Cu-Ni@S-1催化剂的制备及其脱硝性能

采用溶解-再晶化法将金属Cu和Ni封装到不同粒径的中空Silicalite-1(S-1)分子筛空腔内部,制备了不同金属掺杂量的中空封装型催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)等手段对催化剂样品进行了表征,并采用固定床反应器模拟实际工况考察催化剂对催化裂化再生烟气(n(CO)/n(NO)=13/3)中氮氧化物(NO x)的脱除性能。结果表明:在催化剂用量0.15 g、压力0.1 MPa、温度680℃、混合气体积空速60000 mL/(g·h)的条件下,3%Cu@S-1-380的脱硝效率仅为63%,而2%Cu-0.5%Ni@S-1-380的脱硝效率为100%;Ni和Cu之间形成Cu_(x) Ni_(y) O共熔体,促进了Cu^(+)与Cu^(2+)之间快速循环,提高了氧化还原反应速率;催化剂的中空空腔结构有效防止了金属的流失和烧结,极大地提高了反应物的扩散性能和催化剂的催化活性。相同反应条件下,随着分子筛粒径的减小、金属含量的增加,催化剂的脱硝率提高,双金属共同封装对催化活性的提高非常显著。

催化裂化结焦催化剂烧焦再生模型的研究(I)——烧焦再生物理模型的建立

对催化裂化结焦催化剂颗粒模型和结炭燃烧动力学进行了系统的分析和研究 ,指出研究结焦催化剂的烧焦反应过程必须采用宏观动力学的观点 ,既要考虑结炭燃烧的本征动力学 ,又要考虑结焦催化剂烧焦过程中气相组分的扩散传递阻力 ;并指出大多数催化剂颗粒模型如粒子 颗粒模型、均匀模型、未反应核收缩模型等对大颗粒催化剂的烧焦再生过程能够较好地进行模拟 ,但对粒径微小的沸石催化剂烧焦再生的模拟误差很大。根据沸石催化剂的特点 ,提出了修正的颗粒 粒子动态等温物理模型 ,并对该模型的物理结构、焦炭分布以及焦炭燃烧的步骤进行了详细的描述 ,同时也为该模型的数学方程的建立和推导提供了依据。

催化裂化结焦催化剂烧焦再生模型的研究(Ⅱ)——烧焦再生数学模型的建立

从反应工程学的角度讨论了结焦沸石催化剂烧焦再生反应宏观动力学数学模型的建立 ,根据已提出的修正的颗粒 粒子动态等温物理模型 ,分别推导出了多孔焦炭的燃烧再生阶段数学方程和无孔焦炭的燃烧再生阶段数学方程 。

前置烧焦罐式高效再生器催化裂化装置催化剂藏量稳定性分析

催化裂化装置的稳定性分析对反应再生系统操作分析、设计与控制有重要的意义，其中催化剂藏量系统的稳定是反应再生系统稳定的必要条件。对于前置烧焦罐式高效再生器催化裂化装置，由压力平衡导出了待生、再生催化剂的循环速率和二密相床至烧焦罐的催化剂内循环速率表达式。在此基础上，建立了催化剂藏量系统的动态模型及其简化的线性模型。由线性模型和控制系统稳定性理论证明，不作任何控制时催化剂藏量的稳定性是有条件的。给出了该系统的催化剂藏量稳定性判据。

催化裂化反再系统动态建模与仿真研究

催化裂化是以重油为原料,反应生成轻质油产品的一项重要炼油工艺。针对并列式双器两段再生新工艺,建立了反应再生系统的动态机理数学模型,由5集总反应动力学模型和并列式双器两段再生器模型构成。采用Marquardt改进算法进行动态模型参数估计,利用4阶Runge-Kutta法对模型求解,得到了各集总组分分布图及主要变量稳态值。仿真结果表明,该模型具有较高的精度,为反应再生系统的先进控制和操作优化提供了支持。

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。

再生剂碳含量与FCC产品分布的数学关联研究

利用催化裂化试验数据，通过模型方程推导和参数估计，分别建立了再生剂碳含量对转化率、焦炭产率，裂化气体产率和汽油产率影响的数学模型，并用所建模型对催化裂化产品分布进行预测分析。模型预测结果表明，随再生剂碳含量提高，转化率、焦炭和裂化气体产率和选择性均不断降低，汽油选择性逐渐提高，汽油产率存在一个极大值。

催化裂化结焦催化剂烧焦再生模型的研究(III)——模型求解与验证

根据结焦沸石催化剂烧焦再生数学模型为二阶非线性偏微分方程的特点 ,提出采用正交配置方法进行方程离散 ;对离散得到的病态非线性常微分方程组 ,经过比较 ,采用显式变步长龙格 库塔法进行求解 ,从而避免了计算Jacobi矩阵和其逆矩阵 ,提高了计算精度和计算速度。对比表明 ,该模型的结果与文献数据和实验数据比较吻合 ,具有一定的可靠性和准确性 。

催化裂化催化剂再生的动力学判据

通过对不同再生过程进行分析和计算 ,以kca/kt 值作为判据 ,给出了不同床层控制因素的半定量判断数值。即湍动床和鼓泡床的kca/kt 值在 0 .35以下 ,快速床在 0 .35～ 0 .6 5之间 ,输送床在 0 .6 5以上。认为kca/kt 值在0 .35以下时 ,为非动力学控制 ,宜采用改善催化剂流化质量和主风分布等措施来提高催化剂再生速度 ;在 0 .6 5以上时 ,宜采用提高再生温度、催化剂碳含量和氧分压等措施 ;在 0 .35～ 0 .6 5之间时 ,两种措施皆有效 ,可视情况而定。

裂化催化剂碳含量与催化性能的关联研究

通过模型方程推导和参数估计建立了与再生裂化催化剂碳含量关联的转化率及焦炭、裂化气体和汽油产率数学模型，并建立了考虑再生剂碳含量和转化率影响的汽油辛烷值数学模型。模型预测结果表明，随着再生剂碳含量提高，转化率、焦炭和裂化气体产率及选择性均不断降低，汽油选择性和辛烷值不断提高，汽油产率呈先增大后减小的变化规律。

催化裂化装置反应再生系统动态过程模型的建立与仿真

建立了适合提升管式催化裂化装置（FCCU）反应再生系统的动态过程模型，数字仿真结果表明，所建模型正确地反映了系统的动态特性。对此模型进行了合理的简化，得到了易于应用的简化模型。简化模型较好地保留了工作点附近的系统特性。应用实例表明，简化模型可以用于过程控制系统的仿真研究。

几种沸石分子筛的催化裂化性能研究:2活性稳定性和反应性能

分别制备了含有REHY、HZSM-5和Hβ分子筛的模型催化剂,用固定床微反装置研究模型催化剂的活性保留率,用ACE装置研究模型催化剂的重油裂化性能。结果表明:①含有REHY分子筛的模型催化剂的活性保留率最高,100%水蒸气减活处理17 h后的活性保留率为47%,而含有HZSM-5分子筛的模型催化剂的活性保留率仅为25%;②含有REHY分子筛的模型催化剂的重油和焦炭产率分别为15.90%和5.05%,具有重油转化能力强,焦炭产率低等特点;HZSM-5分子筛的重油转化能力和汽油产率最低(34.52%,23.86%),但有较高的丙烯产率和丙烯选择性。

结焦催化剂颗粒再生时的瞬态温升模拟

根据均匀模型和有限厚度区模型 ,对结焦的分子筛裂化催化剂进行了再生时的瞬态温升模拟。将所建模型应用到半间歇的流化床再生反应器内 ,对比测定值与模型计算值 ,发现模型计算值能较好地模拟实验过程。研究结果表明 ,在 75 0℃以上的温度下再生时 ,颗粒最高温升达 5 3 .5 1℃ ,气固间温差达 42 .67℃ ,说明即使气膜内的传质阻力可以忽略不计时 ,传热阻力仍很大。

连续重整装置再生系统动态数学模型

开发了连续重整装置再生系统中的催化剂提升器、催化剂分离料斗、隔离系统、再生器和催化剂循环控制料斗等基本部分的数学模型。在国内UOP第二代连续重整装置培训仿真器上已得到成功应用。

纳米小晶粒EU-1分子筛的合成及其催化裂解反应性能

采用动态水热晶化法合成纳米小晶粒EU-1分子筛,通过在合成体系中加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵以及一定量EU-1晶种的方法,动态水热条件下一步得到纳米小晶粒EU-1分子筛。详细研究表面活性剂用量、晶种含量以及转动烘箱转速对合成样品的影响,并在此基础上研究其催化裂解反应性能。结果表明,适当的表面活性剂用量、晶种含量以及转动烘箱转速更有利于纳米小晶粒EU-1分子筛的形成。过多的表面活性剂用量以及过快的转速均不利于分子筛稳定凝胶的形成,使所得样品为无定型硅铝凝胶以及结晶度较低的EU-1分子筛。另外,较高的晶种含量加快了EU-1晶体的形成,进而使所得样品晶粒尺寸较大。与传统静态水热法所得EU-1分子筛样品相比,纳米小晶粒EU-1分子筛表现出更多的介孔含量,而且酸量和酸强度均明显增加。催化裂解反应表明,纳米小晶粒EU-1分子筛具有更高的活性稳定性和低碳烯烃(乙烯和丙烯)收率,有望成为一种新型的工业催化裂解催化剂或添加剂,促进反应过程中低碳烯烃收率的提高。