第五章、催化材料解析
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第五章催化重整第一节概述催化重整是以石脑油为原料生产高辛烷值汽油、轻芳烃(苯、甲苯、二甲苯,简称BTX),同时副产氢气的重要炼油过程。
一、催化重整在炼油厂中的地位和作用随着对高辛烷值汽油组分和石油化工原料芳烃需求的增加,催化重整加工能力呈稳步发展态势。
2006年,全世界催化重整装置加工能力为488.85Mt/a,占原油蒸馏加工能力之比为11.48%。
随着车用燃料的低硫化,加氢工艺得到快速发展,同时也促进了能够提供廉价氢源的催化重整工艺的发展,催化重整已成为炼油工业中主要加工工艺之一。
随着环境保护的严格,对汽车和燃料提出了更高的要求。
要求汽油具有较低的硫含量、苯含量、芳烃含量和烯烃含量,并具有较高的辛烷值;要求柴油具有较低的硫含量和较高的十六烷值。
催化重整汽油是汽油主要的调合组分。
它的辛烷值高达RON为95~105,是炼油厂生产高标号汽油(如93号和97号)的重要调合组分,是调合汽油辛烷值的主要贡献者;催化重整汽油的烯烃含量少(一般在0.1%~1.0%之间)、硫含量低(小于2μg/g),作为车用汽油调合组分可大幅度地降低成品油中的烯烃含量和硫含量;催化重整过程副产氢气产率较高,一般为2.5%~4.0%。
是催化加氢装置氢气的主要来源。
二、催化重整的发展概况催化重整技术的核心是重整催化剂,催化重整工艺的发展与催化重整催化剂的发展密切相关,二者相辅相成,互相促进。
催化重整催化剂决定了催化重整反应速率和深度,催化剂的发展支持了催化重整工艺的发展,催化重整工艺的发展反过来又推动了催化重整催化剂的进一步发展。
(一)催化重整催化剂的发展催化重整催化剂的发展经历了铬、钼金属氧化物重整催化剂、铂重整催化剂、双(多)金属催化剂与高铼/铂比Pt-Re催化剂和Pt-Sn系列双(多)金属催化剂的四个阶段。
目前,催化重整催化剂的发展正处于一个相对稳定的时期,Pt-Re催化剂主要用于固定床重整工艺,Pt-Sn催化剂主要用于移动床连续重整工艺。
第五章催化剂研究方法催化剂研究方法是在催化剂领域中,用于研究催化剂活性、选择性、稳定性等性质和机理的一系列实验方法的总称。
催化剂研究方法是催化化学研究的基础和前提,也是提高催化剂性能和开发新型催化剂的重要手段。
本章主要介绍几种常见的催化剂研究方法。
一、催化剂表征方法催化剂表征方法主要是通过对催化剂表面结构、组成和性质的表征,来了解催化剂的形貌、结构和活性中心等信息。
常见的催化剂表征方法包括:X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等。
这些方法可以提供催化剂的晶体结构、形貌和表面化学环境等信息,为催化剂的性能和活性中心的研究提供了重要的依据。
二、催化剂活性测试方法催化剂活性测试是研究催化剂催化活性的重要方法,常用的催化剂活性测试方法包括:化学反应测试、光谱测试和电化学测试等。
化学反应测试是通过对催化剂在特定反应条件下的催化性能进行测试,如催化剂的转化率、选择性和反应速率等。
光谱测试是通过测量反应过程中产物的吸收或发射光谱,来确定催化剂的活性和反应机理。
电化学测试是通过在电化学电池中评价催化剂的性能,如氧化还原催化剂的电极反应活性和电催化性能等。
三、催化剂动力学研究方法催化剂动力学研究是研究催化剂表面反应动力学行为的一种方法,主要包括稳态动力学研究和瞬态反应动力学研究两种。
稳态动力学研究是通过对催化剂反应速率的测量,来确定催化剂反应动力学参数,如反应速率常数、活性中心浓度等。
瞬态反应动力学研究是通过对催化剂在瞬态反应条件下的反应动力学行为的研究,来揭示反应机理和活性中心的存在与反应路径。
四、催化剂失活机理研究方法催化剂失活机理研究是研究催化剂失活原因和机理的一种方法,常用的催化剂失活机理研究方法有:催化剂失活速率测定法、催化剂退化和再生实验、催化剂表面性质和结构分析等。
催化剂失活机理研究可以为催化剂的稳定性和寿命问题提供研究依据,为催化剂的设计和优化提供指导。