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第1期 吴俊升等：催化裂化催化剂机械强度与磨损行为 ,77. 纹萌生和已有裂纹传播的难易程度相关，同时还与 参考文献 球体颗粒内部原始粒子机械强度以及彼此间的结合 [1]Boerefiin R.Gudde N J GhadiriM.A review of attrition of flid 强度有关，而这些结构性质都是由催化剂本身的组 cracking catalyst particles Ady Powder Technol 2000 11(2): 分和生产过程所决定的·KD-DSN样品较大的K值 145 正好反映了其表面粗糙、疏松多孔的结构特征，由 [2]Chen JW.Cao HH.Cata lytic Cracking Technolgy and Engi W eeks和Dumbill的研究结果可知，n值大的颗粒 neering Beijng China Petrochem ical Press 1995 (陈俊武，曹汉昌·催化裂化工艺与工程.北京：中国石化出版 发生体断裂磨损的倾向较大，因此，从Gwym动力学 社，1995) 方程拟合得到较大的n值也可以说明KD-DSN以 [3]Luo Y.Zhang R C Control of catalyst abrasion and nn off hap- 断裂磨损机制为主，而n值较小的催化剂MLC-500 pened in Jingnen DCC unit Pet Pmcess Petmochan.2001.32 的磨损机制则主要为表面剥层磨损为主，这些结果 (12):25 与催化剂颗粒磨损前后粒度分布变化规律分析所得 (罗勇，张瑞驰，荆门催化裂解装置催化剂磨损和跑剂的控 到的结果具有很好的对应关系，同时，根据前面对 制.石油炼制与化工，2001,32(12)：25) [4]ShiG J Causes of catalyst nin off and coun temeasures Pet Refin 催化剂颗粒的纳米压痕和显微硬度测试可知MLC Eg2007,37(3):25 500催化剂具有较高的机械强度，说明其抵御磨损 (石功军.催化裂化装置催化剂跑损量大的原因及解决措施 发展的能力较强，可以快速建立稳定的磨损平衡状 炼油技术与工程，2007,37(3)：25) 态；而KD-DSN助剂表面粗糙、疏松多孔，而且其纳 [5]Gong M Y,LiX G.DuW.etal Research progress on fuid cata- 米硬度和显微硬度都较低，致使其初始抗磨性能和 lyst attrition Trbobgy 2007.27(1):91 (公铭扬，李晓刚，杜伟，等。流化催化剂磨损机制的研究进 抵御磨损发展的能力都较差， 展.摩擦学学报，2007,27(1)：91) 3结论 [6]GhadiriM.Nng Z KenterS J et al A ttrition of gmanular solils n a shear cell Chen Eng Sci 2000,55(22):5445 (1)FCC催化剂的磨损行为与催化剂颗粒的表 [7]Zhao R.Goodw in J G.Jothmunigesan K.et al Comparison of 面状态、原始裂纹以及机械强度等因素相关，通过纳 attrition test methods ASIM standand fluid ized bed vs jet cup 米压痕力学性能测试和微米量级显微硬度测试，可 Ind Eng Cham Res 2000 39 (5):1155 [8]W eeks A.Dumbill P.Methods speeds FCC catalyst attrition e 以更加全面地表征催化剂颗粒的机械强度和微观结 sistance detem ination 0ilGas J 1990 88(16):38 构信息，这对催化剂制备过程中的活性组分、黏结 [9]Zhao Q X.Sun W.Zheng K R.etal Canparison for elastic mod- 剂、成型助剂等物料选取和制备工艺都具有重要的 uhs of cement ground granulated blast-fumace slag and fly ash 指导意义 particles J Chin Cenam Soo 2005 33(7):837 (2)喷杯磨损测试表明，两种催化剂颗粒磨损 (赵庆新，孙伟，郑克仁，等.水泥、磨细矿渣、粉煤灰颗粒弹性 模量的比较.硅酸盐学报，2005,33(7)：837) 的时变规律符合Gwm对数方程，通过分析方程的 [10]Arteaga P A.GhadiriM.Lawson N S etal Use of nanoindent 特征参数Kn值的拟合结果和磨损实验前后颗粒 ation to assess polential attrition of particulate solids Trbol Int 粒度分布的变化规律发现：机械强度较高的催化剂 199326(5):305 MLC-500的磨损机制主要为表面剥层磨损；而强度 [Zhao R.Goodw in JG.OukaciR.A ttrition assessment for surry 较差的KD-DSN助剂呈现混合磨损的特点，且以断 bubble cohmn reactor catalysts Appl Catal A 1999.189(1): 99 裂磨损机制为主 [12]Mastellone M L A rena U.Catbon attrition during the cirulating (3)通过对催化剂微观形貌、机械强度以及喷 fluxlized bed camnbustion of a packagng derived fuel Conbust 杯磨损测试等方面的分析表征，可以对F℃C催化剂 Fame1999117(3):562 在实际装置上的磨损行为作出模拟和预测，为催化 [13]NeilA U.Brilgwater J Towanls a parmeter chamacterizng attri 剂的开发提供可靠的实验数据和参考依据， tion Powder Technol 1999.106(1):37第 1期 吴俊升等： 催化裂化催化剂机械强度与磨损行为 纹萌生和已有裂纹传播的难易程度相关同时还与 球体颗粒内部原始粒子机械强度以及彼此间的结合 强度有关而这些结构性质都是由催化剂本身的组 分和生产过程所决定的．ＫＤ--ＤＳＮ样品较大的 Ｋ值 正好反映了其表面粗糙、疏松多孔的结构特征．由 Ｗｅｅｋｓ和 Ｄｕｍｂｉｌｌ ［8］的研究结果可知ｎ值大的颗粒 发生体断裂磨损的倾向较大．因此从 Ｇｗｙｎ动力学 方程拟合得到较大的 ｎ值也可以说明 ＫＤ--ＤＳＮ以 断裂磨损机制为主而 ｎ值较小的催化剂 ＭＬＣ--500 的磨损机制则主要为表面剥层磨损为主这些结果 与催化剂颗粒磨损前后粒度分布变化规律分析所得 到的结果具有很好的对应关系．同时根据前面对 催化剂颗粒的纳米压痕和显微硬度测试可知 ＭＬＣ-- 500催化剂具有较高的机械强度说明其抵御磨损 发展的能力较强可以快速建立稳定的磨损平衡状 态；而 ＫＤ--ＤＳＮ助剂表面粗糙、疏松多孔而且其纳 米硬度和显微硬度都较低致使其初始抗磨性能和 抵御磨损发展的能力都较差． 3 结论 （1） ＦＣＣ催化剂的磨损行为与催化剂颗粒的表 面状态、原始裂纹以及机械强度等因素相关通过纳 米压痕力学性能测试和微米量级显微硬度测试可 以更加全面地表征催化剂颗粒的机械强度和微观结 构信息这对催化剂制备过程中的活性组分、黏结 剂、成型助剂等物料选取和制备工艺都具有重要的 指导意义． （2） 喷杯磨损测试表明两种催化剂颗粒磨损 的时变规律符合 Ｇｗｙｎ对数方程．通过分析方程的 特征参数 Ｋ、ｎ值的拟合结果和磨损实验前后颗粒 粒度分布的变化规律发现：机械强度较高的催化剂 ＭＬＣ--500的磨损机制主要为表面剥层磨损；而强度 较差的 ＫＤ--ＤＳＮ助剂呈现混合磨损的特点且以断 裂磨损机制为主． （3） 通过对催化剂微观形貌、机械强度以及喷 杯磨损测试等方面的分析表征可以对 ＦＣＣ催化剂 在实际装置上的磨损行为作出模拟和预测为催化 剂的开发提供可靠的实验数据和参考依据． 参 考 文 献 ［1］ ＢｏｅｒｅｆｉｊｎＲＧｕｄｄｅＮＪＧｈａｄｉｒｉＭ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｆａｔｔｒｉｔｉｏｎｏｆｆｌｕｉｄ ｃｒａｃｋｉｎｇｃａｔａｌｙｓｔｐａｒｔｉｃｌｅｓ．ＡｄｖＰｏｗｄｅｒＴｅｃｈｎｏｌ200011（2）： 145 ［2］ ＣｈｅｎＪＷＣａｏＨ Ｈ．ＣａｔａｌｙｔｉｃＣｒａｃｋｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉ- ｎｅｅｒｉｎｇ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＰｒｅｓｓ1995 （陈俊武曹汉昌．催化裂化工艺与工程．北京：中国石化出版 社1995） ［3］ ＬｕｏＹＺｈａｎｇＲＣ．Ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｃａｔａｌｙｓｔａｂｒａｓｉｏｎａｎｄｒｕｎ-ｏｆｆｈａｐ- ｐｅｎｅｄｉｎＪｉｎｇｍｅｎＤＣＣ ｕｎｉｔ．ＰｅｔＰｒｏｃｅｓｓＰｅｔｒｏｃｈｅｍ200132 （12）：25 （罗勇张瑞驰．荆门催化裂解装置催化剂磨损和跑剂的控 制．石油炼制与化工200132（12）：25） ［4］ ＳｈｉＧＪ．Ｃａｕｓｅｓｏｆｃａｔａｌｙｓｔｒｕｎ-ｏｆｆａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ．ＰｅｔＲｅｆｉｎ Ｅｎｇ200737（3）：25 （石功军．催化裂化装置催化剂跑损量大的原因及解决措施． 炼油技术与工程200737（3）：25） ［5］ ＧｏｎｇＭＹＬｉＸＧＤｕＷｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｆｌｕｉｄｃａｔａ- ｌｙｓｔａｔｔｒｉｔｉｏｎ．Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ200727（1）：91 （公铭扬李晓刚杜伟等．流化催化剂磨损机制的研究进 展．摩擦学学报200727（1）：91） ［6］ ＧｈａｄｉｒｉＭＮｉｎｇＺＫｅｎｔｅｒＳＪｅｔａｌ．Ａｔｔｒｉｔｉｏｎｏｆｇｒａｎｕｌａｒｓｏｌｉｄｓ ｉｎａｓｈｅａｒｃｅｌｌ．ＣｈｅｍＥｎｇＳｃｉ200055（22）：5445 ［7］ ＺｈａｏＲＧｏｏｄｗｉｎＪＧＪｏｔｈｉｍｕｒｕｇｅｓａｎＫｅｔａｌ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆ ａｔｔｒｉｔｉｏｎｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓ：ＡＳＴＭ ｓｔａｎｄａｒｄｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｖｓ．ｊｅｔｃｕｐ． ＩｎｄＥｎｇＣｈｅｍＲｅｓ200039（5）：1155 ［8］ ＷｅｅｋｓＳＡＤｕｍｂｉｌｌＰ．ＭｅｔｈｏｄｓｓｐｅｅｄｓＦＣＣｃａｔａｌｙｓｔａｔｔｒｉｔｉｏｎｒｅ- ｓｉｓｔａｎｃｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ．ＯｉｌＧａｓＪ199088（16）：38 ［9］ ＺｈａｏＱＸＳｕｎＷＺｈｅｎｇＫＲｅｔａｌ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｆｏｒｅｌａｓｔｉｃｍｏｄ- ｕｌｕｓｏｆｃｅｍｅｎｔｇｒｏｕｎｄｇｒａｎｕｌａｔｅｄｂｌａｓｔ-ｆｕｒｎａｃｅｓｌａｇａｎｄｆｌｙａｓｈ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ．ＪＣｈｉｎＣｅｒａｍＳｏｃ200533（7）：837 （赵庆新孙伟郑克仁等．水泥、磨细矿渣、粉煤灰颗粒弹性 模量的比较．硅酸盐学报200533（7）：837） ［10］ ＡｒｔｅａｇａＰＡＧｈａｄｉｒｉＭＬａｗｓｏｎＮＳｅｔａｌ．Ｕｓｅｏｆｎａｎｏｉｎｄｅｎｔ- ａｔｉｏｎｔｏａｓｓｅｓｓｐｏｔｅｎｔｉａｌａｔｔｒｉｔｉｏｎｏｆｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｓｏｌｉｄｓ．ＴｒｉｂｏｌＩｎｔ 199326（5）：305 ［11］ ＺｈａｏＲＧｏｏｄｗｉｎＪＧＯｕｋａｃｉＲ．Ａｔｔｒｉｔｉｏｎａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｆｏｒｓｌｕｒｒｙ ｂｕｂｂｌｅｃｏｌｕｍｎｒｅａｃｔｏｒｃａｔａｌｙｓｔｓ．ＡｐｐｌＣａｔａｌＡ1999189（1）： 99 ［12］ ＭａｓｔｅｌｌｏｎｅＭＬＡｒｅｎａＵ．Ｃａｒｂｏｎａｔｔｒｉｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｏｆａｐａｃｋａｇｉｎｇ-ｄｅｒｉｖｅｄｆｕｅｌ．Ｃｏｍｂｕｓｔ Ｆｌａｍｅ1999117（3）：562 ［13］ ＮｅｉｌＡＵＢｒｉｄｇｗａｔｅｒＪ．Ｔｏｗａｒｄｓａｐａｒａｍｅｔｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇａｔｔｒｉ- ｔｉｏｎ．ＰｏｗｄｅｒＴｅｃｈｎｏｌ1999106（1）：37 ·77·