催化裂化催化剂抗重金属技术应用分析与研究

催化裂化催化剂抗重金属技术应用分析与研究

高巍巍

辽宁省辽阳市辽阳石化分公司油化部   辽宁省辽阳市   111003

摘要：改革后，在社会发展的影响下，科学技术水平得到进步，目前，催化裂化催化剂抗重金属技术也实现了全新的发展。文章通过对催化裂化催化剂抗重金属技术进行分析，阐述其应用和发展，希望对促进催化裂化催化剂抗重金属技术实现全新的发展有所帮助。

关键词：催化裂化催化剂；抗重金属技术；石油化工

引言

在近几十年来，随着原油的不断重质化，原油性能不断下降，在原油的处理过程中，工业上主要是通过催化裂化方法进行重质油轻质化的。而重金属在催化剂表面的堆积对FCC催化剂的性能影响很大，所以催化裂化催化剂如何抗重金属成为了当今催化工业中的一个重大挑战。

1关于镍污染技术方面的分析和研究

1.1镍污染技术的原理分析

在催化裂化装置的原料当中，镍是原料中重金属的重要组成部分，在催化原料中主要以大分子卟啉类化合物存在，该化合物在还原性的气氛当中相对比较稳定，但在再生器高温氧化环境情况下，该化合物分解加速，最终以氧化态的形式沉积在催化剂上面，当再生后催化剂回到反应器当中，此时处于还原气氛当中，就会对高价的氧化镍造成一定的影响，高价的氧化镍在此条件下会产生一定的还原反应。虽然发生了一定的化学反应，但是镍也在这种状态当中仍旧会将价态保持在零到二的区间范围之内，但是如果镍的价态是零，那么他就会具有一定的还原性，并且还原效果比较强。在催化裂化的反应过程当中，镍的脱氢活性非常的强，这样非常强的脱氢活性容易导致不饱和状态下的轻烃发生缩聚的反应从而容易产生焦炭，同时氢气产率也就会由此增加，对催化剂的裂化选择性造成严重的破坏。脱氢生成物能够造成催化剂孔道发生严重的堵塞，催化剂的表面积也就会由之而降低和缩小，从催化剂的裂化活性也就会受到严重的影响。

1.2对工艺方面的改进

在实际生产过程中，为了能够将污染程度降到最低，需要加入镍钝化剂，这是最优化和有效的选择。镍钝化剂与其它催化剂相比较，操作十分简单，并且可以保持较好的经济效益，效果性也比较明显，可以在较短的时间降低Ni对催化剂的污染，目前在所有炼厂催化装置已经得到了广泛的应用，并且应用效果很明显。催化剂表面具有一定的重金属物质，这种重金属物质还会与钝化剂之间发生一定的化学反应，发生化学反应的重金属物质就会转换成为惰性物质，这样就会让重金属发生一定的化学变化，从而对催化剂的污染程度就会明显的降低。

2抗钒污染技术的应用与发展研究

2.1钒污染机理

钒是对催化剂造成最大影响的重金属之一，其存在形式与镍类似，都会以卟类和非卟类化合物形式在原油中大量存在，卟啉钒会在水热条件下生成钒酸。而钒酸会同稀土元素发生化学反应，生成一些具有较低熔点的稀土钒酸盐，从而对分子筛的晶体结构造成严重的破坏。钒会对催化剂的质量产生影响，具体表现为催化剂的产品分布变差，轻质油收率不断降低，油料中的氢气产率增加，最终使气体压缩机负荷过大，提高再生器的温度，约束有关操作。

2.2改进方法

使用捕钒剂与钒发生化学反应而生成的化合物，或者让钒聚集于催化剂之中，使钒的表面活性下降，有利于减少钒对催化剂的污染程度。捕钒剂的组成部分是钒活性组分及载体，可以将其与催化剂一起使用，捕钒剂的活性组分主要是一些碱土型的无机氧化物以及一些酸式盐混合物，例如：钙、铁、镁等等。早在20世纪60年代，国外公司就已经研发出了一种捕钒剂，其活性组分为氧化铝，钒重金属物质在进入分子筛之前，会与氧化铝发生化学反应，并生成一种具有较高熔点的固化物质，这种物质的熔点比再生器的温度高，其目的在于对分子筛进行保护，避免其受到污染。另一家公司所生产的钝钒剂，添加了稀土。其活性组分为稀土元素，即使钒含量较高，稀土的活性也不会受到影响。国外学者阿尔曼等人，所研制的捕钒剂，其活性组分为焦磷酸盐，捕钒效果十分显著，减少了催化剂被钒污染的概率。

我国对于捕钒剂的研究也取得了一定的成效，中国石化企业研制出了一种新型的抗钒剂，其成为为Y型沸石，这种抗钒剂具有非常高的活性，抗钒能力十分优越，且结构稳定，应用方式灵活，应用该抗钒剂，可以使催化剂的表面活性大大提升。21世纪初期，卓润生等学者，将硅作为载体，研制出了一种全新形式的抗钒助剂，将其用于催化剂抗重金属的过程中，可以减少钒对催化剂的影响，油转化效率和轻质烃收率大大提升，与此同时，降低了焦炭的产率。

3抗钒技术的研究

3.1从生产工艺角度抗钒

加入金属钒钝化剂:工业上发展最悠久的，应用最广泛的金属钒钝化剂是金属锡钝钒剂和碱土金属钝钒剂以及稀土金属钝钒剂这三类。介绍的第一种是金属锡钝钒剂:金属锡可以在催化剂表面形成一层保护膜，阻止了金属钒与沸石反应，防止了沸石活性的降低。只要是含锡元素的物质参与到反应过程中去，它对于抗金属钒都能起到很大的作用。一些研究结果表示，金属锡钝化剂不仅可以使金属钒有效地钝化，还可以使金属钠有效的钝化，但由于它对人体会产生不利的影响，因此金属锡钝化剂在工业上的发展受到了局限。第二种是碱土金属钝钒剂:碱土金属中的金属镁、钙、锶、钡形成的氧化物或者碳酸盐为碱土金属钝钒剂的主催化剂，它们可以与金属钒进行化学反应，使金属钒被固定下来，因此避免了金属钒与分子筛反应，防止分子筛被破坏。在催化反应过程中，分散在无机氧化物基质上的碱土金属容易在分子筛表面流动，从而导致硅铝分子筛的热稳定性减小。因为碱土金属基钝化剂的作用原理是与钒反应生成高熔点化合物，所以又称固钒剂或捕钒剂。第三种金属钒钝化剂是稀土金属钝钒剂:稀土金属的加入能够在很大程度上降低反应的活化能和反应物的温度，并且有利于催化剂的低温再生，使金属钒不易与分子筛作用，降低了金属钒对FCC催化剂的活性影响，还提高了催化反应过程的转化率以及汽油的收率。

3.2从催化剂角度抗钒(1)提高沸石的稳定性。提高分子筛含量，增大催化剂的孔体积，可以提高渣油的转化率和轻质油的收率。(2)提高基质的固钒能力。将抗金属钒组分加入到FCC催化剂的基质中，抗金属钒组分如铝元素、钙元素等与稀土元素的化合物，使催化剂的分子筛结构在被金属钒破坏之前，让金属钒首先与抗钒组分发生反应，避免了金属钒与分子筛组分的反应，金属钒因此被钝化。

结束语

综上所述，可以看出催化裂化催化剂在原油的生产过程当中是比较常见的催化剂，并且催化剂的使用主要的目的就是能够从根本上提高原油转化率。但是在催化剂的具体应用过程当中，催化剂的表面活性还能受到重金属物质的影响，从而使得催化剂的性能明显的降低。所以为了从根本上降低金属物质对催化剂的影响，需要加强科学技术的投入，调整催化剂的研制的方法，从根本上提高催化剂的抗污染效果，这样才能够发挥出催化剂的应用效果，为企业带来更多的经济效益。

参考文献

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