浅谈加氢裂化催化剂基本组成
作者：刘斌
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第04期
摘要：加氢裂化是炼油工业生产轻质油品的重要手段，催化剂则是加氢裂化技术的核心，催化剂的催化性能与其物理、化学的诸多性质密切相关。

加氢裂化催化剂是一种典型的双功能催化剂，具有加氢功能和裂解功能。

关键词：加氢裂化；催化剂
加氢裂化是重油深度加工的主要工艺，它具有原料适应性强、产品方案灵活、液体产品收率高、产品质量好等诸多优点。

加氢裂化的核心是催化剂，催化剂的催化性能不仅取决于它的化学组成，而且与其物理、化学的诸多性质密切相关。

加氢裂化催化剂是一种典型的双功能催化剂，具有加氢功能和裂解功能。

加氢功能和裂解功能两者之间的协同决定了催化剂的反应性能。

加氢裂化催化剂中的基本组成包括加氢活性组分、裂化活性组分、载体、助剂。

1 加氢活性组分
加氢功能主要来源于具有加氢活性功能的活性相。

加氢裂化催化剂的加氢活性组分的活性由高到低顺序如下：贵金属>过渡金属硫化物>贵金属硫化物。

加氢活性组分主要包括ⅥB族和Ⅷ族的几种金属如Mo、W、Ni、Co、Fe、Cr等的硫化物，或贵金属Pt、Pd元素等。

裂解功能一般由无定形硅铝、分子筛等酸性载体提供。

2 裂化活性组分
加氢裂化催化剂裂化组分换代顺序为：Al2O3-SiO2（硅铝）、八面沸石、改性的Y分子筛、特种分子筛、介孔纳米材料。

裂化组分的酸性按氧化铝、无定形硅铝、分子筛的顺序增强。

2.1 硅铝酸性组分
无定形硅铝中的硅铝含量对其性质有较大影响，低铝含量的硅铝孔径小，孔容低，比表面高。

在无定形硅铝中，同时存在Lewis酸和Bronsted酸，其总酸量随铝含量的增加有一最大值，合成方法不同，具体数值有所差别。

2.2 Y型分子筛酸性组分
分子筛具有规整的孔道结构和表面酸性基团，酸性分子筛的酸强度、酸量比无定形硅铝和氧化铝大得多，在加氢裂化催化剂中引入分子筛组分表现出了很多优点：高活性、好的抗氮性和耐硫性、高稳定性、低结焦性、易再生。

分子筛是一类具有骨架结构的微孔晶体材料，构成
骨架结构的基本单元是TO4四面体，T一般为Si、Al，也可由P、Ga、Be、B、Ge、Ti、Fe、V、等元素所取代。

①HY型分子筛。

对于NaY分子筛，由于Na+离子的存在，不具有酸性，采用含NH4+的水溶液交换可制备出NH4Y分子筛，再加热焙烧脱除NH3后成为相当于Na被质子所取代的HY型分子筛。

由于分子筛中含有大量可游离出来的质子，因此HY型分子筛最大的特点就是具有极强的酸性和高的酸密度。

采用HY型分子筛后，加氢裂化催化剂具有强的裂解能力，在反应过程中一次裂解产物比较容易进行二次裂化，产物分布中轻组分明显增加，因此特别适用于生产轻质馏分产品；②高硅Y型分子筛。

由于HY型分子筛酸密度高，采用此类分子筛的加氢裂化催化剂不利于最大量生产中馏分油。

为了提高催化剂对中馏分油等的选择性以及处理重质大分子的需要，必须适量降低分子筛的酸密度、增加分子筛的中孔。

可通过降低分子筛的骨架硅铝比的方法达到这一目的；③金属阳离子交换的Y型分子筛。

金属阳离子交换的Y型分子筛包括引入稀土元素的REY，引入其他金属阳离子的CaY、MgY、FeY、NiY等分子筛。

由于引入金属元素的种类不同、分子筛本身性质的不同，改性后分子筛再加氢裂化催化剂中表现出来的性能更有所不同。

2.3 β型分子筛酸性组分
β分子筛硅铝比高，热和水热稳定性相对较高，只有孔道而没有笼，孔径大，且是唯一具有交叉十二元环通道体系的高硅分子筛。

可以进行阳离子全部交换，交换后具有适度的酸性、疏水性。

在加氢裂化催化剂中，经脱阳离子后的β分子筛本身具有较强的酸性，其酸性略低于HY型分子筛，因此可表现出高活性的特点，特别是生产轻质馏分油时，此类催化剂具有比USY分子筛更高的裂化活性。

3 加氢裂化催化剂的载体
载体实质上也是一种助剂，如果数量少于活性组分，其作用就是助剂，若数量多于活性组分，即为载体。

载体的选择，一般从化学和物理两方面的因素来考虑。

加氢裂化催化剂中的载体包括一般得载体组分如Al2O3、SiO2、TiO2、炭载体等。

3.1 化学因素
首先要考虑的化学因素，是催化反应对载体的活性有无要求；其次，载体在使用条件下的化学稳定性是另一重要因素；再次，应当考虑活性组分与载体间可能发生的相互作用；最后，载体的抗毒物性能也是应该考虑的一个重要因素。

3.2 物理因素
应考虑的物理因素有：机械强度、导热性能、比表面积和孔结构等。

Al2O3具有载体所要求的很多优良物化性能，加上铝资源很丰富，Al2O3价格比较便宜，因此Al2O3作为催化剂载体已获得了广泛应用。

4 加氢裂化催化剂的助剂
加氢裂化催化剂中助剂的主要作用有两种：调节催化剂的性质，调变催化剂的酸性质、改善催化剂载体与活性金属的相互作用；调节分子筛的性质，调变分子筛的酸性质、将活性金属原子引入分子筛中等。

加氢裂化催化剂引入的助剂元素主要有F、P、B、Si、碱金属、碱土金属、稀土等。

目前主要用于加氢裂化催化剂并起重要作用的助剂元素为氟、磷、硼等。

5 结语
加氢裂化技术具有原料适应性强、生产方案灵活、产品质量好等特点，未来加氢裂化技术的发展趋势将以处理高含硫原料、多产中间馏分油、生产清洁燃料为重点。

而催化剂的不断升级，推动了加氢裂化工艺技术的不断发展，从而带动了炼油工业的发展。