2.2.1　催化裂化催化剂组成

影响FCC装置设计和操作的因素之一是该工艺中使用的催化剂类型。大多数FCC催化剂由活性成分（例如沸石）、基质（例如提供催化部位和大孔径的无定形二氧化硅-氧化铝）、黏合剂和填料组成[8]，如图2-6 所示。由球形颗粒组成的FCC催化剂，通常适用于流化循环反应器，其中的沸石晶体与黏土颗粒一起分散在氧化铝或二氧化硅-氧化铝的活性基质中。这些球形颗粒包含较大的孔隙，这些孔隙是重质馏分大量扩散所必需的。

在当今的传统FCC工艺中，超稳定Y沸石（USY）被用作主要的活性沸石。该材料内部不仅包含多孔结构，还存在酸位，可以将较大的分子转化为所需的汽油分子。FCC催化剂的基质同时具有物理功能和催化功能。物理功能包括使颗粒具有完整性和耐磨性、充当传热介质以及提供多孔结构以允许烃类自由扩散。基质也会影响催化剂的选择性、抗毒性和产品质量。各种二氧化硅-氧化铝可用于生产介孔和大孔基质，原油中的较大分子可进入基质并开始预裂化。附加组分包括稀土金属或用于捕集钒（V）和镍（Ni）特定金属的陷阱。通常将这些组分混合在含水浆料中，然后以喷雾干燥的方式形成大小均匀的球形颗粒，该颗粒与FCC催化剂混合后即可投入再生器中流化。

FCC催化剂颗粒的排列形成了一个从大孔到中孔再到微孔的分层孔结构，如图2-7所示。每一个孔隙在整个催化过程中都具有确切的作用。反应物中的重分子可在中孔和微孔中转化为理想的产物（瓦斯油和汽油）。

尽管FCC装置是专为帮助将低价油转化为更多汽油而开发的，但该装置和工艺已进行了几处修改。为了生产更多的理想产物，更多的ZSM-5分子筛替代原有的Y沸石用作FCC单元中催化剂的主要活性成分。

FCC装置的主要目标是提高低价值的碳氢化合物质量，例如残渣进料，其中通常包含较高含量的污染物，例如镍、钒、钠、铁和钙，这些污染物会降低催化剂的活性。在所有这些金属中，钒对FCC催化剂的毒害作用最为强烈，因为钒的毒性可以从一颗催化剂颗粒移动到另一颗，从而污染了较新的活性位点和老化后的催化剂。有时也可以用钒来衡量FCC中新鲜催化剂的量，以通过测量催化剂中的钒含量来判断催化剂的整体活性[9]。钒不仅能促进脱氢反应，生成更多的焦炭，还能侵蚀沸石的晶体结构，导致沸石孔隙塌陷、表面积降低，从而最后引起结构塌陷。