一種催化裂化催化劑的金屬污染及水熱老化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及石油加工領域內催化裂化催化劑的處理方法，具體地，涉及一種催化 裂化催化劑的金屬污染及水熱老化方法。
【背景技術】
[0002] 催化裂化是一種重要的二次加工過程，是重油輕質化的有效手段。主要原料為劣 質重油，而產品則為高附加值的液化氣、汽油、柴油等。催化劑對產品收率、裝置的平穩操作 W及環境保護方面起著重要的作用。由于新鮮催化劑活性較高，直接使用會造成催化裂化 產物中焦炭產量增加，汽油辛焼值下降等負面影響，所W，實驗室的研究工作，無論是工藝 開發、催化劑研制與評價，工業原料工藝適應性考察等，均需要對所用催化劑進行水熱老化 或者重金屬污染，老化后的催化劑的各項物化性能，與工業裝置中的平衡劑更加接近，實驗 所得結果更加可靠，對工業生產有更好的指導意義。
[0003] Mitchell方法是催化裂化領域常用的一種催化劑污染、老化方法。該方法采用將 計算過的指定量的含媒、饑的金屬化合物溶于有機溶劑中，然后用送種溶劑浸潰催化劑，再 經過干燥、賠燒、水熱老化后，用于污染催化裂化催化劑。該方法操作步驟較為繁瑣，溶劑 浸潰時氣味較大且對環境有所污染，干燥過程較慢且高溫時容易發生有機溶劑的燃燒。同 時，從結果看亦有如下不足之處；（1)媒、饑等金屬在催化劑上是均勻分布，且媒、饑等金屬 的活性無梯度分布，不能很好地模擬工業平衡劑上媒、饑等金屬的不均勻沉積及其活性的 梯度分布；(2)催化劑上的饑W最具移動性和破壞性的+5價化合物的形式存在；（3)錬的 純化作用往往觀察不到，因而難W進行純化劑的性能考察；(4)因在試驗過程中缺少硫的 競爭，不能準確的考察捕饑劑的反應性能。
[0004] 石油化工科學研究院催化裂化中型裝置上也可W進行催化劑的污染、老化。其主 要思路為采用催化裂化的試驗裝置反再過程模擬催化劑上金屬的沉積，處理步驟為；（1) 催化劑在老化器中進行水熱老化處理至理想活性；（2)老化后的催化劑加入中型催化裂化 裝置中進行連續的反應和再生，反應原料中含有定量的環焼酸媒、環焼酸饑或其他金屬化 合物。該方法可W有效解決金屬在催化劑上的分布與金屬的年齡梯度問題，但催化劑處理 周期長，反應再生過程較為復雜，經濟性、便利性、環保性都較差。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種高效穩定且能較好地模擬工業平衡劑性質的催化裂化 催化劑的金屬污染及水熱老化方法。
[0006] 本發明提供了一種催化裂化催化劑的金屬污染及水熱老化方法，該方法包括W下 步驟：
[0007] (1)在含氧氣體的提升作用下，使催化裂化催化劑在提升管中自下而上輸送；
[0008] (2)將含有金屬有機化合物的姪油噴入提升管中進行燃燒，對所述催化裂化催化 劑進行重金屬污染；
[0009] (3)將經過重金屬污染的催化裂化催化劑通過提升管的頂部進入老化器；
[0010] (4)在流化介質的存在下，使所述經過重金屬污染的催化裂化催化劑在所述老化 器中發生水熱老化。
[0011] 本發明提供的所述催化裂化催化劑的金屬污染及水熱老化方法具有W下優點：
[0012] (a)采用本發明提供的所述方法與設備，所老化的催化裂化催化劑的各項物化性 質與工業運轉平衡劑的性質更加接近，不僅是微反活性的變化，而且催化劑上的金屬（如 媒、饑、鐵等）分布與金屬的年齡梯度，與工業平衡劑更加接近，所得試驗結果與工業結果 更加貼近，能更加有效地指導工業試驗。
[0013] 化）本發明提供的所述方法可W通過一個老化器實現催化裂化催化劑的金屬污染 與水熱失活，避免了浸潰污染所需的繁瑣程序W及氣味對環境和人體的危害，操作簡便，大 大節省人力、物力。
[0014] (C)本發明提供的所述方法所采用的設備可利用實驗室常用的老化設備稍加改造 即可，避免了新建設備的投入，相比通常采用催化裂化裝置反再系統循環反應的金屬污染， 本發明所采用的設備結構簡單，操作方便，具有較強的便利性和靈活性。
[0015] 本發明的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予W詳細說明。
【附圖說明】
[0016] 附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0017] 圖1是本發明提供的所述催化裂化催化劑的金屬污染及水熱老化方法所采用的 設備的結構示意圖。
[001引附圖標記說明
[001引 1 老化器 2 提升管
[0020] 3 原料輸入管線 4 沉降器
[0021] 5 導流擋板 6 氣體排出管線
[0022] 7 姪油W及含氧氣體等物流 8 流化介質
[0023] 11 老化器的沉降區 12 老化器的老化主體區
【具體實施方式】
[0024] W下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0025] 本文中披露的所有范圍都包含端點并且是可獨立結合的。本文中所披露的范圍的 端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，送些范圍或值應當理解為包含接近送些范圍或 值的值。
[0026] 本發明提供的所述催化裂化催化劑的金屬污染及水熱老化方法包括W下步驟：
[0027] (1)在含氧氣體的提升作用下，使催化裂化催化劑在提升管中自下而上輸送；
[0028] (2)將含有金屬有機化合物的姪油噴入提升管中進行燃燒，對所述催化裂化催化 劑進行重金屬污染；
[0029] (3)將經過重金屬污染的催化裂化催化劑通過提升管的頂部進入老化器；
[0030] (4)在流化介質的存在下，使所述經過重金屬污染的催化裂化催化劑在所述老化 器中發生水熱老化。
[0031] 在步驟（1)中，所述提升管的氣體空培速度可W為0. l-2m/s，平均溫度可W為 550-82(TC。所述提升管的氣體空培速度是指提升管內無催化劑時，空培的氣體線速度。所 述平均溫度是指提升管入口與出口溫度的對數平均值。
[0032] 在本發明中，所述含氧氣體可W為空氣或氧含量為30體積％^上的富氧氣體。
[0033] 在步驟（2)中，將所述含有金屬有機化合物的姪油噴入提升管的線速度可W為 0. 5-3m/s，優選為 l-2m/s〇
[0034] 在步驟（2)中，注入提升管中的所述含有金屬有機化合物與所述催化裂化催化劑 的重量比依據所需催化劑的金屬污染程度進行計算。并設定沉積率為80%，即催化劑的所 需污染的金屬含量為原料中金屬含量的80%。
[0035] 在本發明中，所述姪油可W是本領域常規的催化裂化原料油，例如可W為柴油、直 傭蠟油、加氨蠟油、減壓蠟油、常壓渣油、焦化蠟油和脫漸青油中的至少一種，優選為柴油和 加氨蠟油中的至少一種。所述金屬有機化合物可W為能夠充分溶解于所述姪油中的各種常 規的金屬有機化合物。在優選情況下，所述金屬有機化合物中的金屬元素選自媒、饑、鐵、 銅、鋼和巧中的至少一種。最優選地，所述金屬有機化合物為環焼酸媒和/或環焼酸饑。
[0036] 在本發明中，所述含有金屬有機化合物的姪油中的金屬（W金屬元素計）濃度可 W為1000-30000微克/克，優選為3000-15000微克/克。具體地，在所述含有金屬有機 化合物的姪油中，姪油與金屬有機化合物的量可W根據催化劑上希望達到的金屬量計算得 出。
[0037] 在步驟（3)中，所述老化器的空培線速可W為0.05-3m/s，平均溫度可W為 550-75(TC。所述老化器的空培線速是指不存在催化劑時，空培的氣體線速度。所述平均溫 度是指老化器上、中、下Η個測溫點所測溫度的算術平均值。所述老化器的空培線速可W通 過調節流化介質的量來控制。
[0038] 在步驟（4)中，所述水熱老化的條件可W包括；溫度為550-81(TC，優選為 600-750°C;壓力為0. 01-0. 5MPa，優選為0. 01-0.1 MPa ;催化劑停留時間為l-15min，優選為 l-5min。在本發明中，壓力是指絕對壓力。
[0039] 在步驟（4)中，所述流化介質可W為水蒸汽W及任選的氮氣或空氣，其中，水蒸汽 可W占所述流化介質的10體積％ ^上，優選50體積％ ^上。優選地，氧氣站所述流化介質 的21體積％ ^下，優選10體積％ W下。
[0040] 在步驟（4)中，所述老化器內經過水熱老化的物料可W在設置于所述老化器頂 部的沉降器中進行氣固分離，經過氣固分離后，催化劑停留在老化器中繼續反應，氣體進 入后續分離系統進一步分離。所述沉降器的空培線速可W為0. 05-2m/s，平均溫度可W為 350-42(TC。所述沉降器的空培線速是指未加入催化劑時，空培的氣體線速度。所述平均溫 度是指沉降器上下兩個測溫點所測溫度的算術平均值。
[0041] 本發明提供的所述方法適用于不同類型的裂化催化劑。不同類型的裂化催化劑可 W是顆粒大小不同的裂化催化劑和/或表觀堆積密度不同的裂化催化劑。所述裂化催化劑 中的活性組分可W選用不同類型的沸石，所述沸石可W選自Y型沸石、具有五元環結構的 高娃沸石和鎮堿沸石中的至少一種，所述沸石可W含稀±和/或磯，也可W不含稀±和磯。 其中，所述Υ型沸石可W為HY沸石、超穩Υ型沸石等。本發明所述的方法所要處理的裂化 催化劑可W是單一催化劑或者兩種W上催化劑的混合物。
[0042] 在本發明中，實施本發明提供的所述方法的設備可W在本領域常規的老化設備的 基礎上進行簡單改進獲得。在優選情況下，如圖1所示，本發明所采用的處理設備包括；老 化器1和設置于所述老化器1內的提升管2,待處理的催化裂化催化劑通過所述老化器1的 頂部加入，所述提升管2的下部設置有原料輸入管線3,所述原料輸入管線3從所述老化器 1的外部伸入所述提升管2的內部，使得含金屬有機化合物的姪油W及含氧氣體等物料7能 夠通過該管線輸入所述提升管2內，所述提升管2的頂部設置有導流擋板5,用于將提升管 2內經過處理的物料導流至老化器2內，所述提升管2的底部與所述老化器1的底部之間具 有環形間隙，使得經過老化器1水熱老化處理后的催化劑能夠重復進入所述提升管2中再 次進行金屬污染處理，所述老化器1的頂部設置有沉降器4,用于對老化器2內經過水熱老 化反應的物料進行氣固分離，使分離出的氣體通過管線6排出并進入后續分離系統。在優 選的實施方式中，所述老化器1包括直徑較小且位于下部的沉降區11和直徑較大且位于上 部的老化主體區12,所述提升管貫穿整個沉降區11