《增产低碳烯烃的催化助剂-编制说明》

1工作简况

1.1任务来源

本标准经CSTM标准委员会审查并批准《增产低碳烯烃的催化

助剂》立项，由中国石化催化剂有限公司牵头承担《增产低碳烯烃的

催化助剂》团体标准的制定工作，标准项目归口管理委员会为

CSTM/FC05化工材料领域委员会。

1.2负责单位

本标准的主要起草单位是中国石化催化剂有限公司，该标准按照

现行的GB/T1.1-2020给出的规则起草。中国石油化工股份有限公司

石油化工科学研究院等单位参加标准编制与协作试验。

1.3主要编制过程

（1）2021-01—2021-02，中国材料与试验团体标准委员会化工材

料领域委员组织并召开团体标准立项论证会，立项《增产低碳烯烃的

催化助剂》团体标准。2021年2月，成立起草工作组，明确工作组

成员组成和分工；通过查阅资料、线上及线下调研等方式，拟定了催

化剂产品的技术指标；

（2）2021年3月~4月，工作组召开讨论会，通过了催化剂产品

标准的制定方案；确定满足生产及用户需求的产品分析项目和指标；

做好方法的建立工作；确定产品在取样、包装、储运等各方面的安全

要求；

（3）2021年4月~2021年10月，在确定分析方法后，对催化剂

产品的实物性能进行测试，收集了不少于20批次生产产品的质量数

据；

（4）2021年11～12月，召开工作组讨论会，就标准范围、定

义、要求、试验方法等展开研讨，完成标准征求意见稿（文本及编制

说明），并提交CSTM/FC05化工材料领域委员会。

（5）2022年7月20日召开标准工作组会议，经工作组商议，修改

后形成征求意见稿。

1

（6）在标准编制过程中，起草工作组收集了以下资料：

─GB/T191包装储运图示标志

─GB/T4456包装用聚乙烯吹塑薄膜

─GB/T8946塑料编织袋通用技术要求

─GB/T10454集装袋

─NB/SH/T0951催化裂化催化剂粒度分布的测定激光散射

法

─NB/SH/T0952催化裂化催化剂微反活性指数测定法

─NB/SH/T0953催化裂化催化剂灼烧减量测定法

─NB/SH/T0954催化裂化催化剂表观松密度测定法

─NB/SH/T0955催化裂化催化剂孔体积测定水滴法

─NB/SH/T0959催化裂化催化剂比表面积的测定静态氮吸

附容量法

─NB/SH/T0960催化裂化催化剂、助剂和吸附剂采样法

─NB/SH/T0961催化裂化催化剂中氧化铝含量的测定EDTA

容量法

─NB/SH/T0962催化裂化催化剂中氧化钠含量的测定火焰

光度法

─NB/SH/T0964催化裂化催化剂磨损指数的测定直管法

1.4主要起草人

编写人：贾慧、黄校亮、孙敏、李叶、宋海涛等；

2标准编制原则和确定标准主要内容的论据

2.1制定该标准目的意义

“十一五”、“十二五”期间，由于国内对成品油需要增长，低

碳烯烃助剂需求相对下降，此类催化裂化助催化剂生产较少。“十二

五”后期，我国炼油能力产能过剩矛盾日益突出，且呈加剧之势。“十

三五”期间，国内炼油企业已开始从原来的燃料型向炼化一体化转型，

低碳烯烃产能将大幅提高，相应的催化裂化助催化剂需求量也将增加。

当前，我国石化行业正面临炼油产能过剩和化工产品、特别是高

2

端石化产品供给不足的结构性矛盾，成品油需求增速放缓，但芳烃和

烯烃等基础有机化工原料仍短缺，炼油企业亟须从“燃料型”向“炼

化一体化”转型升级。预计“十四五”期间，国内FCC炼化装置低

碳烯烃产能提升将是一个调整方向，FCC增长低碳烯烃助剂的需要也

将上涨。

针对国内催化裂化低碳烯助剂品种繁多、行业无统一标准的现状，

为稳定和提高催化裂化低碳烯助剂产品质量，保障生产单位和用户的

利益，提升国产催化剂的形象，需要制定《增产低碳烯烃的催化助剂》

团体标准来统一判定其性能和质量水平，以便给同行业的有序竞争提

供更为科学的质量评价标准，维护生产企业和用户的利益。

2.2标准的依据来源

该标准按照现行的GB/T1.1-2020给出的规则起草。在标准化术

语方面遵守了现行的GB/T20000.1《标准化工作指南第1部分：标准

化和相关活动的通用术语》、GB/T20004.1《团体标准化第1部分：

良好行为指南》的有关条款。

该标准编制过程中，主要参考了NB/SH/T0951催化裂化催化

剂粒度分布的测定激光散射法、NB/SH/T0952催化裂化催化剂微

反活性指数测定法、NB/SH/T0953催化裂化催化剂灼烧减量测定法、

NB/SH/T0954催化裂化催化剂表观松密度测定法、NB/SH/T0955

催化裂化催化剂孔体积测定水滴法、NB/SH/T0959催化裂化催化

剂比表面积的测定静态氮吸附容量法、NB/SH/T0960催化裂化催

化剂、助剂和吸附剂采样法等文件。

2.3标准的编制原则

本标准编制遵循经济社会发展需求原则、技术先进和经济合理原

则、适应贸易全球化需求原则、维护公众利益原则、协商一致原则、

广泛参与和公开透明原则，尽可能地做到简洁、统一、协调、优化；

既要考虑其先进性，也要考虑生产企业的实用性、可行性；既要结合

国内当前行业的实际状况，也要符合国内外催化剂发展的需要。

本标准的编制结合了增产低碳烯烃的催化助剂产品检测指标及

3

测试方法、试验数据等资料，在充分借鉴已有经验的基础上，提出了

增产低碳烯烃的催化助剂产品的质量检验指标、试验方法、检验规则

及标志、包装、运输、贮存要求等，为评价增产低碳烯烃的催化助剂

的产品质量提供具体的指导与依据。

3标准化对象简要情况

3.1产品简介

增产低碳烯烃的催化助剂以氧化铝为基质、ZSM-5分子筛或其改

性产物为主要活性组分，用于催化裂化装置中提高乙烯、丙烯、丁烯

等低碳烯烃产率的微球状固体催化剂产品。

3.2产量及生产厂家

随着我国经济的快速发展以及对精细化工中间体需求的日益增

大，中国已经成为了聚烯烃消费大国。以乙烯、丙烯为代表的低碳烯

烃是化学工业的最基本原料，国内外多以天然气和轻质石油馏分为原

料，采用蒸汽裂解工艺生产低碳烯烃。利用现有的催化裂化装置增产

低碳烯烃，原料来源广泛，操作条件苛刻度低，产物分布调节灵活，

能够很好地弥补蒸汽裂解的不足。

以丙烯为例，2020年国内丙烯需求量约为4400万吨，达到新高。

预计2025年丙烯需求量5000～6000万吨，国内市场缺口有500～1500

万吨。我国大约30%的丙烯来自于石油加工的催化裂化过程（简称

FCC），催化裂化是炼厂最重要的增效单元之一，其操作稳定、产品

分布良好对整个炼厂，乃至周边市政公共工程均具有重大的意义。催

化裂化低碳烯烃助剂是一种快速提高FCC低碳烯烃的方法，相比丙

烷脱氢、MTO、蒸汽裂解等工艺具有操作灵活、见效快的优点，在

国内外催化裂化过程广泛使用。

国内增产低碳烯烃的催化助剂研发、生产机构主要有中国石化催

化剂有限公司、中国石化石油化工科学研究院、中国石油石油化工研

究院、中石油兰州催化剂公司、岳阳三生化工有限公司、中石化洛阳

分公司、中国石油大学、湖南聚力公司等。目前国内催化裂化装置使

4

用的增产低碳烯烃的催化助剂产品主要以中石化和中石油的催化剂

工业应用装置数量最多。

国外Grace公司、BASF公司、UOP公司等企业有生产类似功

能的催化裂化催化剂或添加剂产品。早期的Grace公司OlefinsMAX、

Mobil公司的ZSM-5助剂、AkzoNobel公司的EclipseTP助剂等产品

的活性组元同样是以ZSM-5分子筛或其改性产品为主。近年来，受

国际贸易关系波动影响以及国内此类产品技术的发展，国外增产低碳

烯烃的催化裂化添加剂产品工业应用较少，未查询到详细的文献资料。

3.3产品主要用途

增产低碳烯烃的催化助剂适用于加工重油且要求提高液化气中

低碳烯烃浓度的催化裂化装置，该产品可与其它催化裂化催化剂混用，

在提高液化气中低碳烯烃浓度、尤其是丙烯浓度的同时又不影响产品

分布。

4标准主要内容

4.1项目和指标的确定

根据目前增产低碳烯烃的催化助剂国内生产情况和用户对产品

的质量要求，初步设置了氧化铝、氧化钠、灼烧减量、孔体积、磨损

指数、表观松密度、比表面积、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）和丙烯增收率共计12个检验项目，这12

项指标可基本反应该催化剂产品质量。

氧化铝：指助剂产品中氧化铝的含量，氧化铝是裂化催化剂及助

剂具有催化活性的重要成分。根据产品的使用要求，结合收集到的主

要生产企业的产品实物质量数据确定氧化铝含量（质量分数）≥20%

为增产低碳烯烃的催化助剂质量控制关键指标，按照NB/SH/T0961

进行测定。

氧化钠：指助剂产品中氧化钠的含量，氧化钠是催化裂化催化剂

及其助剂中的有害杂，高温下氧化钠的存在易使催化剂烧结而降低热

5

稳定性和活性。根据产品的使用要求，结合收集到的主要生产企业产

品实物质量数据确定氧化钠含量（质量分数）≤0.15%为增产低碳烯

烃的催化助剂质量控制关键指标，按NB/SH/T0962进行测定。

灼烧减量：即一定量催化剂在一定条件下灼烧后减少的重量，代

表催化剂及助剂中水分及挥发性物质的含量。适宜范围的水含量有助

于提高催化剂的活性，但含有过多的水分，在使用过程中高温下会产

生“热崩”，影响催化剂装置操作和催化剂活性。根据产品的使用要

求，结合收集到的主要生产企业产品实物质量数据确定灼烧减量（质

量分数）≤13.0%为增产低碳烯烃的催化助剂质量控制关键指标，按

NB/SH/T0953规定进行测定。

孔体积：催化裂化催化剂及其助剂的孔结构分布直接影响到烃类

分子的扩散能力及反应能力，从而影响性能和反应速率；另外，孔体

积也与催化剂的热稳定性和机械稳定性密切相关，是重要的质量指标。

由于本产品属于微球类催化剂，流动性好，易吸水，国内外催化裂化

催化剂行业多年来一直采用水滴法作为监控催化裂化催化剂孔体积

的重要手段。根据产品的使用要求，结合收集到的主要生产企业产品

实物质量数据确定孔体积≥0.20mL/g为增产低碳烯烃的催化助剂质

量控制关键指标，按NB/SH/T0955规定进行测定。

磨损指数：在规定条件下，单位时间内催化剂颗粒由于磨损生成

的细粉百分数。催化裂化反应过程中，催化剂颗粒在流化环境中的有

害物理破损统称为磨损。磨损性能的高低关系到流化催化裂化反应过

程中催化剂的磨损失效及跑损，严重影响催化剂活性的保持，同时也

增加催化剂消耗成本，并且跑出的细粉也会对空气造成污染。催化剂

的磨损性能以磨损指数来表示，磨损指数小，意味着催化剂的耐磨损

性能好。根据产品的使用要求，结合收集到的主要生产企业产品实物

质量数据确定磨损指数≤3.0%·h-1为增产低碳烯烃的催化助剂质量

控制关键指标，按NB/SH/T0964进行测定。

表观松密度：单位体积下处于自然堆积状态未经振实的催化剂颗

粒的质量。催化裂化工艺装置均为流化床反应器，催化剂在反应装置

中主要以提升管流化态方式运行，其表观密度（松装密度）直接与其

流化能力、流化状态等密切相关，其表观松密度需要保持在适宜的范

6

围内。结合收集到的主要生产企业产品实物质量数据确定表观松密度

0.68～0.85g/mL为增产低碳烯烃的催化助剂质量控制关键指标，按

NB/SH/T0954进行测定。

比表面积：指催化助剂中孔的总比表面积，是表征增产低碳烯烃

的催化助剂孔结构的重要参数，增产低碳烯烃的催化助剂其活性、稳

定性、选择性、再生性能以及抗重金属污染性能和催化助剂的表面结

构有一定关系。根据产品的使用要求，结合收集到的主要生产企业产

品实物质量数据确定比表面积≥100m2/g为增产低碳烯烃的催化助剂

质量控制关键指标。因为本产品同时具有微孔和介孔，属于微介孔结

构，按NB/SH/T0959规定进行测定。

粒度分布：裂化催化剂及助剂形态上是微球，使用过程中其粒度

分布应该满足三个条件，易流化、气流夹带损失小、反应和传热面积

大。因此增产低碳烯烃的催化助剂的粒度应具有适宜的分布范围。本

标准采用的粒度分布测定方法为激光散射法，粒径分布主要包含0μ

m～20μm颗粒累计体积分数、0μm～40μm颗粒累计体积分数、0

μm～149μm颗粒累计体积分数和中位粒径D（V，0.5）（是指体

积中位径，即小于该粒径的颗粒占体积的50%，大于的占50%），按

NB/SH/T0951进行测定。根据产品的使用要求，结合收集到的主要

生产企业产品实物质量数据确定0μm～20μm颗粒累计体积分数≤

3.0%、0μm～40μm颗粒累计体积分数≤18.0%、0μm～149μm颗

粒累计体积分数≥89.0%、中位粒径D（V，0.5）控制在65.0～85.0μ

m为增产低碳烯烃的催化助剂质量控制关键指标。

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

固定流化床装置作为标准评价装置，以所选用的标准原料油和标准

FCC平衡剂的反应结果为基准，通过考察标准FCC平衡剂中掺入固

定量的丙烯助剂后丙烯收率（相对于进料）的增量。该指标用来评价

增产低碳烯烃的催化助剂增产丙烯的性能。按照附录A提供的方法

进行测定。

具体指标详见表1。

表1增产低碳烯烃的催化助剂的技术要求

7

项目指标

氧化铝（Al2O3），w/%≥20.0

氧化钠（Na2O），w/%≤0.15

灼烧减量，w/%≤13.0

孔体积，mL/g≥0.20

磨损指数，w/%·h-1≤3.0

比表面积，m2/g≥100

表观松密度，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）是指体积中位径，即小于该粒径的颗粒占体积的50%，大于的占50%。

4.2试验方法的确定和试验工作

4.2.1氧化铝

按NB/SH/T0961测定。

4.2.2氧化钠

按NB/SH/T0962测定。

4.2.3灼烧减量

按NB/SH/T0953测定。

4.2.4孔体积

按NB/SH/T0955测定。

4.2.5磨损指数

按NB/SH/T0964测定。

4.2.6比表面积

按NB/SH/T0959测定。

4.2.7表观松密度

按NB/SH/T0954测定

8

4.2.8粒度分布

按NB/SH/T0951测定。

4.2.9丙烯增收率

按照附录A的规定进行测定。

5主要试验（或验证）结果的分析、综述报告、技术经济论证，预

期的经济效果等

5.1主要试验（或验证）结果的分析和综述报告

5.1.1催化剂物性指标

按照标准文本中的试验方法，分别对催化助剂的氧化铝、氧化钠、

灼烧减量、孔体积、表观松密度、磨损指数、比表面积、粒度分布进

行测定，确定催化剂各项指标的波动范围，详见表2。

表2增产低碳烯烃的催化助剂的物性数据汇总和数理统计

氧化铝氧化钠灼烧减量孔体积表观松密度比表面积

批次

%（质量分数）%（质量分数）%（质量分数）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

标准

5.2270.0331.0250.0320.04147.81

偏差

表2增产低碳烯烃的催化助剂的物性数据汇总和数理统计（续）

磨损指数0μm～20μm0μm～40μm0μm～149μmD（V，0.5）

序号

%（质量分数）/h%（体积分数）%（体积分数）%（体积分数）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

标准

0.550.421.3182.9074.05

偏差

由表2看出，增产低碳烯烃的催化助剂氧化铝含量（质量分数）

数据分布区间为24.0%～39.4%，氧化钠含量（质量分数）数据分布

区间为0.057%～0.17%；灼烧减量（质量分数）数据分布区间6.0%～

9.73%；孔体积数据分布区间为0.21～0.33mL/g，表观松密度区间为

0.69～0.85g/mL，磨损指数（（质量分数）/h）区间为1.2%～3.2%；

粒度分布0μm～20μm（体积分数）数据分布区间为1.1%～2.9%，

粒度分布0μm～40μm（体积分数）数据分布区间为13.0%～18.0%，

粒度分布0μm～149μm（体积分数）数据分布区间为83.0%～93.1%，

粒度分布D（V，0.5）数据区间为69.4～82.4μm；比表面积数据区

间为98m2/g～214m2/g。

5.1.2催化助剂反应性能指标

本标准中采用丙烯增收率来评价丙烯助剂增产丙烯的反应性能

指标。丙烯增收率定义为标准FCC平衡剂中掺入10％丙烯助剂样品

后丙烯收率（相对于进料）的增量。评价方法见标准文本附录A。本

标准中采用美国Kayser公司开发的ACE（AdvancedCracking

Evaluation）小型FCC固定流化床装置作为测试丙烯增收率的标准评

价装置。该装置具有评价数据重复性良好、自动化程度高，并且能批

量制造等优点。

为了进一步提高评价数据的可重复性，并且尽量地使反应条件模

拟增产丙烯助剂工业使用的状况，还规定了评价的标准平衡剂和标准

原料油。标准平衡剂选用了一种不含ZSM-5沸石组分的常规裂化催

化剂的工业平衡剂，目的在于消除主剂中ZSM-5沸石组分对增产丙

烯助剂反应性能的影响，使评价结果更能反映助剂的本征性能。标准

原料油选用了一种其组成和性质在国内催化裂化装置中比较有代表

性的中间基催化裂化原料。

评价方法中，以所规定的标准原料油和标准FCC平衡剂在规定

的反应条件下的反应结果为基准，通过考察标准FCC平衡剂中掺入

规定量的增产丙烯助剂后丙烯收率（相对于进料量）的增量——丙烯

增收率来评价增产丙烯助剂的增产丙烯性能。

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采用标准文本附录A中的催化剂评价方法，评价了收集到的18

个催化助剂样品的丙烯增收率，见表3。

表3催化剂反应性能指标

编号丙烯增收率，%（质量分数）

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