高含氮原料催化裂化反应特性的研究

原油重质化、劣质化程度地加剧催生了大量高含氮原料，无疑采用流化催化裂化（FCC）工艺处理这部分高含氮原料能产生巨大的经济效益；而其中的氮化物对FCC反应十分不利，因此这一过程又面临严峻挑战。本文以研究高氮原料FCC反应特性为主线，在明确CGO这种典型高含氮原料中氮化物有关信息的基础上，着重考察CGO中氮化物及模型氮化物对不同FCC催化剂的影响规律以进一步认识氮中毒机理，为FCC催化剂的抗氮功能设计提供理论支撑。 本文首先根据酸萃取原理萃取分离了恒源CGO中的氮化物，从元素、四组分及红外透射结果初步推测酸萃取氮化物是存在于CGO胶质和沥青质中的带有烷基侧链的稠环含氮化合物。恒源CGO及其抽出氮化物的ESI-FT-ICR MS表征结果证明：酸萃取法能有效保留CGO中氮化物的原形态；推测碱性氮化物中含量最多的N1类为带有不同饱和侧链的苯并喹啉或吖啶类衍生物；非碱性氮化物中N1类多为带有烷基侧链的苯并咔唑类。胜利CGO及其FCC反应液体产物的ESI-FT-ICR MS表征结果表明大分子氮化物在FCC条件下会发生反应（如缩合生焦或者烷基侧链、饱和环断裂等），表现为：反应后氮化物的相对分子质量减小，N1类氮化物碳数分布范围变窄，聚合度增加。 改变原料中CGO抽出氮化物含量及改变反应条件的实验结果表明：LVR-60R和LTB-2催化剂随着氮含量增加催化活性、选择性会下降，而LTB-2催化剂对高含氮原料有更强的耐受力；提高反应温度或者增大剂油质量比都能改善高氮原料的FCC反应性能，提高剂油质量比的效果更加显著。 添加模型氮化物的高含氮原料反应结果及待生剂表征结果表明：LVR-60R催化剂对大分子碱性氮化物（吖啶）更敏感，表现在转化率、汽油收率大幅降低，焦炭收率明显增加；LTB-2催化剂对小分子碱性氮化物（吡啶）较敏感，表现在转化率和LPG大幅下降，但大分子碱性氮化物会导致焦炭收率大幅增加，说明大分子氮化物会以生焦“诱导物”的身份加快加重焦炭生成；氮化物上烷基侧链的引入会增加其毒害能力，非碱性氮化物的毒害能力不及同等分子大小的碱性氮化物；大分子碱性氮化物与催化剂不同类型酸性中心相互作用的选择性较差。