工业加氢裂化催化剂失活原因分析

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  [摘 要]社会经济的快速发展,对工业加氢裂化催化剂的应用带来了新的机遇与挑战,有必要对其失活问题展开深入研究与探讨,并采取最优化的实施措施,达到事半功倍的应用效果。本文采用200mL加氢评价装置对一种中油型加氢裂化催化剂和其在工业装置运转4年后的再生后催化剂进行对比评价。结果表明,失活催化剂经再生后加氢裂化活性明显降低,反应温度比新鲜催化剂高5℃,生成油产品分布和主要性能都略变差。
  [关键词]工业加氢裂化催化剂;失活;原因;处理
  中图分类号:TQ426 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)39-0055-01
  1前言
  在工业加氢裂化催化剂应用中,其失活问题的处理是一项综合性较强的系统性工作,如何取得最为理想的效果,保证顺利进行,备受业内人士关注。本文从实际出发,结合相关先进理念,对该课题进行了深入研究,阐述了个人的几点认识。
  2概述
  加氢裂化是重油转化直接生产清洁油品,兼产优质化工原料的重要炼油技术。加氢裂化催化剂活性和选择性在使用过程中逐渐降低,导致催化剂失活的原因很多,通常有表面生焦积炭、重金属沉积、活性金属组分迁移或聚集,载体烧结和沸石结构塌陷等,不同用途催化剂失活的主要原因不同。
  本文通过使用XRD、IR和ICP等对一种工业应用的中油型加氢裂化催化剂的化学组成、金属分散、酸性质和孔结构等进行测试和表征,并在200mL装置上进行对比评价,探讨催化剂失活原因。
  3催化剂表征
  加氢裂化催化剂再生前的样品为某工业装置运转4年后卸下的催化剂,再生后的样品是经专业的催化剂再生厂家进行器外再生的催化剂。
  采用日本理学公司RIX3000型X射线荧光光谱仪测定样品的组成,日本理学公司D/max-2500pcX射线衍射仪测定样品的晶相结构。
  美国PE公司Optima5300DV型ICP等离子发射光谱仪测定微量金属含量。
  美国麦克仪器公司TRISTAR-3000比表面及孔隙度分析仪测定比表面积和孔结构。美国PE公司GS-2000型FT-IR仪测定酸性。
  4结果与讨论
  4.1催化剂的化学组成
  新鲜催化剂、再生前及再生后加氢裂化催化剂的化学组成见表1。
  由表1可见,催化剂工业运转4年后,表面积炭达到3.08%,工业再生后,活性金属组分的变化不大,与新鲜催化剂基本一致,但催化剂上有金属杂质的沉积,且存在少量积炭。
  积炭是导致加氢裂化催化剂活性下降的主要原因,但催化剂上的大部分积炭可以通过再生烧除,使活性得到一定程度恢复。特别是原料油中所含的Na元素,能够渗透到催化剂微孔结构中,与酸性中心中和,降低裂化功能,并且Na能在高温再生时促进烧结,渗入到催化剂载体内部烧结,通常催化剂上Na质量分数超过0.25%就无法再生。
  4.2催化剂晶相和金属分布
  从图1可以看出,再生前催化剂存在较强的WS2和Ni3S2特征峰,再生后催化剂则无明显的WS2和Ni3S2特征峰,表明通过再生已将大部分硫化物脱除。特别是Beta分子筛特征峰明显变矮,表明催化剂中沸石结构遭受破坏。
  4.3催化剂孔结构
  新鲜催化剂、再生前及再生后催化剂的比表面积和孔结构变化见表2。从表2可以看出,再生后催化剂的比表面积和孔容均有一定程度降低,孔容恢复率为94.4%,比表面积恢复率为85.6%,这是由于催化劑中含有少量的Beta分子筛,由于长期在高温下使用,催化剂中的Beta分子筛部分孔结构崩塌,使孔容和比表面积无法恢复,且孔径和孔分布中大孔所占比例有增大趋势。
  4.4催化剂酸性质
  从表3可以看出,催化剂再生后,酸量明显降低。表明在催化剂使用过程中存在着不可逆失活。
  4.5再生后催化剂性能
  以中国石油辽阳石化分公司减压蜡油为原料,进行新鲜催化剂和再生后催化剂的对比评价,如表4。
  表4产品分布及性质
  从表4可以看出,使用相同原料油,达到相同转化率时,与新鲜催化剂相比,再生后催化剂需提高反应温度5℃。同时中油选择性降低2.7个百分点,生成油产品的主要性质也略变差,进一步表明催化剂经使用和再生后活性下降,且不可完全恢复。
  5结论
  (1)采用XRD、IR和ICP等分析了一种中油型加氢裂化催化剂的失活原因,结果表明,该加氢裂化催化剂经工业应用后,导致催化剂失活的主要原因是运转中炭的沉积使其暂时性失活,金属活性组分聚集和分子筛结构烧结造成催化剂部分活性永久失活。
  (2)以中国石油辽阳分公司减压蜡油为原料油,在200mL装置上对新鲜催化剂和再生后催化剂进行对比评价,结果表明,再生后催化剂的活性和选择性均有所降低,进一步表明催化剂经使用和再生后活性下降,且不可完全恢复。
  6结束语
  总之,在当前各种条件下,工业加氢裂化催化剂失活工作实践中依旧存在着多方面的问题,我们应该从这些问题的实际情况出发,深刻分析其产生的多方面原因,克服该项工作中的诸多难点问题,进而获得最为优化可行的实施策略与效果。
  参考文献
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