气相色谱法测定裂化催化剂微反活性

 

石油是重要的战略资源，提高石油资源的利用率，将更多的重油转化为清洁的轻质油品是社会对催化新材料和催化剂研究的热切需求。催化裂化是重要的原油二次加工手段，提高重油催化裂化转化深度和轻质油收率的一个关键因素是催化剂。气相色谱法测定裂化催化剂微反活性是提供微反活性指数和有关特性数据的实验方法，是评价裂化催化剂裂化活性的重要指标。

仪器与试剂

• SP-3420A型气相色谱仪(北京北分瑞利分析仪器集团有限责任公司)，配氢火焰离子化检测器（FID）；BF-2002微反活性专用版色谱工作站(北京北分瑞利分析仪器集团有限责任公司)；WFS-1D裂化催化剂微活性测定仪（北京石化信息自动化开发公司）。
• 原料油：直馏轻柴油235-337℃馏分(石油化工科学研究院)；正十二烷（北京化学试剂公司）。

裂化反应操作条件

1. 反应温度：460±1℃
2. 进油量：1.56±0.02g
3. 反应时间：70s
4. 催化剂：5.0g
5. 反应后氮气吹扫时间：10min
6. 吹扫气体流量：20mL/min

色谱条件

色谱柱：BFSP-0690-01，0.5m×2mm（ID）；汽化室温度：280℃；检测器温度：280℃；柱温：初始温度35℃，保持0.5min，以12℃/min升至235℃，保持5min；载气：高纯氮；进样量：0.4μL。

测定步骤

将待测催化剂样品放在烘箱内，在120℃下烘干1小时。称取5.0g催化剂装入床层温度控制在460℃的微活性测定仪的反应器中，启动仪器后，仪器在70s内将1.56g标准原料油匀速注入反应器中进行反应，然后再用氮气吹扫10min，反应产物收集于瓶中，该收集瓶放在冰水混合的冷阱中，反应产物用气相色谱进行分析，根据分析数据计算催化剂的微反活性指数。由于裂化活性与催化剂组成、原料油性质和操作条件有关，因此必须严格控制微活性测定仪系统温度控制精度、进油速度及进油量。

汽油与柴油谱图分界点的确定：在汽油与标准轻柴油混合物中加入少量正十二烷，以正十二烷的保留时间作为分界点。在分界点之前是汽油，分界点之后为柴油。

结果与讨论

图1、图2分别为标准原料油色谱图和经裂化反应后的油样色谱图。

图1标准原料油色谱图

图2油样色谱图

汽油、柴油馏分含量的百分数及微反活性指数（MA）由BF-2002微反活性专用版色谱工作站直接计算得出，计算方法如下：
MA=100-100W1(1-G)/W
式中:W1——液体产物量，g；
W——进油量，g；
G——液体产物中汽油的含量的百分数。

标准原料油中汽油含量的百分数G=50.76%，用气相色谱连续做3次分析测出的汽油含量的百分数平均值G=50.88%，偏差-0.12。油样中实测的汽油含量的百分数G=55.85%，油样微活指数MA=64.1且同一样品两次实验结果的MA≯2。

结论

实验表明，用SP-3420A型气相色谱仪对裂化催化剂微活指数进行测定具有较高的稳定性和很好的重复性。该方法可用于石油化工行业裂化催化剂微反活性指数的测定，它既可用于工业平衡催化剂又可用于老化的新鲜催化剂，也可用于催化反应机理的研究、反应条件的探索和催化剂的筛选等。