《增產低碳烯烴的催化助劑-編制說明》

1工作簡況

1.1任務來源

本標準經CSTM標準委員會審查并批準《增產低碳烯烴的催化

助劑》立項，由中國石化催化劑有限公司牽頭承擔《增產低碳烯烴的

催化助劑》團體標準的制定工作，標準項目歸口管理委員會為

CSTM/FC05化工材料領域委員會。

1.2負責單位

本標準的主要起草單位是中國石化催化劑有限公司，該標準按照

現(xiàn)行的GB/T1.1-2020給出的規(guī)則起草。中國石油化工股份有限公司

石油化工科學研究院等單位參加標準編制與協(xié)作試驗。

1.3主要編制過程

（1）2021-01—2021-02，中國材料與試驗團體標準委員會化工材

料領域委員組織并召開團體標準立項論證會，立項《增產低碳烯烴的

催化助劑》團體標準。2021年2月，成立起草工作組，明確工作組

成員組成和分工；通過查閱資料、線上及線下調研等方式，擬定了催

化劑產品的技術指標；

（2）2021年3月~4月，工作組召開討論會，通過了催化劑產品

標準的制定方案；確定滿足生產及用戶需求的產品分析項目和指標；

做好方法的建立工作；確定產品在取樣、包裝、儲運等各方面的安全

要求；

（3）2021年4月~2021年10月，在確定分析方法后，對催化劑

產品的實物性能進行測試，收集了不少于20批次生產產品的質量數(shù)

據(jù)；

（4）2021年11～12月，召開工作組討論會，就標準范圍、定

義、要求、試驗方法等展開研討，完成標準征求意見稿（文本及編制

說明），并提交CSTM/FC05化工材料領域委員會。

（5）2022年7月20日召開標準工作組會議，經工作組商議，修改

后形成征求意見稿。

1

（6）在標準編制過程中，起草工作組收集了以下資料：

─GB/T191包裝儲運圖示標志

─GB/T4456包裝用聚乙烯吹塑薄膜

─GB/T8946塑料編織袋通用技術要求

─GB/T10454集裝袋

─NB/SH/T0951催化裂化催化劑粒度分布的測定激光散射

法

─NB/SH/T0952催化裂化催化劑微反活性指數(shù)測定法

─NB/SH/T0953催化裂化催化劑灼燒減量測定法

─NB/SH/T0954催化裂化催化劑表觀松密度測定法

─NB/SH/T0955催化裂化催化劑孔體積測定水滴法

─NB/SH/T0959催化裂化催化劑比表面積的測定靜態(tài)氮吸

附容量法

─NB/SH/T0960催化裂化催化劑、助劑和吸附劑采樣法

─NB/SH/T0961催化裂化催化劑中氧化鋁含量的測定EDTA

容量法

─NB/SH/T0962催化裂化催化劑中氧化鈉含量的測定火焰

光度法

─NB/SH/T0964催化裂化催化劑磨損指數(shù)的測定直管法

1.4主要起草人

編寫人：賈慧、黃校亮、孫敏、李葉、宋海濤等；

2標準編制原則和確定標準主要內容的論據(jù)

2.1制定該標準目的意義

“十一五”、“十二五”期間，由于國內對成品油需要增長，低

碳烯烴助劑需求相對下降，此類催化裂化助催化劑生產較少?！笆?/p>

五”后期，我國煉油能力產能過剩矛盾日益突出，且呈加劇之勢。“十

三五”期間，國內煉油企業(yè)已開始從原來的燃料型向煉化一體化轉型，

低碳烯烴產能將大幅提高，相應的催化裂化助催化劑需求量也將增加。

當前，我國石化行業(yè)正面臨煉油產能過剩和化工產品、特別是高

2

端石化產品供給不足的結構性矛盾，成品油需求增速放緩，但芳烴和

烯烴等基礎有機化工原料仍短缺，煉油企業(yè)亟須從“燃料型”向“煉

化一體化”轉型升級。預計“十四五”期間，國內FCC煉化裝置低

碳烯烴產能提升將是一個調整方向，F(xiàn)CC增長低碳烯烴助劑的需要也

將上漲。

針對國內催化裂化低碳烯助劑品種繁多、行業(yè)無統(tǒng)一標準的現(xiàn)狀，

為穩(wěn)定和提高催化裂化低碳烯助劑產品質量，保障生產單位和用戶的

利益，提升國產催化劑的形象，需要制定《增產低碳烯烴的催化助劑》

團體標準來統(tǒng)一判定其性能和質量水平，以便給同行業(yè)的有序競爭提

供更為科學的質量評價標準，維護生產企業(yè)和用戶的利益。

2.2標準的依據(jù)來源

該標準按照現(xiàn)行的GB/T1.1-2020給出的規(guī)則起草。在標準化術

語方面遵守了現(xiàn)行的GB/T20000.1《標準化工作指南第1部分：標準

化和相關活動的通用術語》、GB/T20004.1《團體標準化第1部分：

良好行為指南》的有關條款。

該標準編制過程中，主要參考了NB/SH/T0951催化裂化催化

劑粒度分布的測定激光散射法、NB/SH/T0952催化裂化催化劑微

反活性指數(shù)測定法、NB/SH/T0953催化裂化催化劑灼燒減量測定法、

NB/SH/T0954催化裂化催化劑表觀松密度測定法、NB/SH/T0955

催化裂化催化劑孔體積測定水滴法、NB/SH/T0959催化裂化催化

劑比表面積的測定靜態(tài)氮吸附容量法、NB/SH/T0960催化裂化催

化劑、助劑和吸附劑采樣法等文件。

2.3標準的編制原則

本標準編制遵循經濟社會發(fā)展需求原則、技術先進和經濟合理原

則、適應貿易全球化需求原則、維護公眾利益原則、協(xié)商一致原則、

廣泛參與和公開透明原則，盡可能地做到簡潔、統(tǒng)一、協(xié)調、優(yōu)化；

既要考慮其先進性，也要考慮生產企業(yè)的實用性、可行性；既要結合

國內當前行業(yè)的實際狀況，也要符合國內外催化劑發(fā)展的需要。

本標準的編制結合了增產低碳烯烴的催化助劑產品檢測指標及

3

測試方法、試驗數(shù)據(jù)等資料，在充分借鑒已有經驗的基礎上，提出了

增產低碳烯烴的催化助劑產品的質量檢驗指標、試驗方法、檢驗規(guī)則

及標志、包裝、運輸、貯存要求等，為評價增產低碳烯烴的催化助劑

的產品質量提供具體的指導與依據(jù)。

3標準化對象簡要情況

3.1產品簡介

增產低碳烯烴的催化助劑以氧化鋁為基質、ZSM-5分子篩或其改

性產物為主要活性組分，用于催化裂化裝置中提高乙烯、丙烯、丁烯

等低碳烯烴產率的微球狀固體催化劑產品。

3.2產量及生產廠家

隨著我國經濟的快速發(fā)展以及對精細化工中間體需求的日益增

大，中國已經成為了聚烯烴消費大國。以乙烯、丙烯為代表的低碳烯

烴是化學工業(yè)的最基本原料，國內外多以天然氣和輕質石油餾分為原

料，采用蒸汽裂解工藝生產低碳烯烴。利用現(xiàn)有的催化裂化裝置增產

低碳烯烴，原料來源廣泛，操作條件苛刻度低，產物分布調節(jié)靈活，

能夠很好地彌補蒸汽裂解的不足。

以丙烯為例，2020年國內丙烯需求量約為4400萬噸，達到新高。

預計2025年丙烯需求量5000～6000萬噸，國內市場缺口有500～1500

萬噸。我國大約30%的丙烯來自于石油加工的催化裂化過程（簡稱

FCC），催化裂化是煉廠最重要的增效單元之一，其操作穩(wěn)定、產品

分布良好對整個煉廠，乃至周邊市政公共工程均具有重大的意義。催

化裂化低碳烯烴助劑是一種快速提高FCC低碳烯烴的方法，相比丙

烷脫氫、MTO、蒸汽裂解等工藝具有操作靈活、見效快的優(yōu)點，在

國內外催化裂化過程廣泛使用。

國內增產低碳烯烴的催化助劑研發(fā)、生產機構主要有中國石化催

化劑有限公司、中國石化石油化工科學研究院、中國石油石油化工研

究院、中石油蘭州催化劑公司、岳陽三生化工有限公司、中石化洛陽

分公司、中國石油大學、湖南聚力公司等。目前國內催化裂化裝置使

4

用的增產低碳烯烴的催化助劑產品主要以中石化和中石油的催化劑

工業(yè)應用裝置數(shù)量最多。

國外Grace公司、BASF公司、UOP公司等企業(yè)有生產類似功

能的催化裂化催化劑或添加劑產品。早期的Grace公司OlefinsMAX、

Mobil公司的ZSM-5助劑、AkzoNobel公司的EclipseTP助劑等產品

的活性組元同樣是以ZSM-5分子篩或其改性產品為主。近年來，受

國際貿易關系波動影響以及國內此類產品技術的發(fā)展，國外增產低碳

烯烴的催化裂化添加劑產品工業(yè)應用較少，未查詢到詳細的文獻資料。

3.3產品主要用途

增產低碳烯烴的催化助劑適用于加工重油且要求提高液化氣中

低碳烯烴濃度的催化裂化裝置，該產品可與其它催化裂化催化劑混用，

在提高液化氣中低碳烯烴濃度、尤其是丙烯濃度的同時又不影響產品

分布。

4標準主要內容

4.1項目和指標的確定

根據(jù)目前增產低碳烯烴的催化助劑國內生產情況和用戶對產品

的質量要求，初步設置了氧化鋁、氧化鈉、灼燒減量、孔體積、磨損

指數(shù)、表觀松密度、比表面積、粒度分布0μm～20μm所占比例、

粒度分布0μm～40μm所占比例、粒度分布0μm～149μm所占比

例、粒度分布D（V，0.5）和丙烯增收率共計12個檢驗項目，這12

項指標可基本反應該催化劑產品質量。

氧化鋁：指助劑產品中氧化鋁的含量，氧化鋁是裂化催化劑及助

劑具有催化活性的重要成分。根據(jù)產品的使用要求，結合收集到的主

要生產企業(yè)的產品實物質量數(shù)據(jù)確定氧化鋁含量（質量分數(shù)）≥20%

為增產低碳烯烴的催化助劑質量控制關鍵指標，按照NB/SH/T0961

進行測定。

氧化鈉：指助劑產品中氧化鈉的含量，氧化鈉是催化裂化催化劑

及其助劑中的有害雜，高溫下氧化鈉的存在易使催化劑燒結而降低熱

5

穩(wěn)定性和活性。根據(jù)產品的使用要求，結合收集到的主要生產企業(yè)產

品實物質量數(shù)據(jù)確定氧化鈉含量（質量分數(shù)）≤0.15%為增產低碳烯

烴的催化助劑質量控制關鍵指標，按NB/SH/T0962進行測定。

灼燒減量：即一定量催化劑在一定條件下灼燒后減少的重量，代

表催化劑及助劑中水分及揮發(fā)性物質的含量。適宜范圍的水含量有助

于提高催化劑的活性，但含有過多的水分，在使用過程中高溫下會產

生“熱崩”，影響催化劑裝置操作和催化劑活性。根據(jù)產品的使用要

求，結合收集到的主要生產企業(yè)產品實物質量數(shù)據(jù)確定灼燒減量（質

量分數(shù)）≤13.0%為增產低碳烯烴的催化助劑質量控制關鍵指標，按

NB/SH/T0953規(guī)定進行測定。

孔體積：催化裂化催化劑及其助劑的孔結構分布直接影響到烴類

分子的擴散能力及反應能力，從而影響性能和反應速率；另外，孔體

積也與催化劑的熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性密切相關，是重要的質量指標。

由于本產品屬于微球類催化劑，流動性好，易吸水，國內外催化裂化

催化劑行業(yè)多年來一直采用水滴法作為監(jiān)控催化裂化催化劑孔體積

的重要手段。根據(jù)產品的使用要求，結合收集到的主要生產企業(yè)產品

實物質量數(shù)據(jù)確定孔體積≥0.20mL/g為增產低碳烯烴的催化助劑質

量控制關鍵指標，按NB/SH/T0955規(guī)定進行測定。

磨損指數(shù)：在規(guī)定條件下，單位時間內催化劑顆粒由于磨損生成

的細粉百分數(shù)。催化裂化反應過程中，催化劑顆粒在流化環(huán)境中的有

害物理破損統(tǒng)稱為磨損。磨損性能的高低關系到流化催化裂化反應過

程中催化劑的磨損失效及跑損，嚴重影響催化劑活性的保持，同時也

增加催化劑消耗成本，并且跑出的細粉也會對空氣造成污染。催化劑

的磨損性能以磨損指數(shù)來表示，磨損指數(shù)小，意味著催化劑的耐磨損

性能好。根據(jù)產品的使用要求，結合收集到的主要生產企業(yè)產品實物

質量數(shù)據(jù)確定磨損指數(shù)≤3.0%·h-1為增產低碳烯烴的催化助劑質量

控制關鍵指標，按NB/SH/T0964進行測定。

表觀松密度：單位體積下處于自然堆積狀態(tài)未經振實的催化劑顆

粒的質量。催化裂化工藝裝置均為流化床反應器，催化劑在反應裝置

中主要以提升管流化態(tài)方式運行，其表觀密度（松裝密度）直接與其

流化能力、流化狀態(tài)等密切相關，其表觀松密度需要保持在適宜的范

6

圍內。結合收集到的主要生產企業(yè)產品實物質量數(shù)據(jù)確定表觀松密度

0.68～0.85g/mL為增產低碳烯烴的催化助劑質量控制關鍵指標，按

NB/SH/T0954進行測定。

比表面積：指催化助劑中孔的總比表面積，是表征增產低碳烯烴

的催化助劑孔結構的重要參數(shù)，增產低碳烯烴的催化助劑其活性、穩(wěn)

定性、選擇性、再生性能以及抗重金屬污染性能和催化助劑的表面結

構有一定關系。根據(jù)產品的使用要求，結合收集到的主要生產企業(yè)產

品實物質量數(shù)據(jù)確定比表面積≥100m2/g為增產低碳烯烴的催化助劑

質量控制關鍵指標。因為本產品同時具有微孔和介孔，屬于微介孔結

構，按NB/SH/T0959規(guī)定進行測定。

粒度分布：裂化催化劑及助劑形態(tài)上是微球，使用過程中其粒度

分布應該滿足三個條件，易流化、氣流夾帶損失小、反應和傳熱面積

大。因此增產低碳烯烴的催化助劑的粒度應具有適宜的分布范圍。本

標準采用的粒度分布測定方法為激光散射法，粒徑分布主要包含0μ

m～20μm顆粒累計體積分數(shù)、0μm～40μm顆粒累計體積分數(shù)、0

μm～149μm顆粒累計體積分數(shù)和中位粒徑D（V，0.5）（是指體

積中位徑，即小于該粒徑的顆粒占體積的50%，大于的占50%），按

NB/SH/T0951進行測定。根據(jù)產品的使用要求，結合收集到的主要

生產企業(yè)產品實物質量數(shù)據(jù)確定0μm～20μm顆粒累計體積分數(shù)≤

3.0%、0μm～40μm顆粒累計體積分數(shù)≤18.0%、0μm～149μm顆

粒累計體積分數(shù)≥89.0%、中位粒徑D（V，0.5）控制在65.0～85.0μ

m為增產低碳烯烴的催化助劑質量控制關鍵指標。

丙烯增收率：以ACE（AdvancedCrackingEvaluation）小型FCC

固定流化床裝置作為標準評價裝置，以所選用的標準原料油和標準

FCC平衡劑的反應結果為基準，通過考察標準FCC平衡劑中摻入固

定量的丙烯助劑后丙烯收率（相對于進料）的增量。該指標用來評價

增產低碳烯烴的催化助劑增產丙烯的性能。按照附錄A提供的方法

進行測定。

具體指標詳見表1。

表1增產低碳烯烴的催化助劑的技術要求

7

項目指標

氧化鋁（Al2O3），w/%≥20.0

氧化鈉（Na2O），w/%≤0.15

灼燒減量，w/%≤13.0

孔體積，mL/g≥0.20

磨損指數(shù)，w/%·h-1≤3.0

比表面積，m2/g≥100

表觀松密度，g/mL0.68～0.85

丙烯增收率，w/%≥2.5

粒0μm～20μm，φ/%≤3.0

度0μm～40μm，φ/%≤18.0

分0μm～149μm，φ/%≥89.0

布D（V，0.5），μm68.0～85.0

注：D（V，0.5）是指體積中位徑，即小于該粒徑的顆粒占體積的50%，大于的占50%。

4.2試驗方法的確定和試驗工作

4.2.1氧化鋁

按NB/SH/T0961測定。

4.2.2氧化鈉

按NB/SH/T0962測定。

4.2.3灼燒減量

按NB/SH/T0953測定。

4.2.4孔體積

按NB/SH/T0955測定。

4.2.5磨損指數(shù)

按NB/SH/T0964測定。

4.2.6比表面積

按NB/SH/T0959測定。

4.2.7表觀松密度

按NB/SH/T0954測定

8

4.2.8粒度分布

按NB/SH/T0951測定。

4.2.9丙烯增收率

按照附錄A的規(guī)定進行測定。

5主要試驗（或驗證）結果的分析、綜述報告、技術經濟論證，預

期的經濟效果等

5.1主要試驗（或驗證）結果的分析和綜述報告

5.1.1催化劑物性指標

按照標準文本中的試驗方法，分別對催化助劑的氧化鋁、氧化鈉、

灼燒減量、孔體積、表觀松密度、磨損指數(shù)、比表面積、粒度分布進

行測定，確定催化劑各項指標的波動范圍，詳見表2。

表2增產低碳烯烴的催化助劑的物性數(shù)據(jù)匯總和數(shù)理統(tǒng)計

氧化鋁氧化鈉灼燒減量孔體積表觀松密度比表面積

批次

%（質量分數(shù)）%（質量分數(shù)）%（質量分數(shù)）mL/gg/mLm2/g

1.33.30.0868.610.210.82189

2.30.10.0757.120.280.81211

3.26.50.0686.940.310.78207

4.31.80.0817.610.230.83210

5.26.90.0617.900.310.81198

6.29.80.0699.730.230.85192

7.25.60.0669.660.330.75190

8.31.70.0848.970.220.74193

9.25.20.0847.710.330.74206

10.24.30.0827.530.310.78207

11.24.00.0828.160.250.80210

12.25.70.0849.120.240.81214

13.34.40.0819.370.330.75209

14.35.40.0838.490.230.84211

15.28.30.0837.920.290.74191

16.30.10.0808.300.220.82177

17.34.60.0578.540.270.74204

18.30.50.0687.020.300.74190

9

19.27.70.0837.060.220.82165

20.33.70.0828.980.270.79189

21.37.90.136.10.260.73105

22.38.30.166.80.240.73107

23.38.20.116.70.260.71112

24.39.20.136.50.280.7498

25.39.40.147.30.240.76104

26.38.40.157.10.260.72103

27.38.50.136.00.250.75101

28.37.70.176.50.260.77107

29.39.30.126.40.240.69104

30.39.20.156.70.270.81105

31.38.10.146.30.230.75110

32.37.90.137.10.250.6998

33.39.40.126.80.260.72105

34.38.60.157.00.250.74108

35.38.20.167.20.240.78103

36.39.10.146.40.260.72100

37.38.80.136.80.260.73101

38.38.60.146.20.240.75104

39.39.30.126.50.230.74108

40.37.90.157.10.250.75104

平均值34.040.1087.4560.260.764151.3

最大值39.40.179.730.330.85214

最小值24.00.0576.00.210.6998

標準

5.2270.0331.0250.0320.04147.81

偏差

表2增產低碳烯烴的催化助劑的物性數(shù)據(jù)匯總和數(shù)理統(tǒng)計（續(xù)）

磨損指數(shù)0μm～20μm0μm～40μm0μm～149μmD（V，0.5）

序號

%（質量分數(shù)）/h%（體積分數(shù)）%（體積分數(shù)）%（體積分數(shù)）μm

1.2.01.817.789.072.8

2.2.31.213.390.074.7

3.1.71.215.087.082.4

4.2.71.217.291.772.0

5.1.91.417.786.178.0

10

6.1.51.315.490.270.7

7.2.51.615.490.175.9

8.1.71.313.691.870.5

9.1.92.014.689.570.3

10.1.42.014.790.273.8

11.1.32.218.090.471.6

12.2.31.413.690.372.4

13.3.01.714.891.874.4

14.1.32.015.092.571.3

15.2.22.414.489.570.3

16.1.21.717.091.173.3

17.1.61.316.593.169.4

18.1.81.814.391.771.8

19.1.61.714.989.973.6

20.2.32.015.691.270.4

21.2.72.915.483.081.2

22.2.41.113.084.978.9

23.2.32.113.884.780.2

24.2.92.314.286.079.4

25.3.21.514.885.278.8

26.3.02.013.886.079.7

27.2.71.714.983.381.5

28.2.41.514.488.676.3

29.2.62.214.886.678.1

30.2.82.014.184.181.3

31.2.7////

32.2.6////

33.3.2////

34.2.4////

35.2.4////

36.2.1////

37.2.7////

38.2.6////

39.3.0////

40.2.5////

平均值2.291.7515.0688.6575.17

最大值3.22.918.093.182.4

11

最小值1.21.113.083.069.4

標準

0.550.421.3182.9074.05

偏差

由表2看出，增產低碳烯烴的催化助劑氧化鋁含量（質量分數(shù)）

數(shù)據(jù)分布區(qū)間為24.0%～39.4%，氧化鈉含量（質量分數(shù)）數(shù)據(jù)分布

區(qū)間為0.057%～0.17%；灼燒減量（質量分數(shù)）數(shù)據(jù)分布區(qū)間6.0%～

9.73%；孔體積數(shù)據(jù)分布區(qū)間為0.21～0.33mL/g，表觀松密度區(qū)間為

0.69～0.85g/mL，磨損指數(shù)（（質量分數(shù)）/h）區(qū)間為1.2%～3.2%；

粒度分布0μm～20μm（體積分數(shù)）數(shù)據(jù)分布區(qū)間為1.1%～2.9%，

粒度分布0μm～40μm（體積分數(shù)）數(shù)據(jù)分布區(qū)間為13.0%～18.0%，

粒度分布0μm～149μm（體積分數(shù)）數(shù)據(jù)分布區(qū)間為83.0%～93.1%，

粒度分布D（V，0.5）數(shù)據(jù)區(qū)間為69.4～82.4μm；比表面積數(shù)據(jù)區(qū)

間為98m2/g～214m2/g。

5.1.2催化助劑反應性能指標

本標準中采用丙烯增收率來評價丙烯助劑增產丙烯的反應性能

指標。丙烯增收率定義為標準FCC平衡劑中摻入10％丙烯助劑樣品

后丙烯收率（相對于進料）的增量。評價方法見標準文本附錄A。本

標準中采用美國Kayser公司開發(fā)的ACE（AdvancedCracking

Evaluation）小型FCC固定流化床裝置作為測試丙烯增收率的標準評

價裝置。該裝置具有評價數(shù)據(jù)重復性良好、自動化程度高，并且能批

量制造等優(yōu)點。

為了進一步提高評價數(shù)據(jù)的可重復性，并且盡量地使反應條件模

擬增產丙烯助劑工業(yè)使用的狀況，還規(guī)定了評價的標準平衡劑和標準

原料油。標準平衡劑選用了一種不含ZSM-5沸石組分的常規(guī)裂化催

化劑的工業(yè)平衡劑，目的在于消除主劑中ZSM-5沸石組分對增產丙

烯助劑反應性能的影響，使評價結果更能反映助劑的本征性能。標準

原料油選用了一種其組成和性質在國內催化裂化裝置中比較有代表

性的中間基催化裂化原料。

評價方法中，以所規(guī)定的標準原料油和標準FCC平衡劑在規(guī)定

的反應條件下的反應結果為基準，通過考察標準FCC平衡劑中摻入

規(guī)定量的增產丙烯助劑后丙烯收率（相對于進料量）的增量——丙烯

增收率來評價增產丙烯助劑的增產丙烯性能。

12

采用標準文本附錄A中的催化劑評價方法，評價了收集到的18

個催化助劑樣品的丙烯增收率，見表3。

表3催化劑反應性能指標

編號丙烯增收率，%（質量分數(shù)）

12.7

22.5

32.7

42.8

52.5

62.4

72.6

82.8

92.5

102.4

115.30

125.45

134.55

14