輕烴催化裂解催化劑的催化機理及其動力學研究.pdf

1、輕質烯烴，如乙烯、丙烯等，作為石化工業下游產品的重要原料，通常來自于石腦油的熱裂解工藝（蒸氣熱裂解）．其反應溫度高，消耗了煉油工業中40％的能量。而新興的催化裂解技術不僅可以比熱裂解溫度降低50～200℃，而且相對于熱裂解較為固定的產物組成，能對各種產物的選擇性進行靈活的調整．為了緩解日益嚴峻的環境問題以及能源枯竭的威脅，達到節能減排的目的，以及實現對產物分布的控制，輕烴催化裂解就得到了越來越多的關注，成為了一項很有前景的課題，而裂解催

2、化劑的開發與研究則是這項課題的關鍵。
　　 本文對上海石化院提供的兩代催化裂解催化劑H0108以及P57進行了全面的分析。純分子篩型H0108催化劑活性較高，其水熱穩定性是關鍵問題。本文通過原位漫反射紅外光譜等表征手段對于正庚烷在水熱處理前后的H0108催化劑上的反應機理進行了研究，分析了水熱處理前后催化劑活性中心以及孔道結構的變化，并且建立了微孔與介孔內單分子以及雙分子反應的機理模型。分子篩與氧化鋁混合型催化劑P57的水熱穩定

3、性較高，其催化性能則成為關鍵問題。本文對不同反應物在P57催化劑上的活性以及產物分布進行了考察，分析了不同反應物在低酸密度P57催化劑上所遵從的反應路徑，并建立了反應機理模型．此外，通過P57與H0108的活性穩定性對比，說明了催化劑結構、酸性位差異對催化裂解反應路徑、催化劑活性以及催化劑水熱穩定性的影響。
　　 除了催化反應機理以及催化劑的活性，本文還對催化劑的失活機制與再生過程進行了研究。通過對比P57與H0108催化劑失活

4、速率與再生性能以及表征失活催化劑的結構與酸性位，發現P57主要失活方式為積炭失活，而H0108則不僅存在積炭失活，還存在分子篩骨架脫鋁的結構性失活。進一步利用原位紅外技術對H0108骨架脫鋁失活過程進行了機理研究，并建立起骨架脫鋁過程的動力學模型。最后，通過TG-DTG對兩種催化劑上的積炭進行考察，分別建立起了無水蒸氣存在和有水蒸氣存在兩種反應條件下的燒炭再生動力學模型，其中無水反應條件下失活的H0108催化劑存在兩種積炭，對應兩段反應