柳召永，王世存，劉志川，楊 旭，汪 毅，孫繼達(dá)

(1.中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心，甘肅 蘭州 730060；2.中國石油蘭州石化公司催化劑廠，甘肅 蘭州 730060； 3.中國石油遼陽石化公司油化廠，遼寧 遼陽 111003)

近年來，隨著中俄原油貿(mào)易合作加深以及俄羅斯原油產(chǎn)量上升等因素，俄羅斯原油產(chǎn)量和出口量逐年增加，中國對俄羅斯原油進(jìn)口量也在快速增加。特別是2010年中俄原油管道投產(chǎn)以來，始終維持在較高進(jìn)口水平且增加幅度較大。隨著中俄原油管道二線工程的建設(shè)及投產(chǎn)，2018年中俄原油管道能力達(dá)到30 Mt[1]。截至2014年12月，全球原油年加工能力為4450 Mt，煉油廠650個，催化裂化年加工能力760 Mt，其中俄羅斯原油年加工能力為280 Mt，催化裂化年加工能力12 Mt[2]。俄羅斯本土煉油廠催化裂化裝置基本為蠟油催化，對國內(nèi)借鑒意義不大。

對于東北地區(qū)的煉油廠，大慶油產(chǎn)量不斷減少，劣質(zhì)化嚴(yán)重，俄羅斯油逐漸代替大慶油的趨勢已經(jīng)非常明顯，各煉油廠加工俄羅斯比例參差不齊，其中以遼陽石化最典型，其加工原油為100%俄羅斯原油(見表1)。

表1 東北各煉油廠加工俄羅斯原油比例Table 1 Proportion of Russian crude oil processed in refineries in Northeast China

催化裂化裝置依然是煉油廠加工重油的核心裝置之一，開發(fā)滿足俄羅斯油加工要求的催化裂化催化劑，形成俄羅斯油重油優(yōu)化加工技術(shù)，為今后中國石油重油原料結(jié)構(gòu)調(diào)整提供技術(shù)支撐具有重要的意義。本文針對我國加工俄羅斯油特點，開發(fā)專用催化劑LPC-75，并在蘭州石化催化劑廠進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，同時在年產(chǎn)2.2 Mt重油催化裂化裝置上進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用，以期為我國各煉廠加工俄羅斯油提供經(jīng)驗。

1 原料油分析及評價

我國東北各煉油廠以前主要以加工大慶油為主，目前各煉油廠均復(fù)配不同比例俄羅斯油。俄羅斯和大慶常壓渣油/減壓渣油性質(zhì)見表2。從表2可知，俄羅斯油的密度、殘?zhí)?、重金屬含量均劣質(zhì)于大慶油。同時其飽和烴含量低、芳香烴含量高，也不利于催化轉(zhuǎn)化。

表2 俄羅斯油和大慶油性質(zhì)對比Table 2 Properties comparison of Russian oil and Daqing oil

為進(jìn)一步考察俄羅斯油裂化性能，采用不同活性1#、2#、3#新鮮催化劑，在800 ℃下100%水蒸汽水熱減活，在ACE裝置上[3]進(jìn)行了評價對比，結(jié)果見表3和表4。

表3 1#、2#和3#新鮮催化劑理化性質(zhì)分析Table 3 Physicochemical properties of 1#， 2# and 3# fresh catalyst

表4 不同新鮮催化劑與開工平衡劑反應(yīng)性能對比Table 4 Comparison of reaction performance between different fresh catalyst and starting equilibrium catalyst

①溫度800℃，時間4 h

1#、2#、3#新鮮催化劑均采用半合成方法制備，以高嶺土、擬薄水鋁石、稀土超穩(wěn)Y型分子篩等為原料，經(jīng)打漿、噴霧干燥、焙燒、水洗等步驟后，得到實驗室中試樣品。從評價結(jié)果可知，1#新鮮催化劑對重油轉(zhuǎn)化最佳，汽油收率最高。

2 工業(yè)應(yīng)用

為了進(jìn)一步提高俄羅斯油重油大分子對催化劑的可接近性，采用中大孔基質(zhì)材料增加催化劑孔體積，同時為了控制焦炭產(chǎn)率和選擇性，采用低晶胞分子篩[4]降低催化劑的氫轉(zhuǎn)移活性。將1#新鮮催化劑在中國石油蘭州石化公司催化劑廠進(jìn)行了工業(yè)放大，得到LPC-75工業(yè)催化劑，其理化性質(zhì)見表5。

表5 催化劑LPC-75理化性質(zhì)Table 5 Physical and chemical properties of catalyst LPC-75

①溫度800 ℃，時間4 h

從表5可知，LPC-75工業(yè)催化劑孔體積相對較大，有利于重油大分子的預(yù)裂化。

將LPC-75與常規(guī)對比樣進(jìn)行反應(yīng)性能評價，結(jié)果見表6。從表6可以看出，液化氣、汽油、柴油等收率增加，在降低重油轉(zhuǎn)化的同時，焦炭產(chǎn)率也降低，解決了重油轉(zhuǎn)化和焦炭選擇性的矛盾。

表6 LPC-75催化劑工業(yè)樣品評價結(jié)果Table 6 Evaluation results of commercial samples of LPC-75 catalyst

某石化年產(chǎn)2.2 Mt重油催化裂化裝置設(shè)計加工原料為渣油加氫裝置的加氫重油、加氫裂化裝置的加氫尾油和渣油加氫柴油。自開工以來，一直使用催化劑LPC-75。原料油性質(zhì)如表7所示，工業(yè)標(biāo)定結(jié)果見表8。針對全俄羅斯油的原料特點，采用低晶胞、高分散性Y型分子篩、中大孔基質(zhì)材料、高效擇形分子篩等技術(shù)，汽油收率由開工時38%提高到43%，油漿收率降低，汽油研究法辛烷值大幅度提高，整體滿足了裝置要求。

表7 原料油性質(zhì)Table 7 Properties of a petrochemical feedstock

續(xù)表

表8 工業(yè)標(biāo)定結(jié)果Table 8 Commercial calibration results

原料油對LPC-75催化劑性能的影響見圖1～圖3。從圖1～3可知，針對原料油變化，在污染指數(shù)增加的情況下，催化劑比表面積和微反活性適當(dāng)有所降低，但可以完全滿足裝置運行。

圖1 LPC-75催化劑污染指數(shù)變化趨勢Figure 1 Change trend of pollution index of catalyst LPC-75

圖2 LPC-75催化劑比表面積變化趨勢Figure 2 Variation trend of specific surface area of catalyst LPC-75

圖3 LPC-75催化劑微反活性變化趨勢Figure 3 Change trend of micro reaction activity of catalyst LPC-75

3 結(jié) 論

(1)我國俄羅斯原油進(jìn)口量逐年增加，截至2018年，每年從俄羅斯進(jìn)口原油量已經(jīng)突破3 000 t，中國石油東北各煉油廠加工俄羅斯原油勢在必行，參差不齊，其中以遼陽石化加工100%俄羅斯油最為典型，催化裂化裝置依然是煉油廠核心裝置之一，因此開發(fā)適用于俄羅斯油催化劑也是目前面臨的難點。

(2)與大慶油相比，俄羅斯油密度、殘?zhí)?、重金屬含量均劣質(zhì)于大慶油。同時其飽和烴含量低、芳香烴含量高，也不利于催化轉(zhuǎn)化。

(3)針對俄羅斯油特點，中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心開發(fā)的LPC-75專用催化劑，與常規(guī)催化劑相比，反應(yīng)性能優(yōu)異。在年產(chǎn)2.2 Mt重油催化裂化裝置上的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，與空白標(biāo)定相比，汽油收率提高了5.43個百分點，滿足裝置需求，為我國各煉油廠加工俄羅斯油提供了經(jīng)驗。