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催化裂化汽油加氢精制催化剂的研究进展

2019-03-29严增治

科学与技术 2019年9期

严增治

摘要:催化裂化汽油的生产过程中可以采用加氢精制的工艺,这也是目前行业内应用较为普遍的技术类型。在该技术的应用过程中,如果可以选取合适的催化剂,将有效降低生产成本并提升产品的质量。立足于现状,首先介绍了FCC汽油基本特征,其次对催化裂化

关键词:催化裂化汽油;加氢精制;催化剂技术

引言

催化裂化汽油在工业生产活动中具有广泛的应用,其同时也是目前汽车的主要能源类型之一。随着近些年来国家对于汽油的技术标准以及环保要求不断提升,目前催化裂化汽油的产品质量也逐渐成为行业发展的主要限制因素。为了进一步介绍催化裂化汽油的加氢精制催化剂的选择策略,现就FCC汽油的特征介绍如下。

一、FCC汽油概述

FCC汽油在我国的车用汽油占比中很高,所以其清洁化也是目前行业发展中最为关心的问题之一。该类型的汽油具有烯烃含量高、硫元素含量高的特征,同时燃烧后会产生大量的硫化物,从而对环境产生一定的影响和压力。另外,烯烃本身也属于积碳的主要影响因素,会影响汽车的性能并导致不完全燃烧,进而影响热值。在催化裂化汽油的生产过程中,FCC汽油的处理需要选择合适的处理技术,而核心就是活性较强且具有针对性的催化剂,只有选择了合适的催化剂,才能够确保生产效益达到预期的标准。

二、催化裂化汽油加氢脱硫催化剂的选择

1.活性组分选择与匹配

活性组分的匹配与选择对于催化裂化汽油的加氢精制具有重要的影响。常规条件下,选择Mo以及W都可以作为活性的组分,配合Co以及Ni作为辅助活性成分,这样在确保电子特征的同时也可以在几何的特性方面更好的契合催化裂化汽油的加氢精制反应。根据相关研究结果显示,如果选择过渡金属氮化物以及碳化物来作为加氢脱硫的材料,其活性往往高于预期的标准值,但是也存在稳定性不足的问题,影响加氢脱硫以及加氢脱氮的实际活性。所以,在进行选择时,还是以上述提到的技术配比来进行选择即可。

2.载体选择

载体在整个催化裂化汽油的加氢精制过程中主要承担均匀、分散的任务,其能够为整个反应提供反应的场所,从而确保反应的速度加快,在更短的时间内完成更多的反应。从这个角度上来看,催化裂化汽油的加氢精制与催化剂内部的金属组分会存在一定的相互作用,利用好这种相互作用就可以提升载体的功能性。最初在研究领域选择氧化镁来作为催化裂化汽油的加氢精制的反应载体,其优势在于可以有效提升催化反应的效率,不过存在强度低、不耐磨损的问题。国内一些研究者采用了钛硅、镁铝以及钛铝等材料进行复合,从而形成了新的氧化物载体。在这个载体作为反应的介质时,能够有效提升加氢脱硫的效率,综合脱除率可以高达90%以上。除此之外,配合碱性较强的催化剂更可以确保催化剂的脱除效果。

3.助剂选择

目前催化裂化汽油的加氢精制过程中最常用到的是Ni以及Co两种助剂类型,其中及加氢催化剂中适当的添加Zn以及Mg,就能够有效提升催化剂的脱硫活性。在反应过程中要尽可能的抑制一些不合理的反应,选择性的添加部分其他类型的脱硫剂,可以有效提升反应率。一般来说,常用的碱金属包括有Na、K以及Li等,这些金属添加后也可以有效提升催化裂化汽油的加氢精制的脱硫效率,从而提升产品的质量。

三、催化裂化汽油辛烷值恢复催化剂的选择

1.单一载体

在单一载体的选择时,常用到ZSM-5沸石,该类型的催化剂具有良好的催化性能,也是目前公认的催化裂化汽油的加氢精制反应过程中辛烷值恢复催化剂的合适材料。在研究中人们发现,其对于辛烷值的影响主要通过多功能的催化效果,其中ZSM-5作为载体时再合理匹配上催化剂的加氢功能,就可以在完成脱硫的同时降低对于汽油辛烷值的影响,整体合成的平顺性更强,具有显著的经济效益。

2.复合型载体

复合型载体的选择主要是由于单一沸石催化剂本身无法实现加氢异构与活性化的平衡问题,所以采用复合型载体的方式来实现两者的平衡。其中,国外应用较为普遍的一种复合载体为HMOR/HZSM-5载体,该载体的特征是能够控制酸量、孔结构,在实现加氢异构处理的同时也能够保持良好的活性。在该载体的使用过程中,可以避免副反应发生率较高的问题,同时能够实现反应分子的有序扩散,同时更适应于L酸以及B酸的分布,同时还具有降烯烃、稳定系统的能力,具有很好的液收率。

3.介孔分子筛

介孔分子筛载体属于孔径较大的载体类型,该载体内部具有丰富的孔道结构,可以以此来作为大分子吸附以及催化转化的场所。在烷烃的异构反应过程中,介孔分子筛具有明显的应用优势,可以显著降低扩散的限制条件,同时也可以改善催化反应环境,促进催化裂化汽油的加氢精制的效率。目前应用较为广泛的介孔分子筛为KIT-6,该活性催化剂的效率相对比较高,且成本不高,具有推广应用的价值。

4.组合催化剂

组合催化剂一般需要配合催化裂化汽油加氢精制工艺的优化来实现其功能,在选择FCC汽油作为原料时,需要选择不同的催化反应器,第一层采用常规的加氢脱硫催化剂进行处理,而第二层则选择ZSM-5系列的催化剂进行处理,这样一来就可以在不更换催化剂的情况下实现催化活性与脱硫效率的同步开展,从而达到脱硫、保存辛烷值的目的。

总结

综上所述,加氢精制的过程实际上就是催化剂催化反应的过程,而催化剂的活性以及催化能力也将决定加氢精制的最终效果。结合FCC汽油的加氢精制技术应用的阶段与特征来看,选择合适的加氢脱硫催化剂以及选择合适的辛烷值恢复催化剂都可以有效改善汽油的性能,更好的适应我国现阶段的国情要求以及行业指标。

参考文献

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(作者單位:中海石油中捷石化有限公司)