專利名稱：測定裂化催化劑上結(jié)焦物中h/c質(zhì)量比的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測定裂化催化劑上結(jié)焦物中H/C質(zhì)量比的方法，它是屬于對煉油催化劑上結(jié)焦物中碳和氫含量的測定方法改進(jìn)。它主要是利用酸洗裂化催化劑，使其催化劑的骨架溶解而得到純結(jié)焦物，并利用元素分析法進(jìn)行定量分析而得到裂化催化劑上結(jié)焦物的H/C質(zhì)量比。
裂化催化劑上的結(jié)焦物是由烴類縮合反應(yīng)和氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)而生成的高度縮合產(chǎn)物，其主要元素組成為C和H。結(jié)焦物的H/C質(zhì)量比可以通過對結(jié)焦物碳含量和氫含量的測定得到。通過對裂化催化劑結(jié)焦物H/C質(zhì)量比的測定，對于考察原料的裂化性能和轉(zhuǎn)化深度以及催化劑的活性、選擇性具有重要的意義，同時對于再生器的燒焦核算和再生效果分析也有很大的幫助。對裂化催化劑結(jié)焦物H/C質(zhì)量比測定的關(guān)鍵是要提高結(jié)焦物中氫含量測定的可靠性。目前，測定催化劑上結(jié)焦物中碳含量的方法有堿液吸收法、熱導(dǎo)分析法和元素分析法，其原理是將催化劑上的結(jié)焦物在高溫下轉(zhuǎn)化為CO2，然后通過測定CO2的量來確定結(jié)焦物中的碳含量。而結(jié)焦物氫含量的測定目前還沒有很好的方法，其主要原因是與裂化催化劑的結(jié)構(gòu)組成有關(guān)，裂化催化劑具有較大的孔容(約為0.3～0.6ml/g)和比表面積(50～300m2/g)，從而具有很強的吸水能力，同時裂化催化劑的活性組分分子篩中還含有一定比例的OH-基團(tuán)和一定數(shù)量的結(jié)構(gòu)水，因此在測氫過程中吸附水和結(jié)構(gòu)水的存在會嚴(yán)重影響氫含量測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，使測定結(jié)果明顯偏高，沒有實際意義。因此用目前的測定方法很難準(zhǔn)確得到裂化催化劑上結(jié)焦物的H/C質(zhì)量比。
本發(fā)明的目的就在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供了一種測定裂化催化劑上結(jié)焦物中H/C質(zhì)量比的方法。它主要是針對上述氫含量測定過程中由于吸附水和結(jié)構(gòu)水存在影響的缺陷，提出了一種新的測定裂化催化劑結(jié)焦物H/C質(zhì)量比的方法——酸洗—元素分析法。該方法主要是利用氫氟酸和鹽酸對結(jié)焦物不溶，但能溶解催化劑組分的原理，將結(jié)焦物從催化劑骨架上剝離，然后將剝離的結(jié)焦物利用元素分析儀測定其碳含量和氫含量，從而得到催化劑上結(jié)焦物的H/C質(zhì)量比。此法的優(yōu)點克服了測氫過程中吸附水和結(jié)構(gòu)水對測定結(jié)果的影響。該方法的需要通過以下步驟來實現(xiàn)對裂化催化劑上結(jié)焦物H/C質(zhì)量比的精確測定(1)剝離結(jié)焦物將經(jīng)過干燥的結(jié)焦催化劑與氫氟酸按1∶15的比例置入耐酸的容器中，并加溫、攪拌一定時間，溫度不超過90℃，然后進(jìn)行離心分離；(2)酸洗精制結(jié)焦物將上述的固體分離物用濃鹽酸洗滌數(shù)次，同時進(jìn)行加熱、攪拌，然后進(jìn)行離心分離；(3)水洗結(jié)焦物將上述精制過的結(jié)焦物用去離子水進(jìn)行洗滌，使其PH值等于7；(4)干燥處理在120℃下烘干2小時，并冷卻至室溫，然后精確稱重；(5)分析對上述已知重量的純結(jié)焦物進(jìn)行元素分析，得到碳含量和氫含量，從而得到結(jié)焦物上精確的H/C質(zhì)量比。
下面將結(jié)合實施例來詳述本實用新型的結(jié)構(gòu)特點。
由于裂化催化劑的組成是由活性組分和基質(zhì)擔(dān)體所構(gòu)成，其中活性組分為沸石(也稱分子篩)，沸石是以SiO4、AlO4(或雜原子)的四面體聚合而成的晶體化合物，化學(xué)組成為結(jié)晶型硅酸鋁鹽，基本元素為Si、Al、O和陽離子(一般為Na)，分子式通式為Nan[(AlO2)n(SiO2)192-n]·16H2O。裂化催化劑中的沸石通過RE離子或NH4+離子交換后得到，目前主要有REY、REHY、HY和USY等，由于催化劑中的沸石具有許多溶液性質(zhì)的特性，被稱為“固態(tài)液體”，其骨架上的所有原子可以在水熱條件或其它反應(yīng)條件下被脫除或遷移。本方法正是利用沸石的這個特性，用氫氟酸溶解沸石中的Al2O3、SiO2和一些金屬陽離子，而采用鹽酸溶解沸石中RE離子，使沸石成為真正的液體溶液；而基質(zhì)主要為合成的無定型硅酸鋁或高嶺土等，其化學(xué)組成為Al2O3和SiO2，在一定條件下同樣可以用氫氟酸或鹽酸進(jìn)行溶解。因此，裂化催化劑的化學(xué)組成主要為Al2O3、SiO2、RE和一些金屬陽離子，在一定的條件下，可以用酸溶解成為溶液，使結(jié)焦物從催化劑骨架上剝離出來，為精確測定裂化催化劑上結(jié)焦物的H/C比提供了條件。所以，在實際分析測定中本發(fā)明的設(shè)計者是按照以下步驟對本發(fā)明的方法進(jìn)行實施(1)量瓶稱取2.0～5.0克(精確至0.0001克)經(jīng)過干燥的結(jié)焦催化劑，轉(zhuǎn)移至100ml的聚四氟乙烯燒杯中，按催化劑氫氟酸為1∶15的比例量取一定量的氫氟酸(分析純)，慢慢倒入盛有催化劑樣品的燒杯中，同時需要加熱、攪拌，控制加熱溫度不超過90℃，時間為40分鐘，使氫氟酸與催化劑充分接觸，溶解催化劑中的Al2O3、SiO2和金屬。然后進(jìn)行離心分離(4000r/min，30min)。
(2)離心分離后，去掉上面的清夜層，將剩余的固體物樣品重復(fù)上述步驟2次，使催化劑中的Al2O3、SiO2和金屬溶解完全。主要化學(xué)反應(yīng)式如下(1)(2)(3)氫氟酸處理后的固體樣品繼續(xù)用濃鹽酸(分析純)洗滌2次，每次30min，同時也需要加熱、攪拌，最后離心分離。每次鹽酸的用量與氫氟酸一致。加鹽酸的的目的是溶解固體樣品中的稀土氧化物，化學(xué)反應(yīng)式如下(3)(4)氟酸和鹽酸溶解催化劑樣品后，最后離心分離得到的固體物為從催化劑骨架上剝離下來的結(jié)焦物，將結(jié)焦物樣品用去離子水洗滌多次，直至PH＝7.0。
(5)將洗滌后的結(jié)焦物轉(zhuǎn)移至已知重量的稱量瓶中，在鼓風(fēng)干燥箱中于120℃下烘2小時。
(6)在120℃下，從鼓風(fēng)干燥箱中取出稱量瓶放在干燥器中冷卻至室溫后，稱重，精確至0.0001克。從而得到催化劑上結(jié)焦物的含量。
(7)將最后得到的結(jié)焦物進(jìn)行元素分析，得到碳含量和氫含量，從而得到結(jié)焦物的H/C質(zhì)量比。
在上述裂化催化劑上結(jié)焦物H/C質(zhì)量比的測定過程中應(yīng)保持氫氟酸和鹽酸的過量，同時要保證有較高的溶解溫度和足夠的反應(yīng)時間使催化劑的骨架全部溶解，這是酸洗法測結(jié)焦物H/C質(zhì)量比的關(guān)鍵。
通過大量的實驗表明，新鮮催化劑經(jīng)過氫氟酸和鹽酸的處理后100％的催化劑組分進(jìn)入酸液中；而結(jié)焦催化劑經(jīng)過氫氟酸和鹽酸的處理后，99.5％以上的催化劑組分被溶解進(jìn)入酸液中，酸洗后得到的結(jié)焦物已沒有孔容。因此從實驗結(jié)果表明裂化催化劑經(jīng)過酸洗以后可消除由于催化劑孔容存在而造成的吸附水以及催化劑結(jié)構(gòu)水的影響，有效提高催化劑上結(jié)焦物H/C質(zhì)量比測定的精度。
權(quán)利要求
1.測定裂化催化劑上結(jié)焦物中H/C質(zhì)量比的方法，它主要是通過酸洗催化劑骨架和利用元素分析的手段來對裂化催化劑上結(jié)焦物H/C進(jìn)行定量分析而測得結(jié)果，其特征在于通過使用氫氟酸和鹽酸對待測定的裂化催化劑進(jìn)行酸洗，從而溶解裂化催化劑的骨架而使得結(jié)焦物與骨架分離，然后再利用元素分析的方法對結(jié)焦物進(jìn)行定量分析，最后得到精確的H/C質(zhì)量比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定裂化催化劑上結(jié)焦物中H/C質(zhì)量比的方法，其特征在于需要通過以下步驟來實現(xiàn)對裂化催化劑上結(jié)焦物H/C質(zhì)量比的精確測定①剝離結(jié)焦物將經(jīng)過干燥的結(jié)焦催化劑與氫氟酸按1∶15的比例置入耐酸的容器中，并加溫、攪拌一定時間，溫度不超過90℃，然后進(jìn)行離心分離；②精制結(jié)焦物將上述的固體分離物用濃鹽酸洗滌數(shù)次，同時進(jìn)行加熱、攪拌，然后進(jìn)行離心分離；③水洗結(jié)焦物將上述精制過的結(jié)焦物用去離子水進(jìn)行洗滌，使其PH值等于7；④干燥處理在120℃下烘干2小時，并冷卻至室溫，然后精確稱重；⑤分析對上述已知重量的純結(jié)焦物進(jìn)行元素分析，得到碳含量和氫含量，從而得到結(jié)焦物上精確的H/C質(zhì)量比。
全文摘要
一種測定裂化催化劑上結(jié)焦物中H/C質(zhì)量比的方法,它針對氫含量測定過程中由于吸附水和結(jié)構(gòu)水存在影響的缺陷,提出了一種新的測定裂化催化劑結(jié)焦物H/C質(zhì)量比的方法——酸洗－元素分析法。主要是利用HF和HCl對結(jié)焦物不溶,但能溶解催化劑組分的原理,將結(jié)焦物從催化劑骨架上剝離,然后將剝離的結(jié)焦物利用元素分析儀測定其碳含量和氫含量,從而得到催化劑上結(jié)焦物的H/C質(zhì)量比。
文檔編號G01N25/20GK1356541SQ0113697
公開日2002年7月3日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者鈕根林, 楊朝合, 山紅紅, 張建芳, 杜峰, 孫昱東 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 石油大學(xué)(華東)