馏分、柴油馏分和重油馏分进行了详细的性质分析,发现它们含有大量的芳香烃:催化裂解汽油馏分的总芳香烃含量在80wt%以上,催化裂解柴油馏分的在60wt%以上,催化裂解重油馏分的在70wt%以上。然后在小型固定流化床实验装置上研究了HGO和LGO的催化裂解柴油馏分、汽油馏分的二次催化裂解性能,发现它们的二次催化裂解性能较差。在实验考察的反应温度范围内,HGO催化裂解柴油馏分的转化率最高仅为50.7wt%,总低碳烯烃产率低于11wt%,而焦炭产率高达15wt%以上;LGO催化裂解柴油馏分的转化率最高也只到58.8wt%,总低碳烯烃产率低于17wt%,焦炭产率则高达8wt%以上;HGO和LGO催化裂解汽油馏分的二次催化裂解性能更差,转化率低于30wt%,总低碳烯烃产率低于7wt%。