材料化学 课件 12-3-3多产丙烯的精准转化催化

催化裂化催化剂理论设计高等材料化学，第三节多产丙烯的精准转化催化

裂化催化剂理性设计CONTENTS目录多产丙烯专用催化剂技术背景01专用催化剂开发技术难点02专用催化剂的理性设计开发03专用催化剂应用效果04国六标准对汽油烯烃含量更严的要求氮氧化物(NOx)一氧化碳(CO)机动车分担率43%83%对环境质量影响率73%84%汽车尾气排放已成为大城市环境污染的主要来源汽油烯烃对污染物排放的影响2023年中国开始执行更为严格的国六b排放标准，强制要求汽油烯烃含量≤15%(V/V)汽油烯烃含量2020年我国汽油的烯烃含量大于15%的汽油占80%以上10%20%30%1.多产丙烯专用催化剂技术背景丙烯严重供不应求世界中国催化裂化32％39％催化裂化技术同时面临着多产丙烯和降低汽油烯烃含量的压力和挑战2022年，我国丙烯进口数量为233.72万吨，进口金额为23.8亿美元，出口量仅为3.88万吨催化裂化过程中，同时实现降低烯烃含量和增产丙烯成为重要技术需求烯烃的调控与管理：在同一个重质石油裂化过程中既要求增产C3=，又要求降低C5=

～C12=增产丙烯和提高低烯烃汽油产率的两难性现状期望2.专用催化剂开发技术难点3.专用催化剂的理性设计开发创新思路从理论化学入手，深入研究大分子烃类在酸性催化剂上的正碳离子反应机理，通过工艺、催化剂和反应工程的技术创新及其集成，提高催化裂化复杂反应体系目标产物的选择性，从而实现烯烃的控制与管理系统的基元反应化学研究突破传统观念束缚，认识到大分子烷烃在酸性催化剂上直接裂化生产丙烯的反应化学途径系统的基元反应化学研究从基元反应角度理清了，大分子烷烃的单分子裂化反应机理和双分子裂化反应机理之间存在关联，利用该关联，可实现烷烃单分子裂化反应向双分子裂化反应的转变，从而同时实现降低汽油烯烃和增产丙烯收率专门设计并制备特定微观结构的催化剂高酸密度，强氢转移活性FAU结构分子筛适于汽油烯烃尺寸分子裂化的小孔、强裂化活性的特种分子筛调控分子筛骨架和表面的电荷分布骨架结构电荷调变提高了FAU结构分子筛的酸密度和总酸量表面改性进一步提高了FAU结构分子筛的酸密度和总酸量制备特定孔径的基质基质名称常规CEM-1CEM-2

孔分布V%<5024.06.27.950～20052.064.343.6>20024.029.648.7酸性mmol/g0.740.770.94微活333638新型基质CEM对孔分布和酸性的影响催化剂积炭量/%弱酸（B酸）强酸（B酸）总酸量/mmol.g-1新剂0.9539%63%8%对比剂0.8855%100%24%新剂与对比剂积炭前后酸性损失率变化特定结构的基质，强化积炭转移，在双分子裂化反应条件下，选择性地裂化汽油中的烯烃，达到进一步降低汽油烯烃含量，同时多产丙烯将反应化学认知应用于反应器调控认识到单分子裂化反应和双分子裂化反应的顺序、热力学和动力学等强化条件不同，可以分设两个反应区，让其串联顺序发生。利用反应器结构特征，调控各分区发生相应的反应。通过强化氢转移反应调控单分子裂化反应，通过强化二次裂化反应调控双分子裂化反应，从而调控烷烃裂化反应方向和深度，使分子水平降低汽油烯烃、提高丙烯成为可能反应器结构的调优氢转移反应是双分子反应，要求反应器中催化剂具有较低酸强度和较高的酸中心密度利用反应油气和催化剂通过分布板时产生射流，形成催化剂浓相区，实现对双分子氢转移反应的调控设法使喷嘴处的催化剂浓度均匀，保证剂、油充分接触，从而强化单分子裂化反应，减少热裂化反应的发生4.专用催化剂应用效果对比的商用FCC催化剂设计开发的定向转化FCC催化剂在某炼油企业生产装置上进行工业化应用试生产14.28.57烯烃含量满足最新的国六B汽油质量标准要求同时实现了降低汽油烯烃和增产高附加值丙烯的目标专用催化剂应用情况8套工业装置运转10多套设计和建设之中

多家炼油企业计划之中九江石化，2004.71.0MT/a，改造某厂180万吨/年改造某厂140万吨/年改造专用催化剂应用经济效益收益来源某炼厂100万吨/年催化裂化生产装置产品分布改善，元/吨原料油141.01催化剂费用降低，元/吨原料油8.53汽油质量升级，元/吨原料油48.12能耗减少，元/吨原料油12.29新增经济效益，万元16527.46专用催化剂应用社会效益