原位晶化合成NaY-高嶺土復(fù)合催化材料的研究及應(yīng)用.pdf

1、流化催化劑裂化(FCC)一直是現(xiàn)代煉油工業(yè)的核心技術(shù)。FCC裝置的目的就是使重油和渣油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)產(chǎn)品。隨著煉油成本的提高和原油重質(zhì)化，摻煉渣油已經(jīng)成為一種趨勢。因此，較高的活性、良好的選擇性及優(yōu)異的重油轉(zhuǎn)化能力是對渣油FCC催化劑的基本要求，直接影響著煉廠效益。為此，催化劑的設(shè)計理念已發(fā)生了很大變化，主要包括兩個方面：一是催化劑中的分子篩含量逐漸提高，一是更加注重基質(zhì)與活性組分的協(xié)同作用，以不斷滿足原料劣質(zhì)化和效益最大化的要求。

2、 一般地，提高FCC催化劑中的Y分子篩含量將改善催化劑的活性和選擇性。但是，隨著分子篩含量的提高，往往需要更多量的粘結(jié)劑以保證催化劑的強(qiáng)度，可是粘結(jié)劑用量的加大，將對催化劑的孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，為避免上述不利影響，一個有效的解決途徑是采用原位晶化。其產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是活性高、重油轉(zhuǎn)化能力增強(qiáng)、催化劑壽命延長。因此，利用原位晶化工藝的優(yōu)點(diǎn)，合成出分子篩含量大于40％的高分子篩含量的晶化產(chǎn)物，將進(jìn)一步提升催化裂化催化劑的反應(yīng)性能。本研究的主要

3、內(nèi)容之一就是充分利用原位晶化的反應(yīng)特點(diǎn)，通過對晶化反應(yīng)過程的深入研究，大幅度提高原位晶化合成分子篩的含量，開發(fā)出性能優(yōu)良的FCC催化劑。 研究過程中，將噴霧干燥成型的高嶺土分為兩部分。在不同焙燒溫度下分別制備成偏高嶺土微球(偏土)和充分焙燒高嶺土(高土)，將高土和偏土按照一定比例混合，在優(yōu)化的水熱晶化條件下合成出了NaY分子篩含量大于40％的晶化產(chǎn)物，晶化產(chǎn)物經(jīng)離子改性和超穩(wěn)化處理后，制備出新型原位晶化FCC催化劑。與對比劑相比

4、，該催化劑具有活性高、比表面高、孔分布理想的特點(diǎn)。 將催化齊人工污染5000ppm 的釩和3000ppm的鎳后，在中型提升管對催化劑的反應(yīng)性能進(jìn)行了評價。新開發(fā)的原位晶化催化劑表現(xiàn)出良好的催化反應(yīng)性能和優(yōu)異的抗重金屬污染能力。與對比劑相比，在相當(dāng)?shù)慕固窟x擇性下，原位晶化催化劑具有重油轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)(低8.68％)、轉(zhuǎn)化率高(高10.33％)、液收高(高7.6％)的特點(diǎn)。這種反應(yīng)特點(diǎn)可歸于催化劑具有良好的孔結(jié)構(gòu)、理想的酸性分布以及基質(zhì)

5、與分子篩良好的協(xié)同作用；另外，由于設(shè)計先進(jìn)，所開發(fā)的催化劑在降低汽油烯烴、提高汽油辛烷值方面具有突出的優(yōu)勢，這與催化劑高分子篩含量密不可分。另外與具有國際先進(jìn)水平的重油催化劑相比，我們自主研發(fā)的新型催化劑在焦炭、干氣、重油、總液收等所有關(guān)鍵指標(biāo)的水平都不低于對比劑。總之，這種新型的高分子篩含量原位晶化催化劑非常適合于重油催化裂化反應(yīng)過程。 為擴(kuò)大新開發(fā)并催化劑的應(yīng)用范圍，以本研究開發(fā)的新型原位晶化催化劑為主催化劑，以包含HZSM

6、-5擇型分子篩的催化劑為助催化劑，將主催化劑和助催化劑按一定比例混合，得到增產(chǎn)丙烯催化劑。與工業(yè)增產(chǎn)丙烯催化劑相比，新催化劑在總液收提高了0.965％的條件下，使焦炭產(chǎn)率降低了1.994％，同時丙烯收率和丙烯選擇性分別提高了1.265％和2.93％。這種優(yōu)異的反應(yīng)性能和新開發(fā)的原位晶化催化劑具有良好的性能是密不可分的。研究結(jié)果表明，原位晶化催化劑與含HZSM-5的催化劑有良好的配伍性能，是極有市場前景的一種新型增產(chǎn)丙烯催化劑。

7、本研究的另外一項主要內(nèi)容是以原位晶化工藝為基礎(chǔ)，開辟出一條制備FCC催化劑的新工藝，架起傳統(tǒng)原位晶化技術(shù)和半合成粘結(jié)劑技術(shù)制備FCC催化劑之間的橋梁，為實現(xiàn)靈活催化技術(shù)提供了條件。 試驗過程中，以細(xì)粉高嶺土為原料，在水熱條件下合成出了結(jié)晶度大于60％、SiO<,2>／Al<,2>O<,3>大于4．5、比表面大于800m<'2>／g的晶化產(chǎn)物，將其經(jīng)改性處理，制備出了Y／高嶺土復(fù)合材料。測試結(jié)果表明，這種分子篩具有晶粒小、穩(wěn)定性高

8、、酸分布合理、中大孔豐富的特點(diǎn)。以該改性復(fù)合材料作為主活性組分，采用半合成工藝，制備成了FCC催化劑。評價結(jié)果表明，在可比條件卜，以原位晶化分子篩為活性組分的催化劑在汽油產(chǎn)率上高于工業(yè)分子篩為活性組分的催化劑5.95個單位，表現(xiàn)出最大化增產(chǎn)汽油的特征，總液收和輕收均高于相應(yīng)的對比催化劑，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的重油裂化能力和較好的產(chǎn)品分布性能。 該研究結(jié)果對催化劑制備工藝的發(fā)展意義重大。由于這種復(fù)合材料具有良好的裂化性能，同時與半合成法制