FCC催化劑積炭組成及物化性質(zhì)研究.pdf

1、FCC(流化催化裂化)催化劑上焦炭的沉積會(huì)導(dǎo)致催化劑的酸性、酸類型分布、孔結(jié)構(gòu)等重要物化指標(biāo)發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)催化劑的性能產(chǎn)生重要的影響，甚至導(dǎo)致催化劑的失活。因此，系統(tǒng)研究FCC催化劑的積炭組成、形態(tài)及其對(duì)催化劑物化性質(zhì)的影響，對(duì)催化劑積炭機(jī)理的研究及新型催化劑和催化材料的開(kāi)發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。 本論文以工業(yè)FCC待生催化劑為對(duì)象，采用了有機(jī)溶劑超聲波提取和氫氟酸破壞分子篩骨架相結(jié)合的溶劑萃取技術(shù)，分離了催化劑外表面

2、和分子篩孔內(nèi)的可溶性積炭，優(yōu)化了分離條件。采用GC/MS分析并鑒定了可溶性積炭中的化合物的結(jié)構(gòu)和組成，分析結(jié)果顯示，分布在催化劑外表面的可溶性積炭主要是二元環(huán)和三元環(huán)芳烴，而分子篩孔道內(nèi)的可溶性積炭則是從二元環(huán)到七元環(huán)的多環(huán)芳烴。根據(jù)積炭前驅(qū)物的組成分析結(jié)果，對(duì)FCC催化劑上的積炭機(jī)理進(jìn)行了推測(cè)。通過(guò)透射電子顯微鏡結(jié)合能譜(TEM/EDS)和能量損失譜(EELS)和核磁共振(NMR)等技術(shù)，分別對(duì)催化劑上不可溶性積炭的形態(tài)和組成進(jìn)行了初

3、步的研究，結(jié)果表明不可溶性積炭在催化劑表面上分布不均勻，組成是以無(wú)定形碳為主，同時(shí)還含有一定量的不可溶的稠環(huán)芳烴(不可溶積炭前驅(qū)物)。 以工業(yè)FCC新鮮劑、待生劑和再生劑為對(duì)象，系統(tǒng)測(cè)定了催化劑積炭前后酸類型、表面積、孔結(jié)構(gòu)等物化性質(zhì)，研究了積炭對(duì)催化劑物化性質(zhì)的影響。主要結(jié)論如下：(1)積炭對(duì)催化劑的B酸、L酸都有影響，但對(duì)B酸的影響更大，即B酸在積炭的生成反應(yīng)中起更主要作用。再生劑與待生劑相比，B酸、L酸量雖有恢復(fù)，但提高幅

4、度不大。(2)催化劑比表面積隨積炭的增加而減少，積炭會(huì)沉積在微孔部分而造成微孔堵塞；擴(kuò)孔作用導(dǎo)致積炭后催化劑中孔、大孔部分的比例比新鮮劑的比例大。(3)提出了采用保留度來(lái)表征催化劑的抗積炭特性。由催化劑的比表面積保留度、孔體積保留度尤其是微孔體積保留度可以看出，三種催化劑中：MLC-500的抗炭性能最好。(4)再生劑與待生劑相比，比表面積、孔體積提高幅度均不大；再生劑上殘留的少量積炭使催化劑比表面積、孔體積大量損失，這也直接導(dǎo)致了再生劑

5、酸中心的大量損失。(5)由微孔分布測(cè)定可以看出，長(zhǎng)嶺2[＃]和MLC-500催化劑積炭后，在孔徑為0.792nm和0.782nm的微孔完全消失，而在1.04nm和1.068nm的處最可幾孔徑變大，移到1.115m和1.141nm處。再生劑與待生劑相比,再生劑的微孔體積提高幅度不大,這說(shuō)明再生過(guò)程沒(méi)有完全去除微孔部分的積炭。(6)按碳在分子篩中的單原子覆蓋模型進(jìn)行計(jì)算,通過(guò)比較再生劑酸中心實(shí)際損失量與理論損失量,從另一個(gè)方面證明積炭在分子