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随着环保要求的日益严格,基于我国目前汽油构成中催化裂化汽油所占比例过大的情况,清洁汽油调和组分的生产极为必要。烷基化汽油是具有最好的综合发展前景的清洁汽油调和组分,而丁烯是生产烷基化汽油的主要原料。为保证烷基化汽油充足的原料供应,增产重油流化催化过程中的丁烯具有重要意义。基于此背景,本论文对于催化裂化增产丁烯过程进行了相关研究。首先,对催化裂化增产丁烯过程进行了热力学分析。结果表明:丁烯的收率随温度的升高呈现先升高后降低的趋势,约在873 K时达到最大值;收率随压力的升高而减少,而且温度低时,压力对收率的影响较大;考察了原料对丁烯收率的影响,长链烯烃是催化裂化增产丁烯较理想的原料;分析了长链烯烃的产物分布,得出了催化裂化多产丁烯催化剂设计的思路:既要有促进大分子裂化生成烯烃的大孔分子筛,又要具备促进烯烃二次裂化的中孔分子筛,酸密度要保证裂化活性以及较低的氢转移活性,以抑制副产物的产生。以不同类别的烃类作为模型化合物,考察了其增产丁烯的反应性能。实验结果表明,以烯烃为原料的丁烯收率最高。所以,研究烯烃在催化裂化中的反应行为对于增产丁烯具有极其重要的意义。分析烯烃的来源与其产物分布,得出增产丁烯的催化剂要有较低的氢转移活性,促进二次裂化,抑制环化。综上所述,增产丁烯的催化剂要兼具大孔与中孔分子筛,适量的酸密度与B/L酸比值。为此,制备了以ZSM-5、β分子筛或复合分子筛为活性组分的助剂,分别标记为MB-1~MB-22助剂,改变硅铝比与磷负载量以调变催化剂性能。对合成助剂的分子筛进行了相关表征,在小型固定流化床实验装置上考察了助剂的反应性能。MB-1~MB-5助剂的活性组分为ZSM-5分子筛且硅铝比依次增大,表征结果表明:分子筛的硅铝比对酸性与孔径均有影响。按MB-1~MB-5助剂的顺序,其分子筛的酸密度逐渐降低,B/L酸比值降低,5种助剂液化气收率均高于空白实验且依次降低,汽油收率依次增大;另一方面,氢转移系数随硅铝比增大而减少。硅铝比为50的MB-2助剂增产丁烯的效果明显,收率从空白实验的2.06 wt%增大至2.58 wt%。对ZSM-5分子筛进行磷改性,得到磷负载量不同(1.0 wt%、1.5 wt%、2.0 wt%、3.0 wt%)的分子筛,制备得到相应助剂,分别标记为MB-6~MB-9助剂。磷负载量较低时,酸密度随磷含量升高而增大,液化气收率随之增大;磷含量达到3 wt%时,聚合态磷的存在导致酸密度下降。氢转移系数是酸密度与孔径综合作用的结果。硅铝比为50,磷负载量为1.5 wt%的MB-7助剂增产丁烯效果显著,收率由空白实验的2.06 wt%增大至3.21 wt%。制备了ZSM-5/REY与ZSM-5/REUSY复合分子筛助剂,分别标记为MB-19、MB-20助剂,其丁烯收率不及ZSM-5分子筛助剂MB-1~MB-9,但降低了重油收率,提高了转化率。MB-10~MB-14助剂的活性组分为β分子筛且硅铝比依次增大,表征结果表明:β分子筛的酸性是其水热稳定性与硅铝比二者共同作用的结果。按MB-11>MB-12>MB-10>MB-13>MB-14助剂的顺序,其分子筛的酸密度逐渐降低,与空白实验相比,5种助剂掺入后液化气收率均升高,汽油、柴油收率和重油收率均降低,而且柴油收率变化更显著。MB-13助剂的丁烯收率增加效果最显著,由空白实验的2.06 wt%增大至2.61 wt%。对β分子筛进行磷改性,得到磷负载量不同(0.5 wt%、1 wt%、1.5 wt%、2.0 wt%)的分子筛,制备得到MB-15~MB-18助剂。硅铝比为70,磷负载量为1.0 wt%的MB-16助剂增产丁烯效果显著,收率由空白实验的2.06 wt%增大至2.68 wt%。制备了β/REY与β/REUSY复合分子筛助剂,分别标记为MB-21、MB-22助剂,转化率得以提高,重油收率降低。综合液化气收率、丁烯收率以及焦炭收率等因素,硅铝比为50,磷负载量为1.5 wt%的MB-7助剂具有最优的增产丁烯的效果。液化气收率提高了2.79个百分点,丁烯收率提高了1.15个百分点。