催化裂化条件对处理生物质热解焦油的影响

为了研究催化裂化条件对生物质热解焦油处理的影响,以秸秆热解产生的焦油为原料,在固定床反应器实验台上,研究了石灰石、白云石和高铝砖3种催化剂作用下,温度、催化剂尺寸、床高等反应条件对焦油裂化的影响规律。实验结果表明,石灰石对焦油裂化有较好的催化效果,它作用下的产气率高,而且它是天然矿石,加工成本低,煅烧后耐磨性比白云石好,很适合生物质热解工艺中作为焦油裂化的催化剂使用。实验结果还表明提高裂化温度、增加床高、减小床料粒径都能有效地促进焦油深度裂化。该文结果可为焦油催化裂化工程设计提供指导。     

白云石和Ni-Al_2O_3焦油裂解催化剂的研究进展

煤和生物质经热解可部分转化为燃气和化学品,但该过程中产生的重质焦油利用价值低且危害设备系统安全。将热解焦油轻质化是提高燃料利用效率和气体产品质量的关键,其中催化裂解焦油是有效方法之一。本文综述了焦油催化裂解常用的两类催化剂—以白云石为载体催化剂和以γ-Al_2O_3为载体镍基催化剂的研究进展。镍基催化剂催化活性高,机械性能高,稳定性好,但制备成本相对较高,需再生使用;白云石催化剂价格相对较低,更适合非再生型的规模化生产。分析了白云石催化剂和镍基催化剂的焦油裂解原理,总结了两种催化剂的制备方法和助剂作用,对比了反应气氛、反应温度、停留时间等工艺条件对裂解反应的影响,展望了焦油裂解催化剂的研究前景。     

生物质焦油催化裂解过程中二次焦油成分

以秸秆热解产生的焦油为原料,在固定床反应器实验台上进行了催化裂解实验,研究了反应温度和催化剂种类对生物质焦油的裂解反应产物———二次焦油成分的影响规律。在高铝砖作为催化剂作用下,随着温度的升高,二次焦油构成有芳香化的趋势,多环芳烃的种类和含量都在增加。反应温度的提高有利于焦油的深度转化,二次焦油产率降低;但是高温下生成的二次焦油芳化程度更高,更容易引起催化剂积炭失活。当反应温度为900℃时,碱性催化剂白云石和石灰岩作用下二次焦油成分相似,以复杂的大分子环烃为主,而且焦油成分种类减少到10种左右;酸性催化剂高铝砖作用下焦油成分仍然很复杂,有将近30种,除了含有大分子环烃外,还含有部分石蜡烃,芳香族种类很多,多以双环、三环以及四环的形式存在。     

生物质焦油模化物蒸汽重整实验研究

生物质焦油是生物质热解和气化过程中不可避免的副产物,并且在生物质应用过程中存在有害的影响,因此对于生物质焦油转化的研究受到广泛的关注。本文在试制开发低流阻高强度的蒸汽重整整体式催化剂的基础上,以苯和甲苯作为焦油的模型化合物,在管式反应器上研究了该催化剂作用下,温度、蒸汽量对焦油催化转化以及裂解气体成分的影响;并实验研究了催化剂作用下温度和水碳摩尔比S／C对甲烷转化率的影响。实验发现,苯和甲苯的转化率都随温度的提高而升高。甲苯和苯在裂化温度900℃,S／C=2时整体式催化剂催化作用下转化率分别达到94．1％和77．1％;在600℃时实现了甲烷气体的高效转化;蒸汽量的增加有助于裂解气体成分的调整,同时也促进了消碳反应的进行。     

钼基催化剂对子长煤热解产品分布的影响

以陕北子长煤为原料,选用Mo基催化剂,讨论了催化剂用量、热解温度、停留时间对热解产物分布的影响,并利用热重对煤催化热解机理进行研究。实验表明,催化剂的加入可以实现煤的定向转化,当催化剂的加入量为4%、热解温度为640℃、停留时间为30 min时,焦油及焦油中轻质油收率最大;热重及热解特性指数P的研究表明,加入催化剂后热解的温度区间缩小,挥发分更容易析出,3种催化剂对煤热解的催化效果为Fe-MoCo-MoMoO_3。     

烟煤分段热解焦油生成规律的研究

分段热解可以研究不同阶段煤结构中化学键断裂的信息,也可以提高热解焦油产率。为了进一步了解分段热解产物的分布规律,本实验选用石河子烟煤,利用固定床反应器,分别研究了在N2、H2以及催化加氢情况下,分段热解与一段热解对焦油产率、半焦产率及焦油族组分的影响,其中Ni/Al2O3、Pt/Al2O3两种催化剂采用浸渍法制备。通过分析不同温度分段焦油的组成,考察了N2,H2以及催化加氢对不同温度分段热解的影响,实验结果表明:随着温度的升高,焦油产率下降;N2气氛下,在Stage I、Stage II和Stage III焦油产率分别为4.3%、0.53%和0.39%;在加氢和Ni、Pt催化加氢时,焦油的产率大约分别是相应阶段N2气氛下的1.2、3和2倍,分段热解相比于直接热解可以明显提高焦油产率;加氢以及催化加氢在分段热解中,在Stage I对脂肪族品质的改善不是很明显,只在C13-C25具有轻微的提升作用,Stage II在C13-C15,Stage III在C11-C15则有明显的提升作用;对于非脂肪族在3个阶段分别在C11-C15、C9-C18、C9-C11明显增加。因此,分段热解、加氢以及催化加氢,对于焦油的产率和品质都有明显的提升作用。     

低阶煤热解提质技术的研究进展

为实现低阶煤高效分级利用,从提高煤热解焦油品质出发,论述了低阶煤热解的机理和提高焦油品质热解工艺(加氢热解、催化热解、热解与催化裂解耦合工艺等)的研究现状,同时对炭基催化剂在热解与催化裂解耦合工艺中的应用情况进行了论述。指出低阶煤热转化过程的基础研究、热解与催化裂化耦合反应器的设计及催化剂的开发是今后低阶煤热解提质工艺发展的关键。     

镍沉积对催化剂表面性质及裂化性能的影响

采用程序升温脱附(TPD)、透射电子显微镜(TEM)等方法,在柴油的裂化反应中,进行了镍沉积对分子筛催化剂的表面性质及催化裂化性能的研究。结果表明,在与工业操作相对应的水蒸汽作用条件下,随着分子筛催化剂上金属镍量的增加,催化剂的结构和性质将发生不同程度的影响,导致催化剂的裂化活性下降,脱氢生焦量增多;水蒸汽处理温度的升高,金属镍分散度降低,将部分地抑制和消除镍的脱氢生焦倾向。     

Ni-Fe/坡缕石催化水蒸气重整杏核热解焦油制氢

以坡缕石为载体用共沉淀法制备了Ni-Fe/坡缕石催化剂,考察了不同煅烧温度、反应温度、水碳摩尔比条件下该催化剂对杏核热解焦油水蒸气重整制富氢气体的性能,采用扫描电镜、比表面积分析以及X射线衍射仪,对Ni-Fe/坡缕石催化剂进行了结构表征,并与其他3种生物质气化催化剂(石英砂,白云石,商业镍基催化荆Z409)进行了对比.结果表明,Ni-Fe/坡缕石催化剂具有良好的低温活性和抗积碳能力,在500℃、质量空速为0.62 h-1和水碳摩尔比为4.3的条件下,碳转化率达到了92.1%,在连续5 h的实验中未发现失活现象,而相同条件下Z409催化剂的活性寿命仅为90 min.     

提升管反应器中催化裂化与热裂化反应的模拟

利用小型提升管催化裂化实验装置对工业提升管中的催化裂化和热裂化反应进行了实验模拟研究,考察了反应停留时间、反应温度和剂油比对催化裂化和热裂化反应的影响,在此基础上对催化裂化反应工艺条件进行了分析.结果表明,缩短反应停留时间和提高剂油比可有效抑制提升管反应器中热裂化反应的发生,提高轻质油收率;提高反应温度虽然可在一定程度上提高轻质油收率,但反应温度过高会使热裂化反应加剧,从而使产物分布变差;当采用高温、大剂油比操作时,缩短反应时间,尽量消除提升管反应后期的热裂化反应,是改善催化裂化产物分布的关键.     

提升管反应器中催化裂化与热裂化反应的模拟

利用小型提升管催化裂化实验装置对工业提升管中的催化裂化和热裂化反应进行了实验模拟研究，考察了反应停留时间、反应温度和剂油比对催化裂化和热裂化反应的影响，在此基础上对催化裂化反应工艺条件进行了分析。结果表明，缩短反应停留时间和提高剂油比可有效抑制提升管反应器中热裂化反应的发生，提高轻质油收率；提高反应温度虽然可在一定程度上提高轻质油收率，但反应温度过高会使热裂化反应加剧，从而使产物分布变差；当采用高温、大剂油比操作时，缩短反应时间，尽量消除提升管反应后期的热裂化反应，是改善催化裂化产物分布的关键。     

降低FCC汽油硫含量的催化裂化催化剂评价

提出了在催化裂化过程中进行汽油催化脱硫的技术路线 ,研制出催化裂化汽油脱硫催化剂DS Z3。以减压蜡油为原料 ,在固定流化床反应装置上对其性能进行了评价。结果表明 ,该催化剂不管是作为催化裂化催化剂单独使用 ,还是与普通的FCC催化剂混合使用 ,都具有明显的脱硫效果 ,并能不同程度地提高汽油和C3 +C4的收率。此外 ,使用催化裂化脱硫催化剂DS Z3还可以使汽油在烯烃含量下降的同时 ,辛烷值有所增加。     

重油催化裂化装置提升管在线取样研究

利用自行研制的工业提升管在线取样系统对胜利石化总厂重油催化裂化装置提升管进行了在线取样 ,并对取得的液体和催化剂样品进行了分析 ,从而得到了重油催化装置提升管反应器中液体产品分布、催化剂活性、催化剂上碳含量沿提升管高度的变化规律。重油催化裂化反应主要发生在提升管的中下部区域 ,改善产品分布和优化反应进程必须在此区域采取措施 ,应对该区域的反应参数 (反应温度、催化剂性能及进料性质等 )进行控制。在提升管油剂混合处 ,催化进料并没有完全汽化 ,仍有部分重组分以液相存在 ,这对提升管反应器内的反应过程不利 ,易使提升管喷嘴上方区域结焦。     

载体特性对催化裂化催化剂性能的影响

研究了制备流化催化裂化(FCC)催化剂常用载体的孔结构、酸性特点和反应性能,结果表明胶溶双铝载体和高岭土原位晶化载体具有适合制备重油FCC催化剂的条件.将胶溶双铝载体和高岭土原位晶化载体分别制备成FCC催化剂,采用固定流化床反应器对其反应性能进行了评价,表明采用原位晶化载体制备的FCC催化剂具有更好的重油转化能力.     

助剂钾对Ni/Al2O3催化转化焦油模型化合物的影响研究

以甲苯为焦油模型化合物,分别以KCl,K2CO3为前驱体,考察了助剂钾对Ni/Al2O3催化剂催化转化反应性能的影响.实验结果表明：添加助剂钾可以降低镍基催化剂表面酸性,有效改善催化剂的活性,但在催化剂煅烧过程中钾离子不能与载体形成晶石结构,在反应过程中容易流失.KCl和K2CO3均具有较好的抗积炭性能,但由于K2CO3属于强碱性物质,催化剂负载后容易因吸水硬度降低.     

稀土改性β沸石对流化催化裂化催化剂性能的影响

以稀土改性β沸石替代质量分数为5%的REUSY作为流化催化裂化模式催化剂的活性组分,利用轻油微反活性试验和固定流化床装置评价了其催化性能。结果表明,在流化催化裂化催化剂中加入一定量稀土改性β沸石,可以提高原料油的转化率,降低催化剂的比积炭及催化裂化汽油的烯烃含量,并能使汽油的辛烷值有所提高或保持不变。稀土改性β沸石是优良的流化催化裂化催化剂活性组分。     

重油催化裂化装置结焦原因分析及抑制措施

对胜利石化总厂催化裂化装置反应系统各部位焦块的组成和结焦原因进行了分析 ,提出了一系列抑制或减少结焦的措施。抑制或减少提升管进料喷嘴上方区域结焦的关键在于提高催化裂化进料的汽化率和改善催化剂的流动状况 ,保证催化剂有合适的预提升线速和密度。对于沉降器顶部和转油线部位 ,减少结焦的关键在于防止油气中易结焦组分的冷凝和缩短反应油气在这些部位的停留时间     

废流化催化裂化催化剂气相活化脱镍研究

提出了一种新的废流化催化裂化催化剂气相活化脱镍技术。对气相活化条件、酸洗条件、脱镍后催化剂的活性和稳定性进行了考察。实验结果表明,该技术对脱除废流化催化裂化催化剂上的镍效果显著,脱镍率最高可达80%,脱镍后的催化剂微反活性大幅度提高,并且稳定性较好。