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本研究对运转后S-RHT渣油加氢催化剂进行了剖析。采集了S-RHT反应器不同位置运转后的催化剂样品:四种保护剂(HG)、两种脱金属(HDM)催化剂、以及加氢脱硫(HDS)催化剂和加氢脱氮(HDN)催化剂,利用物理吸附、电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)、扫描电镜(SEM)、程序升温氧化(TPO)、X射线衍射仪(XRD)等手段对其物化性质和对应的新鲜剂、再生剂性质进行了详细的剖析。
对渣油加氢催化剂样品中金属物种的沉积和分布研究结果发现,渣油中几种主要的重金属,Fe在HG上沉积量较高,并聚集在催化剂颗粒外表面。Ni主要沉积在HDM催化剂上,V在HG和HDM催化剂上均有大量沉积。而HDS和HDN催化剂上,这些金属的沉积量较少。催化剂上的金属沉积量随着床层深度增加而减少。HDM催化剂上,重金属Ni和V在单一颗粒上不存在径向分布梯度,而HDN催化剂上,Ni在径向分布均匀,V则大量存在于外表面。
对渣油加氢催化剂样品中碳、硫的沉积及分布研究结果表明,部分保护剂HG-2、HG-3和HDN催化剂上积炭严重;大部分的HG上C/H原子比较高;HDM催化剂和HDS催化剂上积炭较少。另外,对于HG和HDM催化剂,C含量与Fe的沉积量有着密切的关系,Fe的沉积量较高的样品,积炭也较多。
研究还发现,HDM催化剂的失活主要由重金属沉积引起,再生后,催化剂上生成了大量的V2O5,使Al2O3“骨架”破坏,并“熔”于载体微孔内,使催化剂比表面和机械强度大幅度降低。因此,这些催化剂不能够再生使用。而HDS和HDN催化剂失活原因归结为积炭。再生过程中,活性金属聚集严重(生成大量的β-NiMoO4),红外总酸大量损失。因此,HDS和HDN催化剂再生意义也不大。HG失活则受积炭和重金属沉积的双重影响,也不具有再生价值。
此外,通过本研究,也发现催化剂级配装填技术还需要进一步完善。