纳米晶堆积ZSM-5沸石的合成、改性及其催化烯烃转化性能

在不添加介孔模板剂的情况下,通过水热合成法直接合成具有纳米晶堆积形貌的多级结构ZSM-5沸石。通过氨水水热处理、浸渍法引入镧和磷的组合改性方法调变纳米晶堆积HZSM-5沸石的酸性质,进而改善其催化1-己烯异构化和催化重汽油降烯烃的性能。结果表明：与HZSM-5沸石相比,采用0.4%质量分数氨水水热处理,负载3%质量分数La2O3和0.5%质量分数磷的方法组合改性HZSM-5后,可以降低沸石的弱酸、强酸和Br?nsted酸(B酸)酸量以及B酸和Lewis酸(L酸)的酸量比值,提高中强酸酸量及其比例,体现出优异的烯烃异构化性能;用于1-己烯转化反应,产物中烯烃体积分数仅为1.8%,异构烷烃的质量收率高达44.8%,比工业催化剂高出17.8百分点;在催化重汽油降烯烃反应中,产物中异构烷烃和芳烃体积分数高于工业催化剂,且辛烷值损失更小。     

ZRP沸石对FCC汽油催化裂解产丙烯的影响

 本文研究了550℃，常压，加有水蒸气条件下，FCC汽油在ZRP沸石上的催化裂解反应，研究了ZRP硅铝比变化和稀土改性ZRP对反应的影响。通过实验结果分析和反应前后反应物与产物分布的计算研究表明，丙烯生产是通过FCC汽油中烯烃进行裂化反应实现的。提高烯烃的选择转化率、促进裂化反应和提高丙烯产品的选择性将有利于丙烯产量的增加。提高ZRP沸石硅铝比能够增加沸石的强酸量，提高烯烃的转化率，提高低碳烯烃的选择性，但丁烯选择性高于丙烯的选择性。稀土改性的ZRP沸石能够增加强酸量，提高烯烃的转化率，提高丙烯的产品选择性。     

分子筛改性Co/SiO_2催化剂对Fischer-Tropsch合成汽油类烃的影响

在中孔SiO2中添加USY,HZSM-5,β分子筛组成双功能载体,并采用初湿浸渍法在载体上浸渍钴盐,制备了一系列分子筛改性的Co/SiO2催化剂,考察了分子筛的类型、HZSM-5分子筛的骨架硅铝比、HZSM-5分子筛在载体中的含量对Fischer-Tropsch合成汽油类烃(C5~12)的影响。实验结果表明,载体中SiO2和分子筛共同作用,提高了催化剂的活性,并使产物分布向汽油类烃偏移,其中,以HZSM-5分子筛改性的Co/SiO2催化剂的催化性能最好。HZSM-5分子筛改性催化剂对催化性能的影响受其骨架硅铝比的影响。当骨架硅铝比n(SiO2)∶n(Al2O3)=38、HZSM-5分子筛在载体中的质量分数为20%时,CO转化率达到80%以上,汽油类烃的选择性高达55%,其中异构烷烃的选择性在10%以上。     

不同硅/铝比La/ZSM-5分子筛对催化裂化轻汽油异构化/芳构化性能的影响

分别以硅/铝摩尔比为40、200、300、400的ZSM-5分子筛为载体,以金属镧为活性组分,制备一系列催化裂化(FCC)轻汽油异构化/芳构化催化剂,通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、²⁷Al MAS NMR、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、吡啶红外吸附(Py-FTIR)、扫描电镜(SEM)等手段对其进行表征。以FCC轻汽油为原料,研究了La/ZSM-5分子筛硅/铝摩尔比变化对异构化/芳构化反应性能的影响。结果表明：随着ZSM-5硅/铝摩尔比的增加,其酸强度逐渐降低,B酸与L酸酸量比值减小,芳烃产率呈现先增加后减少的趋势;当硅/铝摩尔比为200时,Brønsted(B)酸与Lewis(L)酸酸量比值最低,FCC轻汽油异构化/芳构化性能最高;在反应温度380 ℃、压力1.0 MPa、氢/油体积比100和体积空速1.0 h^-1的条件下,La/ZSM-5 200分子筛催化剂作用下异构化/芳构化产品与反应原料相比,烯烃体积分数降低32.81百分点,异构烷烃体积分数增加18.24百分点,芳烃体积分数增加到5.97%,辛烷值降低5.38个单位,达成以芳构/异构反应为主的大幅度降烯烃的目标,为京Ⅵ(B)汽油标准的实施提供了技术支持。     

中孔分子筛MSU-2的稳定性及裂化性能研究

考察不同硅铝比对中孔分子筛MSU -2的热和水热稳定性的影响 ,进一步对比研究了正十六烷、1,3,5 -三异丙基苯在中孔分子筛上的裂化反应性能 ,同时也对MSU -2作为辅助活性组元制得的模式催化剂进行了重油微反评价。实验结果表明 ,中孔分子筛MSU -2热稳定性与NaY分子筛相当 ,水热稳定性与HZSM -5 (n(SiO2 ) /n(Al2 O3 )为 38)相当 ,随着n(SiO2 ) /n(Al2 O3 )的增大 ,MSU -2的热和水热稳定性增强 ;同时模型化合物的评价表明了中孔分子筛MSU -2与微孔分子筛Y相比有利于大体积反应物分子的扩散 ;重油微反评价结果表明 ,催化剂中MSU -2质量分数为 5 %时 ,与不含MSU -2的模式催化剂相比 ,柴油收率增加 1.75 %,液体总收率增加 2 .2 0 %,重油和焦炭收率分别减少 0 .74%和 1.10 %,表现出较好的产品分布。     

稀土改性SAPO-11分子筛及其异构化性能

采用过量溶液浸渍法,以硝酸镧为改性剂,对SAPO-11分子筛进行了稀土改性。结果表明:与未改性SAPO-11分子筛相比,改性后La/SAPO-11分子筛颗粒完整,具有较高的结晶度,介孔比表面积和介孔孔体积均增加,水热稳定性明显改善;在分子筛加入质量分数为6%的条件下,与ZSM-5分子筛相比,在La/SAPO-11（负载La质量分数为4%）分子筛制备的催化裂化（FCC）催化剂生产的产物中,汽油收率（质量分数,下同）与轻质油收率分别提高了0.34,0.24个百分点,汽油研究法辛烷值增加了0.5个单位;由该分子筛制备的FCC催化剂催化性能提高,异构化性能明显增强。     

Synthesis and Application of a Zeolite-containing Composite Material Made from Spent FCC Catalyst

Novel composite material with a wide pore distribution was synthesized by an in situ technique using spent FCC catalyst as raw material. The characterization results indicated that the composite material contained 56.7% of zeolite Y and exhibited a much larger specific surface area and pore volume as well as strong hydrothermal stability. Fluid catalytic cracking(FCC) catalyst was prepared based on the composite material. The results indicated that the as-prepared catalyst possessed a unique pore structure that was advantageous to the diffusion-controlled reactions. In addition, the attrition resistance, activity and hydrothermal stability of the studied catalyst were superior to those of the reference catalyst. The catalyst also exhibited excellent nickel and vanadium passivation performance, strong bottoms upgrading selectivity, and better gasoline and coke selectivity. In comparison to the reference catalyst, the yields of the gasoline and light oil increased by 1.61 and 1.31 percentage points, respectively, and the coke yield decreased by 0.22 percentage points, and the olefin content in the produced gasoline reduced by 2.51 percentage points, with the research octane number increased by 0.7 unit.     

孔道清理改性对水热超稳分子筛催化裂化性能的影响

考察了孔道清理改性对水热超稳分子筛催化裂化性能的影响,分别以经过孔道清理改性的分子筛及未经孔道清理改性的分子筛为活性组元制备催化剂,并对催化剂的物化性能及催化裂化性能进行了比较。结果表明,孔道清理改性能够使得所制备的催化剂孔体积及比表面积增大,水热稳定性及重油裂化能力明显增强,总液体收率及汽油收率显著增加,汽油选择性增大,焦炭选择性明显改善。     

镍、钒对FCC催化剂结构和反应性能的影响

分别通过浸渍法和循环污染法对Y型分子筛和FCC催化剂进行镍、钒污染,考察了在干燥和水热条件下镍、钒对分子筛结晶度的影响,采用高级催化裂化评价装置(ACE)评价了镍、钒污染的FCC催化剂及稀土改性FCC催化剂的催化性能。结果表明,只有在水蒸气存在条件下,钒会破坏分子筛的晶体结构;在REY分子筛中,镍的存在对分子筛结构的破坏略有影响。在FCC催化剂中,镍、钒之间存在相互作用,与单独钒污染的催化剂相比,镍、钒同时污染的催化剂的比表面积和微反活性略有提高,反应转化率由72.14%增至78.02%,重油收率由10.49%下降至7.62%。与相应的镍、钒污染FCC催化剂相比,镍、钒污染的稀土改性FCC催化剂所得转化率与总液收均明显增加,重油收率下降,稀土元素的引入提高了催化剂的抗镍、抗钒性能,提高了催化剂的催化性能。     

钒对USY型分子筛的影响及氧化镧在钒捕集中的作用

模拟催化裂化高温水热再生环境,采用X射线衍射、N₂物理吸附、高分辨电子透射显微镜与NH₃-程序升温热脱附等方法,研究了重金属元素钒(V)对催化剂活性组分水热超稳Y型分子筛(USY型分子筛)的破坏行为;在此基础上,研究了稀土氧化物氧化镧(La₂O₃)对重金属V的捕集作用。结果表明：当分子筛负载较高质量分数的V时,分子筛的晶体结构遭到严重破坏;与未负载V的催化剂相比,负载质量分数为0.5%的催化剂,转化率降低了16.3个百分点,目标产物(液化气和汽油)收率显著降低,副产物干气、焦炭收率大幅增加;向模型催化剂中添加La₂O₃可以提高催化剂的重金属V捕集能力,在V负载质量分数为0.6%的情况下,含有La₂O₃的模型催化剂的原料油转化率和目标产物收率大幅增加。     

表层富硅USY分子筛的制备及其催化性能研究

针对常规“水热超稳”工艺改性的USY分子筛性质和性能上的不足,将常规“二交二焙”的“水热超稳”工艺与原位硅改性方法结合,制备了表层富硅USY分子筛,并将其用于催化裂化（FCC）催化剂的制备;采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、NH₃程序升温脱附、扫描电镜等表征手段对所制分子筛进行了表征,并通过ACE装置评价了所制FCC催化剂的性能。结果表明：表层富硅USY分子筛的结晶度、晶胞参数、比表面积、孔体积、表面酸性、微反活性等性质均明显优于常规USY分子筛;与由常规USY分子筛制备的FCC催化剂相比,重油在由表层富硅USY分子筛制备的FCC催化剂上裂化,其转化率提高3.70百分点,汽油收率和液体产物总收率分别提高了2.31百分点和1.32百分点,说明以表层富硅USY分子筛制备的FCC催化剂具有优良的催化性能。     

纳米HZSM-5沸石催化剂上催化裂化轻汽油的芳构化

利用小型固定床加压反应器在纳米 HZSM-5沸石催化剂上进行了流化催化裂化(FCC)轻汽油(馏出温度小于等于85℃的馏分)的芳构化反应。实验结果表明,在反应温度为360～400℃、反应压力为1.0～3.0 MPa、重时空速为1.0～4.0 h~(-1)、V(H_2)∶V(原料)为260、反应时间48 h 的条件下,FCC 轻汽油中的 C_5~+烯烃转化率为39.11%～97.92%,产物中芳烃净增量为2.59%～19.05%,说明 FCC 轻汽油可在纳米 HZSM-5沸石催化剂上有效进行芳构化反应。汽油收率低和催化剂失活快是 FCC轻汽油在纳米 HZSM-5沸石催化剂上进行芳构化反应需要解决的两个主要问题。对纳米 HZSM-5沸石催化剂进行必要的改性处理及脱除原料中的二烯烃杂质呵以改进 FCC 轻汽油芳构化催化剂的性能。     

利用废催化裂化催化剂合成含有沸石分子筛的复合材料及其应用

以催化裂化废催化剂为原料,在水热条件下晶化合成含有NaY分子筛的多级孔结构复合材料,材料中NaY分子筛的结晶度为56.7%,具有较大比表面、孔体积以及较强的水热稳定性;利用复合材料制备出的FCC催化剂具有独特的孔径分布有利于扩散能力的提高,产品分布得到优化和改善;催化剂表现出抗磨损能力强、活性高、抗重金属能力和重油转化能力强的特点,与对比剂相比,汽油产率和轻质油产率分别增加了1.61%和1.31%,焦炭降低了0.22%,汽油烯烃含量降低2.51%,汽油RON辛烷值提高0.7个单位。     

以苏州高岭土为原料合成ZSM-5分子筛

以苏州高岭土为原料,在水热体系中成功地合成了ZSM-5分子筛.采用XRD,SEM,FT-IR及N2吸附手段对合成的ZSM-5分子筛的结构及酸性分布进行了表征;以大庆VGO为原料,在重油微反装置上对合成的ZSM-5分子筛催化剂进行了催化性能评价.结果表明,这种ZSM-5分子筛与化学合成法得到的ZSM-5分子筛物化性质类似,具有良好的结晶度.这种合成的ZSM-5分子筛中强酸都是以B酸为主,L酸量较少,有利于催化裂化反应的进行;这种合成的ZSM-5分子筛催化剂作为普通催化裂化催化剂的添加剂,使丙烯收率由7.12%上升到9.78%,液化石油气收率由22.97%上升到29.88%,对丙烯具有较好的选择性,增产丙烯效果明显.     

活性氢物质存在时丁硫醚在HZSM催化剂上的催化脱硫转化反应研究

1. Introduction The negative effects, which accompanied with the high-speed development of the petroleum and automobile industries in the last century, show that the sulfur compounds are usually the harmful component in oil products, and affect the proper…     

RECENT ADVANCES IN FLUID CATALYTIC CRACKING PROCESS

Abstract

Fluid Catalytic Cracking (FCC) is one of the processes applied world-wide for upgrading of heavy petroleum cuts by converting them into lighter products in the gasoline, light, and heavy cycle oil ranges. Catalytic cracking process was developed in the early stages of petroleum refining. It started by utilizing chemically treated natural clays as catalysts. In the early 1960s the introduction of zeolite containing catalysts, mainly the wide pore faujasite family (X-and Y-type) has significantly contributed to the yield as well as FCC process design consideration. The overall process performance is strongly dependent the catalyst characteristics. Therefore, FCC catalyst manufacturers and researchers are continuously searching for modified catalyst characteristics (improved thermal and hydrothermal stability, higher Activity and better selectivity for high barrel-octane gasoline production). This research activity resulted in this introduction of several FCC catalyses with enhanced performance to suit the steadily increasing emand for high quality refined FCC products.

The present review is aimed at throwing a light on the FCC process with special emphasis on the recent advances made in the field of catalysts design and its impact on the whole FCC process performance as related to the production of high octane gasoline.     

流化催化裂化汽油含硫化合物生成规律的考察

在小型固定流化床装置上采用流化催化裂化(FCC)催化剂、以FCC汽油轻馏分和H2S标准气为原料,考察了催化剂类型、原料组成和反应条件(反应温度、催化剂与原料油的质量比(剂油比)和重时空速)对硫化物生成的影响。实验结果表明,FCC汽油中的烯烃与H2S反应主要生成噻吩类硫化物和部分硫醇;在REUSY分子筛催化剂(催化剂A)上的硫化物收率比在ZRP型择形分子筛催化剂(催化剂B)上的高;且硫化物收率随H2S和烯烃含量的增加呈线性增长。受反应温度对烯烃转化程度的影响,较高的反应温度有利于抑制烯烃与H2S反应。因为反应机理及催化剂性质对噻吩类硫化物和硫醇的生成影响不同,两者收率随剂油比和重时空速的变化趋势不同,但变化幅度均不大,因而总硫化物收率随重时空速和剂油比的变化幅度也不大。     

RECENT ADVANCES IN FLUID CATALYTIC CRACKING PROCESS

Fluid Catalytic Cracking (FCC) is one of the processes applied world-wide for upgrading of heavy petroleum cuts by converting them into lighter products in the gasoline, light, and heavy cycle oil ranges. Catalytic cracking process was developed in the early stages of petroleum refining. It started by utilizing chemically treated natural clays as catalysts. In the early 1960s the introduction of zeolite containing catalysts, mainly the wide pore faujasite family (X-and Y-type) has significantly contributed to the yield as well as FCC process design consideration. The overall process performance is strongly dependent the catalyst characteristics. Therefore, FCC catalyst manufacturers and researchers are continuously searching for modified catalyst characteristics (improved thermal and hydrothermal stability, higher Activity and better selectivity for high barrel-octane gasoline production). This research activity resulted in this introduction of several FCC catalyses with enhanced performance to suit the steadily increasing emand for high quality refined FCC products.

The present review is aimed at throwing a light on the FCC process with special emphasis on the recent advances made in the field of catalysts design and its impact on the whole FCC process performance as related to the production of high octane gasoline.     

催化裂化辛烷值助剂技术的近期进展

探讨石油馏分的催化裂化反应及影响催化裂化汽油辛烷值的主要因素，评述了催化裂化辛烷值助剂技术的近期进展。指出ＺＳＭ－５沸石用作催化裂化辛烷剂时，主要是通过择形裂化或异沟化改变催化裂化汽油的组成，从而达到提高汽油辛烷值的目的。     

磷改性β沸石作为活性组分对FCC催化剂性能的影响

以磷改性β沸石替代质量分数5%的USY沸石作为流化催化裂化(FCC)模式催化剂的活性组分,通过实验室轻油微反、固定-流化床装置评价其催化性能。结果说明,FCC催化剂中加入一定量磷改性β沸石可以提高原料油的转化率、降低催化剂的比积碳及催化裂化汽油的烯烃含量。针对不同的原料油,汽油研究法辛烷值有不同程度的提高。