催化裂化汽油加氫精制催化劑的研究進展

嚴增治

摘要：催化裂化汽油的生產(chǎn)過程中可以采用加氫精制的工藝，這也是目前行業(yè)內(nèi)應(yīng)用較為普遍的技術(shù)類型。在該技術(shù)的應(yīng)用過程中，如果可以選取合適的催化劑，將有效降低生產(chǎn)成本并提升產(chǎn)品的質(zhì)量。立足于現(xiàn)狀，首先介紹了FCC汽油基本特征，其次對催化裂化

關(guān)鍵詞：催化裂化汽油；加氫精制；催化劑技術(shù)

引言

催化裂化汽油在工業(yè)生產(chǎn)活動中具有廣泛的應(yīng)用，其同時也是目前汽車的主要能源類型之一。隨著近些年來國家對于汽油的技術(shù)標準以及環(huán)保要求不斷提升，目前催化裂化汽油的產(chǎn)品質(zhì)量也逐漸成為行業(yè)發(fā)展的主要限制因素。為了進一步介紹催化裂化汽油的加氫精制催化劑的選擇策略，現(xiàn)就FCC汽油的特征介紹如下。

一、FCC汽油概述

FCC汽油在我國的車用汽油占比中很高，所以其清潔化也是目前行業(yè)發(fā)展中最為關(guān)心的問題之一。該類型的汽油具有烯烴含量高、硫元素含量高的特征，同時燃燒后會產(chǎn)生大量的硫化物，從而對環(huán)境產(chǎn)生一定的影響和壓力。另外，烯烴本身也屬于積碳的主要影響因素，會影響汽車的性能并導(dǎo)致不完全燃燒，進而影響熱值。在催化裂化汽油的生產(chǎn)過程中，F(xiàn)CC汽油的處理需要選擇合適的處理技術(shù)，而核心就是活性較強且具有針對性的催化劑，只有選擇了合適的催化劑，才能夠確保生產(chǎn)效益達到預(yù)期的標準。

二、催化裂化汽油加氫脫硫催化劑的選擇

1.活性組分選擇與匹配

活性組分的匹配與選擇對于催化裂化汽油的加氫精制具有重要的影響。常規(guī)條件下，選擇Mo以及W都可以作為活性的組分，配合Co以及Ni作為輔助活性成分，這樣在確保電子特征的同時也可以在幾何的特性方面更好的契合催化裂化汽油的加氫精制反應(yīng)。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果顯示，如果選擇過渡金屬氮化物以及碳化物來作為加氫脫硫的材料，其活性往往高于預(yù)期的標準值，但是也存在穩(wěn)定性不足的問題，影響加氫脫硫以及加氫脫氮的實際活性。所以，在進行選擇時，還是以上述提到的技術(shù)配比來進行選擇即可。

2.載體選擇

載體在整個催化裂化汽油的加氫精制過程中主要承擔均勻、分散的任務(wù)，其能夠為整個反應(yīng)提供反應(yīng)的場所，從而確保反應(yīng)的速度加快，在更短的時間內(nèi)完成更多的反應(yīng)。從這個角度上來看，催化裂化汽油的加氫精制與催化劑內(nèi)部的金屬組分會存在一定的相互作用，利用好這種相互作用就可以提升載體的功能性。最初在研究領(lǐng)域選擇氧化鎂來作為催化裂化汽油的加氫精制的反應(yīng)載體，其優(yōu)勢在于可以有效提升催化反應(yīng)的效率，不過存在強度低、不耐磨損的問題。國內(nèi)一些研究者采用了鈦硅、鎂鋁以及鈦鋁等材料進行復(fù)合，從而形成了新的氧化物載體。在這個載體作為反應(yīng)的介質(zhì)時，能夠有效提升加氫脫硫的效率，綜合脫除率可以高達90%以上。除此之外，配合堿性較強的催化劑更可以確保催化劑的脫除效果。

3.助劑選擇

目前催化裂化汽油的加氫精制過程中最常用到的是Ni以及Co兩種助劑類型，其中及加氫催化劑中適當?shù)奶砑覼n以及Mg，就能夠有效提升催化劑的脫硫活性。在反應(yīng)過程中要盡可能的抑制一些不合理的反應(yīng)，選擇性的添加部分其他類型的脫硫劑，可以有效提升反應(yīng)率。一般來說，常用的堿金屬包括有Na、K以及Li等，這些金屬添加后也可以有效提升催化裂化汽油的加氫精制的脫硫效率，從而提升產(chǎn)品的質(zhì)量。

三、催化裂化汽油辛烷值恢復(fù)催化劑的選擇

1.單一載體

在單一載體的選擇時，常用到ZSM-5沸石，該類型的催化劑具有良好的催化性能，也是目前公認的催化裂化汽油的加氫精制反應(yīng)過程中辛烷值恢復(fù)催化劑的合適材料。在研究中人們發(fā)現(xiàn)，其對于辛烷值的影響主要通過多功能的催化效果，其中ZSM-5作為載體時再合理匹配上催化劑的加氫功能，就可以在完成脫硫的同時降低對于汽油辛烷值的影響，整體合成的平順性更強，具有顯著的經(jīng)濟效益。

2.復(fù)合型載體

復(fù)合型載體的選擇主要是由于單一沸石催化劑本身無法實現(xiàn)加氫異構(gòu)與活性化的平衡問題，所以采用復(fù)合型載體的方式來實現(xiàn)兩者的平衡。其中，國外應(yīng)用較為普遍的一種復(fù)合載體為HMOR/HZSM-5載體，該載體的特征是能夠控制酸量、孔結(jié)構(gòu)，在實現(xiàn)加氫異構(gòu)處理的同時也能夠保持良好的活性。在該載體的使用過程中，可以避免副反應(yīng)發(fā)生率較高的問題，同時能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)分子的有序擴散，同時更適應(yīng)于L酸以及B酸的分布，同時還具有降烯烴、穩(wěn)定系統(tǒng)的能力，具有很好的液收率。

3.介孔分子篩

介孔分子篩載體屬于孔徑較大的載體類型，該載體內(nèi)部具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)，可以以此來作為大分子吸附以及催化轉(zhuǎn)化的場所。在烷烴的異構(gòu)反應(yīng)過程中，介孔分子篩具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，可以顯著降低擴散的限制條件，同時也可以改善催化反應(yīng)環(huán)境，促進催化裂化汽油的加氫精制的效率。目前應(yīng)用較為廣泛的介孔分子篩為KIT-6，該活性催化劑的效率相對比較高，且成本不高，具有推廣應(yīng)用的價值。

4.組合催化劑

組合催化劑一般需要配合催化裂化汽油加氫精制工藝的優(yōu)化來實現(xiàn)其功能，在選擇FCC汽油作為原料時，需要選擇不同的催化反應(yīng)器，第一層采用常規(guī)的加氫脫硫催化劑進行處理，而第二層則選擇ZSM-5系列的催化劑進行處理，這樣一來就可以在不更換催化劑的情況下實現(xiàn)催化活性與脫硫效率的同步開展，從而達到脫硫、保存辛烷值的目的。

總結(jié)

綜上所述，加氫精制的過程實際上就是催化劑催化反應(yīng)的過程，而催化劑的活性以及催化能力也將決定加氫精制的最終效果。結(jié)合FCC汽油的加氫精制技術(shù)應(yīng)用的階段與特征來看，選擇合適的加氫脫硫催化劑以及選擇合適的辛烷值恢復(fù)催化劑都可以有效改善汽油的性能，更好的適應(yīng)我國現(xiàn)階段的國情要求以及行業(yè)指標。

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（作者單位：中海石油中捷石化有限公司）