工业装置渣油加氢失活催化剂上的金属赋存状态研究

以工业固定床渣油加氢失活催化剂（失活剂）为研究对象,依次采用正庚烷、甲苯对其进行索氏抽提,通过对失活催化剂上金属含量、形态及分布进行分析表征,发现金属沉积量沿着物流方向呈现降低趋势。通过Raman光谱、XPS分析表征发现,渣油加氢失活剂表面沥青质类物质含量很低。渣油加氢处理催化剂的活性相主要有3种：MoS2相、NiMoS相或CoMoS相。沉积的焦炭和金属使得催化剂暴露在外表面的活性相数量非常少。     

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。     

工业装置渣油加氢失活催化剂孔结构研究

将渣油加氢失活催化剂进行甲苯抽提处理掉可溶油分后,采用碳硫分析、X射线荧光分析以及N₂吸附脱附对催化剂进行表征。结果表明：沿物流方向,失活剂的孔容和比表面积均呈现先增加后减小的趋势,再生剂的孔容和比表面积则呈现了逐渐增加的趋势;金属沉积造成的不可逆失活影响越来越小;失活剂的N₂吸附-脱附曲线回滞环范围增加,孔径尺寸变小。保护剂、保护-脱金属过渡剂、脱金属剂在失活后孔结构损坏程度较大,主要是由于金属沉积量大,再生后也不能恢复;而脱金属-脱硫过渡剂、脱硫剂、脱残炭剂在失活后孔结构损坏程度较小,积炭是其失活的主要原因,并且再生后孔结构可以恢复。最后归纳了催化剂的3种失活模式,对渣油加氢催化剂孔道结构的设计提出了建议。     

渣油加氢催化剂上金属沉积与分布研究

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,利用ICP,SEM等手段对金属沉积及分布进行了剖析。结果发现,渣油中几种主要的重金属,Fe主要沉积在保护剂上,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;而这些金属在HDS和HDN催化剂上的沉积量较少;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在单一颗粒上径向分布均匀;而在HDN催化剂上,Ni在径向分布均匀,V则大量存在于外表面。     

渣油加氢失活催化剂杂质沉积分布对催化剂级配优化的启示

对海南炼化渣油加氢装置改造前后两个周期的失活催化剂进行了分析,对比结果表明：沿反应物流方向,（镍+钒）沉积量呈现先增大后降低的趋势且钒在反应物流方向前部的沉积比例更大;铁沉积量呈现前高后低的趋势且有结盖的现象;积炭量呈现逐渐降低的趋势且高温操作会导致催化剂的积炭量显著增加。根据杂质沉积分布的不同特点和其影响因素提出了渣油加氢催化剂级配的改进方向。     

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。     

渣油加氢催化剂构型失活因素综述

从焦炭沉积、金属沉积及其协同作用等方面分析了引起渣油加氢催化剂构型失活的原因,讨论了沉积过程、沉积形态及沉积物的分布情况,并对其分析测试方法进行了论述。指出渣油加氢催化剂的发展方向是在提高其容炭和容金属能力的同时,改善催化剂的扩散性能,开发具有更高孔体积的催化剂。     

渣油加氢脱金属催化剂初期失活的研究

以孤岛常压渣油和伊朗常压渣油为原料，在固定床试验装置上研究了两种加氢脱金属催化剂的初期失活，测定了不同运转时间催化剂上的积炭量。得到了催化剂加氢脱金属反应活性系数与运转时间的关联式。发现运转过程的前200h为初期失活阶段，此后进入稳定失活阶段。     

沸腾床渣油加氢影响因素及催化剂失活分析

对沸腾床渣油加氢技术特有的影响因素进行了详细分析,指出沸腾床反应器中催化剂藏量是一个动态值,可以根据原料性质和要求的转化深度,通过调整催化剂在线加排量对该值进行调整;分析了沸腾床加氢过程中沉淀物形成的原因及其对反应器、催化剂及下游装置的影响;论述了催化剂磨损产生的细粉对反应稳定性和工艺性能的影响。通过研究沸腾床失活催化剂外层对传质和反应性能的影响,指出焦炭及金属在催化剂外层的积累削弱了催化剂外层的渗透性,致使液体的扩散能力及催化剂的活性和选择性都呈下降趋势;通过对失活程度不同的待生催化剂的分析,指出失活程度不同催化剂沉积的金属数量有明显区别,物理性质变化显著,但二者的碳含量没有明显差异。     

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。     

固定床渣油加氢处理装置催化剂积炭分析与表征

利用扫描电镜（SEM）、程序升温氧化（TPO-MS）、CHO元素分析仪等手段,对固定床渣油加氢处理装置催化剂上的积炭进行分析与表征。结果表明,沿着物料方向,渣油加氢催化剂上的积炭量呈先减少后增加的趋势,积炭的H/C原子比逐渐降低,芳香性越来越强,氧化温度逐渐增高。积炭的生成和油品中的氮化物存在着一定关系,含氮原子的沥青质更容易吸附在催化剂酸性点上并形成焦炭。     

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。     

Fe对渣油加氢过程中结焦行为及焦炭结构影响的研究

在固定床渣油加氢转化过程中,原料中的铁会沉积至催化剂颗粒表面和颗粒之间,对加氢转化过程产生直接影响。采用高压釜反应器,借助扫描电镜、热重-质谱、碳氢元素分析、拉曼光谱、红外光谱、X射线光电子能谱等多种分析技术,在工业装置运转末期的温度条件下,考察了两种形态的Fe(FeS和环烷酸铁)对渣油加氢过程中结焦行为的影响,重点考察了Fe对焦炭组成、类型和微观结构的影响。结果表明,FeS和环烷酸铁均会造成渣油加氢反应过程中结焦,前者会导致焦炭缩合程度提高,后者会促进焦炭缩合程度降低,这主要归因于环烷酸铁需先通过脱铁生成Fe_1-xS,进而影响结焦,同时环烷酸铁会直接参与结焦反应。     

渣油加氢处理过程中金属分布与脱除规律的研究

在渣油加氧处理中试装置上，考察了金属在不同催化剂上的脱除规律。结果表明，阿曼原料渣油经加氢处理后，镍、钒、铁、钠、钙脱除率分别为84．9％，93．8%,4，96．8％，34．0％，70．0％，镍、钒、铁比钠、钙更容易脱除。镍、钒、铁在脱金属催化剂上的脱除率分别为61．2％，80．8％，93．5％，大部分金属在脱金属催化剂上就已经脱除。渣油中的金属杂质主要分布在胶质和沥青质组分中，金属在胶质组分中分布比例较高，但较易脱除。加氢处理对组成分布的影响使得镍和钒在胶质和沥青质组分中的分布比例发生变化，未能脱除的金属主要残留在沥青质组分中。     

生产低硫石油焦的渣油加氢-延迟焦化组合工艺研究

考察了加氢工艺条件对高硫渣油加氢脱硫反应效果的影响,结果表明:提高反应温度、降低空速有利于提高加氢脱硫反应活性;降低反应温度、降低氢分压及提高空速有利于提高加氢脱硫选择性.在达到相同脱硫率的情况下,提高反应温度可以采用更高的反应空速,从而降低渣油加氢的加工成本.渣油加氢-延迟焦化组合工艺的研究结果表明:随着加氢脱硫深度...     

渣油加氢催化剂预硫化方法的研究

采用抚顺石油化工研究院开发的FZC系列减压渣油加氢处理催化剂，在中试装置上进行两种不同方法的硫化试验，结果表明，在硫化压力、温度不变的情况下。适当提高硫化初期硫化剂用量，增大循环氢中H2S/H2比值。可以提高催化剂的硫化速度；在低温硫化段采用增加硫化剂用量的方法，可以有效地防止不利于催化剂预硫化的反应发生。进而提高整个催化剂系统的上硫率。硫化过程中较低的硫化氢浓度会对渣油加氢处理催化剂的脱氮活性和脱残炭活性产生较大影响。