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本论文利用小型固定流化床实验装置在不同反应条件下研究了大庆焦化蜡油和大港焦化蜡油与大庆直馏蜡油掺炼油在工业平衡催化剂RGD-1与LBO-16上的催化裂化反应规律,并通过大庆直馏蜡油添加模型碱性氮化物及焦化蜡油窄馏分的催化裂化反应性能变化规律,对影响焦化蜡油催化裂化因素进行了考察。通过催化剂积炭前后表征,分析了焦化蜡油催化裂化过程中催化剂的失活机理。
首先考察了重时空速、剂油比、反应温度及焦化蜡油掺入量对催化裂化反应产物分布的影响。结果表明,大庆焦化蜡油催化裂化反应性能优于大港焦化蜡油,焦化蜡油掺炼比、反应温度、剂油比和重时空速均对产物分布有不同程度的影响。实验最终确定了焦化蜡油在小型固定流化床实验装置上催化裂化反应的最佳操作条件:反应温度500℃,剂油比6.0,重时空速20h-1,大庆焦化蜡油掺炼比30wt%,大港焦化蜡油掺炼比20wt%。
然后对影响焦化蜡油催化裂化反应的因素进行了考察,详细分析了掺加模型碱性氮化物二甲基喹啉的大庆直馏蜡油催化裂化反应规律,认为碱性氮化物含量对焦化蜡油催化裂化过程存在影响,但不是使催化剂活性降低的唯一原因。通过对大庆和大港焦化蜡油窄馏分催化裂化性能的研究发现,两种焦化蜡油中400~450℃窄馏分三环和四环重芳烃含量最高,裂化性能最差,转化率最低,由此推断出焦化蜡油催化裂化反应性能差的原因,除了碱性氮化物含量较高外,重芳烃含量对其反应性能起重要影响。利用RGD-1积炭催化剂对大庆直馏蜡油催化裂化性能的考察结果表明,焦化蜡油掺加量与催化剂活性的降低直接相关,RGD-1催化剂的抗CGO污染能力优于LBO-16催化剂。
最后,通过对失活前后催化剂进行热重、X射线衍射、吡啶红外、扫描电镜等表征,分析了催化剂失活机理,认为焦化蜡油裂化性能较差是由多种原因造成的,一是多环芳烃相对于其它组分优先吸附在催化剂强酸中心上,不断脱氢缩合,形成焦炭覆盖活性中心而导致催化剂失活;二是焦化蜡油中的碱性氮化物迅速吸附在催化剂强酸中心上使活性中心中毒;三是焦化蜡油中的烯烃在B酸中心上形成正碳离子,经脱氢聚合生成多聚烯烃,覆盖了催化剂活性位。