原料性質對催化裂化的影響

 催化裂化原料的物理和化學性質包括密度、沸程、特性因數(shù)、相對分子質量、烴類組成、氫、硫、氮含量等，其對催化裂化的轉化率、產(chǎn)品產(chǎn)率和產(chǎn)品質量影響很大。但這些性質是相互聯(lián)系的，可由某些性質推測另外一些性質。

(一)   特性因素

特性因數(shù)K常用于劃分石油和石油餾分的化學組成，在評價催化裂化原料上普遍使用，其高低*能說明該原料生焦傾向和裂化性能。K值越高，越易于進行裂化反應，且生焦傾向越小；K值越低，難以進行裂化反應，且生焦傾向越大。

大多數(shù)催化裂化原料K值約11.5～12.5。在其他相同條件下，K值每升高0.1，轉化率提高1%～1.5 %。但K值不能全面反映原料油的裂化能力，由于組成的差別（特別是極性化合物)，即使兩種原料K值相同，其裂化能力也會有較大的差別。

(二)   密度、相對分子質量、平均沸點和餾程

密度是石油餾分*基本的性質之一。在同一沸點范圍內，原料密度越大，組成中烷烴越少，在裂化性能上越趨于具有環(huán)烷烴或芳烴的性質。

原料的相對分子質量、餾程和平均沸點是決定催化裂化產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質量的重要指標。一般來說，對于直餾原料，其相對分子質量（平均沸點）增大，可裂化性增加，焦炭和汽油產(chǎn)率升高。進料中實沸點＜360℃的直餾餾分增多，在其他相同條件下，輕柴油收率增大、反應轉化率下降。但在某些情況下，由于烴類組成變化使相對分子質量增大，使其裂化性能改變，往往超過相對分子質量單獨的影響。

(三)   族組成

族組成是決定催化裂化原料性質的一項*本質、*基礎的數(shù)據(jù)，以往都以四組分（烷烴、環(huán)烷烴、烯烴和芳烴）分析，現(xiàn)在用質譜法分析。

在同一裂化強度下，環(huán)烷烴和單環(huán)芳烴汽油產(chǎn)率*高；環(huán)烷烴和異構烷烴*容易生成C₄；單環(huán)芳烴裂化時汽油產(chǎn)率高、焦炭產(chǎn)率低。多環(huán)芳烴不僅難以裂化，其本身也是堿性物質，對催化劑表面的活性中心有很強的親合力，影響其他烴類在活性中心上的吸附。

原料油的質譜分析是獲取烴類組成數(shù)據(jù)的有利手段。催化裂化原料質量可用“轉化率前身物”的量、“輕柴油前身物”的量、“焦炭和澄清油前身物”的量來評價。“轉化率前身物”包括飽和烴和單環(huán)芳烴，*終可裂化成汽油、氣體和少量焦炭。催化輕柴油含有相當多的雙環(huán)芳烴，其為原料中雙環(huán)芳烴脫烷基的產(chǎn)物，雙環(huán)芳烴視為輕柴油的前身物。三環(huán)以上的芳烴在催化裂化中脫烷基生成焦炭和油漿，視為焦炭和油漿的前身物。在相同的裂化強度下，轉化率前身物高的原料轉化率高。

(四)   原料殘?zhí)?/span>

原料康氏（或蘭氏）殘?zhí)渴菍嶒炇疫M行破壞蒸餾后剩余的炭質殘渣，可用來衡量催化進料中非催化焦生成傾向的一個特性指標。

隨著進料中膠質、瀝青質含量升高，原料殘?zhí)可摺＿M料殘?zhí)吭诖呋鸦磻写蟛糠稚山固浚栽蠚執(zhí)扛撸磻冠厔荽蟆τ谠偕鸁鼓芰κ芟拗频难b置，原料殘?zhí)可邥档脱b置處理能力。

(五)   硫含量

催化裂化原料中主要有機硫化物有硫醇、硫醚（包括環(huán)狀硫醚）、噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩。硫不僅影響汽、柴油等產(chǎn)品的質量，且進料中的硫會硫化裂化催化劑上的重金屬，使其活化，增強其毒害作用。

1.        對環(huán)境的影響

原料硫含量對環(huán)境的影響是多方面的。進入焦炭中的硫在再生器內被氧化生成SO₂和SO₃，隨煙氣排放出來污染大氣。在反應器，隨裂化反應一起發(fā)生的脫硫反應，產(chǎn)生大量H₂S，其余的硫則分配到各種產(chǎn)品中，H₂S占總硫相當大的部分，因此對催化裂化裝置的氣體凈化系統(tǒng)有很大影響。

2.        對產(chǎn)品產(chǎn)率的影響

原料含硫量增加，產(chǎn)物中的H₂S增加，原料硫進入H₂S中的比例也隨之增加。原料硫轉化到H₂S中去的數(shù)量，不僅隨原料含硫量增加而增加，而且隨轉化率增加而增加。

硫對產(chǎn)品選擇性有不利影響，隨著原料中含硫量的增加，于氣產(chǎn)量增加，汽油產(chǎn)率下降。含硫量是催化裂化原料的一個特性指標，也是催化裂化產(chǎn)品的一個重要質量規(guī)格指標，出廠產(chǎn)品中的含硫量必須符合產(chǎn)品規(guī)格標準，否則需要進行精制處理。

此外，原料中的硫還會硫化污染催化劑上的重金屬，增大金屬的毒害作用。

(六)   氮含量

催化裂化原料中的堿性氮化物主要是吡啶、苯并吡啶（喹啉）、二苯并吡啶等多環(huán)氮化物。堿性氮化合物約占總氮的1/3，其吸附在催化劑酸性中心上，造成催化劑暫時失活，降低催化劑的活性和選擇性，使反應轉化率降低，并使產(chǎn)品分布變差。在一般情況下，隨著原料堿性氮化合物含量的增加汽油產(chǎn)率減少，汽油的辛烷值下降，柴油和油漿產(chǎn)率相應增加，干氣和焦炭產(chǎn)率也增加。同時，隨著原料含氮量的增加，汽油和柴油中含氮量也增加，而且大部分含氮化合物都集中在柴油餾分。

(七)   氫含量

氫含量可區(qū)別不同原料的相對裂化性能。催化裂化原料氫含量通常在11%～14%，催化裂化產(chǎn)品包括從氫含量100%的H₂到氫含量很低的油漿和焦炭。對于重質原料，通過加氫處理，可除去其大部分硫、氮和金屬，還使部分多環(huán)芳烴飽和，原料氫含量升高，可大大改善催化裂化的產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質量。

(八)   鎳、釩含量

原料油所含的重金屬，以鎳、釩、鐵、銅為代表。鐵含量雖多，但毒性很小；銅含量很少，不構成主要危害。一般把鎳、釩作為重點，鎳和釩對催化劑和裂化反應的影響有所不同，鎳加速與裂解反應相競爭的脫氫反應，釩卻破壞分子篩的晶格結構。這兩種金屬以絡合物的形式與吡咯的氮原子絡合構成卟啉類化合物，存在于減壓渣油的膠質和瀝青質組分中。我國的原油鎳含量高于釩含量幾倍，國外的多數(shù)原油釩含量高于鎳含量。

(九)   鈉、鈣含量

鈉、鎂等堿金屬對催化劑都有不同程度的毒害。它們以離子態(tài)存在時，可以吸附在催化劑的酸性中心上起中和作用，從而降低催化劑的活性，如果一旦與沸石發(fā)生了離子交換，在苛刻的水熱條件下，就可以破壞沸石的結構。

一般而言，鈣以無機物形式進入催化裝置，研究發(fā)現(xiàn)當鈣含量＞1%時，可以破壞沸石。

鈉對催化劑的中毒是值得重視的。原料油帶入的鈉由兩部分構成，一部分是原油中含有的鈉，另一部分是原油注堿帶入的鈉。鈉不但能中和催化劑的酸性中心，而且與釩在催化劑表面易生成低熔點的氧化共熔物。這些共熔物積累的結果，不僅覆蓋催化劑表面，使活性中心減少，面且影響了催化劑的擔體結構，使催化劑的熱穩(wěn)定性下降。所以在限制釩的同時，也限制進料中鈉離子含量，一般要求小于2μg/g。