FCC催化剂理论和制作基础

FCC 催化剂基础知识催化剂制作1、分子筛生产工艺流程原 料:化学水、水玻璃、硅铝胶、导向剂、硫酸铝、低偏,℃)条件下静置老化一定得时间(18～22小时),生成NaY 晶种。

2、催化剂生产工艺流程3 高岭土:埃洛石:铝溶胶:拟薄水铝石:分子筛＝ 19 : 25 : 6 : 20 : 30基质(载体) 粘结剂 活性组分1、什么叫催化剂得寿命？答:催化剂得全部工作时间叫催化剂得寿命。

2、催化剂制备得技术要求包括哪几个方面？答:其技术要求包括催化剂得化学组成、物理性质、反应性能、机械强度与粒度分布。

3答:化学组成包括:灼减、氧化铝含量、氧化钠含量、硫酸根含量、氧化铁含量、氯根含量、氧化稀土含量与其它特定元素含量。

4、催化剂得物理性质包括哪几个方面？ 答:比表面与孔体积(或称孔容)、磨损指数与堆积密度(或称堆比)。

5、催化剂得反应性能包括哪几个方面？答: 包括活性与活性水热稳定性。

6、催化剂得机械强度怎样表示？答:催化剂得机械强就是用磨损指数来表示得。

磨损指数就是使催化剂强化磨损后产生产小于15微米得颗粒重量占催化剂总重量得百分比。

磨损指数越小,意7答:8、催化剂得灼减就是什么含意？合成 洗涤过滤 晶 化 100℃/24-60h 二次交换过滤 一次交换过滤 二次焙烧 分子筛成品一次焙烧 500～600 ℃ 成胶 高温焙烧 裂化剂成品 喷雾干燥 气流干燥 洗涤过滤 分液答:灼减即灼烧减少量,就就是催化剂在800℃灼烧一小时后减少得重量,它代表着催化剂中水分及挥发性物质得含量。

9、催化裂化催化剂灼减得指标就是多少？灼减为什么要控制在指标以下？答:通常催化裂化催化剂灼减得指标就是不大于15%。

部分用户有要求指标不大于13%。

灼减代表催化剂中得水分及可挥发性物质得含量。

催化剂中含有一定量得水分就是很有必要得,这些水分在催化裂化过程中起到助催化剂得作用,它会使催化剂得活性大大提高,但含有过多得水分,催化剂在使用过程中高温下会产生“热崩”现象,使催化剂得粒子变细,造成催化剂得跑损,影响催化裂化得正常操作与催化剂得活性。

10、催化剂得比表面就是如何表示得？答:比表面就就是单位重量得催化剂内、外表面各之与,以平方米/克(m2/g)为单位。

11、催化剂得孔体积就是如何表示得？答:孔体积就是单位重量得催化剂得所有空隙得总体积,以毫升/克(ml/g)为单位。

12、为什么催化剂中氧化钠、硫酸根、氧化铁、氯根等化学物质得含量要控制在指标范围以下？答:氧化钠、硫酸根、氧化铁对催化裂化催化剂来说都就是有害物质,氧化钠得存在会降低催化剂得热稳定性,即使催化剂在高温下活性大大降低;氯根与硫酸根在高温下分解会引起炼油设备腐蚀;氧化铁得存在会使催化剂得选择性变坏,降低汽油产率而增加气体产率。

13、为什么催化剂成品要控制一定得比表面、孔体积与堆比？答:催化剂具有较大得比表面积才能具有较高得催化活性,因为催化裂化反应就是在催化剂得表面上进行得。

催化剂应有一定得孔体积,既要使原料油分子容易进入催化剂微孔内,又要使反应产物分子易于逸出,同时不影响催化剂得强度,所以催化剂应有一定得孔体积。

控制催化剂得堆比,就是为了保证在催化裂化过程中催化剂能够正常流化。

14为什么要控制催化剂得粒度分布？答:裂化催化剂就是微球形,在催化裂化装置中使用时就是流化得状态,使用过程中,催化剂得粒度分布要满足三个条件得要求:即容易流化;气流夹带损失小与反应与传热面积大。

筛分越细,即小颗粒所占比例大,越容易流化,但颗粒过于细小,会在使用过程中被气流带到大气中,既污染了环境又增加了催化剂得损耗。

筛分偏粗时,流化性能变差,对设备得磨损程度也加大。

因此,催化剂制备过程必须控制合适得筛分分布,即对细粒子与粗粒得含量都要有所限制FCC技术得发展与催化剂得开发密不可分,两者相辅相成,互相促进。

催化剂不仅为催化反应提供了活性中心,使催化反应得以实现,而且作为载体将热量从再生器输送到反应器,为原料油得裂化提供热能。

流化催化裂化得开发最初就是从螺旋输送机械送粉剂这一重大开发项目开始得。

粉剂得应用就是发明流化催化裂化与各种流化床得关键。

催化裂化催化剂在发展中形成了无定性硅酸铝催化剂与沸石分子筛微球催化剂两大类。

其中沸石分子筛微球催化剂按原料与制造过程可分为:白土基质部分结晶成沸石(即原位晶化)得全白土催化剂,以及沸石与基质分别制备得全合成沸石催化剂与半合成沸石催化剂。

5、1催化剂得组成催化裂化催化剂主要由基质与活性部分(分子筛)组成,有时还要借助粘结剂得作用,目前催化裂化所用得催化剂就是由分子筛、基质(也称担体)以及黏结剂组成、半合成沸石催化剂就就是采用粘结剂把天然高岭土(二者合成为基质)与稀土Y型沸石粘合在一起制成得。

催化剂中基质占大部分,沸石含量随催化剂品种不同而不同,一般在10～40%,沸石含量高得催化剂通常制造成本也高。

5、1、1基质基质主要主要提供合理得孔分布、适宜得表面积与在水热条件下得结构稳定性,并要求有良好得汽提性能、再生烧焦能力,足够得机械性能与流化性能;同时基质给予催化剂一定得物理形态与机械性能,如颗粒度、空结构、堆积密度、抗磨性等,以保证催化剂得输送、流化与汽提性能,此外,它还有以下功能:①稀释与分散活性,使催化剂得活性适当。

②增强活性组分得热传递,使活性组分避免热失活。

③吸收活性组分得残余钠,提高活性组分得热稳定性与选择性。

④将重油大分子裂解为中分子,使其能进入沸石孔道进行选择性裂化,提高重质原料得转化率。

⑤抵抗杂质(碱氮,重金属等)对活性组分得污染破坏,保持催化剂良好得活性与选择性。

5、1、2活性组分(沸石与分子筛)催化剂得作用就是改变化学反应速度、活性组分一般由各种形态与类型得沸石组成,可以就是单一沸石,也可以就是复合沸石,活性组分得主要作用就是:提供催化剂得裂化活性、选择性、水热稳定性与抗中毒能力。

早期得催化剂含沸石8～10%,后来增加到14～16%,有得催化剂如USY沸石含量高达30～50%,沸石含量得增加,提高了催化剂得活性与选择性,从而满足了提升管催化裂化工艺得需要,并使产品分布更合理,轻油收率更高。

常见得沸石有Y型、X型与择性沸石ZSM-5等类型,属于Y型得有REY、HY、REHY与USY等,它们均由NaY改性制成。

REY沸石具有活性高与稳定性好得特点。

在处理碱氮含量高得原料时,以REY沸石为活性组分得催化剂具有良好得产品分布与较高得轻油收率。

REHY就是介于REY与USY之间得一种沸石,较适于重质原料油得加工。

USY就是一种改性得Y型沸石,通过脱铝补硅,提高沸石骨架上得Si/AL比,使结构稳定化,它适合于掺炼渣油得催化裂化装置,并能提高汽油得辛烷值。

沸石得传统概念就是一种多孔得晶体硅铝酸盐,具有一定得空腔与孔道,在脱水之后,可以使不同分子大小得物质通过或不通过,起到筛选不同分子物质得作用,故又称“分子筛”、Smith在1963年对沸石作了一个广义得表述:沸石就是一种硅铝酸盐,其骨架结构含有被离子与水分子占据得空腔,这些离子与水分子能够自由得移动,“能够进行离子交换与可逆脱水”、80年代以来,不同元素得化学合成沸石出现,从而使沸石不再局限于硅铝酸盐、构成沸石得原始单元就是SiO4、ALO4四面体,这些四面体单元以氧原子连接构成二级单元,由二级单元互相连接构成三级单元或多面体,,最后由多面体单元组成各种特定得沸石晶体结构,,就是一种无机单元得聚合体、早期硅酸铝催化剂得微孔结构就是无定型得,即其中得空穴与孔径就是很不均匀得,而分子筛则就是具有规则得晶格结构,它得孔穴直径大小均匀,好象就是具有一定规格得筛子一样,只能让直径比它小得分子进入、目前催化裂化使用得主要就是Y型分子筛、它得每个单元晶胞由八个削角八面体组成,削角八面体得每个顶端、就是Si或AL原子,其间由氧原子相连接、晶胞常数就是沸石结构中重复晶胞之间得距离,也称晶胞尺寸、在典型得新鲜Y沸石晶体中,一个单元晶胞包含192个骨架原子位子,55个铝原子与137个硅原子、初期得发现表明,有适当得金属离子交换钠离子得泡沸石,如REHX,其活性(经水蒸气处理后)比硅铝催化剂高200倍以上。

提高汽油辛烷值催化剂得活性组分就是超稳Y型沸石(USY),而非REY型沸石,原因就是使用超稳Y型沸石(USY)后,由于抽铝补硅得作用,硅铝比较大,活性偏抵,抑制了氢转移反应,汽油烯烃含量较高。

Thomas对硅铝催化剂得酸性作了比较清楚得解释。

她提出当四价硅与三价铝与氧以四面体配位,其结构需要一个正电离子才能完整。

在一定条件下,这一正电离子可以就是氢离子,从而使此硅铝催化剂具有裂化活性。

裂化催化剂已发展50多年了,可以瞧出其发展历程就是从白土到合成硅铝,再到沸石催化剂,其各占历史舞台得时间大约就是白土十年,硅铝二十年,而沸石至今已近三十年,催化剂得费用通常只占催化裂化成本得一小部分(通常小于3%) 主要成分仍就是含Y型沸石催化剂本身,它起着主要裂化作用。

其她作为助剂得主要有①助燃剂;②辛烷值添加剂(提高汽油辛烷值及烯烃产率);③硫转移剂;④捕矾机等。

大孔新沸石YPI-5可能用来进行重油裂化,YPI-5体积很大,空口直径为1、0nm、因此当前重油裂化催化剂得策略就是: ①采用最低晶胞常数得USY沸石;②采用高沸石含量;③采用低稀土加入量;④控制基质对沸石得活性比值;⑤控制基质孔径分布;⑥考虑金属容留量与使用金属捕集剂及钝化剂。

目前优质催化剂约含40%得沸石,由于助剂得使用量要增加,因而稀释了催化剂系统藏量中Y型沸石得浓度。

择形分子筛得硅铝比比Y型分子筛高,故更耐磨,稳定性好;针对活性来说,Y 型分子筛就是择形分子筛得2倍左右;对相同得分子筛来说,铝硅比大,酸密度大,铝原子得尺寸也比硅原子大,所以晶胞常数较大,活性较高,干气、生焦较高,但铝不稳定,在使用得过程中,在高温与水蒸气条件下铝原子逐渐脱落,晶胞尺寸也逐渐变小,活性也逐渐下降。

一个Y型分子筛得晶粒尺寸约1μm(1000 nm),新鲜择形分子筛晶粒得尺寸约7～8μm,经过磨损以后约在1～2μm,可以理解为一个Y 型分子筛晶粒(1μm)约包括500个晶胞(晶格,2、43 nm)大小。

分子筛及基质得直径约为1～3μm,如果催化剂颗粒得平均直径就是60μm,可以理解为(分子筛1、5μm×20个＋基质1、5μm×20个)组成。

原料油经喷嘴雾化后,油滴得平均直径大约在60μm左右,与催化剂颗粒得平均直径相当,比较大得渣油分子直径大约在1～3 nm左右,很多个类似得分子聚集起来雾化后形成在60μm左右得油滴颗粒。

催化剂粒径基本上成正态分布,一般Y型分子筛得孔径约为0、74 nm,分子筛得最基本单位由晶胞组成,其直径约为2、45 nm(新剂),脱水后孔直径缩小,收缩后直径降为2、425 nm。