悬浮物制备高活性催化裂化基质材料及其催化性能研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0254

摘要/Abstract

摘要：

应催化裂化领域开发低成本、高活性基质材料以提高催化剂反应性能的迫切需求，以原位晶化型催化裂化催化剂晶化工序中产生的悬浮物为研究对象，借助XRD、SEM、NH₃-TPD、氮气吸附、粒度等表征手段对改性前后的悬浮物进行表征，并研究其应用于半合成型催化裂化催化剂中的催化性能。系统表征、评价结果表明：悬浮物为Y型分子筛和无定形硅铝物质的混合物，元素组成以氧化硅、氧化铝等为主，改性后悬浮物比表面积为490 m²/g、孔体积为0.42 cm³/g，结构稳定性优异，具有较高的总酸量，800 ℃、17 h微反活性达35%，显著高于在用基质材料。与未加悬浮物的催化剂相比，含悬浮物的催化剂在干气、焦炭不增加的情况下，转化率从81.1%增加到83.9%，重油收率从6.17%降低到5.06%，汽油收率从52.10%增加到53.95%，总液体收率从85.37%增加到86.59%，显示出优异的重油转化能力和产品选择性，可作为一种低成本、高性能基质材料应用于催化裂化领域。

关键词: 催化裂化, 悬浮物, 基质材料

Abstract:

In order to develop low-cost and highly active matrix materials in the field of catalytic cracking to improve the reaction performance of catalysts，the suspended solids generated in the in-situ crystallization catalytic cracking catalysts process are studied.XRD，SEM，NH₃-TPD，nitrogen adsorption，particle size and other characterization methods were used to characterize the suspended solids before and after modification，and their catalytic performance was studied when applied to semi-synthetic catalytic cracking catalysts.The system verification and evaluation results indicated that the suspension was a mixture of Y-shaped molecular sieve and amorphous silicon aluminum material，with elemental composition mainly composed of silicon oxide，aluminum oxide，etc.After modification，the suspension had the Brunauer-Emmett-Teller（BET） surface area of 490 m²/g and pore volume of 0.42 cm³/g.It had excellent structural stability and a high total acid content.The micro reactivity reached 35% at 800 ℃ for 17 hours，significantly higher than that of the matrix material in use.Compared with catalysts without suspended solids，catalysts containing suspended solids showed that the conversion yield was increased from 83.9% to 81.1%，the slurry yield was decreased from 6.17% to 5.06% and gasoline yield was increased from 52.10% to 53.95%，total liquid yields was increased from 85.37% to 86.59%，without increasing dry gas and coke.It demonstrated that suspended sludge had excellent heavy oil conversion ability and product selectivity，and could be used as a low-cost，high-performance matrix material in the field of fluid catalytic cracking.

Key words: fluid catalytic cracking, suspended sludge, matrix material

中图分类号:

TE624

张莉, 胡清勋, 陈军, 柳黄飞, 方华, 王久江, 刘宏海, 曹庚振. 悬浮物制备高活性催化裂化基质材料及其催化性能研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(7): 127-133.

ZHANG Li, HU Qingxun, CHEN Jun, LIU Huangfei, FANG Hua, WANG Jiujiang, LIU Honghai, CAO Gengzhen. Study on highly active FCC matrix materials prepared by suspended solids and catalytic performance[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2025, 57(7): 127-133.

图/表 12

表1

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参考文献 26

[1]	陈俊武.催化裂化工艺与工程［M］.2版.北京：中国石化出版社，2005：312-313.
[2]	LI Tao， ZHANG Ling， TAO Zhichao，et al.Synthesis and characterization of amorphous silica-alumina with enhanced acidity and its application in hydro-isomerization/cracking［J］.Fuel，2020，279：118487.
[3]	Zhipeng QIE， RABBANI A， LIANG Yan，et al.Multiscale investigation of pore network heterogeneity and permeability of fluid catalytic cracking（FCC） particles［J］.Chemical Engineering Journal，2022，440：135843.
[4]	王斌，张强，李春义，等.催化裂化催化剂基质表面强弱Brønsted酸性位数目对小分子烯烃收率的影响［J］.石油炼制与化工，2016，47（3）：10-15.
	WANG Bin， ZHANG Qiang， LI Chunyi，et al.Effect of Brønsted acid number on matrix of FCC catalyst on yield of light olefins［J］.Petroleum Processing and Petrochemicals，2016，47（3）：10-15.
[5]	于善青，刘雨晴，郭硕，等.半合成催化裂化催化剂主要组分对其孔结构的影响［J］.石油学报（石油加工），2024，40（2）：327-337.
	YU Shanqing， LIU Yuqing， GUO Shuo，et al.Influence of main components of FCC catalyst prepared by semi synthetic method on its pore structure［J］.Acta Petrolei Sinica（Petroleum Processing Section），2024，40（2）：327-337.
[6]	高明军，徐荣霞，谭映临，等.不同产地高岭土所制催化裂化催化剂的性能差异［J］.石油炼制与化工，2022，53（7）：64-69.
	GAO Mingjun， XU Rongxia， TAN Yinglin，et al.Performance difference of catalytic cracking catalysts made of Kaolin from different regions［J］.Petroleum Processing and Petrochemicals，2022，53（7）：64-69.
[7]	闫涛.高性能氧化铝催化材料的合成、表征与应用研究［D］.淄博：山东理工大学，2023.
	YAN Tao.Study on synthesis，characterization and application of high performance alumina catalytic materials［D］.Zibo：Shandong University of Technology，2023.
[8]	LI Tao， TAO Zhichao， ZHANG Ling，et al.Facile and cost-effective synthesis of acidity-enhanced amorphous silica-alumina for high-performance isomerization［J］.Journal of Solid State Chemistry，2021，300：122249.
[9]	李雪礼，袁程远，王启飞，等.抗铁污染催化裂化催化剂的制备及性能评价［J］.石油炼制与化工，2020，51（6）：42-46.
	LI Xueli， YUAN Chengyuan， WANG Qifei，et al.Preparation and performance evaluation of anti-iron contamination FCC catalyst［J］.Petroleum Processing and Petrochemicals，2020，51（6）：42-46.
[10]	鲍俊，曾双亲，杨清河，等.无定形硅铝材料的制备及应用研究进展［J］.石油炼制与化工，2024，55（3）：154-161.
	BAO Jun， ZENG Shuangqin， YANG Qinghe，et al.Research progress on preparation and application of amorphous silica-alumina materials［J］.Petroleum Processing and Petrochemicals，2024，55（3）：154-161.
[11]	金俊良，吕国诚，冯杰，等.热酸结合改性高岭石及流化催化裂化催化剂载体性能［J］.硅酸盐学报，2022，50（1）：226- 235.
	JIN Junliang， Guocheng LÜ， FENG Jie，et al.Thermal acid modification of kaolinite and performance of fluidized catalytic cracking catalyst support［J］.Journal of the Chinese Ceramic Society，2022，50（1）：226-235.
[12]	张莉，胡清勋，王久江，等.凹凸棒石黏土在催化裂化催化剂中的应用研究［J］.无机盐工业，2017，49（12）：69-71.
	ZHANG Li， HU Qingxun， WANG Jiujiang，et al.Research on application of attapulgite clay in catalytic cracking catalyst［J］.Inorganic Chemicals Industry，2017，49（12）：69-71.
[13]	刘涛，柳召永，郝帅，等.硅藻土在催化裂化催化剂重油转化中的应用［J］.石化技术与应用，2021，39（3）：177-180.
	LIU Tao， LIU Zhaoyong， HAO Shuai，et al.Application of diatomite in catalytic cracking catalyst′s heavy oil conversion［J］.Petrochemical Technology & Application，2021，39（3）：177-180.
[14]	汪博，包建国，文彬，等.不同产地高岭土作裂化催化剂载体可行性研究［J］.非金属矿，2020，43（3）：30-32.
	WANG Bo， BAO Jianguo， WEN Bin，et al.The feasibility study of Kaolin from different regions as the cracking catalyst carrier［J］.Non-Metallic Mines，2020，43（3）：30-32.
[15]	ALEKSEEVA T V， ALEKSEEV A O.Rectorite as a syngenetic component of a Soddy-podzolic soil［J］.Eurasian Soil Science，2020，53（10）：1502-1508.
[16]	刘小荷.稀土与硅改性氧化铝基质的制备及其重油催化裂化性能研究［D］.东营：中国石油大学（华东），2019.
	LIU Xiaohe.Preparation of alumina matrix modified by rare earth and silicon and its catalytic cracking performance for heavy oil［D］.Dongying：China University of Petroleum（Huadong），2019.
[17]	MA Zhi， DONG Junjie， LI Yingqian，et al.Modification of halloysite inner surface and its performance［J］.Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2017，36（8）：2850-2854.
[18]	JOUSSEIN E， PETIT S， CHURCHMAN J，et al.Halloysite clay minerals：A review［J］.Clay Minerals，2005，40（4）：383-426.
[19]	李忠，刘勇文.高岭土对流化催化裂化（FCC）催化剂性能的影响［J］.无机盐工业，2017，49（8）：81-84.
	LI Zhong， LIU Yongwen.Effects of Kaolin on properties of fluidized catalytic cracking catalyst［J］.Inorganic Chemicals Industry，2017，49（8）：81-84.
[20]	闫光奇，高传成，孟晓静，等.FCC催化剂新型载体的探索：皂石基复合材料［J］.山东化工，2014，43（5）：20-22.
	YAN Guangqi， GAO Chuancheng， MENG Xiaojing，et al.Study of the new support for FCC catalyst-saponite-based composite［J］.Shandong Chemical Industry，2014，43（5）：20-22.
[21]	熊晓云，曹庚振，杜学敏，等.炭黑模板法制备大孔原位晶化型催化裂化催化剂［J］.无机盐工业，2023，55（9）：134- 139.
	XIONG Xiaoyun， CAO Gengzhen， DU Xuemin，et al.Preparation of macroporous in situ crystallized FCC catalyst by carbon black template method［J］.Inorganic Chemicals Industry，2023，55（9）：134-139.
[22]	袁程远，陈强，赵倩，等.炼油FCC废催化剂硅掺杂拟薄水铝石原位构筑改性复活研究［J］.山东理工大学学报（自然科学版），2023，37（2）：20-23.
	YUAN Chengyuan， CHEN Qiang， ZHAO Qian，et al.Study on the regeneration for refining waste FCC catalyst by in situ construction of silica-doped pseudo boehmite［J］.Journal of Shandong University of Technology（Natural Science Edition），2023，37（2）：20-23.
[23]	姜山，赵亮.重质油催化裂化催化剂基质材料制备及应用研究［J］.辽宁化工，2022，51（5）：599-601，608.
	JIANG Shan， ZHAO Liang.Preparation and application of heavy oil catalytic cracking catalyst matrix materials［J］.Liaoning Che-
	Industry mical，2022，51（5）：599-601，608.
[24]	苗鹏杰，陈自娇，李守柱，等.利用废渣制备催化裂化催化剂及其催化性能研究［J］.石油炼制与化工，2022，53（9）：72-77.
	MIAO Pengjie， CHEN Zijiao， LI Shouzhu，et al.Preparation and catalytic performance of FCC catalyst from waste residue［J］.Petroleum Processing and Petrochemicals，2022，53（9）：72-77.
[25]	冯锐，方舟，周鹏，等.基质 Lewis 酸性调控及其催化轻烃裂化反应性能［J］.燃料化学学报，2024，52（2）：218-233.
	FENG Rui， FANG Zhou， ZHOU Peng，et al.Regulation of the Lewis acidity on matrix and their performance in the catalytic cracking of light hydrocarbons［J］.Journal of Fuel Chemistry and
	Technology，2024，52（2）：218-233.
[26]	闫涛，袁程远，柴军军，等.硅改性拟薄水铝石的合成及其在FCC催化剂中的应用［J］.石油化工，2021，50（11）：1115-1120.
	YAN Tao， YUAN Chengyuan， CHAI Junjun，et al.Synthesis of silica-modified pseudo boehmite and its application in FCC catalyst［J］.Petrochemical Technology，2021，50（11）：1115-1120.

项目	D₁₀/μm	D₅₀/μm	D₉₀/μm
悬浮物	1.19	15.30	46.87
高岭土	1.24	2.56	8.76

项目	D₁₀/μm	D₅₀/μm	D₉₀/μm
悬浮物	1.19	15.30	46.87
乳化后的悬浮物	0.66	3.71	9.73

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