催化裂化催化剂积炭的杂原子组成及其再生转化机理

以不同工艺条件下的催化裂化待生、再生催化剂及催化剂再生烟气为研究对象,分析催化剂积炭的杂原子组成。依据密度泛函理论,利用Gaussian 09软件在B3LYP/def2-TZVP水平下对积炭中典型的含氮、含硫化合物进行几何优化,得到其最稳定构型;以Laplacian键级为判据,研究积炭中杂原子的转化机理。结果表明:催化剂积炭中的含氮化合物主要是吡啶类、吡咯类和季胺类化合物,含硫化合物主要是噻吩类化合物;催化剂再生初期,含氮化合物以∶NH和·CN的形式逸出,主要转化成NH_(3)和HCN;含硫化合物以·HS和∶S等形式逸出,主要转化为H_(2)S、COS;随着再生过程的进行,NH_(3)、HCN和H_(2)S、COS最终分别转化为NO_(x)和SO_(x)。模拟结果与不同再生工艺条件下再生烟气组成一致。

催化裂化催化剂有机硫氮转化机理量子化学分析

国家环保法规的日益严格使得对催化裂化(FCC)再生烟气提出了更高的管控要求,再生烟气中污染物组成复杂且转化机制尚不清楚,迫切需要深入理解FCC待生催化剂中污染物的转化机理。对待生催化剂中有机硫和有机氮进行合理简化,选取合适的模型化合物,采用Gassian09软件在B3LYP/def2-TZVP水平下对模型化合物进行几何优化得到最稳定构型,并进行振动分析。利用Multiwfn多功能波函数分析仪对优化后模型化合物进行Laplacian键级(LBO)分析,通过LBO计算结果,得到自由基在再生过程中的详细转化机理。结果表明,含氮化合物中C—N键和含硫化合物中C—S键与C—C键相比均较弱,在催化剂再生过程中会优先发生断裂,生成不同的含氮(NH_(3)、HCN)、含硫(H_(2)S、COS)中间体,随后进一步与氧气反应生成相应的NO_(x)、SO_(x)。