催化裂化催化劑鐵中毒問題剖析

劉倩倩，達志堅，呂令瑋，宋海濤，于 波，吳文俊，葉 行，熊一冉

(1.中國石化石油化工科學研究院，北京 100083；2.中國石油青海油田格爾木煉油廠)

在全球重油加工原料重質化和劣質化的趨勢下，催化裂化(FCC)技術面臨一系列挑戰，催化劑的金屬污染即是其中之一[1-2]。對催化劑產生毒害作用的金屬包括鎳、釩、鐵等，其中，關于鎳、釩的中毒機理已有廣泛而深入的研究，關于鐵的中毒機理正成為近年來研究的重點[3-7]。研究認為FCC催化劑上的鐵主要有3種來源：新鮮劑自身所含的鐵、原料油中所含的鐵以及在操作過程中設備腐蝕等造成的鐵污染[3]。催化劑自身所含的鐵一般無毒害作用，原油中帶來的鐵和操作過程中產生的鐵會對FCC催化劑的物化性質和反應性能產生負面影響。為了更好地應對鐵污染問題，很多學者對鐵中毒機理進行了深入研究，總結起來有兩方面的觀點：第一，與鎳、釩等其他金屬類似，鐵主要存在于原料的重餾分中，隨著原料大分子在基質上預裂化反應的進行，鐵不斷沉積在催化劑顆粒外表面，由于其遷移活性較弱而逐漸在顆粒外表面富集，最終導致基質的大孔堵塞，活性中心可接近性下降，催化劑的重油轉化能力下降，產品選擇性變差[8]；第二，鐵的堵孔不止因為物理沉積，還因為鐵能與基質中的硅、鈣、鈉等形成低熔點共熔物，在熔融過程中，催化劑顆粒表面會出現玻璃狀，溫度降低時則形成瘤狀凸起，表面的1～3 μm會形成致密殼層，因而大大降低活性中心的可接近性[9]。……