催化裂化最大量增产中间馏分的催化剂

　　[石油化工科技网2010年10月25日] 据美国《石油技术季刊》2010 年一季度报道，一种新型的催化剂制备工艺能一步同时制备载体材料和沸石。试验表明该催化剂具有较高的载体稳定性和较低的钠含量。
　　全球炼油产品需求预测表明，柴油的需求比例会不断增加。这种趋势要求催化裂化装置要不断向操作极限挑战以增加柴油产率。但传统的增产柴油措施是通过提高催化剂载体的活性和选择性，但同时也增加了气体和焦炭产率。
　　最大量增产中间馏分的主要措施
　　炼油行业总是希望催化裂化装置能在不裂化汽油组分的前提下，通过尽可能的提高原料转化率和降低油浆产率来达到增产轻柴油的目的。调节措施包括：降低提升管反应温度及/或降低催化剂补充速率以降低催化剂活性。这两种方法虽然会增产柴油馏分，但同时油浆产率提高的幅度更大。如反应温度从535℃降低到495℃，轻柴油产率从17.0%增加到19.5%，同时油浆产率从10.3%提高到19.0%；平衡催化剂活性从71%降低到62%，轻柴油产率从16.8%增加到19.8%，同时油浆产率从10.22%提高到15.7%.回炼油浆也可增产轻柴油，但是会导致气体和焦炭增加。只有催化剂性能改善能够在增产柴油的同时还能维持油浆产率不变。
　　巴斯夫（BASF）的新型载体材料，能够做到控制裂化深度来实现增产柴油。巴斯夫引入了一种生产先进载体材料的制备工艺。这种拥有知识产权的新工艺与常规工艺的区别在于由它生产的催化剂载体有更优良的水热稳定性：815℃（1500?F）水蒸汽24 小时水热失活试验条件下，表面积仍可保持70%以上，远高于常规催化剂载体。从酸性中心上看，新型载体材料同时具备L 酸和B 酸活性中心，B 酸活性中心达到了0.2μmol/平方米，而常规载体材料无B 酸活性中心。B 酸与L 酸的活性中心协同作用，增强了催化剂的活性。
　　对常规催化剂而言，通过提高载体比表面、降低沸石表面积来实现降低沸石与载体表面积之比（Z/M）的措施，的确能提高轻柴油产率，但焦炭产率也提高了。这需要有新型的催化剂制备方法，同时完成提高轻柴油产率而不提高焦炭产率的任务。
　　新型技术平台：
　　新型载体的开发已发展到一步法生产，即：将载体材料和沸石生产在一步内完成。这样，就使得两者能密切接触，并具有超低钠含量。正六面体Y 型沸石晶体直径小于1μm，与无定型载体材料十分接近。不同催化剂的比较基础：不含载体的超稳Y 沸石（其中含2.6wt%的氧化稀土），不同的载体材料，均分别在815℃（1500?F）水蒸汽4 小时水热失活。之后根据一定的Z/M 进行混合。
　　评价工艺：先进裂化评价（ACE）装置，进料为加氢处理减压渣油，康氏残炭3.88 wt%，进料温度520℃（970℉）。轻柴油选择性定义为轻柴油与轻重柴油之和的比例。三种不同的催化剂与含巴斯夫专有载体的催化剂在上述条件下的评价结果表明：在相同转化率下，含巴斯夫专有载体的催化剂生焦率明显偏低；在相同的生焦率下，轻柴油选择性较高。
　　新型载体材料催化剂性能优良的原因在于沸石与载体密切接触而产生的协同作用，这种作用使反应产物与进料分子能够快速的从沸石酸性中心转移到载
　　体酸性中心，传质的强化使由载体产生的焦炭前驱物能够因沸石而得以稳定，这就是这种催化剂高的轻柴油产率、较低的焦炭产率的原因。上述结果由循环提升装置（CRU）评价得来。评价原料为加氢处理瓦斯油，API 为23.2，残炭为0.4 wt%。评价用的基础催化剂为基于分布式的载体结构（DMS），有较高的Z/M，目的是多产汽油；评价催化剂为该基础催化剂与30%的巴斯夫催化剂混合；对比催化剂为该基础催化剂与市场上可得的其它的生产轻柴油的催化剂混合。这种新技术平台命名为PROX-SMZ（近稳态载体和沸石）：四种特性共同作用使催化剂具有优良的特性。该平台十分灵活，可按不同的需求组织生产。利用PROX-SMZ 技术平台，巴斯夫已经开发和工业化一种催化剂HDXtra，该催化剂主要针对减压蜡油。
　　结论
　　炼厂试验表明，HDXtra 具有最高的载体表面积（超过90平方米/g）和稳定性以及最低的钠含量。由它生产的汽油具有较高的辛烷值，轻柴油具有较高的十六烷值。三个试验均表明，在焦炭和油浆产率保持一定的情况下，轻柴油产率有较明显的提高（2～4wt%）。进一步开发 巴斯夫正在利用PROX-SMZ 技术平台设计一系列的方案来满足炼厂的需求。正在开发的Stamina 催化剂，目标是适合渣油操作以最大化生产中间馏分，这种催化剂有很多的大孔允许大分子进入，同时金属耐受性好。