原料中的氮化物和芳烃对其催化裂化反应性能的影响

本文以焦化蜡油(CGO)为研究对象,采用离子交换色谱、配位色谱和吸附色谱相组合的分离方法,分离出其中的氮化物和芳烃,并通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、电喷雾傅里叶变换离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)和全二维气相色谱质谱联用仪(GC×GC-TOF MS)对氮化物和芳烃进行表征。根据表征结果确定模型化合物,并结合分子模拟技术研究了模型化合物在分子筛模型中的吸附和扩散性质。进一步在固定床重油微型反应装置上考察了掺入模型化合物的原料油的催化裂化(FCC)反应性能。对CGO中氮化物和芳烃的分离表征结果表明,氮化物以N1类为主,碱性氮化物可能为吡啶类、喹啉类、吖啶类或者菲啶类的衍生物;非碱性氮化物可能是咔唑、苯并咔唑和二苯并咔唑类的衍生物;芳烃以三环及三环以上为主,其相对含量高达68.53w%,主要是苝和苯并(k)荧蒽,以及芘类、苯并蒽类、屈类、芴类、蒽类、菲类和苯基萘类的衍生物;双环芳烃主要为萘、联苯和二氢化茚类衍生物,其含量和单环芳烃接近,占15～16w%。对吸附扩散的分子模拟结果表明,FAU分子筛对氮化物和芳烃的吸附能力比MFI分子筛的强;提高吸附温度可抑制FAU分子筛对氮化物和芳烃的吸附,但对MFI分子筛吸附氮化物的抑制效果较差;分子筛硅铝比对MFI中吸附量的影响较明显。分子中侧链和芳环的存在均使扩散系数减小,且芳环的影响更大;升高扩散温度有利于提高扩散系数,但是对氮化物和芳烃的影响程度不同。对添加模型化合物的原料油的FCC反应性能考察结果表明,大分子碱性氮化物对USY分子筛型催化剂LVR-60R的毒害作用较大,使转化率和汽油产率大幅度地降低,使焦炭收率大幅升高;而小分子的碱性氮化物会对ZSM-5分子筛型催化剂LTB-2产生严重影响,使转化率和LPG收率大幅下降,但对焦炭收率影响不大;非碱性氮化物毒害能力较分子量相近的碱性氮化物弱;芳烃对FCC反应转化率、干气、LPG和焦炭产率的影响与碱性氮化物的影响规律相似,但影响程度较碱性氮化物弱。