FCC工艺中提升增产丙烯助剂性能研究进展
2022-02-12吕鹏刚刘涛叶行黄校亮段宏昌谭争国
吕鹏刚,刘涛,叶行,黄校亮,段宏昌,谭争国
(1 中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心,甘肃 兰州 730060;2 中国石油青海油田格尔木炼油厂,青海 格尔木 816099)
随着丙烯需求的不断增长,下游产品市场稳步扩大,使得丙烯产量在化工行业中有着至关重要的地位。近年来,丙烯的主要来源有石脑油蒸汽裂解工艺(SC)和炼厂硫化催化裂化(FCC)工艺副产丙烯(见图1),前者存在高能耗(800℃反应)且丙烯收率受原料组成限制等问题,而后者工艺具有原料来源广、操作灵活度大、生产成本低等优点,使后者工艺的丙烯产能在国内逐渐超过蒸汽裂解。
图1 2019年国内丙烯工艺路线格局[3]
在不改造装置、不明显改变产品结构和质量条件下,给FCC 催化剂中添加增产丙烯助剂是一种灵活、高效且无副作用的提升丙烯产量的优选方案。目前几种增产丙烯助剂已经实现了在FCC 工艺工业装置上的应用,表1所示为目前工业装置中已实际使用的几种增产丙烯助剂的性能特点及效果,通常在FCC 主催化剂中添加增产丙烯助剂藏量为3%~6%,这对原装置反应热平衡、转化率影响较小,而且对FCC 产品分布有一定的辅助调节作用。结果表明,增产丙烯助剂的加入使得FCC汽油和焦炭产率略有下降,液化气收率增加,丙烯收率可提高1个百分点左右,并且使汽油品质得到改善。
表1 目前工业装置使用的增产丙烯助剂性能特点和效果[5-11]
目前FCC 工业催化剂中使用的增产丙烯助剂大部分是基于活性组分ZSM−5 分子筛开发,并且为了使ZSM−5 分子筛发挥最佳性能,常将分子筛与基质(高岭土和黏结剂)混合,使分子筛分散在基质内,进而提升助剂的催化转化性能。其中活性组分ZSM−5 分子筛拥有特殊的孔道结构和择形催化的特点,可以将FCC 汽油中的直链烯烃(如C烯烃)裂解为以丙烯为主的C~C的轻质烯烃,这些汽油烯烃来源于重质原料油的一次裂化,如常用的减压柴油(VGO)在主催化剂HY沸石催化剂上转化生成的一次裂化产物FCC 汽油,ZSM−5 分子筛会选择性地对其进行接力转化。
随着FCC 工艺原料日趋重质化,使得FCC 工艺条件苛刻度不断加深,这对催化剂的性能也提出了更高的要求。因此,在FCC 工艺中添加的增产丙烯助剂的性能也需要进一步提升。目前提升增产丙烯助剂性能的有效手段一种是对助剂中活性组分ZSM−5 分子筛进行改性,主要包括调变分子筛的酸度、改善孔结构及粒度和提高水热稳定性。除了对ZSM−5 分子筛改性之外,改善另一种重要组分基质的性能对提升丙烯收率也具有积极作用,特别是在工业生产应用中,基质在催化裂化反应过程中不仅对助剂/主催化剂的传质、传热、强度、水热稳定性和催化剂再生有重要作用,还对催化裂化反应的活性和产品分布有重要影响。因为ZSM−5 分子筛对重油大分子几乎无裂解活性,因此,在加入增产丙烯助剂时为了不稀释主催化剂的活性,需考虑提升助剂中基质对重油大分子的预裂解活性,避免助剂的加入对原催化系统重油转化率的影响,保证系统催化剂对重油的裂解活性。首先是改善基质的孔结构,使孔结构呈梯度分布,令其具有较高的孔隙率,这有利于FCC 汽油扩散和孔内油分子的汽提,提高反应的传质效率;其次是改善基质的酸性,使其梯度分布,能够使大分子在进入微孔分子筛之前先在基质中L酸性位上进行预裂化,而基质中的B酸对大分子的裂化和降低焦炭产量有一定的积极作用,减缓了分子筛活性位点被焦炭覆盖而失活,对产品中低碳烯烃的收率会有直接影响。因此,改善基质孔结构和酸度对增产丙烯助剂性能的提升具有重要意义。本文主要从两个方面(活性组分ZSM−5 分子筛和基质)综述了目前提升增产丙烯助剂性能的研究进展,以达到在FCC 工艺中最大限度增产丙烯的目的,对将来开发高性能增产丙烯助剂具有重要的现实意义。
1 活性组分ZSM−5分子筛
1.1 调变分子筛的酸度
ZSM−5 分子筛在催化裂化FCC 汽油烯烃裂化为低碳烯烃时,在增产丙烯助剂上发生的氢转移反应会消耗烯烃,并加速干气和焦炭的生成,降低助剂的性能。Lin 等系统地研究了ZSM−5分子筛酸强度对FCC 汽油中1−戊烯转化产品中丙烯选择性的影响,发现强酸性位点可以促进反应路径Ⅰ'(C烯烃→C烯烃+C烯烃)和Ⅱ'−1(C烯烃→C烯烃+C烯烃)的发生,有利于生成乙烯和丙烯;而弱酸性位点则优先促进反应途径Ⅱ'(2C烯烃→C中间体→C烯烃+C烯烃)和Ⅱ'−2(C烯烃→2C烯烃),其在生成低碳烯烃的同时更利于产生丙烯,如表2所示。因此,调变ZSM−5分子筛催化剂弱酸与强酸的比例是提升丙烯选择性和产率的关键。
表2 不同酸强度的ZSM-5(Z−1~Z−5)系列分子筛催化剂催化1-戊烯裂化反应性能[24]
1.1.1 引入稀土金属
在ZSM−5分子筛中引入La、Ce、Sm 等稀土金属对分子筛的酸度影响较大。Wang等研究了一系列稀土金属改性HZSM−5分子筛对其酸度的影响,发现稀土金属不仅改变了HZSM−5分子筛的酸性性能,还改变了酸中心的数量,如表3所示,稀土金属的引入使HZSM−5分子筛强酸和弱酸含量均有不同程度的增加。另外,Yoshimura 等还发现La 改性ZSM−5 分子筛在改变其酸度的同时,La 的引入会使ZSM−5分子筛骨架的Al—O键长变短,提高分子筛的热稳定性。
表3 稀土金属改性HZSM-5分子筛催化剂酸量变化[27]
王鹏等研究了稀土金属La、Ce 分别改性ZSM−5 分子筛对FCC 汽油催化裂化性能的影响,结果如表4 所示,发现引入稀土La、Ce 改性可以增加ZSM−5 分子筛的强酸含量和总酸量。这是因为稀土金属f 轨道的存在有利于L 酸的形成,导致总酸量增加,提高了ZSM−5 分子筛对FCC 汽油的裂化性能,使得产品气中丙烯产率显著增加。
表4 稀土La、Ce改性前后ZSM-5分子筛酸量和催化FCC汽油裂化反应性能[28]
1.1.2 引入过渡金属
当过渡金属引入ZSM−5 分子筛时,可与之结合形成一种具有双功能催化作用的催化剂,这是因为过渡金属在ZSM−5分子筛中可以产生新的L酸性中心,其与B酸性中心相结合协同作用于裂解高碳烯烃原料的脱氢,有助于增产轻烯烃的收率。Li等采用浸渍法引入TiO对ZSM−5 分子筛进行改性,发现Ti使HO 发生极化得到质子,使得改性后分子筛的B酸含量增加,促进正碳离子的形成,有利于丙烯选择性的提高。Lappas 等研究了Ga、Cr和Cu 分别改性HZSM−5 分子筛在催化减压柴油催化裂化催化剂中作为助剂[添加量2%(质量分数)]的性能,如表5所示,相比未改性的HZSM−5分子筛,引入Ga、Cr和Cu改性分子筛催化剂使产品中丙烯收率分别提升了0.25%、0.48%和1.52%,其中Cu 改性ZSM−5 分子筛的效果最为明显,这是由于Cu 离子的引入抑制了骨架铝的脱除,并且Cu−HZSM−5 分子筛催化剂的总酸量高于其他过渡金属改性的分子筛,使得丙烯收率显著提升。
表5 过渡金属改性HZSM-5助剂催化减压柴油裂化反应性能[14]
1.1.3 引入碱性金属
碱性金属的引入有助于减少酸性位或减弱酸强度来调变ZSM−5 分子筛的酸性性能,主要是通过控制ZSM−5 分子筛的酸性和脱氢活性来促进脱氢裂解,从而抑制氢转移反应,达到提高轻烯烃收率的目的。Wakui等研究了Mg、Ca、Sr和Ba等一系列碱土金属改性HZSM−5分子筛,其酸量变化见表6,发现碱性金属的引入使HZSM−5 分子筛催化剂中的部分强酸位点转化为弱酸位点,这有利于提升丙烯的选择性。
表6 碱性金属改性HZSM-5分子筛催化剂的酸量变化[32]
Mehla 等研究了碱性金属质量分数为1%的Ca、K分别改性ZSM−5分子筛作为助剂[添加量7%(质量分数)]对减压柴油催化裂化性能的影响,发现中强碱性金属Ca 改性的ZSM−5 分子筛强酸含量降低了0.363mmol/g,弱酸含量增加0.07mmol/g,原料转化率基本稳定;而引入强碱性金属K 改性ZSM−5 分子筛致使其强酸和弱酸含量均大幅降低,原料转化率有所降低,但产品中丙烯选择性有所提高,这是因为强碱性金属的引入会减少其酸性活性中心,在增加催化剂碱度的同时降低助剂上发生的氢转移反应,抑制芳烃的生成,使丙烯选择性增加。然而,在引入碱性金属改性ZSM−5 分子筛时,需要注意强碱溶液会破坏分子筛的晶体结构,会将其转化为大孔且酸性位含量非常低的非晶体材料,降低其催化性能。而使用弱碱溶液会溶解少量的AlO和SiO,使之成为含有介孔的多级孔材料,加快反应过程中产物的扩散速率,提高传质效率。
1.2 改善孔结构及粒度
ZSM−5 分子筛的微孔和介孔在FCC 反应中有着不同的作用,其中微孔主要提供酸性位点,而介孔及大孔主要起反应物的吸附和产物的脱附扩散作用,减小扩散长度来缩短产物停留的时间,对FCC工艺中提升丙烯产率至关重要。因此,在保证ZSM−5 分子筛足量微孔进行择形选择性的前提下,增加其介孔或大孔数量,不仅会加快反应过程中裂解分子在分子筛孔道中的脱附速率,而且能避免产物过度裂解、氢转移、焦化和烯烃相互转化等不良反应的发生,使产品中丙烯收率有所提升。同时在反应大分子时,介孔内的酸性位点也起到了重要作用。
常见的调变ZSM−5 分子筛孔结构的方法有两种:一种是合成分子筛过程中使用不同的模板剂来调变分子筛的孔结构;另一种是在合成分子筛后采用 酸/碱 处 理 的 方 式 来 实 现。Siddiqui 等在 催化阿拉伯轻质减压柴油裂解中,用硬模板法合成的多级孔结构ZSM−5 分子筛作为助剂,与添加的常规ZSM−5 分子筛助剂相比,在汽油收率相近的情况下,丙烯收率提升了3.2%,这归因于ZSM−5 分子筛中介孔数量的提升,降低了在助剂上对一次裂化产物的二次反应,提高了丙烯收率。Dong等也发现介孔数量提升的ZSM−5 分子筛催化剂对大分子重质烃原料表现出更高的活性,如图2所示,在多级孔结构、平均晶粒尺寸为7nm 的ZSM−5 分子筛上,较短的扩散长度使丙烯选择性和产率显著提升。Jermy 等将ZSM−5 分子筛通过稀NaOH 溶液处理后,作为助剂应用于减压柴油的催化裂化反应中,相比未处理的ZSM−5 分子筛,丙烯收率提升了3.6%。这归因于碱处理增加了ZSM−5 分子筛的介孔度,使初级一次裂化产物吸脱附速度加快,停留时间缩短,弱化了助剂上消耗烯烃的氢转移反应,减少了二次反应的发生。
图2 在多级孔结构ZSM−5分子筛催化剂上多产丙烯示意图[42]
除了改善孔结构外,减小颗粒尺寸也是缩短产物停留时间、提升扩散性能的有效途径。Mochizuki 等在合成ZSM−5 分子筛过程中通过控制凝胶的含水量,合成了不同晶粒尺寸(65nm~1μm)的HZSM−5分子筛,在催化裂化反应中,晶粒尺寸的减小抑制了催化剂表面和孔内焦炭的生成,使传质速率加快,提高了催化活性和催化剂的寿命。Konno 等考察了不同晶粒尺寸的ZSM−5 分子筛在石脑油催化裂化反应中的动力学,发现在较小纳米颗粒尺寸的ZSM−5 晶体中,扩散阻力会显著降低,在石脑油催化裂化反应过程中表现出较高的烯烃收率和稳定的活性。但是,需要注意的是,在ZSM−5 分子筛中引入介孔/大孔虽然能提升重油大分子的裂化活性以及丙烯收率,但与纯微孔分子筛相比,水热稳定性会有所降低,因此在改善孔结构的同时提高分子筛的水热稳定性也必不可少。
1.3 提高水热稳定性
随着催化裂化多产丙烯操作条件苛刻度的不断提升,对催化剂的水热稳定性要求更高。由于ZSM−5 分子筛随着反应的进行会出现不可逆失活,因此通过改性的手段提高ZSM−5 分子筛催化剂在反应中的水热稳定性,提高其使用寿命,是其工业应用的重点。
1.3.1 P改性
引入P改性是目前提高ZSM−5分子筛稳定性和性能应用最广泛的方法。P 改性有助于稳定分子筛中的骨架铝,抑制骨架铝的脱除,使改性后的ZSM−5 分子筛催化剂的水热稳定性提高。已有研究表明,磷酸改性的P−ZSM−5 分子筛催化剂不仅稳定性有所提高,而且在苛刻的水热条件下保留了大量的酸性活性中心,提升了催化裂化产物中丙烯的选择性和产率。
常用的磷源为磷酸溶液和酸性较弱的磷酸盐,在450~650℃之间焙烧,70~120℃干燥1~6h。分子筛和P 的相互作用并不依赖于磷酸盐的来源,而P改性对活性的影响主要取决于P/Al 比、活化条件、ZSM−5 分 子 筛 的Si/Al 比 和 晶 粒 尺 寸 等 参 数。Blasco 等使用HPO和NHHPO对ZSM−5 分子筛进行浸渍改性研究,也发现无论引入什么P源,均能提高ZSM−5分子筛骨架铝的水热稳定性,而P的引入量决定了P 改性分子筛蒸汽处理后所保留酸性中心的比例,当P/Al 摩尔比在0.5~0.7 之间时,P−ZSM−5 分子筛催化剂的酸性和裂解活性达到最佳值。Zhao等发现P浸渍改性ZSM−5分子筛催化剂应用于石脑油催化裂化反应中,当P 含量为1.5%(质量分数)时,丙烯的选择性提升约17%,产率达到最大。
图3 P与分子筛相互作用示意图[55]
1.3.2 其他改性
除了上述引入P改性可以增强ZSM−5分子筛的水热稳定性之外,有学者发现稀土金属改性和含氟化合物改性也能达到提升ZSM−5 分子筛水热稳定性的目的。正如文中所述,稀土金属的引入不仅可以调变分子筛的酸度,而且稀土离子与沸石骨架上的氧原子配位生成RE(OH),使邻近的Al—O键键长变短,加强Al—O键之间的相互作用,有效抑制了骨架脱铝,提高了分子筛的水热稳定性。
利用含F化合物对分子筛的改性来提升ZSM−5分子筛在催化裂化反应中性能的研究已有报道。Ji 等采用不同浓度的HF−NHF 刻蚀法制备了层状ZSM−5 分子筛,其酸度和孔结构均得到了改善,得到结晶度较高的ZSM−5 分子筛。赵国良等采用氟化物改性ZSM−5分子筛,发现F的引入使分子筛酸度和孔结构均得到了改善,且分子筛催化剂的相对结晶度也得到了提升,氟化物改性后的HZSM−5在水热老化条件后仍具有较高的水热稳定性。对氟化物改性ZSM−5 提升分子筛水热稳定性的一种推测是氟硅酸铵的引入促进了催化剂中无定形物种的脱除,使其结晶度提高;另一种推测是氟硅酸铵产生的单晶硅填补了分子筛催化剂中含有的晶格缺陷。
2 基质
基于分子筛开发的催化剂/助剂用于FCC 工艺时,为了获得最佳性能,分子筛常被分散在基质(高岭土和黏结剂)内,如图4所示。基质在FCC催化剂/助剂中占70%左右(质量分数),一方面是用于担载活性组分,给催化剂/助剂提供适宜的传质、传热、机械强度和水热稳定性,易于催化剂再生;另一方面对重油的预裂解主要在基质中进行。因此,基质的酸性性能对FCC 反应的活性和产品分布也有重要的影响。基质孔结构、酸度的改善对提升催化剂重油转化能力具有重要意义。典型的基质土主要为黏土,如高岭土、埃洛石、累托石和蒙脱土等,这些基质均具有良好的耐热性、耐磨性、机械和化学稳定性以及适度的酸性。因此,基质在提高FCC 工艺中催化剂/助剂性能的重要性不言而喻,其有效途径是实现孔结构和酸性的梯度分布,使重油大分子在进入微孔分子筛之前先在基质中L酸性位上进行预裂化,其基质中的B酸对重油大分子的裂化和降低生焦炭有一定的积极作用。
图4 分子筛在基质中分散示意图[12]
2.1 基质的孔结构
由于FCC 工艺原料中含有较大分子不能直接进入分子筛的微孔内部进行选择性催化反应,因此为实现重油大分子的梯度裂化,FCC 工艺催化剂的微、介、大孔应各占一定比例,其催化裂化示意图见图5。其中大孔酸性较弱或无酸性,利用其吸附大分子裂化为中分子并扩散;介孔主要由基质与部分分子筛提供,将中分子进一步裂化;小孔主要由分子筛提供,决定催化剂裂化活性和选择性。
图5 基质对大分子预裂解示意图[66]
高岭土是FCC 催化剂中重要的基质材料,本身酸性很弱,但是经过热焙烧(600~900℃)和酸改性后,部分八面体六配位的Al 转变为四配位的Al,再与酸发生反应,使高岭土中部分AlO被抽提出来,具有一定的酸性中心。王韵金等对埃洛石、蒙脱土、累托石、凹凸棒石四种不同黏土基质进行盐酸改性,发现酸改性可以使四种基质的大孔孔容比例均有不同程度的上升,如表7 所示。酸改性基质后大孔比例均有不同程度的提升,其中蒙脱土酸改性前后大孔比例均较高,介孔分布不足;累托石在酸改性后其介孔和大孔呈梯度分布,具有较高的孔隙率,有利于汽油扩散和孔内油分子的汽提。
表7 不同基质经盐酸改性后孔径分布[72]
将盐酸改性基质孔结构呈梯度分布的累托石用于合成FCC 催化剂进行ACE 评价,发现相比于商业剂,转化率、总液收和汽油选择性分别高出了1.23%、2.10%和1.74%,干气、重油和焦炭选择性分别下降0.19%、1.28%和1.30%。这表明酸改性可以有效改善基质的孔结构,具有梯度孔结构的基质提高了对一次裂化产物FCC 汽油的可接近性,提高反应的传质速率。因此,开发介孔−大孔结构基质对FCC 工艺提高转化率、减少生焦、多产低碳烯烃具有重要意义。
2.2 基质的酸度
意识到基质预裂解的重要性,调节基质的酸性就引起了学者的广泛关注。基质中的L酸位点来源于铝,能够在长链油分子进入分子筛微孔之前对其进行预裂解。Chen等发现基质表面的L酸位点对促进稠油的裂解有重要作用。随后Otterstedt等向基质中引入大量含有L酸的氧化铝来提高基质的活性,发现氧化铝的引入可以显著提高重油馏分的裂化活性,但对常规FCC 原料的裂化活性并没有大幅度提升,并且还使得焦炭选择性有所增加。Xu和Feng等通过改性给基质表面引入大量的B酸,提供的大量质子有利于碳正离子的形成,发现不仅可以提高重油的转化率,还降低了焦炭选择性,见表8。Holland等虽然也证实了增加基质表面的B酸可以提升重油的转化率,但发现焦炭的选择性有所增加。总之,基质的酸性,特别是基质上的同类酸性对重油催化裂化性能及产品分布的影响观点不一。
表8 不同酸含量基质合成的催化剂催化减压柴油裂解反应性能[75]
因此,随后Wang 等研究了基质酸度(酸类型、各类酸强度)对重油预裂化及催化裂化的影响。结果表明,与L酸相比,在基质表面引入B酸可以更显著地提高基质和催化剂的活性,提高基质表面B酸的强度有利于提高催化剂活性,但干气和焦炭的选择性会增加,且液体选择性较低;而增加基质表面L酸的强度不仅会降低催化剂的活性,而且会破坏产品分布。因此,考虑到重油催化裂化催化剂的活性和产品分布的选择性,所得结论为基质最需要的是弱酸性的B 酸,其次才是弱酸性的L酸。
2.3 黏结剂
众所周知,在工业催化反应器装置上应用的固体催化剂会要求其具有一定的形状和强度,而黏结剂作为基质的重要组成部分,在催化剂/助剂成型制备过程中不仅具有黏结活性组分和基质的作用,并且提供了基质中部分裂解活性位点。
常见的黏结剂有硅溶胶、铝溶胶和硅铝溶胶等,黏结剂中的铝离子对ZSM−5 分子筛酸性有一定的改善,在焙烧过程中,黏结剂中的一些Al 物种会迁移至分子筛骨架中,可以产生新的B酸性位点,可以改变分子筛的表面酸性,提升质子交换效率。虽然基质中的酸性位点选择性远低于分子筛,但能够裂解难以进入分子筛孔道的较大分子。另一方面,黏结剂的另一个作用是可以提供催化剂的完整性,如催化剂的密度、强度、粒度分布和孔隙率等,特别是催化剂中分子筛含量较高时,黏结剂的作用就尤为重要。Whiting等系统地研究了ZSM−5 分子筛、高岭土与三种不同黏结剂[硅溶胶、铝溶胶、硅溶胶−铝溶胶(2∶1)]相互结合形成催化剂颗粒中的相互作用,与硅溶胶黏结剂相比,发现铝溶胶作为黏结剂时,其中的Al 会迁移至ZSM−5分子筛骨架中,产生新的B酸,有利于减少反应过程中生焦;而使用硅铝溶胶混合物作为黏结剂制备催化剂微球时,两种黏结剂组分之间会产生额外的B 酸性位点,影响其产品分布。因此黏结剂与ZSM−5 分子筛之间的紧密接触会影响助剂的酸度,在制备增产丙烯助剂方面有着至关重要的地位。Holland 等研究了不同硅铝溶胶比例黏结剂对FCC 催化剂性能的影响,发现在硅溶胶中掺杂2%(质量分数)的铝溶胶能够有效改善催化剂的酸度、强度和孔隙率。表9展示了不同的黏结剂合成的FCC 催化剂在减压柴油反应中的性能,发现以氧化铝硅溶胶为黏结剂合成的催化剂FCC3 和FCC6 酸度相近,但FCC3 催化剂的比表面积和介孔直径相对较大,介孔率高,在催化减压柴油反应产品分布中烷烃产率较低,丙烯产率相对较高。
表9 不同黏结剂合成FCC催化剂在减压柴油裂解中的性能[81]
目前在FCC 工艺工业催化剂中常用的黏结剂多为双铝基黏结剂(铝溶胶和酸化拟薄水铝石),其中铝溶胶黏度范围广,制备的催化剂强度性能较好,而拟薄水铝石本身具有多孔性,酸化成胶后具有良好的黏结性能,热处理后可生成多孔结构的γ−AlO。对酸化拟薄水铝石而言,酸铝比是一个重要指标。Zheng 等研究了酸化拟薄水铝石成胶对FCC 催化剂性能的影响,发现酸/氧化铝比为0.11 时,形成胶体的粒径为3.5nm,合成的催化剂具有较大的比表面积、更高的介孔体积和良好的酸度分布。
3 结语
随着油品需求增速的放缓和丙烯消费量的提升,探究提升FCC 工艺中增产丙烯助剂性能的因素和方法对助剂的开发具有重要的指导意义。现有文献一方面对活性组分ZSM−5 分子筛改性方面有了一定的研究,一是认为通过给ZSM−5 分子筛中引入稀土金属、过渡金属和碱性金属调变其强酸和弱酸比例,促进FCC 汽油中烯烃发生双分子裂化反应,以达到增产丙烯的目的;二是通过增加ZSM−5 分子筛的介孔、大孔比例和减小其颗粒尺寸来提升反应物吸附和产物脱附的扩散速率,缩短产物停留时间,提高传质效率,对弱化助剂上消耗烯烃的氢转移反应、减少二次反应发生和提高丙烯收率具有重要意义;三是在分子筛中引入P等元素改善其水热稳定性,P 不仅可以稳定骨架中的铝,抑制分子筛在水热条件下脱铝,而且还保留其酸性活性中心,使得FCC 工艺产物中丙烯的产率和选择性有所提高。另一方面,通过改善基质的孔结构和酸度,使其呈梯度分布,提升添加增产丙烯助剂中基质对重油大分子的预裂化活性和吸脱附速率,避免在加入增产丙烯助剂时稀释主催化剂对重油的裂解能力,保证系统催化剂在工业装置中的稳定性。目前增产丙烯助剂在FCC 工艺中已经实现了工业应用,并显著提升了企业的经济效益,随着市场不断扩大,降低增产丙烯助剂成本将是未来的研究重点,如在合成分子筛过程中引入改性元素,减少元素流失,提高改性元素的利用率;同时在助剂基质方面的研究仍有不足,因此开发低成本大孔径和适宜酸度的高性能基质也是增产丙烯助剂未来的研究方向。