催化剂的指标及其意义

催化剂的各项指标及其意义一、化学指标催化剂的化学组成表示催化剂中的主要成分及杂质的含量，通常包括：Al2O3、Na2O、Fe2O3、 、灼烧减量五个主要指标，有时还包括Re2O3。1、Al2O3含量：催化剂中Al2O3含量表示催化剂中Al2O3的总含量，是催化剂的主要化学成分。2、Na2O含量：Na2O含量表示催化剂中含有的Na2O杂质含量。在催化裂化过程中，特别是在掺炼钒含量较高的渣油情况下，3、Fe2O3含量：Fe2O3含量表示催化剂中含有的Fe2O3杂质含量。Fe2O3在高温下会分解并沉积在催化剂上，积累到一定程度就会引起催化剂中毒，其结果一是使催化剂活性降低。4、SO42-含量：SO42-含量表示催化剂中含有的SO42-杂质含量。SO42-可与具有捕钒作用的金属氧化物（如氧化铝等）反应生成稳定的硫酸盐，从而使其失去捕钒能力。所以，在掺炼渣油的情况下，SO42-的危害性较大。5、灼烧减量：灼烧减量是指催化剂中所含水份、铵盐及炭粒等挥发组份的含量。生产中控制其减量13%。6、Re2O3含量：Re2O3含量是表示催化剂性能的指标之一。稀土通常来自催化剂中的分子筛，有时在催化剂制造工艺中也引入稀土离子达到改善性能的目的。通常Re2O3含量越高，催化剂活性越高，但焦炭产率也偏高。对于平衡催化剂，有时还需知道其中的金属含量，如Ni、V、Na等，以便了解催化剂的污染程度。二、物理性质物理性质表示催化剂的外形、结构、密度、粒度等性能。通常包括：比表面积、孔体积、表观松密度、磨损指数、筛分组成五个主要项目。下面分别加以简述：1、比表面积催化剂的比表面积是内表面积和外表面积的总和。内表面积是指催化剂微孔内部的表面积，外表面积是指催化剂微孔外部的表面积，通常内表面积远远大于外表面积。单位重量的催化剂具有的表面积叫比表面积。比表面积是衡量催化剂性能好坏的一个重要指标。不同的产品，因载体和制备工艺不同，比表面积与活性没有直接的对应关系。测定比表面积采用的方法是氮吸附容量法。2、孔体积孔体积是描述催化剂孔结构的一个物理量。孔结构不仅影响催化剂的活性、选择性，而且还能影响催化剂的机械强度、寿命及耐热性能等。孔体积是多孔性催化剂颗粒内微孔的体积总和，单位是毫升/克。孔体积的大小主要与催化剂中的载体密切相关。对同一类催化剂而言，在使用过程中孔体积会减小，而孔直径会变大。孔体积测量采用的方法是水滴法。3、磨损指数一个优良的催化裂化催化剂，除了要具有活性高、选择性好等特点以外，还要具有一定的耐磨损机械强度。机械强度不好的催化剂，不但操作过程中跑损多、增大催化剂用量、污染环境，严重时会破坏催化剂在稀、密相的合理分布，甚至使生产装置无法运转。催化剂耐磨损强度的大小是由制备过程中粘结剂品种类型决定的，通常以铝溶胶为粘结剂的催化剂强度最好，磨损指数最小；以全合成硅铝溶胶为粘结剂的催化剂强度最差，磨损指数大。目前采用“磨损指数”来评价微球催化剂的耐磨损强度。测定方法是：将一定量催化剂放入磨损指数测定装置中，在恒定的气速下吹磨5小时，第一小时吹出的<15的试样弃去不计，收集后4小时吹出的试样，计算出每小时平均磨损百分数（每小时吹出的<15的试样占原有试样中>15部分的重量百分数），此即为该催化剂的磨损指数，其单位是%h-1。目前采用的催化剂磨损指数分析方法是直管法。4、粒度分布（筛分）催化裂化催化剂应具有良好的颗粒分布，以保证良好的流化状态。一般要求催化剂颗粒<40m的不大于25%，40m80m不小于50%，>80m的不大于30%。在流化状态下，催化剂经磨损、冲击所产生的<20m的细粉很容易从旋风分离器中跑掉。一般地讲，催化剂耐磨性越差，跑损越严重。在催化裂化操作中，为了平衡生产就需要不断地补充这部分跑损掉的催化剂。如果催化剂细粉多、强度差、跑损多，那么所需补充的新鲜催化剂的量也大，生产成本就会增加。越细的催化剂颗粒，在装置中的停留时间越短；而较粗的催化剂颗粒在装置中的停留时间长，活性衰减。因此，为了维持装置的平衡活性水平，除了补充正常跑损的催化剂以外，适当卸剂也是十分必要的。目前测定催化剂筛分采用的仪器是激光粒度仪。5、表观松密度催化剂密度的大小，对流化性能、流化床的测量、设备的大小和催化剂的计量都有影响。通常，催化剂的密度用表观松密度来表示，俗称堆积比重。正常生产中，分析催化剂表观松密度所用的仪器为一内径为20毫米的25毫升量筒，并恰好在25毫升刻度处割断磨平。测量时将量筒放在漏斗下，把样品倒在漏斗上，使样品在30秒内连续装满量筒并溢出，用刮刀将多余的催化剂刮平，擦净量筒外催化剂并称重。由此计算出催化剂的表观松密度。单位为克/毫升。