专利名称：测定裂化催化剂上结焦物中h/c质量比的方法
技术领域：
本发明涉及一种测定裂化催化剂上结焦物中H/C质量比的方法，它是属于对炼油催化剂上结焦物中碳和氢含量的测定方法改进。它主要是利用酸洗裂化催化剂，使其催化剂的骨架溶解而得到纯结焦物，并利用元素分析法进行定量分析而得到裂化催化剂上结焦物的H/C质量比。
裂化催化剂上的结焦物是由烃类缩合反应和氢转移反应而生成的高度缩合产物，其主要元素组成为C和H。结焦物的H/C质量比可以通过对结焦物碳含量和氢含量的测定得到。通过对裂化催化剂结焦物H/C质量比的测定，对于考察原料的裂化性能和转化深度以及催化剂的活性、选择性具有重要的意义，同时对于再生器的烧焦核算和再生效果分析也有很大的帮助。对裂化催化剂结焦物H/C质量比测定的关键是要提高结焦物中氢含量测定的可靠性。目前，测定催化剂上结焦物中碳含量的方法有碱液吸收法、热导分析法和元素分析法，其原理是将催化剂上的结焦物在高温下转化为CO2，然后通过测定CO2的量来确定结焦物中的碳含量。而结焦物氢含量的测定目前还没有很好的方法，其主要原因是与裂化催化剂的结构组成有关，裂化催化剂具有较大的孔容(约为0.3～0.6ml/g)和比表面积(50～300m2/g)，从而具有很强的吸水能力，同时裂化催化剂的活性组分分子筛中还含有一定比例的OH-基团和一定数量的结构水，因此在测氢过程中吸附水和结构水的存在会严重影响氢含量测定结果的准确性，使测定结果明显偏高，没有实际意义。因此用目前的测定方法很难准确得到裂化催化剂上结焦物的H/C质量比。
本发明的目的就在于避免上述现有技术的不足之处而提供了一种测定裂化催化剂上结焦物中H/C质量比的方法。它主要是针对上述氢含量测定过程中由于吸附水和结构水存在影响的缺陷，提出了一种新的测定裂化催化剂结焦物H/C质量比的方法——酸洗—元素分析法。该方法主要是利用氢氟酸和盐酸对结焦物不溶，但能溶解催化剂组分的原理，将结焦物从催化剂骨架上剥离，然后将剥离的结焦物利用元素分析仪测定其碳含量和氢含量，从而得到催化剂上结焦物的H/C质量比。此法的优点克服了测氢过程中吸附水和结构水对测定结果的影响。该方法的需要通过以下步骤来实现对裂化催化剂上结焦物H/C质量比的精确测定(1)剥离结焦物将经过干燥的结焦催化剂与氢氟酸按1∶15的比例置入耐酸的容器中，并加温、搅拌一定时间，温度不超过90℃，然后进行离心分离；(2)酸洗精制结焦物将上述的固体分离物用浓盐酸洗涤数次，同时进行加热、搅拌，然后进行离心分离；(3)水洗结焦物将上述精制过的结焦物用去离子水进行洗涤，使其PH值等于7；(4)干燥处理在120℃下烘干2小时，并冷却至室温，然后精确称重；(5)分析对上述已知重量的纯结焦物进行元素分析，得到碳含量和氢含量，从而得到结焦物上精确的H/C质量比。
下面将结合实施例来详述本实用新型的结构特点。
由于裂化催化剂的组成是由活性组分和基质担体所构成，其中活性组分为沸石(也称分子筛)，沸石是以SiO4、AlO4(或杂原子)的四面体聚合而成的晶体化合物，化学组成为结晶型硅酸铝盐，基本元素为Si、Al、O和阳离子(一般为Na)，分子式通式为Nan[(AlO2)n(SiO2)192-n]·16H2O。裂化催化剂中的沸石通过RE离子或NH4+离子交换后得到，目前主要有REY、REHY、HY和USY等，由于催化剂中的沸石具有许多溶液性质的特性，被称为“固态液体”，其骨架上的所有原子可以在水热条件或其它反应条件下被脱除或迁移。本方法正是利用沸石的这个特性，用氢氟酸溶解沸石中的Al2O3、SiO2和一些金属阳离子，而采用盐酸溶解沸石中RE离子，使沸石成为真正的液体溶液；而基质主要为合成的无定型硅酸铝或高岭土等，其化学组成为Al2O3和SiO2，在一定条件下同样可以用氢氟酸或盐酸进行溶解。因此，裂化催化剂的化学组成主要为Al2O3、SiO2、RE和一些金属阳离子，在一定的条件下，可以用酸溶解成为溶液，使结焦物从催化剂骨架上剥离出来，为精确测定裂化催化剂上结焦物的H/C比提供了条件。所以，在实际分析测定中本发明的设计者是按照以下步骤对本发明的方法进行实施(1)量瓶称取2.0～5.0克(精确至0.0001克)经过干燥的结焦催化剂，转移至100ml的聚四氟乙烯烧杯中，按催化剂氢氟酸为1∶15的比例量取一定量的氢氟酸(分析纯)，慢慢倒入盛有催化剂样品的烧杯中，同时需要加热、搅拌，控制加热温度不超过90℃，时间为40分钟，使氢氟酸与催化剂充分接触，溶解催化剂中的Al2O3、SiO2和金属。然后进行离心分离(4000r/min，30min)。
(2)离心分离后，去掉上面的清夜层，将剩余的固体物样品重复上述步骤2次，使催化剂中的Al2O3、SiO2和金属溶解完全。主要化学反应式如下(1)(2)(3)氢氟酸处理后的固体样品继续用浓盐酸(分析纯)洗涤2次，每次30min，同时也需要加热、搅拌，最后离心分离。每次盐酸的用量与氢氟酸一致。加盐酸的的目的是溶解固体样品中的稀土氧化物，化学反应式如下(3)(4)氟酸和盐酸溶解催化剂样品后，最后离心分离得到的固体物为从催化剂骨架上剥离下来的结焦物，将结焦物样品用去离子水洗涤多次，直至PH＝7.0。
(5)将洗涤后的结焦物转移至已知重量的称量瓶中，在鼓风干燥箱中于120℃下烘2小时。
(6)在120℃下，从鼓风干燥箱中取出称量瓶放在干燥器中冷却至室温后，称重，精确至0.0001克。从而得到催化剂上结焦物的含量。
(7)将最后得到的结焦物进行元素分析，得到碳含量和氢含量，从而得到结焦物的H/C质量比。
在上述裂化催化剂上结焦物H/C质量比的测定过程中应保持氢氟酸和盐酸的过量，同时要保证有较高的溶解温度和足够的反应时间使催化剂的骨架全部溶解，这是酸洗法测结焦物H/C质量比的关键。
通过大量的实验表明，新鲜催化剂经过氢氟酸和盐酸的处理后100％的催化剂组分进入酸液中；而结焦催化剂经过氢氟酸和盐酸的处理后，99.5％以上的催化剂组分被溶解进入酸液中，酸洗后得到的结焦物已没有孔容。因此从实验结果表明裂化催化剂经过酸洗以后可消除由于催化剂孔容存在而造成的吸附水以及催化剂结构水的影响，有效提高催化剂上结焦物H/C质量比测定的精度。
权利要求
1.测定裂化催化剂上结焦物中H/C质量比的方法，它主要是通过酸洗催化剂骨架和利用元素分析的手段来对裂化催化剂上结焦物H/C进行定量分析而测得结果，其特征在于通过使用氢氟酸和盐酸对待测定的裂化催化剂进行酸洗，从而溶解裂化催化剂的骨架而使得结焦物与骨架分离，然后再利用元素分析的方法对结焦物进行定量分析，最后得到精确的H/C质量比。
2.根据权利要求1所述的测定裂化催化剂上结焦物中H/C质量比的方法，其特征在于需要通过以下步骤来实现对裂化催化剂上结焦物H/C质量比的精确测定①剥离结焦物将经过干燥的结焦催化剂与氢氟酸按1∶15的比例置入耐酸的容器中，并加温、搅拌一定时间，温度不超过90℃，然后进行离心分离；②精制结焦物将上述的固体分离物用浓盐酸洗涤数次，同时进行加热、搅拌，然后进行离心分离；③水洗结焦物将上述精制过的结焦物用去离子水进行洗涤，使其PH值等于7；④干燥处理在120℃下烘干2小时，并冷却至室温，然后精确称重；⑤分析对上述已知重量的纯结焦物进行元素分析，得到碳含量和氢含量，从而得到结焦物上精确的H/C质量比。
全文摘要
一种测定裂化催化剂上结焦物中H/C质量比的方法,它针对氢含量测定过程中由于吸附水和结构水存在影响的缺陷,提出了一种新的测定裂化催化剂结焦物H/C质量比的方法——酸洗－元素分析法。主要是利用HF和HCl对结焦物不溶,但能溶解催化剂组分的原理,将结焦物从催化剂骨架上剥离,然后将剥离的结焦物利用元素分析仪测定其碳含量和氢含量,从而得到催化剂上结焦物的H/C质量比。
文档编号G01N25/20GK1356541SQ0113697
公开日2002年7月3日 申请日期2001年12月27日 优先权日2001年12月27日
发明者钮根林, 杨朝合, 山红红, 张建芳, 杜峰, 孙昱东 申请人:中国石油天然气股份有限公司, 石油大学(华东)