В данной статье рассмотрено влияние фазового состава и способа введения a-Al2O3 и цеолита РЗЭY в рентгеноаморфную алюмосиликатную основу на каталитические свойства цеолитсодержащих алюмосиликатных катализаторов. Показано, что способ взаимного или последовательного раздельного введения цеолита РЗЭY и a-Al2O3 в алюмосиликатный гидрогель или гидрозоль при приготовлении катализаторов позволяет регулировать их каталитические свойства и получить катализатор с высокой активностью по выходу бензиновой фракции. Полученные результаты имеют важное практическое значение при разработке технологии приготовления катализаторов каталитического крекинга.
Каталитический крекинг является наиболее крупнотоннажным среди каталитических процессов переработки нефти. В процессах каталитического крекинга различного технологического и аппаратурного оформления применяют алюмосиликатные цеолитсодержащие катализаторы и получают фракции высокооктанового бензина и дизельного топлива. Эффективность работы установок каталитического крекинга во многом определяется использованием более активных и селективных цеолитсодержащих катализаторов. Современные цеолитсодержащие катализаторы крекинга представляют собой гетерогенные пористые системы, состоящие из матрицы (основы), в которой равномерно распределен цеолитный компонент. Матрица может состоять из связующего и наполнителя [1-–5].
Методика проведения исследований
При синтезе катализаторов использовали цеолит Y в ультрастабильной редкоземельной форме (цеолит РЗЭY), широко применяемый в настоящее время при производстве катализаторов крекинга.
Цеолит РЗЭY имел следующую характеристику: мольное отношение SiO2/Al2O3 4,8; содержание Na2O, % масс. 0,4; содержание оксидов РЗЭ, % масс. 18,2; статическая влагоемкость при P/Ps = 0,1, см3/г 0,28; статическая емкость по С6Н6 при P/Ps = 0,1, см3/г 0,27.
Наполнитель a-Al2O3 имел следующий состав, % масс.: a-Al2O3 -– 93–95; SiO2 -– 0,15; Fe2O3 -– 0,10; сумма Na2O + K2O в пересчете на Na2O -– 0,60.
Перед испытанием микросферические катализаторы прокаливали при температуре 600 ºС в течение 6 часов в паро-воздушной атмосфере (40 % об. водяного пара и 60 % об. воздуха) и затем стабилизировали температуре 750 ºС в течение 6 часов в атмосфере 100%-ного водяного пара.
Для оценки каталитических свойств катализаторов использовали керосино-газойлевую фракцию следующей характеристики: плотность при 20 °С 872 кг/м3, фракционный состав: н.к., 10 %, 50 %, 98 %, к.к. выкипает соответственно при 248, 263, 294, 347 и 350 °С. Крекинг осуществляли на стандартной лабораторной установке со стационарным слоем катализатора при следующих условиях: температура 500 °С, массовая скорость подачи сырья 7,0 ч-1.
Состав крекинг-газа определяли хроматографически.
Групповой состав бензиновых фракций определяли методом ИК-спектроскопии в области 600–1800 см-1, в слое 0,035 мм, в кювете КBr. Интерпретацию полос поглощения в инфракрасной области 600 – 1800 см-1 осуществляли с использованием литературных данных [6, 7].
Результаты и обсуждение
В табл. 1 представлены фазовые составы синтезированных микросферических катализаторов и способы введения РЗЭY и a-Al2O3 в алюмосиликатную основу.
Предварительно было найдено, что наилучшими каталитическими свойствами обладает катализатор, содержащий 17,5 % масс. цеолита РЗЭY.
Для исследования каталитических свойств данных катализаторов были синтезированы следующие катализаторы (табл. 1):
– катализаторы №№ 1, 2 были приготовлены введением цеолита РЗЭY в алюмосиликатный гидрозоль в момент его образования, а a-Al2O3 – в алюмосиликатный гидрозоль (катализатор № 1) или в алюмосиликатный гидрогель (катализатор № 2);
– катализаторы №№ 3, 4 были приготовлены введением цеолита РЗЭY в алюмосиликатный гидрогель, а a-Al2O3 в алюмосиликатный гидрозоль (катализатор № 3) или в алюмосиликатный гидрогель (катализатор № 4);
– катализатор 5 был приготовлен механическим смешиванием цеолита РЗЭY и a-Al2O3 с высушенным гидрогелем алюмосиликата.
В табл. 2 – 4 представлены результаты исследований каталитических свойств приготовленных микросферических катализаторов введением РЗЭY и a-Al2O3 в алюмосиликатную основу различными способами.
