择形分子筛及催化裂化新技术开发

介绍了我国近期研究开发的中孔择形分子筛技术以及催化裂解(DCC)、多产液化气和优质汽油(MGG)、多产异构烯烃(MIO)和催化热裂解(CPP)等催化裂化系列技术。这些新技术的共同特点是提高低碳烯烃产量和汽油辛烷值。ZRP择形沸石具有良好的重质油裂解能力和水热活性稳定性,可在上述催化裂化新技术的催化剂配方中得到应用。     

不同分子筛催化剂异构性能的研究

以正构十二烷烃为原料,通过固定床加氢微反—色谱装置,对3种分子筛催化剂进行了对比评价实验。结果表明:3种催化剂随着反应温度提高,正十二烷烃的转化率都显著提高,异构选择性的高低排列顺序为M1(SAPO-11)M2(ZSM-22)M3(ZSM-5);随着反应压力提高,正十二烷烃的转化率逐渐降低,异构选择性有所上升。     

结构优化分子筛的制备及其催化裂化性能：Ⅱ．结构优化分子筛的催化裂化性能

利用结构优化改性前后的分子筛作为活性组元制备出一系列催化剂，并通过重油微反及ACE—Model R^＋固定流化床评价其催化裂化性能，并进行了比较。结果表明，采用气相超稳制备的分子筛再经稀土离子优化改性后，用其制成的催化剂的催化裂化反应的转化率显著提高，重油裂化能力明显增强，汽油中烯烃的含量大幅度降低。     

丁基苯在不同分子筛催化剂上的催化裂化规律

以丁基苯为模型化合物,在小型固定流化床装置中研究了USY,Beta,ZSM-5分子筛催化剂上丁基苯的催化裂化转化规律。实验结果表明,在剂油质量比为6、反应温度由460℃升高至540℃的条件下,USY分子筛催化剂上丁基苯裂化反应的选择性小于90%;Beta分子筛催化剂上丁基苯裂化反应的选择性小于97%;甲基茚满和异构化产物的选择性相对较低;较高反应温度下(540℃),Beta分子筛催化剂上萘的选择性明显低于USY;ZSM-5分子筛催化剂上主要发生丁基苯的裂化反应,裂化反应的选择性高于95%;裂化产物主要是苯,选择性高于90%。     

几种新型分子筛对催化裂化汽油的改质性能研究

在固定床微反装置上,对比考察了几种新型分子筛材料对催化裂化汽油的催化改质反应性能及β沸石在不同反应温度下的催化反应规律。结果表明,β沸石具有较好的异构化和芳构化能力,并随反应温度的升高,其裂解和芳构化能力逐渐增强,异构烃产率逐渐降低;工业低硅ZSM-5型分子筛的裂化活性较强;催化裂化汽油经改质后其烯烃含量均有所降低,且辛烷值基本不变。     

结构优化分子筛的制备及其催化裂化性能Ⅱ.结构优化分子筛的催化裂化性能

利用结构优化改性前后的分子筛作为活性组元制备出一系列催化剂,并通过重油微反及ACE-Model R+固定流化床评价其催化裂化性能,并进行了比较.结果表明,采用气相超稳制备的分子筛再经稀土离子优化改性后,用其制成的催化剂的催化裂化反应的转化率显著提高,重油裂化能力明显增强,汽油中烯烃的含量大幅度降低.     

正癸烷在不同酸性Y型分子筛催化剂上催化裂化生成C4烃的规律研究

采用USY,REHY,REY分子筛作为活性组分,经喷雾干燥制备了USY,REHY,REY分子筛催化剂;以正癸烷为模型化合物,在小型流化床装置上考察反应温度、剂油比、催化剂酸量对C4烃产物选择性的影响。结果表明：3种催化剂作用下,在剂油质量比为6、反应时间为75 s的条件下,随着反应温度从460 ℃升高到540 ℃,异丁烷选择性下降2百分点左右,正丁烷和异丁烯选择性上升1百分点左右,正丁烯选择性增加2?3百分点;在反应温度为500 ℃,反应时间分别为150 s（剂油质量比3）,75 s（剂油质量比6）,50 s（剂油质量比9）的条件下,随着剂油质量比从3增大到9,C4烃产物选择性基本不变;相同条件下,增加催化剂酸量有利于增加正丁烷和异丁烷选择性,降低正丁烯和异丁烯选择性。     

催化裂化多产丙烯催化剂ZSM-5分子筛的改性研究进展

阐述了烃分子在ZSM-5分子筛上的裂化反应机理,重点从水热稳定性的改善和孔道结构的修饰方面综述了催化裂化多产丙烯催化剂ZSM-5分子筛的改性研究进展.介绍了磷改性、金属离子改性、酸碱改性等方法的优缺点,并对ZSM-5分子筛改性的研究方向进行了展塑.     

催化裂化原料烃类组成对低碳烯烃生成的影响

采用固定流化床反应装置,以加氢减压蜡油HVGO-1、HVGO-2、HVGO-3、HVGO-3轻馏分和HVGO-3重馏分为原料,考察了催化裂化原料烃类组成对低碳烯烃生成的影响。结果表明：与密度、氢含量相近的HVGO-1相比,HVGO-2中环烷烃含量高、芳烃含量低是低碳烯烃产率高的原因;HVGO-3、HVGO-3轻馏分和HVGO-3重馏分反应得到相同规律,即链烷烃、环烷烃和烷基苯是生产低碳烯烃和汽油的优势组分,其中,链烷烃和环烷烃是生成低碳烯烃的高价值组分,烷基苯是多产汽油和轻芳烃(BTX)的高潜能组分;HVGO-3轻馏分和HVGO-3重馏分在相同反应条件下,由于HVGO-3轻馏分中环烷基苯含量高,促使低碳烯烃前身物及低碳烯烃发生氢转移副反应,影响低碳烯烃生成;催化裂化原料加氢预处理通过控制加氢深度,实现多环芳烃超深度加氢转化为环烷烃,避免因加氢深度不够导致环烷基苯的生成,有利于提高低碳烯烃产率。     

Al-ITQ-13分子筛的碱改性及其催化裂化性能

以粗孔硅为硅源、拟薄水铝石为铝源直接合成了Al-ITQ-13分子筛原粉,然后利用不同浓度的NaOH溶液对Al-ITQ-13分子筛进行碱改性,并采用XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD和吡啶吸附FTIR等方法对碱改性前后的Al-ITQ-13分子筛进行了表征;以正辛烷催化裂化作为模型反应,考察了碱改性前后Al-ITQ-13分子筛的催化性能。实验结果表明,经碱改性的AlITQ-13分子筛的比表面积、微孔比表面积、总孔体积和微孔体积均有所增大;酸强度降低,中强酸量增加。在500℃、催化剂用量50 mg、0.1 MPa、在线反应15 min的条件下,Al-ITQ-13分子筛的催化活性及乙烯、丙烯选择性与工业ZSM-5分子筛相当,而经0.20 mol/L NaOH溶液处理的Al-ITQ-13分子筛的低碳烯烃(乙烯和丙烯)选择性比未经碱改性的Al-ITQ-13和工业ZSM-5分子筛分别提高了8.10,7.09百分点。     

级孔HZSM-5分子筛上超临界正十二烷催化裂解

以四丙基氢氧化铵(TPAOH)和四丁基氢氧化铵为碱源,在十六烷基三甲基溴化铵存在下,通过脱硅和再晶化合成了级孔HZSM-5分子筛。采用XRD、TEM、N2吸附-脱附、原位Py-IR和NH3-TPD等方法表征了分子筛的结构和酸性,在500℃、4 MPa下考察了级孔HZSM-5分子筛涂层上超临界正十二烷催化裂解的性能。实验结果表明,用TPAOH脱硅得到的级孔HZSM-5分子筛具有较大的外比表面积、微孔体积及酸量,其活性较未处理的HZSM-5原粉提高了76%,失活速率下降了61%。再晶化后,试样表面被MCM-41和HZSM-5碎片包裹,活性反而下降。表明TPAOH可缓和脱硅过程,保护分子筛的微孔结构;开放的介孔结构和中等的强酸量,有利于改善级孔HZSM-5分子筛的催化裂解性能。     

超临界状态下正十二烷/异辛烷双元模型燃料的催化裂解反应

在超临界状态下,以HZSM-5分子筛为催化剂,在固定床反应器中进行了正十二烷与异辛烷质量比为1∶1的正十二烷/异辛烷双元模型燃料催化裂解反应的研究,考察了转化率、气体产物收率、主要气体产物选择性及积碳量与裂解温度和压力的关系。实验结果表明,在超临界状态下,双元模型燃料的转化率和气体产物收率随裂解温度的升高而增加,裂解温度为400～450℃时,气体产物的主要组分为丙烷、异丁烷和正丁烷,与纯正十二烷裂解的气体产物分布类似;裂解温度为450～500℃时,甲烷、乙烷和氢气的选择性明显提高,气体产物分布与纯异辛烷裂解的气体产物分布相近。在0.1～7.0MPa的范围内,随裂解压力的增大,在双元模型燃料中正十二烷转化率和气体产物收率下降。积碳量随裂解温度的升高呈现先降低后增加的趋势,450℃时积碳量最少。     

ZSM-5分子筛的碳四裂解性能及积碳研究

以1,6-己二胺为模板剂,在水热体系中合成了不同硅铝比的ZSM-5分子筛,考察了该系列分子筛的碳四烯烃裂解反应性能。实验结果表明,与低硅铝比的ZSM-5分子筛相比,高硅铝比的ZSM-5分子筛具有更高的稳定性及丙烯选择性,是更适合碳四烯烃裂解制丙烯的催化剂。采用13C CP-MAS NMR、Raman光谱、DTG和元素分析等多种表征手段对ZSM-5分子筛的积碳进行了研究。表征结果显示,ZSM-5分子筛中积碳量以及积碳类型均随反应时间的延长而发生明显的变化,积碳量随反应时间的延长而增加;积碳类型初期主要以脂肪族碳氢化合物为主,随反应的进行,积碳类型向芳香族碳氢化合物及类石墨型积碳转变。     

烯烃催化裂解增产丙烯催化剂

以ZSM - 5分子筛为催化剂 ,通过烯烃的催化裂解高选择性地制备丙烯。合成了粒径在 0 2～ 30 μm之间的 3种晶粒的ZSM - 5分子筛 ,并考察了它们在烯烃裂解反应中的催化性能。结果表明 ,提高反应温度有利于提高目的产物丙烯的收率 ,小晶粒的分子筛具有更强的容碳能力和更好的催化稳定性。     

不同催化剂催化裂化愈创木酚的性能

以分子筛为活性组分、高岭土为载体制备HZSM-5/K,HZSM-5/MK,HY/K,5A/K 4种催化剂,采用FTIR技术对催化剂的表面酸性进行表征。以愈创木酚为模型化合物,在480~560℃、WHSV=3~6 h-1条件下的固定床反应器中考察4种催化剂的催化裂化性能。实验结果表明,催化剂表面酸量大小的顺序为:HY/KHZSM-5/K≈HZSM-5/MK5A/K;愈创木酚裂化过程中主要生成苯酚、甲基苯酚、乙基苯酚等单环芳烃和多环芳烃,在540℃、WHSV=4 h-1条件下单环芳烃产率较高,焦炭产率较低;HZSM-5/MK,HZSM-5/K,HY/K,5A/K 4种催化剂作用下得到的单环芳烃产率依次为57.14%,51.65%,36.74%,30.00%,焦炭产率大小的顺序为:5A/KHY/KHZSM-5/K≈HZSM-5/M K。     

烯烃催化裂解制低碳烯烃技术的研究进展

综述了近年来烯烃催化裂解制低碳烯烃技术的研究进展,介绍了目前国内外多家公司开发的烯烃催化裂解工艺和催化剂的研究进展,重点介绍了烯烃催化裂解制低碳烯烃反应的主要催化剂 ZSM-5分子筛催化剂的研究进展,包括分子筛的晶粒大小、硅铝比、添加改性剂和水蒸气处理等对催化剂性能的影响。建议结合我国实际情况加快该技术的工业化研究进程,为有效利用我国炼厂和乙烯厂 C_(4～8)低价值烯烃及拓展低碳烯烃来源提供技术支撑。     

Study on Deactivation and Cracking Performance of Catalysts Containing Y and MFI Zeolites

This article investigated the deactivation caused by hydrothermal treatment and metal contamination of two cracking catalysts containing the Y and ZRP-1 zeolites aimed at maximization of light olefin yield. Test results had shown that the hydrothermal stability and resistance to metal contamination of the ZRP-1 zeolite were apparently better than those of the Y zeolite. Hydrothermal treatment and metal contamination had not only changed the catalytic cracking performance of respective zeolites, but at the same time had also modified to a definite degree of the relative proportions of effective components in these two zeolites and affected the synergistic effects between them, resulting in a relative enhancement of secondary cracking ability of the catalyst and increased olefin selectivity in the FCC products. In the course of application of catalyst for maximization of light olefins yield appropriate adjustment of the relative proportion of two active components can help to alleviate the products distribution and selectivity changes caused by deactivation of FCC catalysts.     

高硅ZSM-5分子筛介孔化及其催化裂解性能

采用不同浓度的Na2CO3溶液对高硅ZSM-5分子筛进行改性使其介孔化。对改性前后的ZSM-5分子筛进行了XRD、SEM、N2-吸附脱附和NH3-TPD等表征,并在小型固定床装置上考察了介孔化对正己烷催化裂解反应性能的影响。结果表明,调变Na2CO3溶液的浓度可以在保持骨架的同时产生介孔,增大分子筛的介孔孔容和总孔容,有效地调变分子筛的孔径分布;Na2CO3溶液改性ZSM-5分子筛对其正己烷的催化裂解活性几乎没有影响,但是由于介孔化处理优化了分子筛的扩散性能,在一定程度上减少了氢转移等二次反应,从而提高了丙烯的收率,丙烯的选择性明显增加。     

多产丙烯的催化裂化技术

从催化裂化反应机理出发，探讨了流化催化裂化(FCC)装置增产丙烯的措施，如选择合适的原料类型、反应温度、剂油比、反应时间、催化剂及助剂等，其中添加ZSM-5助剂是提高丙烯产率的最有效因素之一；并介绍了近年来国内外多产丙烯的FCC工艺的特点及应用。     

不同硅/铝比ZSM-5分子筛对烷烃和环烷烃催化裂解性能的影响

以硅/铝摩尔比（n(SiO2)/n(Al2O3)=24的ZSM 5分子筛为母体,通过酸处理脱铝制备了具有不同硅/铝摩尔比(50、85、110、140)的ZSM-5分子筛,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶红外吸附(Py-FTIR)、N₂吸附-脱附等手段对其进行表征,考察其应用于正辛烷和乙基环己烷催化裂解反应的性能差异。结果表明,正辛烷和乙基环己烷的转化率与ZSM-5分子筛硅/铝比存在较好的对应关系,即硅/铝比越低、酸量越高,转化率越高;但ZSM-5分子筛硅/铝比低、酸量过多会导致非选择性副反应发生,降低目的产物低碳烯烃收率和选择性。不同硅/铝比ZSM-5分子筛在正辛烷和乙基环己烷催化裂解反应中显示出不同的催化性能,对于相同碳数的烷烃正辛烷和乙基环己烷,由于其分子结构不同,所适宜的硅/铝比不同;在相同硅/铝比分子筛条件下,环烷烃乙基环己烷的总体反应活性低于相对应的直链烷烃正辛烷;正辛烷在ZSM-5-85分子筛上具有更优异的催化裂解反应性能,乙基环己烷在ZSM-5-50分子筛上具有更优异的催化裂解反应性能。