表12
原料消耗 公斤/公斤 催化剂(理论量计算) 专利号码 制备方法 Al2O3% 水玻璃* 凝胶用 制Al2(SO4)3 总量 H2SO4 CO2** Al(OH)3 NH3 0.92 1.2 1.47 0.72 0.72 1.38 0.72 0.65 0.59 0.37 0.69 0.37 0.37 0 0 0 0.16 0.41 0 0 0 0 0.2 0 0 / 0.24 0.24 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.86 0.14 0.22 0.31 少量 少量 0.04 0.04 0 0 0.03 0.14 ≈0.04 其它 0 0 0 0 0 0 0 NaOH 0.43 NaOH 0.44 葡萄糖酸39cc / / US 2,565,886 US 3,434,976 US 2,872,410 B.P. 1,191,467 US 3,433,748 H2SO4三步沉淀法 H2SO4五步沉淀法 硫酸法 CO2法,71%中和度 CO2法,110%中和度 共胶法 共胶法 铝酸钠法 铝酸钠法 加Al(OH)3CO2法 加Al(OH)3H2SO4法 加Al(OH)3共胶法 Si-Al胶加Al胶 13 13 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 24 3.19 3..19 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 1.61 0.49 0.77 0.75 0 0 0.46 0 0.41 0.35 0 0.32 0 / 0.43 0.43 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.24 0.24 0.37 0.37 0.37 / US 3,210,294 US 2,941,961 B.P. 985,493 B.P. 953,566 US 3,124,541 US 3,260,681 0 0 0 NaOH 0.82 Na2CO3 0.57 未祘 *水玻璃是模数为3.2,浓度为40Be’者。 ** CO2可以回收循环使用
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三、半人造高铝硅酸铝担体
半人造硅酸铝即是人造硅酸铝与天然白土的混合体。此种催化剂早在1945年美国环球油品公司(U.O.P)就有报导(13)。其目的是降低成本,有利于含重金属的重油馏分的催化裂化。今年来,随着分子筛裂化催化剂的发展,为了进一步提高分子筛裂化催化剂的稳定性、选择性和耐磨强度,充分发挥分子筛的作用,国外在半合成硅酸铝担体方面也作了大量的工作。目前,美国工业装置所用的分子筛催化剂,例如XZ-36、XZ-40等牌号的催化剂,就是用半人造高硅铝做担体的,此种担体不仅价钱便宜,更重要的是这类担体具有高耐磨强度&特异的物化性能,如专利B.P.1,191,703中报导的,认为半合成硅铝担体具有双重孔结构,大于100Ao的孔径是由高岭土得来,小于100Ao的微孔是由人造硅酸铝得来。1959年纳尔柯公司曾将半人造硅铝催化剂加入低铝人造硅酸铝催化剂的工业装置中进行试验,利用两种催化剂间的较大密度差,将平衡催化剂中两种催化剂分离,进行评定的结果见表13(9)
表13
催化剂 占总催化剂 % Al2O3 , % 孔体积,毫升/克 (N2) (H2O) 孔直径,Ao (N2) (H2O) 平衡催化剂 100 28.8 0.41 0.46 142 160 半合成部分 77 33.1 0.44 0.51 156 180 低铝部分 23 13.3 0.33 0.34 110 121 从表中结果可以看出,用水滴定和氨吸附测得孔体积之间的差别,说明半合成催化剂中有低铝合成催化剂所不具备的双重孔隙结构,这种双重空隙结构有利于油分子的迅速扩散到催化剂分子筛的表面上,当有气提时,高分子的碳氢化合物也是易于脱附的。这样催化剂表面上的炭少,再生时催化剂表面不易产生局部过热,以致表面融结遮盖住表面上的分子筛。半人造担体表面积较低,一般为300米2/克左右,平均孔径较大,催化剂蒸汽稳定性好。另一个特点是具有高的耐磨性能,但必须严格控制加入高岭土的颗粒大小(14),见表14。或许高岭土经过消化(digestion)处理后,粒子变得更细,使担体的耐磨性能变好。喷雾干燥之前,利用均质器(压力为200磅/寸2)充分均质混合,也是目前提高分子筛
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催化剂耐磨强度的有效方法。
表14 颗粒大小范围 (微米) 0.05----0.3 0.3-----0.5 0.5-----1.0 较理想的颗粒为0.3 占有 % 50-----90 10-----40 0------10 70-----90 制备半合成催化剂的专利很多,高岭土加入量一般为30-70%。高岭土可以直接用,也可以经过酸碱处理后再用。
下面将查到的半合成高铝硅酸铝担体的文献和专利分述如下。
目前工业上所采用的几种半合成硅铝裂化催化剂的物化性质见表15(15)。 表15
项目 公司标号 Aerocat 2000 Davison SS 97 91 - 72 12 2 32.2 0.04 0.1 0.4 13.0 0.47 0.70 281 Nalco 783 - 90 83 - 12 3 颗粒大小分布% 小于 150 μ 100 80 74 40 20 化学组成 %(干基) Al2O3 Na2O Fe SO4 灼烧损失,% 34.5 0.01 0.11 0.50 13.5 99 96 85 78 14 2 33.0 0.03 0.11 0.4 13.0 0.49 0.71 250 18
表现松密度,克/毫克 0.48 空隙容积,毫升/克 表面面积,米2/克
0.67 300
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纳尔柯公司1959年通过八个月工业运转后,将平衡催化剂中半人造和低铝人造部分分开,分别进行测定,结果见表16。
表16 催化剂 占催化剂的% Al2O3 , % 平衡催化剂 100 28.8 半合成部分 77 33.1 36 46 0.62 113 低铝部分 23 13.3 30 45 0.74 120 重量相对活性(U.O.P) 35 体积相对活性(U.O.P) 46 视密度 表面积, 米2/克 0.66 115 新鲜催化剂经水蒸气处理后(60磅/寸2,542.4℃,处理6小时,转化率为55%时的产品分布见表17。
由表3、16说明,半合成催化剂的平均孔径较大,蒸汽稳定性好,蒸汽处理后活性下降较少。
表17 催化剂 产率%(重) H2 C1 C2 C3 C3= iC4 nC4 C5-203℃ 炭 H2 BCF/BBL 半合成 0.1 0.8 1.2 2.2 4.1 5.7 0.9 32.7 3.9 49 高铝 0.1 0.8 1.1 2.4 3.7 6.0 0.9 32.6 4.0 39 低铝 0.1 0.0 0.3 2.4 3.6 5.9 0.9 32.8 3.8 30 有关专利方面的报导如下:
1,用CO2制备硅铝胶,同时加入高岭土和分子筛:
此方法是格瑞斯公司最早采用的方法,如B.P.948,012,B.P.1,006,030,B.P.3,595,611,B.P.1,230,826,都是采用这种方法制备担体
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