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Rive Technology和W.R.Grace的合资公司通过创新的催化剂解决方案Rive Technology和W.R.Grace的合资公司通过创新的催化剂解决方案

2020-01-02靳爱民

石油炼制与化工 2020年4期
关键词:介孔烯烃炼油厂

2010年,Rive Technology和W.R.Grace的合资公司采用麻省理工学院开发的MHY沸石技术把高度相互连通的介孔导入了传统的分子筛催化剂,物料分子在分子筛晶体中的强化扩散提高了产品收率和工艺效率,从而提高了炼油厂的盈利能力。该合资公司于2012年实现了这一开创性新流化催化裂化(FCC)催化剂的商业化。

MHY-分子筛催化剂采用表面活性剂模板-分子筛合成-介孔构造的制备技术,分子筛晶体中形成了有序、可控、水热稳定的介孔。MHY-分子筛开发思路是在沸石晶体内产生体积和数量高度可控的有序介孔,不仅分布均匀,并且相互连通,从而增强了物料分子进出分子筛催化活性位的能力。因此与传统的FCC活性基质材料相比,裂解分子更大,选择性更强。炼油厂的低碳烯烃等裂解产品大幅度增产,而单位转化率的生焦量减少,这两方面都很重要。

进入传统Y-分子筛内部的分子动力学直径约为 1 nm,相当于沸点510 ℃的烃类化合物。沸点更高的大分子烃裂化通常由FCC装置中的介孔氧化铝担任。但这类材料的选择性裂化酸性位较少,其作用机理是断裂富氢侧链,以便让它们进入分子筛内部。

而MHY-分子筛催化剂存在大量有序介孔(3~5 nm),使得沸点在510~593 ℃范围内的大物料分子能够直接接近沸石中的强酸中心。而且,与传统活性基质材料相比,MHY-分子筛催化剂裂解这些较大物料分子的选择性更高,同时在商业上也实现了塔底油的低焦炭选择性裂化。在催化剂孔隙中形成焦炭之前,轻质高价值产物就能离开MHY-分子筛催化剂,可避免过度裂化、氢转移或缩合反应。一次和二次“裂解产物”中的低碳烯烃非常不稳定,特别是在FCC装置提升管和反应器内的高温下,如果这些初级产物在催化剂内停留时间太长,氢转移后会变成低价值的低碳饱和烃。MHY-分子筛催化剂中的有序介孔有利于高价值低碳烯烃的快速扩散,保证了目的产品的收率,而且氢转移反应减少对提高汽油辛烷值也有利。

在分子筛或催化剂中首次导入有序介孔是质的飞越。烃分子进出催化剂颗粒的扩散能力增强,对提高重质原料选择性、降低原料成本、延长催化剂循环寿命、保留高价值产品收率都有好处。

MHY-分子筛催化剂的特性包括:低碳烯烃增加、汽油辛烷值提高、碳差(delta coke)降低(焦炭减少)、渣油改质效果改善、炼油厂操作更灵活。世界各地的炼油厂已利用这些标志性优势在几种不同的目标/约束方案下提高了 FCC装置的盈利能力和操作灵活性。

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