連續(xù)重整催化劑PS—V與PS—VI的對比研究

高鶴嘉 王思懿 王旭

摘 要：連續(xù)重整是石油加工中一個非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，而在這個環(huán)節(jié)中最關(guān)鍵的一點就是加入催化劑，使用哪種催化劑對連續(xù)重整更有幫助需要研究人員進一步探究。本文就PS-V與PS-VI兩種催化劑的對比，解釋了催化效果為何會有所不同這個問題，希望能為連續(xù)重整催化劑的研究提供有效的幫助。

關(guān)鍵詞：催化劑對比;連續(xù)重整;催化性能

1 催化劑表征

1.1 程序升溫氫氧滴定

程序升溫氫氧滴定實驗所使用的設(shè)備裝置是由實驗人員自行搭建完成的。程序升溫氫氧滴定實驗過程如下：

①實驗者將準(zhǔn)備好的一毫升處于還原狀態(tài)的催化劑放入反應(yīng)器皿中，將反應(yīng)器皿中氬和氫氣混合而成的氣流溫度升到五百攝氏度，保持這個溫度一個小時;②之后再將溫度降到室溫，再在反應(yīng)容器中通入四十分鐘的氬進行吹掃;③然后在室溫條件下往其中通入大約四十分鐘的氧氣直至飽和停止;④然后繼續(xù)用氬吹掃持續(xù)時長為一小時;⑤在氬和氫氣的混合氣流中進行滴定，溫度要求達到室溫即可;⑥然后以一分鐘10攝氏度的升溫速度升溫至500攝氏度。在這個過程中利用專業(yè)儀器記錄氫氣體積變化情況，得到耗氫量。

1.2 氨氣程序升溫脫附

①將催化劑實驗樣品從室內(nèi)溫度升溫至五百五十?dāng)z氏度，然后保持這個溫度;②半個小時之后開始降低溫度，降到150攝氏度之后停止降溫;③通入氨氣至飽和狀態(tài)，利用氮氣吹掃半小時以達到除掉多余氨氣的目的;④之后就是最后的升溫步驟，按照每分鐘10攝氏度的速度將溫度升到550攝氏度。按照這個程序進行實驗，就能得到程序升溫脫附曲線了。

2 工業(yè)試驗

中國石油某公司采用聯(lián)合油品公司的專利技術(shù)，在一段時間內(nèi)使用的是PS-V這種催化劑，然后使用了不到十年的時間后，又更換為了PS-VI催化劑。但是就相關(guān)數(shù)據(jù)表明，無論是PS-V催化劑還是PS-VI催化劑，它們在石油二次加工中所需的溫度、催化劑量、壓力等條件參數(shù)均一致，只有氫油摩爾參數(shù)有所出入，但是差別不大，可以不作考慮，所以我們就可以得出兩種催化劑的操作條件并沒有明顯的差異的結(jié)論。

3 重整原料

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于各種因素的影響，連續(xù)重整的原材料可能會有所改變，失去原有的性質(zhì)，破壞了連續(xù)重整環(huán)節(jié)各種反應(yīng)的正常進行。從使用PS-V與PS-VI兩種催化劑所需要的原材料入手比較，我們會發(fā)現(xiàn)除了PS-V的環(huán)烷烴質(zhì)量相對較大和芳烴質(zhì)量相對較少之外，其他原材料都沒有明顯區(qū)別。

4 催化劑的物化性質(zhì)

催化劑種類有很多，性質(zhì)和功效也各有不同，我們可以從物理和化學(xué)層面分析研究PS-V與PS-VI這兩種物質(zhì)的內(nèi)部組成的相同點與不同點。

5 催化劑的催化性能

5.1 對重整反應(yīng)的催化性能

通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕瘜W(xué)實驗，使用可以催化重整的化學(xué)裝置檢測這兩種催化劑的性能差別。該類化學(xué)反應(yīng)可以應(yīng)用于工業(yè)石油或汽油的進一步冶煉提純的過程中。

5.2 對烷烴轉(zhuǎn)化的催化性能

催化重整fashion發(fā)生的主要條件之一是存在催化劑進行催化，加快了化學(xué)反應(yīng)變化的速度，是反應(yīng)物內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)重新排序，形成新的物質(zhì)。主要參與的化學(xué)反應(yīng)有：含有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的飽和烴脫氧、結(jié)構(gòu)異化但分子量不變、有機物環(huán)化、hydrocracking，這四類現(xiàn)象發(fā)生后產(chǎn)生的熱能和釋放的能量有很大差異。對于催化劑催化能力的高低比較，除了可以檢驗物質(zhì)整體上的重整結(jié)果，還要對物質(zhì)結(jié)構(gòu)上發(fā)生的變化進行深入的研討。

若要分析分子結(jié)構(gòu)是如何轉(zhuǎn)化的，可以仔細(xì)的對兩種催化劑在化學(xué)實驗前后過程里，內(nèi)部結(jié)構(gòu)中各物質(zhì)的變化情況。經(jīng)試驗我們可以了解到，化學(xué)催化后，工業(yè)原油中環(huán)烷烴所占的比例都約在百分之一左右，表明PS-V與PS-VI這兩種物質(zhì)內(nèi)部的分子活躍度較高，轉(zhuǎn)化效率也隨之提高了。

工業(yè)作業(yè)過程包括對原材料的預(yù)先處理和催化重整這兩個重要步驟，以生成脫戊烷油為例，根據(jù)實驗結(jié)果可以看出含有碳量大于等于六的烷烴都沒有被催化，分子結(jié)構(gòu)并未從新組合，可以證明烷烴的化學(xué)反應(yīng)速率是非常緩慢的，整個反應(yīng)都遵循能量守恒的原則。在裝置內(nèi)部加入氫氣可以使烷烴分子結(jié)構(gòu)分裂，導(dǎo)致液體的產(chǎn)出減少，而脫氧過程又可以是烷烴分子生成環(huán)烷烴，可以產(chǎn)出高辛烷值的物質(zhì)。PS-V與PS-VI兩種催化劑的加入可以加快反應(yīng)效率，同時還可以減少氫氣與原料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而增加原料的提取效率。

5.3 催化劑的金屬功能和酸性功能

在PS-V與PS-VI中，這兩種性能相結(jié)合共同作用于反應(yīng)物中。金屬功能的核心在于金屬鉑，鉑原子可以加速烷烴分子的反應(yīng)時間。在催化劑的制作準(zhǔn)備實驗上，金屬性能和酸性功效相結(jié)合。通過分析兩種催化劑的組成結(jié)構(gòu)可以精確的反應(yīng)出金屬鉑對于阻止氫元素分裂烷烴分子、減少碳元素的堆積的成效。而由反應(yīng)過程記錄的酸堿折線圖的變化可以看出，不同的溫度范圍酸性的高低有很大差異，不同的酸性對催化作用的影響。

6 總結(jié)

在同一實驗條件下，PS-V與PS-VI二者的液體生成率、烷烴轉(zhuǎn)化率、碳元素的堆積多少和辛烷值的高低，都可以用來比較催化劑的催化重整強度大小，抑制氫元素分裂烷烴分子，提高烷烴分子脫氧環(huán)化的效率。

參考文獻：

[1]馬愛增，潘錦程，楊森年.高鉑型低積碳速率連續(xù)重整催化劑PS-Ⅶ的研究和評價[J].煉油技術(shù)與工程，2004（12）.