分子筛蜂窝陶瓷的研制

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 催化裂化主要是满足国防和国民经济对燃料油需求的炼油过程,同时也是生产有机合成原料的重要生产过程,它是目前原油二次加工中的一个重要环节。石油通常先经常压和减压处理得到汽油、煤油、柴油等各种馏分油,之后将某些馏分油如减压馏分、焦化柴油、蜡油等,送入催化裂化装置进行二次加工,现在的催化裂化装置都是流化床,裂化温度733-773K,压力为10-20×104帕,预热过的原料油与再生后的高活性催化剂一起进入流化反应。从历史上说,第一代裂化催化剂用的是酸处理过的活性白土,第二代是硅酸铝(简称硅铝)催化剂,第三代是分子筛催化剂,分子筛催化剂的特点是活性高,稳定性好,选择性好。目前工业上使用的催化剂的活性组分是稀土γ分子筛。陶瓷行业的分子筛是沸石分子筛,因为沸石本身就具有分子水平的筛分性能,故称沸石分子筛,在平常简称分子筛,沸石一般还要附载在载体上做成实用的裂化催化剂,载体有时又称为基质。常用的载体是SiO2—Al2O3。之所以做成载型催化剂,一方面是因为分子筛的价格昂贵,另一方面是因为它的活性太高。现国外已将载体做成蜂窝陶瓷,分子筛就载在蜂窝陶瓷上,因而又称分子筛蜂窝陶瓷。实质上又是沸石分子筛催化剂蜂窝陶瓷。
     这种沸石分子筛催化剂蜂窝陶瓷,在外观呈现蜂窝陶瓷状,蜂窝陶瓷和分子筛紧密相连结成一个整体,蜂窝陶瓷的作用不单纯是一个活性组分的承载者,载体有一定活性,它同活性组分可以发生相当强的相互作用,克服了分子筛比表面积小,抗压强度低,不易回收复用,耗用量大且价格昂贵等缺陷。由于蜂窝陶瓷比表面积大,直形孔道的特点,大大提高了工作效率,再加上可以反复回收多用4—5次,成本低价格廉,企业利用这种产品经济效益大大提高。我国石化行业裂化油品千万吨以上,技术要求高,随着催化活性的提高,为了加快再生速度,要求更加苛刻的条件,例如从硅铝酸盐的催化剂,反应温度在450—550℃之间,要求提高到600—650℃甚至700℃,催化剂消耗量大,每吨进料油消耗0.3-0.6Kg催化剂,催化剂力学强度差的,消耗的还要大得多,催化剂每接触油几分钟甚至几秒钟就要再生,每分钟流过流化床催化剂在大的催化裂解装置上达到了10t或更多,如果依然是颗粒状的分子筛催化剂很难满足生产要求,因此采用分子筛蜂窝陶瓷大大提高了机械强度和稳定性,而且尺寸也越来越大,大的分子筛催化剂做成的蜂窝陶瓷已经到了高0.8m,宽0.2m,每平方厘米20孔,网状三角形的蜂窝陶瓷。这种蜂窝陶瓷有着强劲的发展势头。据国外有关资料,这种分子筛蜂窝陶瓷吸水率最高达到20%,热膨胀系数225—1000℃≤1.0×10-6℃-1。由于多孔薄壁的特点,大大增加了载体的几何表面积和改善了抗热冲击性能。
    根据国外分子筛催化剂蜂窝陶瓷的样品,笔者会同有关蜂窝陶瓷厂家进行了合作研制,从目前研制来看,大尺寸的分子筛蜂窝陶瓷因无设备做不了,但小尺寸的分子筛蜂窝陶瓷已经成功做出来了。从我们研制的进展上又有新的突破,一是价格成本更低,材料易得,制作简便,二是机械强度大大提高,抗磨损,抗冲击和稳定性均有大幅度提高。更主要是解决了成型开裂的难题。由于分子筛催化剂蜂窝陶瓷不能烧结只能活化,烧结就没有活性,的确在工艺和配方上值得研究。尽管小试已获成功,但与中试和工业性试验尚有一段距离,笔者希望能和有感兴趣的厂家合作共同开发,以便将这一新的产品投入市场。


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