随着我国市场对以丙烯和乙烯为主的低碳烯烃需求量不断增加,以及原油资源的日益重质化、劣质化,重油催化裂解多产低碳烯烃技术成为研究的热点。但该技术在加工硫及重金属含量较高的劣质重油时,易出现催化剂失活和重油转化率过低的情况。同时,因为重油粘度大、难以雾化的特点,反应主要以液相反应的形式发生,这会影响反应速率,且易造成催化剂结焦严重,导致低碳烯烃收率较低。为了更好解决这些问题,本论文采用分级气相催化裂解技术,让裂解油气发生气相反应多产低碳烯烃。本论文先通过实验室固定流化床反应器对比不同类型催化剂的催化裂解性能,并探究操作条件对产物分布的影响,然后对分级气相催化裂解工艺特性进行考察,之后通过制备复合型催化剂进一步提高低碳烯烃收率。实验结果表明,在重油催化裂解反应中以铝酸钙为催化剂得到的低碳烯烃收率相对较高且焦炭产率低。对重油催化裂解反应的操作条件进行探究,结果发现反应温度对裂解性能影响最大。反应温度升高可以有效提高低碳烯烃收率,但同时也会增加干气和焦炭产率;增大剂/油比可以有效提高低碳烯烃收率,但当剂/油比过大时,促进效果不再明显。在实验室固定流化床反应器上进行重油分级气相催化裂解反应特性研究,得到最优操作条件为:催化裂解反应温度600℃、剂/油比为8,气相催化反应温度650℃、催化剂装填量15g,此时低碳烯烃收率为30.95 wt.%。对比重油催化裂解反应,重油气相催化裂解反应可将低碳烯烃收率提高17.36 wt.%,其中丙烯收率提高10.08 wt.%。结果证明重油分级气相催化裂解反应可以有效提高低碳烯烃收率。对制备好的复合型催化剂进行表征和评价,发现在70%ZSM-5分子筛成分含量时的催化效果最好。对比ZSM-5分子筛催化剂,复合型催化剂可以分别为重油大分子的裂解和汽油馏分进一步裂解为丙烯、丁烯提供合适的孔道,得到低碳烯烃收率为36.86 wt.%,提高了5.91 wt.%,其中丙烯收率为17.84 wt.%。