流化催化裂化(FCC)催化剂跑损机制及故障树分析

炼油厂中流化催化裂化(FCC)装置催化剂跑损的故障原因分析多数来自现场工程师,在故障机理方面少有报道。为了解决这一问题,本文利用故障树分析方法(FTA),研究FCC装置催化剂跑损机制。采用催化剂跑损为顶事件,结合跑损途径和跑损机理,确定FCC装置故障、操作工艺异常和催化剂颗粒物性3个因素作为中间事件,并通过逐层向下深入分析,确定诸如翼阀磨损等21个因素作为底事件,建立催化剂跑损故障树模型。根据FCC装置故障树风险分析,得到任何一个底事件出现都有可能导致顶事件发生,且对FCC装置催化剂跑损的贡献度相同。研究结果表明:利用FTA方法可以更深层次了解装置跑剂原因,对考察FCC装置催化剂跑损机理具有指导意义,并提出了相应的故障判定流程和跑剂预防措施。

废弃流化催化裂化催化剂中重金属的赋存形态、浸出特性及其健康风险评价

随着炼油行业产生的废弃流化催化裂化催化剂(SFCCC)不断增加,含有大量重金属(主要是V、Fe、Ni和Sb)的SFCCC所造成的生态环境和人体健康风险已不容忽视。为分析SFCCC中重金属的污染特性,采用硫酸硝酸法和改进的BCR连续提取法分别对SFCCC中重金属的浸出毒性和赋存形态进行研究,考察SFCCC粒径、浸出时间、pH和液固比等浸出条件对SFCCC中V、Fe、Ni和Sb浸出行为的影响,评价不同浸沥液环境下SFCCC对人体的健康风险。结果表明:①SFCCC中V的浸出浓度为4.955 mg/L,高于美国通用处理标准(UTS)的限定值(0.2 mg/L),具有浸出毒性。②V、Fe、Ni和Sb四种重金属主要以残渣态的形式存在,V的弱酸提取态和可还原态含量均高于其他3种重金属,环境迁移能力最强。③V的浸出浓度与SFCCC的粒径成正比,Fe、Ni和Sb的浸出浓度均与SFCCC的粒径成反比;4种重金属浸出浓度均与时间成正比,其中V显示出更长的浸出周期;酸性环境促进重金属的浸出,而V和Sb在强碱性环境下也容易浸出;4种重金属的浸出浓度均随液固比的增加呈现先上升后下降的趋势,并最终达到平衡。④健康风险评价结果表明,SFCCC在地表水、酸雨和垃圾渗滤液浸沥环境下的非致癌风险值(HQ)均大于1,对人体存在较高的非致癌风险。其中Sb在3种浸沥液环境下的HQ分别为2.264、1.637和1.744,是主要的非致癌风险元素。因此需要对SFCCC进行固化处置,限制重金属的溶出,减少其对环境和人体的危害。

FCC催化剂组元上轻柴油裂化反应焦炭的结构组成

结合柱色谱层析分离、GC/MS和场解析质谱(FDMS)技术,建立了一种可萃取焦的分离检测方法,并考察了不同FCC催化剂组元轻柴油裂化反应焦炭的组成结构。结果表明,在较低反应温度下(400～460℃),Y型沸石上的焦炭含较大比例的可萃取焦,USY沸石的可萃取焦所占比例低于REY沸石的,表明USY沸石上焦炭的分子缩合度高于REY沸石;较高反应温度下(520℃),沸石上的焦炭中95%以上以高缩合度不可萃取焦状态存在。基质上的焦炭中,仅在较低的反应温度下(400℃)含有很少量可萃取焦,焦炭缩合度远高于沸石组分上的焦炭。可萃取焦以多环芳烃(3～8环结构,烷基侧链碳数不大于8)为主要组分;不可萃取焦呈无定形状态,nH/nC比在0.3～0.5之间。

硫化物在FCC催化剂上的裂化脱硫研究

采用微反、元素分析、微库仑法和PFPD色谱等评价分析手段 ,对硫醇、硫醚、噻吩、甲基噻吩和苯并噻吩等硫化物在FCC催化剂上的裂化脱硫行为进行了研究。结果表明 ,硫醇、硫醚易于裂化脱硫 ,在实验条件下其脱硫率在 95 %左右 ;噻吩、苯并噻吩则相对较难裂化脱硫 ,两者的脱硫率均为 6 5 %;甲基噻吩比噻吩容易裂化脱硫 ,但其脱硫率低于硫醇和硫醚。苯并噻吩较容易生成含硫焦炭 ,脱除的硫中有 15 .6 %进入焦炭中 ;而其他几种硫化物生成的含硫焦炭上硫的量较少 ,都在 7%以下。此外 ,硫醇、硫醚和苯并噻吩在反应过程中除裂化和生焦反应外 ,基本上不会生成其他硫化物 ,而噻吩、甲基噻吩在反应中则会相互转化。

稀土改性β沸石对流化催化裂化催化剂性能的影响

以稀土改性β沸石替代质量分数为5%的REUSY作为流化催化裂化模式催化剂的活性组分,利用轻油微反活性试验和固定流化床装置评价了其催化性能。结果表明,在流化催化裂化催化剂中加入一定量稀土改性β沸石,可以提高原料油的转化率,降低催化剂的比积炭及催化裂化汽油的烯烃含量,并能使汽油的辛烷值有所提高或保持不变。稀土改性β沸石是优良的流化催化裂化催化剂活性组分。

重油催化裂化装置再生器催化剂流化异常原因及对策

针对中国石化海南炼油化工有限公司重油催化裂化装置再生器催化剂流化异常的情况,根据生产实际和流化的基本理论,分析了导致流化异常的各种因素,找出了流化异常的原因,主要是催化剂堆密度偏低、装置负荷过大和半再生斜管不畅造成的,采取的对策为:通过调整催化剂配方,优化催化剂生产工艺,改善新鲜催化剂的堆密度和外形,并采用堆密度相对较高的磁分离催化剂,加大系统中催化剂置换速率;降低装置负荷,合理调配一再、二再主风量,并控制好两器压力;通过调整松动点和松动风量改善半再生斜管输送工况。通过采取上述措施,解决了再生器催化剂流化异常的问题。

流化催化裂化催化剂的无机酸脱金属复活研究

用不同浓度的HCl,HNO3,H2SO4和HClO4对齐鲁RMS-8流化催化裂化(FCC)平衡剂的脱金属效果进行了考察。结果表明,这4种酸都能有效脱除催化剂表面上的污染金属钒,也能脱除少量的铁,但基本没有脱镍效果。不同的酸在含量较低时的脱钒率差别较为明显,随着酸含量的增加,脱钒率都逐渐增加,不同酸的脱钒率达到30%左右以后基本不再变化。这表明催化剂上的钒一部分存在于体相内,另一部分存在于体相外,体相外的钒约占总钒量的30%左右。脱钒后催化剂的活性得到明显恢复,以10%左右的酸处理后的催化剂的活性最高,进一步提高酸含量,催化剂会因表面铝被脱除,使得催化剂酸性下降,活性降低。

废流化催化裂化催化剂气相活化脱镍研究

提出了一种新的废流化催化裂化催化剂气相活化脱镍技术。对气相活化条件、酸洗条件、脱镍后催化剂的活性和稳定性进行了考察。实验结果表明,该技术对脱除废流化催化裂化催化剂上的镍效果显著,脱镍率最高可达80%,脱镍后的催化剂微反活性大幅度提高,并且稳定性较好。

新型流化催化裂化汽油脱硫降烯烃催化剂的研究

以L沸石作为活性组分负载Co-Mo氧化物制备了改性L沸石催化剂,并用X射线衍射、BET测试和红外光谱等方法对催化剂进行表征.以全馏分流化催化裂化(FCC)汽油为原料,临氢条件下,在固定床连续微反应装置上对催化剂脱除硫和烯烃的性能进行了评价,考察了n(Co):n(Mo)、金属含量、温度、压力、体积空速和氢油比对催化剂反应性能的影响.结果表明,当催化剂中n(Co):n(Mo)=1:2,w(CoO)=2.5%时,在温度320℃、压力1.5 MPa、体积空速4.0 h-1、V(H2):V(FCC汽油)=600:1的条件下,FCC汽油质量脱硫率达92%左右,烯烃体积饱和率42%左右,汽油抗爆指数损失小于1.0个单位,液体质量收率97%～98%,且催化剂的稳定性好.

降低FCC汽油硫含量的催化裂化催化剂评价

提出了在催化裂化过程中进行汽油催化脱硫的技术路线 ,研制出催化裂化汽油脱硫催化剂DS Z3。以减压蜡油为原料 ,在固定流化床反应装置上对其性能进行了评价。结果表明 ,该催化剂不管是作为催化裂化催化剂单独使用 ,还是与普通的FCC催化剂混合使用 ,都具有明显的脱硫效果 ,并能不同程度地提高汽油和C3 +C4的收率。此外 ,使用催化裂化脱硫催化剂DS Z3还可以使汽油在烯烃含量下降的同时 ,辛烷值有所增加。

催化裂化催化剂流化再生过程模型

介绍了一种用于计算催化裂化催化剂流化再生反应过程的数学模型。在流体力学方程组中,加入催化剂再生反应动力学方程,构成了再生过程流化反应模型。用该模型对在提升管再生器中的再生过程进行了模拟计算,分析了再生器中的温度场和速度场。与流场试验数据相比较,结果显示出两者之间有较好的一致性。

微型流化床中积炭FCC催化剂水蒸气气化再生特性及动力学

采用微型流化床反应分析仪研究了2种催化裂化积炭催化剂(Coked FCC-1与Coked FCC-2)的再生反应特性,考察了催化剂的积炭在不同反应温度下的水蒸气气化特性及其动力学。FCC-1为催化裂化装置的商业催化剂,而FCC-2为自主开发的同时具有重油裂解与焦炭气化功能的催化剂。结果表明,催化剂上积炭的水蒸气气化生成气中H2与CO的体积分数之和大于70%,气化反应速率随着碳转化率增加先上升后下降。与FCC-1催化剂相比,通过添加碱金属氧化物和调控催化剂孔道尺寸得到的FCC-2催化剂上的积炭的气化再生时间缩短了30%以上。采用均相模型和缩核模型分别对积炭催化剂再生曲线进行模拟,结果发现,均相模型拟合相关度较好,求取的积炭FCC-2催化剂的再生活化能为116.2kJ/mol,小于FCC-1的再生活化能151.4kJ/mol,表明积炭FCC-2催化剂更容易被气化再生。

广石化催化裂化装置催化剂流化异常现象及其对策

从流化理论的基本概念着手,分析了中石化广州分公司催化裂化装置产生催化剂流化输送失常的原因,主要为催化剂筛分的变粗和脱气罐工况的不稳定。解决的具体措施有采用合适的催化剂,保持较高的细粉含量;调整脱气罐的松动点和松动风量,改善脱气罐工况;增加待生线路推动力;控制保持沉降器与再生器之间的压力平衡等。

酸性助剂对催化剂及RFCC原料油裂化性能影响的研究

本文考察了酸性助剂对催化剂及RFCC裂化原料裂化性能、汽油和柴油主要性质的影响。试验结果表明 ,RFCC原料加入适量的酸性助剂后 ,催化剂微反活性提高 3～ 4个单位 ,轻质油收率提高 3%～ 4 % (wt) ,产品分布得到改善 ,所加入的酸性助剂不会进入产品中。酸性助剂用量最佳值在 0 .2 5 %～ 0 .35 % (wt)间 ,其用量与所处理的原料和使用的催化剂有关。同时发现 ,酸性助剂不仅适用于国产催化剂 ,也适用于进口催化剂 。

国外流化催化裂化（FCC）装置及催化剂技术最新进展

简述了ＦＣＣ装置的种类、特点和技术进步以及今后的开发课题；同时对原料注入、提升管出口分离、汽提、废催化剂分散、空气分散、催化剂冷却等系统的决窍进行了描述；而且还对催化剂的载体、添加剂及研究动向进行了介绍，以供从事这方面研究的技术人员参考。

RMS-8流化催化裂化催化剂氧化法脱钒复活研究

以钒含量较高的RMS 8流化催化裂化催化剂为原料 ,考察了氧化法和酸洗法的脱钒效果。结果表明 ,脱钒率不仅与洗涤条件有关 ,而且与氧化焙烧的条件有关。氧化焙烧时间相同时 ,不同洗涤溶液的脱钒效果也不同 ,其中草酸和H2 O2 混合溶液脱钒效果较好 ;脱钒率随洗涤次数的增加而增加 ,氧化焙烧时间和温度对脱钒效果也有显著影响。在其他条件相同的情况下 ,氧化时间越长 ,氧化温度越高 ,脱钒率也越高。从活性恢复的角度看 ,在脱钒率较低时 ,催化剂的活性即可得到大部分恢复。但再进一步提高脱钒率 ,对催化剂活性的恢复影响不大。

Paragon FCC催化剂提高炼厂利润

为帮助炼厂生产碳排放更低的运输燃料,W.R.Grace公司最近推出了Paragon催化裂化(FCC)催化剂技术。Paragon FCC催化剂在催化裂化装置的高载体表面积催化剂中加入了稀土基钒。公司表示,Paragon技术可以帮助炼厂扩大其FCC操作窗口,提高处理各种原料的灵活性,从而提高盈利能力。该技术可以最大限度提高原料的塔底升级,同时在恒定的焦炭产量下提高转化率。

催化剂自动加料器在同轴式流化床中的应用

流化床可根据反应器与再生器的相对位置分为并列式和同轴式,两种布置方式各有特点。同轴式流化床再生催化剂下料时受重力、脱气线和两器差压等多种影响,易波动导致反应-再生循环平衡被打破,如何精确、平稳、连续的补充催化剂是保障生产稳定、提高生产效率和产品质量的关键技术之一。引入催化剂自动加料器后,加料过程变得更加精确和平稳,以往容易受到波动影响的反应过程如今得到了可靠的保障。 本文通过探讨催化剂自动加料器在同轴式循环流化床中的应用,并详细分析了催化剂自动加料器的控制系统、工作步骤和改造优化,从而能够有效减少人工操作误差,提高反应过程的稳定性和可控性。

流化催化裂化FCC催化剂的进展

30多年来,催化剂结构上的革新,给FCC操作带来了诸多的进步。目前,由于渣油进料裂化的增加,使FCC催化剂的利用不断增长。历史上,第一个催化剂为非结晶的含氧化铝硅石。它活性低,稳定性差。1946年,喷雾干燥微球催化剂的采用,改进了液体流比,提供了平稳的催化剂循环,减轻了磨耗,致使催化剂损失降低。这强催化剂含10％～14％(重量)氧化铝。1950年又出现了含25％～30％(重量)