輕烴催化裂解催化劑的催化機(jī)理及其動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、輕質(zhì)烯烴，如乙烯、丙烯等，作為石化工業(yè)下游產(chǎn)品的重要原料，通常來(lái)自于石腦油的熱裂解工藝（蒸氣熱裂解）．其反應(yīng)溫度高，消耗了煉油工業(yè)中40％的能量。而新興的催化裂解技術(shù)不僅可以比熱裂解溫度降低50～200℃，而且相對(duì)于熱裂解較為固定的產(chǎn)物組成，能對(duì)各種產(chǎn)物的選擇性進(jìn)行靈活的調(diào)整．為了緩解日益嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題以及能源枯竭的威脅，達(dá)到節(jié)能減排的目的，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)物分布的控制，輕烴催化裂解就得到了越來(lái)越多的關(guān)注，成為了一項(xiàng)很有前景的課題，而裂解催

2、化劑的開(kāi)發(fā)與研究則是這項(xiàng)課題的關(guān)鍵。
　　 本文對(duì)上海石化院提供的兩代催化裂解催化劑H0108以及P57進(jìn)行了全面的分析。純分子篩型H0108催化劑活性較高，其水熱穩(wěn)定性是關(guān)鍵問(wèn)題。本文通過(guò)原位漫反射紅外光譜等表征手段對(duì)于正庚烷在水熱處理前后的H0108催化劑上的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，分析了水熱處理前后催化劑活性中心以及孔道結(jié)構(gòu)的變化，并且建立了微孔與介孔內(nèi)單分子以及雙分子反應(yīng)的機(jī)理模型。分子篩與氧化鋁混合型催化劑P57的水熱穩(wěn)定

3、性較高，其催化性能則成為關(guān)鍵問(wèn)題。本文對(duì)不同反應(yīng)物在P57催化劑上的活性以及產(chǎn)物分布進(jìn)行了考察，分析了不同反應(yīng)物在低酸密度P57催化劑上所遵從的反應(yīng)路徑，并建立了反應(yīng)機(jī)理模型．此外，通過(guò)P57與H0108的活性穩(wěn)定性對(duì)比，說(shuō)明了催化劑結(jié)構(gòu)、酸性位差異對(duì)催化裂解反應(yīng)路徑、催化劑活性以及催化劑水熱穩(wěn)定性的影響。
　　 除了催化反應(yīng)機(jī)理以及催化劑的活性，本文還對(duì)催化劑的失活機(jī)制與再生過(guò)程進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)比P57與H0108催化劑失活

4、速率與再生性能以及表征失活催化劑的結(jié)構(gòu)與酸性位，發(fā)現(xiàn)P57主要失活方式為積炭失活，而H0108則不僅存在積炭失活，還存在分子篩骨架脫鋁的結(jié)構(gòu)性失活。進(jìn)一步利用原位紅外技術(shù)對(duì)H0108骨架脫鋁失活過(guò)程進(jìn)行了機(jī)理研究，并建立起骨架脫鋁過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型。最后，通過(guò)TG-DTG對(duì)兩種催化劑上的積炭進(jìn)行考察，分別建立起了無(wú)水蒸氣存在和有水蒸氣存在兩種反應(yīng)條件下的燒炭再生動(dòng)力學(xué)模型，其中無(wú)水反應(yīng)條件下失活的H0108催化劑存在兩種積炭，對(duì)應(yīng)兩段反應(yīng)