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文檔簡介
1、FCC(流化催化裂化)催化劑上焦炭的沉積會導(dǎo)致催化劑的酸性、酸類型分布、孔結(jié)構(gòu)等重要物化指標(biāo)發(fā)生變化,進(jìn)而對催化劑的性能產(chǎn)生重要的影響,甚至導(dǎo)致催化劑的失活。因此,系統(tǒng)研究FCC催化劑的積炭組成、形態(tài)及其對催化劑物化性質(zhì)的影響,對催化劑積炭機(jī)理的研究及新型催化劑和催化材料的開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義和參考價值。 本論文以工業(yè)FCC待生催化劑為對象,采用了有機(jī)溶劑超聲波提取和氫氟酸破壞分子篩骨架相結(jié)合的溶劑萃取技術(shù),分離了催化劑外表面
2、和分子篩孔內(nèi)的可溶性積炭,優(yōu)化了分離條件。采用GC/MS分析并鑒定了可溶性積炭中的化合物的結(jié)構(gòu)和組成,分析結(jié)果顯示,分布在催化劑外表面的可溶性積炭主要是二元環(huán)和三元環(huán)芳烴,而分子篩孔道內(nèi)的可溶性積炭則是從二元環(huán)到七元環(huán)的多環(huán)芳烴。根據(jù)積炭前驅(qū)物的組成分析結(jié)果,對FCC催化劑上的積炭機(jī)理進(jìn)行了推測。通過透射電子顯微鏡結(jié)合能譜(TEM/EDS)和能量損失譜(EELS)和核磁共振(NMR)等技術(shù),分別對催化劑上不可溶性積炭的形態(tài)和組成進(jìn)行了初
3、步的研究,結(jié)果表明不可溶性積炭在催化劑表面上分布不均勻,組成是以無定形碳為主,同時還含有一定量的不可溶的稠環(huán)芳烴(不可溶積炭前驅(qū)物)。 以工業(yè)FCC新鮮劑、待生劑和再生劑為對象,系統(tǒng)測定了催化劑積炭前后酸類型、表面積、孔結(jié)構(gòu)等物化性質(zhì),研究了積炭對催化劑物化性質(zhì)的影響。主要結(jié)論如下:(1)積炭對催化劑的B酸、L酸都有影響,但對B酸的影響更大,即B酸在積炭的生成反應(yīng)中起更主要作用。再生劑與待生劑相比,B酸、L酸量雖有恢復(fù),但提高幅
4、度不大。(2)催化劑比表面積隨積炭的增加而減少,積炭會沉積在微孔部分而造成微孔堵塞;擴(kuò)孔作用導(dǎo)致積炭后催化劑中孔、大孔部分的比例比新鮮劑的比例大。(3)提出了采用保留度來表征催化劑的抗積炭特性。由催化劑的比表面積保留度、孔體積保留度尤其是微孔體積保留度可以看出,三種催化劑中:MLC-500的抗炭性能最好。(4)再生劑與待生劑相比,比表面積、孔體積提高幅度均不大;再生劑上殘留的少量積炭使催化劑比表面積、孔體積大量損失,這也直接導(dǎo)致了再生劑
5、酸中心的大量損失。(5)由微孔分布測定可以看出,長嶺2[#]和MLC-500催化劑積炭后,在孔徑為0.792nm和0.782nm的微孔完全消失,而在1.04nm和1.068nm的處最可幾孔徑變大,移到1.115m和1.141nm處。再生劑與待生劑相比,再生劑的微孔體積提高幅度不大,這說明再生過程沒有完全去除微孔部分的積炭。(6)按碳在分子篩中的單原子覆蓋模型進(jìn)行計算,通過比較再生劑酸中心實際損失量與理論損失量,從另一個方面證明積炭在分子
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