组合SEM技术在渣油加氢失活催化剂表征中的应用

组合运用扫描电子显微镜（SEM）的二次电子成像（SE）、背散射电子成像（BSE）和能量色散谱（EDS）的点分析、线分析（包括定性和定量分析）以及面扫描（mapping）等技术,表征了渣油加氢失活催化剂上金属沉积的分布情况,了解催化剂的失活状态。结果表明：沿催化剂横截面,Ni的分布较为均匀, V易于在催化剂的孔口处沉积,Fe主要沉积在催化剂的孔口处;沿物流方向,Ni、V在催化剂上的沉积量呈减少趋势,大部分的金属沉积在孔径较大的脱金属催化剂床层。对渣油加氢失活催化剂的剖析是寻找缓解催化剂失活策略的重要途径,对催化剂性质的优化、催化剂的装填以及反应器的操作都有重要的意义。     

利用孔径均一模型催化剂研究渣油加氢脱金属催化剂上金属沉积分布

以沙特减压渣油为原料,利用孔径均一、孔结构规整的加氢脱金属催化剂在400 ℃、10 MPa的高压釜内进行了渣油加氢脱金属实验。利用SEM,EDX,AES-ICP等手段对反应后催化剂和油样进行分析,考察了孔径对催化剂上Ni、V的沉积分布和加氢脱金属性能的影响。结果表明：在孔径大于47 nm的催化剂上,Ni和V均匀沉积,说明在催化剂内部加氢反应速率均匀,渣油分子在颗粒内部扩散不受孔径的影响;在孔径小于17 nm的催化剂上Ni和V呈外高内低的分布,存在表面沉积效应,说明催化剂内部加氢反应速率不均匀,反应物的扩散受到限制,催化剂孔径越小,反应受孔道内扩散限制越强烈;在相同催化剂上,Ni和V的沉积分布也不同,说明含Ni和含V化合物的反应速率与扩散速率的比值不同。     

渣油加氢脱残炭催化剂的失活研究

采用BET、ICP、元素分析、显微共焦激光拉曼光谱及TEM等多种分析手段,对工业装置运转后的渣油加氢脱残炭催化剂进行了研究。实验结果表明,运转后的脱残炭催化剂积碳量高达24.57%(w),且积碳在催化剂径向上呈"V"型分布,更多地沉积在催化剂边缘;积碳量大及积碳在催化剂径向分布不均匀使催化剂孔径变小,扩散阻力增加,孔内活性位利用率降低;运转后的脱残炭催化剂的MoS2相变长,且层数增加,使活性位减少。为提高脱残炭催化剂的活性稳定性,应加强催化剂的抗积碳性能,改善积碳在催化剂径向上的分布,提高MoS2相的高温稳定性,并在使用过程中尽可能避免热点和飞温等情况。     

不同工况下渣油加氢脱金属催化剂的剖析研究

分析了不同工况下渣油加氢脱金属催化剂上沉积金属的分布形式,比较了不同工况下运转后试样的物相结构、元素组成、孔结构、热解行为等。结果表明：工况条件及原料性质是影响催化剂性质的主要因素。对于原料性质一般,运转周期较长的催化剂来说,Ni、V的沉积最终均呈现出较为明显的里低外高趋势。而对于原料性质较差,运转周期较短的催化剂来说,Ni的沉积自内而外均衡分布,V依然呈现较为明显的里低外高趋势。在1 000℃时,A工况试样A-1的质量保留率为92.4%,而B工况试样B-1的质量保留率为68.1%,两者相差约24%。     

渣油性质对S-RHT催化剂的影响

在中型渣油加氢试验装置上考察了钠离子、镍、钒、硫和渣油粘度对S-RHT催化剂活性的影响。结果表明,金属钠对催化剂性能影响极大,重金属镍和钒、硫对催化剂活性无明显影响,而渣油粘度对催化剂的脱杂质性能有不利影响。试验结果对工业S-RHT装置原料的选择有重要的指导意义。     

固定床渣油加氢脱金属催化剂的研究进展

渣油加氢脱金属(HDM)催化剂是渣油加氢技术中的核心催化剂之一,开发高性能HDM催化剂对提高固定床渣油加氢技术的劣质原料适应性以及延长装置运转周期具有重要意义.从载体、活性金属组分和助剂三方面着手,对HDM催化剂的研究进展进行了综述.首先分析了载体孔结构对HDM催化剂的影响;介绍了扩孔剂法、水热处理法、低温烧结法等Al...     

FZC-24 B型渣油加氢脱金属催化剂的开发

采用由硫酸铝法制得的氧化铝干胶为原料制备出催化剂载体,在该载体上浸渍Mo和Ni活性组分,并经焙烧后制得FZC-24 B型渣油加氢脱金属催化剂.以沙中常压渣油为原料,在200 mL固定床加氢装置上进行了FZC-24 B型催化剂的稳定性考察实验,并与国产同类型参比催化剂G-1进行了性能对比.结果表明,在运转初期,二者均表现出较高的脱金属活性;但当运转时间大于1 000 h后,FZC-24 B型催化剂的活性保持平稳,金属Ni与V的脱除率稳定在60%,而参比剂的活性则下降较快.工业放大制备FZC-24 B型催化剂的物性重复了实验室制备该催化剂的结果.     

两类典型渣油原料加氢过程中脱金属催化剂运转初期失活研究

采用碳硫元素分析(CS)、催化剂氮含量分析(CAT-N)、热重 质谱联用分析(TG-MS)以及低温静态N₂物理吸附等技术手段,分别对在中型固定床渣油加氢实验装置上运转0(硫化后)、162、262、562 h后的卸出加氢脱金属催化剂进行表征,以研究高氮低硫类渣油加氢过程运转初期催化剂失活快的原因。结果表明：在相同催化剂级配体系和相同工艺条件下,与加工高硫低氮类沙特阿拉伯轻质原油的渣油原料(沙轻渣油)的脱金属催化剂相比,加工高氮低硫类仪长管输原油的渣油原料(仪长渣油)的脱金属催化剂上形成了更多的积炭,沉积的硫化物略少,而氮化物较多;加工仪长渣油的脱金属催化剂上形成了更多的高温型积炭,且相比加工沙轻渣油的脱金属催化剂上形成的高温型积炭更难氧化燃烧;积炭对加工仪长渣油的脱金属催化剂的孔结构性质影响更大,比表面积、孔体积均低于加工沙轻渣油的脱金属催化剂,大孔占比更低。     

贯穿性框架式渣油脱金属催化剂氧化铝载体的研究

采用二次纳米自组装方法制备具有框架式结构的纳米氧化铝载体,在该载体上浸渍钼、镍活性金属后制得渣油脱金属催化剂,其孔体积为1.650cm3/g、比表面积为407m2/g、平均孔径为16.2nm。在渣油加氢反应条件下,对制得的催化剂进行脱金属评价试验,结果表明,金属Ca、V可以均匀沉积在该介孔氧化铝载体上,并在载体内部孔道形成棒状粒子沉淀,运转3000h后,共沉积了19.0%的金属,孔体积为0.793cm3/g,孔隙率为80.4%,大于10nm孔道占95.3%,显示了这种载体的孔道结构有利于沥青质胶团的贯穿性扩散。     

基于FIB-SEM和TEM的催化裂化催化剂元素分布研究

为了研究催化裂化(FCC)催化剂的失活机理,利用聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)制作透射电镜样品;采用扫描电镜、透射电镜、X射线荧光光谱、X射线能谱等手段,对FCC催化剂单个颗粒及其FIB切片的元素分布进行表征。结果发现：与新鲜剂相比,催化裂化过程中FCC平衡剂上沉积了Fe, Ni, V,Ca, P等元素;随着杂质元素沉积量的增加,催化剂的骨架密度逐渐增大;随着骨架密度增大,催化剂Fe, Ni, Ca含量提高,而其硅铝比、P含量、比表面积降低;Fe, Ni, P元素主要分布在催化剂颗粒外表面,V元素在催化剂内部和外部分布比较均匀。     

工业渣油加氢失活催化剂上沉积金属及积炭研究

采用碳-硫元素分析、X射线荧光光谱、X射线衍射光谱、扫描电镜以及热重分析等手段对处理后的工业固定床渣油加氢失活催化剂进行表征.结果表明:保护剂、保护-脱金属过渡剂、脱金属剂、脱金属-脱硫过渡剂主要拦截杂质金属,并以NiV2 S4的形态存在于催化剂中,脱硫剂、降残炭剂积炭更多.沿物流方向,积炭从软炭向硬炭转变,积炭量增加...     

固定床渣油加氢催化剂表面积炭分析

利用扫描电镜、热重-质谱联用、红外光谱、X射线荧光光谱及碳硫元素分析等手段,对工业运行450天的固定床渣油加氢工业脱金属催化剂RDM-32和脱硫催化剂RMS-30表面积炭进行表征,以研究催化剂积炭的组成及类型。结果表明：两种催化剂积炭量均从催化剂表面向中心不断降低,且脱硫催化剂积炭量下降更快;与脱金属催化剂相比,脱硫催化剂含有较高的积炭和较低的金属沉积,在积炭组成上,脱金属催化剂含有较多的软炭,占总炭的56.68%,脱硫催化剂基本为硬炭,占总炭的97.04%,在结构上,两种催化剂积炭的结构也有较大差别,脱硫催化剂表面积炭芳环缩合度高于脱金属催化剂,因此其积炭更加难以转化。     

Hydrotreating of Maya Crude Oil: I. Effect of Support Composition and Its Pore-diameter on Asphaltene Conversion

A systematic study for a concept governing support effect in heavy oil hydrotreating (HDT) catalysts is performed. Different Al₂O₃ and its mixed oxides supports were prepared and CoMo supported catalysts were tested for Maya heavy crude oil hydrotreating. Fresh and spent catalysts are characterized with N₂ adsorption-desorption, element analysis, and scanning electron microscopy-energy dispersion analysis by x-ray (SEM-EDAX), which confirms that coke and metals deposition on the surface of catalyst is most probably near the pore mouth. It is also demonstrated from these results that asphaltene conversion depends on the pore diameter of the catalyst, while other hydrotreating conversions (hydrodesulfurization (HDS), hydrodenitogenation (HDN), and in some extent hydrodemetallization (HDM)) are more likely affected by the nature of active metal distribution. The evaluation of alumina mixed oxide (TiO₂, ZrO₂, B₂O₃, and MgO) supported catalysts indicates that supports with basic nature have better stability than the acid ones.     

上流式反应器在VRDS工艺中的应用

齐鲁石化公司胜利炼油厂VRDS扩能改造引进了Chevron公司上流式反应器 (UFR)加氢技术 ,构成UFR/VRDS组合工艺 ,该装置已运转 2周期 94 1天。第二周期 ,UFR的A系列反应器仍更换进口催化剂 ,B系列则更换国产催化剂FZC 10U和FZC 11U。固定床主催化剂未更换。第二周期工业运行中 ,UFRA、B两系列反应器差压变化曲线非常拟合 ;整个UFR催化剂沉积金属总量为 118t ,其中Ni和V为 86t ,Fe和Ca为 2 8.9t,与第 1周期相应值 117.5t、81t和 32t非常相近。说明国产剂与进口剂性能十分相近。得出UFR和固定床催化剂运行的最佳搭配的经验 :UFR催化剂使用 1周期 ,固定床催化剂使用 2 .5周期。     

渣油加氢失活催化剂的积炭规律

以正庚烷为溶剂,采用索氏抽提法对渣油加氢工业失活催化剂进行预处理,以脱除表面吸附的烃类组分;采用碳硫元素分析仪、扫描电子显微镜 能谱分析仪(SEM EDS)分别测定了失活催化剂的碳、硫含量及碳含量沿颗粒的径向分布,并采用热重 质谱联用分析仪(TG MS)和BET低温物理吸附仪研究了失活催化剂的热解行为及其孔结构的变化。结果表明,沿着反应器物流方向,失活剂的积炭量呈上升趋势,硫含量呈下降趋势;脱金属失活剂的积炭沿颗粒径向分布比较均匀,而脱硫、脱残炭失活剂颗粒的碳含量呈现边缘部位较内部含量偏高;沿物流方向,积炭氧化温度逐渐升高;积炭影响催化剂的孔结构特性,对脱金属剂的孔结构影响相对较小,而对脱硫剂、脱残炭剂的孔结构影响比较大;脱硫、脱残炭失活剂高温脱炭后,比表面积和孔容可恢复率高,尤其是脱残炭剂。     

Hydrotreating of Maya Crude Oil: I. Effect of Support Composition and Its Pore-diameter on Asphaltene Conversion

Abstract

A systematic study for a concept governing support effect in heavy oil hydrotreating (HDT) catalysts is performed. Different Al₂O₃ and its mixed oxides supports were prepared and CoMo supported catalysts were tested for Maya heavy crude oil hydrotreating. Fresh and spent catalysts are characterized with N₂ adsorption-desorption, element analysis, and scanning electron microscopy-energy dispersion analysis by x-ray (SEM-EDAX), which confirms that coke and metals deposition on the surface of catalyst is most probably near the pore mouth. It is also demonstrated from these results that asphaltene conversion depends on the pore diameter of the catalyst, while other hydrotreating conversions (hydrodesulfurization (HDS), hydrodenitogenation (HDN), and in some extent hydrodemetallization (HDM)) are more likely affected by the nature of active metal distribution. The evaluation of alumina mixed oxide (TiO₂, ZrO₂, B₂O₃, and MgO) supported catalysts indicates that supports with basic nature have better stability than the acid ones.     

FHRS捕硅剂在加氢装置长周期运行中的作用分析

中国石油化工股份有限公司天津分公司2.0 Mt/a柴油加氢装置以直馏柴油、催化裂化柴油及焦化汽油和柴油混合油为原料油,焦化石脑油中的硅会沉积堵塞催化剂孔道,影响催化剂超深度脱硫效果及装置运行周期。该装置采用中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院开发的FHRS加氢捕硅专用催化剂及Mo-Ni型FHUDS-6柴油超深度脱硫催化剂级配体系,装置连续稳定生产国Ⅴ车用柴油22个月,体现出催化剂体系良好的活性和稳定性。在停工检修期间,从反应器不同位置卸出了失活催化剂并进行再生。分析表明:硅主要沉积在捕硅剂及上部少量主催化剂上,FHRS捕硅剂起到了保护主催化剂的捕硅作用,保证了装置连续稳定生产国Ⅴ柴油的长周期运行。