过程工程学报 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (6): 631-640.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225242
李博浩, 王广耀, 苏同, 张金弘*
Bohao LI, Guangyao WANG, Tong SU, Jinhong ZHANG*
摘要: 面向炼化行业“减油增化”及低碳烯烃和轻芳烃需求,高温快速催化裂解已成为将石油烃分子高效转化为高附加值化学品的关键工艺。本工作以不同碳数的1-烯烃、n-烷烃与n-烷基苯为石油烃分子模型化合物,利用裂解-气相色谱-质谱/氢火焰离子化联用仪(Py-GC-MS/FID)在终温700℃、升温速率20℃/ms的高温快速裂解反应条件下,以热裂解为对照实验,系统研究了ZSM-5酸催化、USY (超稳Y型分子筛)酸催化与CaAl碱催化对产物选择性的调控规律。结果表明,C2-C4轻烃的选择性遵循ZSM-5酸催化>CaAl碱催化>热裂解>USY酸催化的变化规律;而BTX轻芳烃的选择性为酸催化(ZSM-5和USY)>CaAl碱催化>热裂解;1-烯烃在ZSM-5上对C2-C4轻烃的选择性为31%~51%,且随碳数升高而下降;n-烷烃在ZSM-5与USY上对C2-C4轻烃的选择性分别为43%~68%和30%~61%;n-烷基苯在ZSM-5上对C2-C4轻烃的选择性为34%~62%。上述规律源于ZSM-5的酸性位与孔道限域协同抑制了氢转移和低聚等双分子副反应,偏向单分子β-断裂生成小分子;USY的强酸性与多级孔道促进氢转移和二次反应,使C5+烷烃比例升高;而CaAl以自由基链式路径为主,抑制氢转移并提升烯烃选择性,但裂解深度受限。上述结果揭示了“石油烃分子结构-催化剂性质-产物选择性”的内在关联机制,对于石油高温快速催化裂解技术的开发具有一定的理论与实践意义。