化學(xué)法測(cè)定催化裂化催化劑中金屬含量

      摘要：催化裂化催化劑中金屬含量是評(píng)價(jià)催化劑性能的重要指標(biāo)之一。未準(zhǔn)確測(cè)定其金屬含量，實(shí)驗(yàn)應(yīng)用壓力溶彈在高溫高壓下降樣品熔融，經(jīng)過(guò)濾、洗滌，得到濾液，使用乙二胺四乙酸配位滴定法測(cè)定其中氧化鋁含量，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP-OES）測(cè)定氧化稀土（鑭或鈰）、鐵和鈉含量。通過(guò)與X射線熒光光譜儀（XRF）測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較以及多次重復(fù)試驗(yàn)，得到測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為氧化鋁0.01%， 氧化鈉0.04%，氧化稀土0.1%，鐵0.02%。加標(biāo)回收率為97.8~105.0%。結(jié)果證明，改試驗(yàn)方法可行，且不依附于X射線熒光光譜儀，分析成本低，具有一定的推廣價(jià)值。

      關(guān)鍵詞：化學(xué)分析；壓力溶彈；電感耦合等離子體；催化裂化催化劑；金屬含量

      催化裂化催化劑在反應(yīng)器和再生器內(nèi)經(jīng)歷反應(yīng)、汽提和再生等階段后性能發(fā)生改變，其分析結(jié)果有助于催化劑制造商和煉油廠進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)證和性能評(píng)估。催化裂化催化劑的化學(xué)組成通暢包括氧化鋁、氧化鈉、鐵、氧化稀土、灼燒減量等指標(biāo)，其中氧化鋁是催化劑額主要化學(xué)成分。稀土來(lái)自催化劑中的分子篩，有時(shí)在催化劑制造工藝中也引入稀土離子達(dá)到改善性能的目的，氧化稀土含量越高，催化劑活性越高，焦炭產(chǎn)率也偏高。氧化鐵在高溫下會(huì)分解并沉積在催化劑上，積累到一定程度就會(huì)引起催化劑中毒，是催化劑活性降低。有效控制氧化鈉含量，避免其過(guò)量導(dǎo)致催化劑活性降低。

      目前，國(guó)內(nèi)采用粉末壓片法制樣分析稀土含量，也有采用熔融制樣法，具有融樣時(shí)間短的有限，融樣制樣法熒光分析技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。但X射線熒光儀儀器貴重，分析成本高，或者在儀器故障的情況下無(wú)法進(jìn)行樣品分析。本文采用壓力溶彈在高溫高壓下降樣品熔融，用乙二胺四乙酸（EDTA）配位滴定測(cè)定Al₂O₃含量，電感耦合等離子發(fā)射光譜儀測(cè)定Fe、Na和RE₂O₃含量，與X射線熒光法分析結(jié)果比較，并進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

      美國(guó)熱電公司電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀ICP-6300,發(fā)生器功率1150W，氬氣純度99.999%，冷卻器流量15L·min^-1，輔助氣流量0.5L·min^-1，霧化器流量0.65 L·min^-1，泵速50rpm。樣品沖洗時(shí)間30s，積分時(shí)間2s；壓力溶彈， 50ml；分析天平感量0.1mg；200ml 容量瓶；50ml滴定管，250ml錐形瓶等。鹽酸（分析純），六次甲基四胺（分析純），EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.0500 mol/L），氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.0500 mol/L）等。

      催化裂化催化劑樣品外觀為灰白色微球或土黃色微球。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的熔融

      采用壓力溶彈法。稱取試樣約0.7g（精確至0.0002g）與壓力溶彈的四氟內(nèi)膽中，加入濃鹽酸10ml，晃動(dòng)內(nèi)膽是鹽酸與試樣充分接觸，蓋上四氟蓋后，至于壓力溶彈中，蓋上不銹鋼外蓋，扳手?jǐn)Q緊壓緊螺絲半圈即可。將壓力溶彈放入烘箱內(nèi)，升溫至180℃保溫3h（升溫速率≤5℃/min），冷卻后試液轉(zhuǎn)入200ml容量瓶中稀釋到刻度，搖勻備用。

1.2.2 樣品的測(cè)定方法

      對(duì)于FCC新鮮催化劑的化學(xué)成分分析，主要分析項(xiàng)目為Al₂O₃、Fe、RE₂O₃、Na₂O。

      Al₂O₃含量測(cè)定——采用EDTA配位滴定法，試樣溶液中的鋁離子與已知過(guò)量的EDTA在加熱煮沸下生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，過(guò)量的EDTA以二甲酚橙為指示劑，六次甲基四胺為緩沖劑，在PH=5~6條件下，用ZnO標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，依據(jù)消耗的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積計(jì)算干基試樣中Al₂O₃的含量。

      Fe、RE₂O₃、Na₂O含量測(cè)定——采用ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，根據(jù)帶測(cè)定金屬元素含量與發(fā)射強(qiáng)度成正比的原理，用已知濃度的系列標(biāo)準(zhǔn)樣品與發(fā)射強(qiáng)度的線性相關(guān)性確定樣品中金屬元素含量，然后轉(zhuǎn)化成氧化物含量。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

      采用稀釋方法配置標(biāo)準(zhǔn)曲線，得0.5×10^-6、1.0×10^-6、5×10^-6、10×10^-6、50×10^-6系列標(biāo)準(zhǔn)曲線，且R＞0.9995.

1.2.4 ICP譜線選擇

      通過(guò)對(duì)ICP譜線形狀的觀察（分析有無(wú)譜線干擾）、譜線強(qiáng)度數(shù)據(jù)對(duì)比和北京強(qiáng)度數(shù)據(jù)比較之后，選擇最佳波長(zhǎng)，元素分析譜線分別為: Na 5895 nm, Fe 2382nm, La 3337 nm。

2結(jié)果與討論

2.1 精密度

      對(duì)催化裂化催化劑樣品進(jìn)行8次重復(fù)測(cè)定，且以X涉嫌熒光法（XRF）分析結(jié)果作為對(duì)照，以相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差考察改方法的重復(fù)性，結(jié)果見(jiàn)表1所示。

表1 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

      從表1可以看出，對(duì)同一樣品重復(fù)8次，分析結(jié)果與XRF一致，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均≤5%，能夠那組分析準(zhǔn)確性的要求。

2.2 準(zhǔn)確度

      為驗(yàn)證分析方法準(zhǔn)確性，分別對(duì)5個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)定，并與XRF結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表2所示。

表2 多樣品實(shí)驗(yàn)對(duì)照結(jié)果

      由表2可以看出，本方法測(cè)量值與XRF測(cè)定結(jié)果相吻合，標(biāo)明此方法準(zhǔn)確可靠。

2.3 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

      采用本方法對(duì)加標(biāo)催化劑樣品進(jìn)行處理和測(cè)定，計(jì)算回收率用以考察方法的準(zhǔn)確性，結(jié)果見(jiàn)表3所示。從表3可以看出，本方法回收率為97.8~105.0%，標(biāo)明方法可行。

                                                                                                                                                                              表3 回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

      采用壓力溶彈在高溫高壓下降樣品熔融，應(yīng)用化學(xué)滴定法及ICP測(cè)定催化裂化催化劑中金屬含量，并用X射線熒光法測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，改方法分析結(jié)果準(zhǔn)確，重復(fù)性好，回收率97.8%~105.0%，滿足催化裂化催化劑金屬含量分析的需求，不需要大型X射線熒光儀等貴重儀器，操作簡(jiǎn)單，分析成本低，為一種較全面的測(cè)定催化裂化催化劑中金屬含量的方法。

四川蜀泰化工科技有限公司

聯(lián)系電話：0825-7880085

公司官網(wǎng)：www.sepuna.com.cn

【上一篇：焦?fàn)t煤氣制液化天然氣的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)】

【下一篇：不同原料氣甲烷化制天然氣的熱力學(xué)分析】