[发明专利]一种催化裂化催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂领域，尤其是一种催化裂化催化剂的制备方法。

背景技术

从1990年开始，亚洲的经济增长促进了汽油的需求，特别是在中国。众所周知，作为汽油生产背后的技术，一种催化裂化的催化过程主要采用微球催化剂将石油馏分转换成裂化汽油。该微球催化剂的一个关键作用是将碳氢化合物的大分子转换成具有较高辛烷值的C₄-C₁₀，在转换过程中这种催化剂的活性很高，此功能主要是由酸性中心提供，为了具备高活性，高酸性中心密度和强酸中心是必需的。而高酸性中心密度及强酸性中心的结合往往造成结焦严重，缩短催化剂的使用寿命。为了保持催化剂的活性，必须进行烧焦(除去结焦)从而可以部分或全部地恢复结焦、失活的催化剂活性中心。另一方面，为了减少结焦，可以使用微孔固体酸或沸石。选用微孔、三维孔道结构的分子筛可以较大幅度减少结焦。最广泛使用的沸石是稳定化沸石，也称为超稳Y型分子筛或USY型分子筛、稀土交换Y型分子筛或REY型分子筛，加入稀土的USY分子筛，称为REUSY型分子筛。USY型分子筛的制备通常是经过对合成Y型分子筛的高温蒸气处理而获得。

现代催化裂化催化剂的另一功能是它能够实现深度的催化裂化，生成低碳烯烃，如乙烯、丙烯和其他低碳烯烃。这些烯烃可以用在于通过烷基化过程生产高辛烷值烷烃或用于生产聚烯烃。通常这种增加低碳烯烃功能是通过在催化剂中引入ZSM-5沸石来实现的。

在实际工业生产过程中，催化裂化(FCC)是以连续循环形式进行的。碳氢化合物(烃原料)与催化剂在400到650摄氏度的高温中、1-5大气压中的压力下与催化剂相遇发生裂化及氢转移反应。为了实现流态化需要采用20到200微米大小的微球催化剂颗粒。由于采用5米/秒至200米/秒的高气速，过小的颗粒(小于20微米)，被当作细屑或粉尘除去。但是，过大的颗粒(200微米或更大)，可能导致流体力学、空气动力学问题导致混合不良和催化剂分布不均匀。在理想情况下，催化裂化催化剂颗粒的平均大小为60到100微米。催化剂颗粒被向上提升并通过提升管反应区、流化区实现催化剂与烃原料充分混合，也被称为油-剂混合。石油或烃原料在450到650摄氏度的反应区中发生裂化，生成我们所需的汽油和其他产品，如：低碳烯烃、瓦斯油、焦炭和催化剂颗粒上的焦炭。产品被分离和回收。结焦的催化剂颗粒或失活的催化剂会被送到再生器中，催化剂颗粒上的焦质物质会与空气中的氧气发生氧化反应，除去焦炭，从而使催化剂得到再生、活化。

催化剂再生反应通常在450到650摄氏度之间、空气气氛中进行，并且通常加入氧化催化剂，从而使焦炭清除得更彻底，减少或根除一氧化碳的形成或排放。一旦除掉焦炭，再生的催化剂颗粒会被送回提升管反应器中参与裂化。这种裂解-再生的循环可根据催化剂的活性(或单位吞吐量)要求、催化剂颗粒的机械强度和催化剂的成本重复多次。

再生反应可以恢复催化剂的主要活性，但往往再生只能部分恢复催化剂的活性。催化剂活性不能完全恢复部分上是由于焦炭清除不完全，另一部分是催化剂的水热失活和再生导致的结构破坏造成的后果。后者源于沸石成分或其他成分的结构破坏，即结晶度下降、脱铝或酸性中心被破坏、活性中心永久中毒。因此，要维持稳定的催化剂的活性或单位的吞吐量，必须把新的催化剂添加到催化裂化装置用以补偿催化剂的损失，这是由于粉末的产生和无法完全恢复催化活的活性，这就是所谓的催化剂补充。许多改善工艺已经用于减少由于催化剂结构破坏及由此导致的催化剂活性损失。如：加入结构稳定剂，采用含稀土的分子筛，对分子筛进行水热处理，采用特殊粘结剂，以提高沸石结构的稳定性。因此，通过上述对催化剂结构的稳定化处理可以减少一定的催化剂补给需求。。另一项是来自硬件方面的改善。通过改进反应器的内部设计，减少由其引起的催化剂颗粒破碎。这包括提高催化剂颗粒运动的稳定性(流化床稳定性)，减少催化剂颗粒在急转弯处的破坏，提高反应器内壁的光洁度减少因催化剂颗粒与反应器表面的碰撞与冲洗破碎和磨耗，在反应器内壁安装缓冲层减少催化剂颗粒与之发生剧烈的磨耗和冲刷。