催化裂化催化剂的发展历程与主要品种的研究方案现状.docVIP

催化裂化催化剂的发展历程 及主要品种的研究现状 摘 要：结合催化裂化催化剂的基本组成以及性能指标，论文介绍了催化裂化催化剂的发展历程及主要品种的研究现状并指出当今催化裂化技术发展面临的新形势，同时介绍了重油催化裂化发展的新趋势：(1)优化分子筛孔结构与酸性；(2)改善焦炭选择性；(3)增强抗重金属污染能力；(4)个性催化剂的开发。 关键词：催化裂化；催化剂；技术进展；综述 催化裂化是在催化剂参与下，在一定温度下使原油发生一系列化学反应的过程，是重质油烃类在催化剂作用下反应产生液化气、汽油和柴油等轻质油品的主要过程，在汽油、柴油等轻质油品的生产中占有重要地位。 自1965年5月我国第一套流化催化裂化(FCC)于抚顺投产以来，我国催化裂化技术，尤其是重油催化裂化技术，取得了重大的进展和显著的成绩，约有80％(质量分数)的汽油和1/3的柴油来源于催化裂化，2007年我国催化裂化加工能力达到1．23×10 t/a，占原油加工量(3．32×10 t/a)的37．O％(质量分数)，且掺炼渣油的比例高达30％ (质量分数)，居世界之首。催化裂化已然成为我国重油加工的最基本、最重要的重质油轻质化手段，在石油化工产业中处于核心地位。究其原因，可以认为是我国原油性质与催化裂化自身特点相互结合，相互作用产生的结果。 与国外原油相比，我国绝大多说原油相对密度处于0．85～0．95之间，属于偏重的常规原油，大于500℃减压渣油含量较高，小于200℃的汽油馏分含量较少。如大庆原油大于500 oC减压渣油组分约占原油的42．8％(质量分数)，大于350 ℃常压渣油组分更高达68．8％ [1]。因此，必须有足够的二次加工能力，才能有效利用原油，最大限度获得轻质原油。另外，我国原油氢碳比较高，金属含量较低，催化裂化过程尤其是重油催化裂化过程的地位就更为重要。 从催化裂化自身特点上来讲，流化催化裂化经过十几年的发展，技术已经成熟；原料适应性广，从馏分油到重质原料油均可加工；能最大量生产高辛烷值汽油组分；转化深度大，轻质油品和液化气收率高；装置压力等级低，操作条件相对缓和，投资省；液化气中丙烯、丁烯等轻烯烃利用价值高等优点决定了催化裂化的核心地位。 1 催化裂化催化剂基本组成与性能指标 根据国际纯粹和应用化学协会(IUPAC)于1981年提出的定义，催化剂是一种物质，它能够改变化学反应的速率，而不改变该反应的标准Gibbs自由焓的变化。催化剂可以促进化学反应，提高反应器处理能力，同时催化剂的选择性使其对产品的产率分布及质量能起到重要作用。 在催化裂化装置中，催化剂不但对装置的生产能力、产品产率及质量、经济效益起主要影响，而且对操作条件、工艺过程和设备型式的选择有重要影响。 1.1 催化剂的基本组成 工业催化剂除极少数由单一物质组成外，总是由多种成分混合而成的混合体。根据各组分所起作用，大致可分为三类，即活性组分、助催化剂和载体[2]。 1.1.1 活性组分 活性组分是起催化作用的根本性物质，可为单一物质或多种物质组成。主要有金属、半导体和绝缘体三类。在设计某种反应所需要的催化剂时，活性组分的选择尤其重要。就目前发展水平来说，多以经验作为选择活性组分的参考依据。 1.1.2 助催化剂 助催化剂是催化剂中的辅助成分，其本身并没有活性或者活性很小，但加入催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面构造、孔结构、分散状态、机械强度等，从而提高催化剂的活性、选择性、稳定性和寿命。助催化剂按机理通常分为结构型和电子型。结构型助催化剂主要用于提高活性组分的分散性和热稳定性；电子型助催化剂用于改变活性组分的电子结构，促进催化活性及选择性。 1.1.3 载体 载体是活性组分的支载体。一般可以改变活性组分的形态结构，起分散和支载作用，从而增加有效的表面积和适宜的孔结构，增强机械强度，维持活性组分高度分散，提高耐热稳定性，并减少活性组分的含量进而降低造价。另外值得注意的是，活性组分和载体之间的溢流现象和强相互作用。 1.2催化剂的性能指标 衡量催化剂的最直观且与生产情况直接关联的三大指标分别为活性、选择性和稳定性。除此之外还要关注其孔隙结构、筛分组成和机械强度等指标[3]。 1.2.1活性和稳定性 催化剂的活性是表示催化剂加快化学反应速度的一种量度，其实是指催化反应速度与非催化反应速度之差。对固体催化剂，工业上常采用给定温度下完成原料的转化率来表达：活性越大，原料的转化率越大。催化活性主要来源于表面的酸性。 在实际生产过程中，新鲜催化剂受高温、水蒸气以及有害杂质等作用在开始后的一段时间之内，其活性会急剧下降，降到一定程度后则缓慢下降，因此初始活性不能真实反映实际情况。因此，在测定新鲜催化剂的活性前，通常对催化剂进行水热老化处理，使测定