不同磷含量对NiMoP/Al_2O_3加氢处理催化剂的影响

采用NiMoP浸渍液浸渍载体γ-Al2O3制备了不同磷含量的NiMoP/Al2O3加氢处理催化剂.为了研究磷对该系列催化剂活性相结构的影响,用二苯并噻吩(DBT)和喹啉为模型化合物,考察了催化剂的加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)性能.结果表明,添加适当的磷能够提高催化剂的HDS和HDN活性,但是高含量的磷能显著的降低催化剂的催化性能.通过对催化剂进行XRD和HRTEM表征发现,添加磷能够增加MoS2的堆积层数以及Ⅱ型"Ni-Mo-S"相的相对含量,这是因为在制备过程中添加磷降低了活性组分与载体之间的相互作用.     

不同磷含量对NiMoP/Al2O3加氢处理催化剂的影响

采用NiMoP浸渍液浸渍载体γ Al₂O₃制备了不同磷含量的NiMoP/Al₂O₃加氢处理催化剂。为了研究磷对该系列催化剂活性相结构的影响,用二苯并噻吩（DBT）和喹啉为模型化合物,考察了催化剂的加氢脱硫（HDS）和加氢脱氮（HDN）性能。结果表明,添加适当的磷能够提高催化剂的HDS和HDN活性,但是高含量的磷能显著的降低催化剂的催化性能。通过对催化剂进行XRD和HRTEM表征发现,添加磷能够增加MoS2的堆积层数以及Ⅱ型“Ni-Mo-S”相的相对含量,这是因为在制备过程中添加磷降低了活性组分与载体之间的相互作用。     

磷含量对NiMo/γ-Al_2O_3催化剂活性相结构的影响

采用程序升温还原(TPR)、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征手段对共浸渍法制备的不同磷含量NiMo/γ-Al2O3催化剂进行了表征,研究了磷含量对NiMo/γ-Al2O3催化剂活性相结构的影响。TPR研究表明,磷能够减少四面体配位Mo物种的数量,增加八面体配位Mo物种的数量,促进高活性Ⅱ型"Ni-Mo-S"活性相的形成。HRTEM研究表明,随磷含量的增加,MoS2颗粒堆积层数增加,催化剂的加氢选择性提高;适量磷能够增加边角位有效Mo原子的分散度(fMo),增加催化剂表面加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)活性位的数量。上述结论得到了XPS表征的证实:适量磷增加了催化剂表面Mo原子浓度、提高有效助剂比率(PR)和提升比率(Ni/Mo),相应催化剂表现出最高的HDS和HDN活性;但过高磷含量能够引起MoS2颗粒过度堆积,片层长度过长,导致活性位数量减少,催化活性降低。     

NiMoS/γ-Al2O3上二苯并噻吩加氢脱硫和喹啉加氢脱氮反应的相互影响

在固定床高压微反装置上,考察了预硫化型NiMoS/γ-Al2O3催化剂上二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫(HDS)反应和喹啉加氢脱氮(HDN)反应之间的相互影响.结果表明,喹啉对DBT的HDS反应具有强烈的抑制作用,其中对加氢路径比氢解路径的抑制作用更强,这是由喹啉及其HDN反应的中间产物与DBT在活性位上的竞争吸附造成的.在300和340℃时,喹啉对DBT的HDS反应中氢解路径的抑制程度与其HDN中间产物的相对含量紧密相关.而DBT能够提高喹啉的脱氮能力,这源于其HDS产物H2S.H2S促进了催化剂表面硫阴离子空穴向B酸位的转化,从而提高了喹啉HDN中间产物分子的C(sp3)-N键的断裂能力.HDN活性相的保持不需要过多的硫原子.     

磷含量对NiMo/γ-Al2O3催化剂活性相结构的影响

采用程序升温还原（TPR）、高分辨透射电镜（HRTEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征手段对共浸渍法制备的不同磷含量NiMo/γ-Al₂O₃催化剂进行了表征,研究了磷含量对NiMo/γ-Al₂O₃催化剂活性相结构的影响。TPR研究表明,磷能够减少四面体配位Mo物种的数量,增加八面体配位Mo物种的数量,促进高活性Ⅱ型"Ni-Mo-S"活性相的形成。HRTEM研究表明,随磷含量的增加,MoS₂颗粒堆积层数增加,催化剂的加氢选择性提高;适量磷能够增加边角位有效Mo原子的分散度(fMo),增加催化剂表面加氢脱硫（HDS）和加氢脱氮（HDN）活性位的数量。上述结论得到了XPS表征的证实：适量磷增加了催化剂表面Mo原子浓度、提高有效助剂比率（PR）和提升比率（Ni/Mo）,相应催化剂表现出最高的HDS和HDN活性;但过高磷含量能够引起MoS₂颗粒过度堆积,片层长度过长,导致活性位数量减少,催化活性降低。     

MCM-41担载的镍钼硫化物上二苯并噻吩的加氢脱硫反应动力学

 采用高压滴流床反应器研究了在WHSV＝30~90 h-1,p＝5.0 MPa和θ＝280~340 ℃的条件下,二苯并噻吩(DBT)在不同Ni含量的Ni-Mo/MCM-41催化剂样品上的加氢脱硫(HDS)反应动力学. 应用拟1级活塞流模型计算了该系列催化剂上的HDS反应的表观反应速率常数以及加氢反应路径和氢解反应路径的反应速率常数. 结果表明,加氢反应路径的速率常数和氢解反应路径的速率常数在同一个数量级上,说明在Ni-Mo/MCM-41上进行DBT的HDS反应时, 这两个平行的反应路径是并重的. 随着催化剂中Ni/Mo原子比的增大,两个反应路径的速率常数均增大,并在Ni/Mo原子比为0.75时达到最大值. 当Ni/Mo原子比增大到1.0时,两个反应路径的速率常数均大幅下降. 根据Arrhenius方程求得了DBT在Ni-Mo/MCM-41上进行HDS反应的表观活化能. 结果表明,催化剂的活性与表观活化能存在明显的相关关系,活化能越低,活性越高.     

二苯并噻吩和吲哚在NiMoS/γ-Al2O3上加氢脱硫和加氢脱氮反应的相互影响

在固定床高压微反装置上考察了预硫化型NiMoS/γ-Al2O3催化剂上二苯并噻吩（DBT）加氢脱硫（HDS）反应和吲哚加氢脱氮（HDN）反应之间的相互影响。结果表明,吲哚对DBT的加氢脱硫反应具有抑制作用,其中对加氢路径（HYD）比对氢解路径（DDS）的抑制作用强,温度升高后,吲哚的抑制作用减弱。吲哚对DBT加氢脱硫反应的抑制作用源于吲哚及其HDN反应的中间产物在活性位上的竞争吸附。DBT和原位生成的H2S促进了催化剂表面硫阴离子空穴（CUS）向B酸位的转化,从而提高1,2-二氢吲哚（HIN）分子中C(sp3)—N键的断裂能力,使得吲哚的转化率和产物中邻乙基苯胺（OEA）的相对含量增大。HDN活性相的形成虽然需要硫原子的参与,但是活性相的保持并不需要大量的硫原子,较高含量硫化物存在时加氢活性位减少,不利于脱氮反应。     

二苯并噻吩和吲哚在NiMoS/γ-Al2O3上加氢脱硫和加氢脱氮反应的相互影响

在固定床高压微反装置上考察了预硫化型NiMoS/γ-Al2O3催化剂上二苯并噻吩（DBT）加氢脱硫（HDS）反应和吲哚加氢脱氮（HDN）反应之间的相互影响。结果表明,吲哚对DBT的加氢脱硫反应具有抑制作用,其中对加氢路径（HYD）比对氢解路径（DDS）的抑制作用强,温度升高后,吲哚的抑制作用减弱。吲哚对DBT加氢脱硫反应的抑制作用源于吲哚及其HDN反应的中间产物在活性位上的竞争吸附。DBT和原位生成的H2S促进了催化剂表面硫阴离子空穴（CUS）向B酸位的转化,从而提高1,2-二氢吲哚（HIN）分子中C（sp3）—N键的断裂能力,使得吲哚的转化率和产物中邻乙基苯胺（OEA）的相对含量增大。HDN活性相的形成虽然需要硫原子的参与,但是活性相的保持并不需要大量的硫原子,较高含量硫化物存在时加氢活性位减少,不利于脱氮反应。     

重油加氢脱氮催化剂的研制--钼镍磷催化剂的表征

用pH摆动法制备氧化铝为载体的重油加氢脱氮 (HDN)Mo -Ni-P催化剂及工业Mo -Ni -P催化剂进行了详细表征并与HDN活性关联。FTIR显示催化剂的B酸中心是Mo、Ni与载体相互作用所形成 ;NH3-TPD表明催化剂表面酸量增加。TEM照片显示自制氧化铝、催化剂属精细纤维结构。EPM分析活性组分在催化剂表面及表相和体相中的分布均匀 ;自制催化剂径向Mo的分布有空缺 ,但未影响其脱氮活性。根据UV -Vis漫反射结果推测催化剂HDN活性可能与Mo八面体和Mo四面体的比例有关。Mo、Ni的氨溶出率及催化剂的低温氧吸附 (LTOC)量与其HDN活性有良好相关性 ,氧吸附量在 0 0 7mmol/g以上的催化剂 ,脱氮反应后尾油中N小于 1 0 μg/g。     

硫化态三组元NiMoP／ γ—AI2O3催化剂的TPR表征及噻吩HDS活性的研究

石油馏份油加氢精制的核心是馏份油的加氢脱硫（HDS）和加氢脱氮（HDN）。目前用于基础研究与工业过程的加氢精制催化剂主要是负载型过渡金属硫化物[Co(Ni)Mo(W)/γ-AI2O3]^[1,2]。近年来的研究结果表明,在活性相中引入其它适宜种类的助剂组元有助于催化剂活性及产物选择性的改善^[3,4]。本文以Keggin型钼磷酸为硫化物前体活性相钼磷源、硝酸镍为镍源制成不同钼含量的负载型硫化态三组元催化剂（NiMoP/γ-AI2O3）,并在TPR及连续流动固定床反应装置上考察了催化剂的氢还原性能及模型底物噻吩HDS反应活性。     

助剂Ni与载体的相互作用及其对NiMo/γ-Al_2O_3催化剂加氢脱硫性能的影响

以γ-Al_2O_3为载体,制备了一系列不同NiO负载量的NiMo/γ-Al_2O_3催化剂,利用XRD、~(27)Al-MAS NMR、Py-FTIR和HRTEM等技术对其进行了表征;在高压微反装置对该系列催化剂的加氢脱硫性能进行了评价,研究了助剂Ni与载体γ-Al_2O_3中不饱和铝间的相互作用及其对催化剂活性相结构形貌和催化活性的影响。结果表明,助剂Ni优先作用于γ-Al_2O_3表面的四配位不饱和铝原子位置;随着NiO负载量的增加,硫化态NiMo/γ-Al_2O_3催化剂中MoS_2活性相的长度变短、堆垛层数增加。Ni的引入能明显提高NiMo/γ-Al_2O_3催化剂的加氢脱硫活性,但其加氢选择性则有所降低。     

ZrO2和Al2O3载体对Mo基催化剂上甲烷化反应性能的影响

通过共沉淀法制备了ZrO₂和Al₂O₃载体,采用等体积浸渍法制备了MoO₃质量分数为5%的Mo/ZrO₂和Mo/Al₂O₃催化剂,并用于甲烷化反应。在三种反应气氛下对两种预硫化的Mo基催化剂进行评价,发现ZrO₂载体均可显著促进甲烷化反应,同时能够促进水汽变换（WGS）反应。通过XRD、H₂-TPR、XPS和TEM等表征发现,两种载体上Mo物种的硫化程度以及暴露的活性位数量不同,从而导致两种催化剂上催化性能差异显著。与Mo/Al₂O₃相比,Mo/ZrO₂催化剂上的MoO₃更易被还原,硫化程度也更高,并且Mo⁴⁺的含量更高,Mo⁶⁺的含量更低。虽然ZrO₂载体上MoS₂尺寸较大,边位置的Mo比例有所降低,但是由于MoS₂沿ZrO₂颗粒表面弯曲生长,使得MoS₂基面成为反应的活性位;因此,Mo/ZrO₂催化剂在甲烷化与WGS反应中表现出更优异的催化性能。     

Ni2P和MoS2催化剂在喹啉加氢脱氮反应中的协同效应

设计实验证明了Ni₂P和MoS₂催化剂在喹啉加氢脱氮反应中存在协同效应,该协同效应能够用氢溢流遥控模型理论解释。Ni₂P//MoS₂的协同因子随反应温度升高而减小,并且略微大于相同反应条件下NiS_x//MoS₂的协同因子。Ni₂P产生的溢流氢能够提高MoS₂催化剂上加氢活性位的数量,促使Ni₂P//MoS₂催化体系增加1,2,3,4-四氢喹啉和5,6,7,8-四氢喹啉加氢生成十氢喹啉的速率,提高其脱氮活性;因此,Ni₂P对MoS₂催化剂是很好的助剂。     

活性金属不同浸渍顺序对Mo-Ni/Al2O3催化剂硫醚化反应性能的影响

针对硫醚化反应过程使用的Mo-Ni/Al₂O₃催化剂,考察了不同浸渍方法对其催化性能和表面结构性质的影响。结果表明,通过同步浸渍和分步浸渍方法制得Mo-Ni/Al₂O₃催化剂的活性顺序为：先浸渍Mo后浸渍Ni的催化剂（SI-mn）≈Ni和Mo共同浸渍的催化剂（MN）>先浸渍Ni后浸渍Mo的催化剂（SI-nm）。对于SI-mn催化剂,先负载Mo后减弱了二次浸渍的Ni金属与载体间的相互作用,有利于负载金属的活化,并在二次浸渍后焙烧过程显现出显著的电子效应,形成新的Mo-Ni前体物种,有利于在预硫化过程形成适宜硫醚化和二烯烃选择性加氢的活性中心相,促进硫醚化反应和二烯烃选择性加氢。对于共同浸渍的MN催化剂也有类似的性质,因而也具有较好的催化性能。     

不同金属含量Ni-W催化剂的煤焦油加氢脱硫脱氮性能研究

以γ-Al_2O_3为载体,采用等体积浸渍法制备了五种金属原子比相同而金属负载量不同的Ni-W基催化剂。通过X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、程序升温脱附(NH_3-TPD)、氮气吸附、高分辨透射电镜(HRTEM)等技术对催化剂进行了表征。在固定床反应器中,以中低温煤焦油为原料,考察了催化剂的加氢脱氮(HDN)和加氢脱硫(HDS)性能。结果表明,当Ni/W原子比为0.786时,负载金属后,催化剂的总酸量减少,且以中强酸为主。随着金属负载量的增加,催化剂的硫化程度逐渐增加,HDN活性先增加后降低,当WO_3负载量为24%时达到最优值,而HDS活性逐渐增强。     

NiW/γ-Al2O3催化剂的低温煤焦油加氢性能研究

以γ-Al₂O₃为载体,采用等体积浸渍法制备了不同Ni/W原子比的低温煤焦油加氢处理催化剂,并以BET、XRD、H₂-TPR和TG对催化剂进行表征。在固定床反应器中,以低温煤焦油小于350 ℃馏分作为原料对催化剂进行了加氢性能的评价,并采用蒸馏、GC/MS、荧光指示剂吸附及元素分析对原料及产物的馏分分布及组成进行了分析。结果表明,NiO和WO₃在载体上形成了均匀分散,NiO含量较低时与γ-Al₂O₃有较强的作用力而难以还原。当Ni/W原子比为0.38时,酚类化合物的转化率、航煤馏分选择性以及产物中环烷烃和氢化芳烃的含量均最高,加氢脱硫(HDS)活性、加氢脱氮(HDN)活性及产物的H/C原子比也最高,说明Ni/W原子比为0.38时,NiW/γ-Al₂O₃催化剂对煤焦油加氢处理具有较好的效果。     

Ru-Ni/Al2O3催化马来酸二甲酯加氢性能研究

以Al₂O₃为载体,RuCl₃·xH₂O及Ni（NO₃）₂·6H₂O为活性组分前驱体,采用吸附-沉淀法制备系列Ru-Ni/Al₂O₃催化剂,以马来酸二甲酯（DMS）催化加氢为探针反应,考察了活化条件和Ni的添加量对催化剂性能的影响。随Ni负载量的升高,Ru-Ni/Al₂O₃催化剂活性呈现先升高后降低的趋势,在Ni：Ru的原子比为6：1时（催化剂Ru₁Ni₆/Al）催化活性最高。催化剂Ru₁Ni₆/Al在氢气中200 ℃直接还原后的平均转化率与氢气中400 ℃还原后的平均转化率接近,达到了单组分Ru/Al催化剂的1.5倍以上。XPS、XRD、H₂-TPR数据表明,Ru与Ni之间发生了较强的相互作用,Ni的加入促进了金属Ru在载体上的分散,提高了催化活性。     

助剂SiO_2对CoMo/Al2O3-SiO_2催化剂结构的影响研究

采用原位红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱和H2-TPR表征技术对CoMo/Al_2O_3-SiO_2催化剂进行了表征。结果表明,增加CoMo/Al_2O_3-SiO_2催化剂中的SiO_2含量会促进八面体配位钼物种向四面体配位钼物种转变,SiO_2含量越高这种结构转变趋势越显著。在CoMo/Al_2O_3催化剂载体中加入适量的SiO_2能够改变载体与活性金属的相互作用,提高了催化剂加氢脱硫活性。     

二甲基二硫醚对Ni/Al_2O_3催化剂加氢性能的影响

考察了二甲基二硫醚(CH3SSCH3)对Ni/Al2O3催化剂上苯、环己烯和苯乙烯加氢活性的影响,并采用BET、XRD、H2-TPR、XPS、SEM和EA等手段对催化剂进行表征。实验结果表明,在CH3SSCH3存在下,Ni/Al2O3催化剂对苯和环己烯加氢迅速失活,且环己烯加氢对CH3SSCH3的耐硫性要略强于苯加氢,而苯乙烯中共轭烯烃的加氢转化率则维持100%长时间不变。CH3SSCH3的影响顺序为芳环单烯烃共轭烯烃。此外,通过设计实验研究了CH3SSCH3对催化剂的毒化机理,发现CH3SSCH3分子首先吸附在催化剂的表面,并发生氢解生成甲烷随尾气逸出,故CH3SSCH3分子中碳对催化剂的失活影响较小,而留下的硫原子则与镍活性组分发生相互作用,毒化催化剂。