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近年来从催化裂化工艺的应用表明,虽然焦炭沉积会导致分子筛催化剂活性降低,但催化剂适量的积炭可调控催化裂化反应的选择性和产品分布。中国石油大学(北京)在“催化汽油辅助反应器改质降烯烃技术”的基础上,利用辅助反应器待生剂活性仍然较高且温度较低的特点,提出了“重油催化裂化与汽油改质双反应互控技术”,简称DNC技术。基于目前对积炭催化剂的物化特性和催化性能还未有系统的认识,本文重点分析了由不同石油馏分反应得到的积炭催化剂的物化性质,并以催化裂化汽油、常压重油以及烃类模型化合物为原料,着重研究了积炭催化剂的催化裂化反应性能。 首先在催化裂化中试装置上利用不同石油馏分制备了积炭催化剂,并通过分析仪器表征、测定积炭催化剂的基本性质,包括微反活性、积炭位置、孔结构和酸性质,初步得到不同石油馏分积炭催化剂的物化性质特征;然后在小型固定流化床实验装置上对不同石油馏分积炭催化剂的裂化反应性能进行考察;最后,重点针对汽油催化裂化反应的积炭催化剂,在小型固定流化床实验装置上用烃类模型化合物研究了汽油组分的积炭规律,结合汽油积炭催化剂的重油裂化性能,揭示了积炭催化剂对重油裂化产物分布的影响规律。 研究结果表明,汽油裂化积炭量较少,主要沉积在催化剂的微孔内,积炭在催化剂的径向分布较为均匀;重油裂化积炭量较多,在催化剂的微孔和外表面均有积炭,在2μm以前积炭量明显较高。汽油积炭催化剂有较适合的大、中、小孔比例,比例为5.34%、93.64%和1.02%,有较好的重油裂化选择性。 微量积炭能够有效的降低强酸中心浓度,为重油裂化提供适宜的酸强度,同时也改变了分子筛的孔结构,使大中孔比例增加,有利于重油裂化。汽油积炭催化剂裂化重油时,干气和液化气产率变化不大,焦炭产率明显下降,汽油产率略有下降,柴油产率上升,具有较好的反应选择性;而VGO和重油积炭催化剂由于积炭量较高,使其重油裂化反应性能变差。 根据对汽油积炭催化剂积炭机理的研究表明,烯烃对催化剂性质的影响较大,正构烷烃和芳烃影响较小。汽油积炭催化剂的物化性质和反应性能均介于几种单体烃类模型化合物之间,汽油积炭催化剂物化性质和反应性能主要影响因素为烯烃物质,同时存在烯烃与其它烃类之间的相互作用,使汽油积炭催化剂有较为合适的孔结构和酸性质,有利于重油的裂化,使重油催化裂化产物分布得到改善。