催化裂化催化劑微反活性測定儀異常數據分析

王瑞歡（大慶煉化公司質量檢驗與環保監測中心，黑龍江大慶163411）

1 試驗背景

催化裂化的是煉油工業中重要的二次加工過程，處理的原料可以是全常渣甚至是全減渣，是重油輕質化的重要手段。

在催化裂化裝置的反應器中，原料油與催化劑接觸并反應，不斷輸出裂化產物，同時在催化劑上產生積炭，導致催化劑活性降低、甚至失活（待生催化劑）。讓催化劑在反應器、再生器之間不斷循環，向再生器中通入空氣，燒去催化劑上的積炭，可恢復催化劑的活性（再生催化劑），使催化劑能夠循環使用。在裝置正常運行、開停工及生產調整時，為了監測、調整再生器的再生效果，需要定期或按需測定再生催化劑的微反活性。

2 分析方法

2.1 分析標準

大慶煉化公司質量檢驗與環保監測中心依據分析標準RIPP 92-90，來進行催化裂化催化劑微反活性的測定。現將主要試驗條件歸納如表1所示：

表1 有機氯分析標準試驗條件對照表

2.2 方法概述

將催化劑樣品裝入反應器內，用微量注射泵將輕柴油注入反應器中，在規定的操作條件下進行裂化反應。裂化產物先進入受器（浸沒在冰水混合物中），重餾分被冷凝，未冷凝的氣體則進入取氣瓶中，分別進行冷凝液和氣體的色譜分析，并經數據處理，求出微反活性MA。

W1-液收油重,g; W -進料油重,g;

A1-汽油餾分譜圖面積; A2-柴油餾分譜圖面積。

2.3 分析儀器

本試驗室選用了石油化工科學研究院研發的MAT-D1 雙通道裂化催化劑自動微反活性評定儀，來進行催化裂化催化劑微反活性的測定。該儀器可用于工業平衡催化劑、新鮮催化劑的活性評定。儀器的重復性滿足上述標準的要求。

3 異常數據分析

日常使用過中，此儀器的性能很穩定。出現過幾次數據異常、重復性超差的情況。經過排查，在異常數據分析的過程中，我們也積累了如下經驗。

3.1 催化劑樣品

轉移樣品的過程中，因為顛簸、震蕩，催化劑樣品中的小顆粒沉降到采樣瓶底部，造成樣品不均勻，取樣分析前，需要用電動攪拌器攪勻5min以上。分析標準、儀器說明書規定的催化劑用量為5g。催化劑需要在120℃烘箱內烘干1h以上。當催化劑含水時，催化劑的有效質量偏小，測得微反活性數據也會偏小。

3.2 進料油重

由上述微反活性計算公式可以看出，進料油重參與計算。原料油需經脫水、過濾處理。儀器依靠微量注射泵，將原料油定量、勻速的注入反應器。規定的進料油重（1.56±0.02）g、泵流量（1.34±0.02）g/min。開始裂化反應前，需要先進行“標泵”。確保每次的流量、進料油重都符合要求。

注射泵有2種工作狀態：①吸油時，1支5mL玻璃注射器從原料油瓶中抽取原料油。②輸油時，將玻璃注射器內的原料油注入反應器。玻璃注射器、原料油瓶、反應器之間通過1個進料三通、內徑1mm 的聚四氟乙烯材質輸油管連接。這些空間、通道中應無氣泡。

有一段時間玻璃注射器內經常出現氣泡，標泵時達不到預設的試驗參數。經查擺，發現了幾個問題：①進料三通內有1處“氣阻”；②玻璃注射器出口處連接1 個5#鋼針頭，鋼針頭出口切成平口，再與輸油管相連，鋼針頭的切口有毛刺；③鋼針頭與輸油管接口處有1根約0.5mm長的絨毛。④注射泵的推進螺桿卡阻，需要經常用細紗布清理。排除這些問題后，標泵未在出現問題。

3.3 反應器

試驗中，正確安裝反應器十分重要。從下至上的安裝順序為：先在反應器底部填充適量的石英毛，再加入規定質量的催化劑，插入汽化插件，用扳手擰緊壓帽；安上隔熱硅膠墊，插入鋼針頭，連上進油管；將控溫熱偶插入反應器的恒溫段中部；連接傷液收系統。

某段時間內微反活性數據偏低，查擺后發現了幾個問題：①反應器不清潔、帶水，應當用丙酮充分沖洗，并用空氣風吹干；②使用不同廠家、不同批次的石英毛，未進行材料驗證；③進油管上有漏點；④控溫熱偶的插入位置不在恒溫段中部，導致試驗控溫不準。排除這些問題后，進行比對試驗，數據恢復正常。

3.4 液收系統

進油時間為70s，在此段時間內，裂化反應完成。通過10min 的氮氣吹掃，將反應器中的產物全部吹出，進入液收系統。裂解產物包括氣體、汽油、柴油。裂解產物先通過浸沒在0℃冰水混合物冷浴中的受器，汽油、柴油組分被冷凝成液收油，不凝氣體外排或用取氣瓶收集，用于色譜分析。某段時間發現液收油重偏低，檢查后發現問題：①反應器出口與液化系統的連接處聚四氟乙烯薄膜使用不當，密封不嚴密；②反應器的恒溫時間不足15min，內部填充的催化劑溫度低于（460±1）℃；③是冷浴中冰塊溶解，冷浴溫度高于0℃；④受器未完全浸入冷浴中；⑤石英毛填充太緊，裂解產物沒有全部被吹出來；⑥氮氣瓶壓力不足，導致吹掃氣體的吹掃壓力、流量不足。

3.5 色譜分析

本試驗中的色譜分析，主要分析液收油。色譜分析時，采用程序升溫法，校正歸一化來定量計算。分析的重點是正確判斷汽油、柴油組分的分割點。標準及儀器說明書推薦了幾種方法：①使用干點為204℃的汽油在相同操作條件下所得譜圖的保留時間作為汽油的終點；②以沸點為216℃的正十二烷的保留時間作為分界點，正十二烷歸于汽油；③用干點為204℃的汽油與輕柴油來配制汽油含量為50%左右的標樣，標定色譜儀，連續2次分析的汽油含量，重復性∣W1-W2|≤2%。實踐中第②種方法的權威性最好，但是正十二烷價格昂貴；第③種方法的成本低，難點是比較難收集到符合要求的汽油、輕柴油樣品。一段時間后，汽油、柴油的分割點可能產生偏移，因此，必須定期標定色譜儀。

4 結語

為了準確測定催化裂化催化劑的微反活性，更好的指導裝置生產。當分析項目出現異常數據時，應當及時分析原因，修訂儀器操作規程，不斷提高化驗員的操作水平。導致“微反活性”項目出現異常數據的原因主要有：①催化劑樣品烘干、混勻；②原料油脫水、過濾，“標泵”結果符合要求；③正確安裝反應器，使用合格的器具、材料；④液收系密封不嚴密，液收受器安裝位置不當；⑤色譜分析的分割點位置偏移，應定期標定。