柴油加氢精制催化剂制备技术

柴油加氢精制催化剂制备技术的发展大致经历了3个阶段,由此形成了三代柴油加氢催化剂:单层分散的负载型金属硫化物催化剂,多层分散的负载型金属硫化物催化剂和非负载型金属硫化物催化剂.本文对金属硫化钼基柴油加氢精制催化剂的应用背景、制备思想及催化剂研究开发现状进行了系统的总结,对柴油加氢催化剂的发展方向进行了展望.     

柴油加氢精制催化剂制备技术

柴油加氢精制催化剂制备技术的发展大致经历了3个阶段,由此形成了三代柴油加氢催化剂:单层分散的负载型金属硫化物催化剂,多层分散的负载型金属硫化物催化剂和非负载型金属硫化物催化剂.本文对金属硫化钼基柴油加氢精制催化剂的应用背景、制备思想及催化剂研究开发现状进行了系统的总结,对柴油加氢催化剂的发展方向进行了展望.     

负载型磷化钼加氢精制催化剂制备的研究

过渡金属磷化物作为一种新型的加氢脱硫（HDS）和加氢脱氮（HDN）催化剂被证明具有良好的活性。过渡金属磷化物自成一族,具有独特的结构和性质。过渡金属都可以形成磷化物,且有从M,P到MP,的二元化合物,以及三元混合金属的磷化物,如Ni-Mo-P,Co-Mo-P等。金属和磷的比例可以灵活调节,为制备新组成催化剂提供了良机。目前,国内在这方面的研究还很少。     

一种新型加氢精制磷化钨催化剂的研究

采用偏钨酸铵{(NH4)2W4O13·18H2O}与磷酸氢二铵{(NH4)2HPO4}溶解、蒸发、焙烧和程序升温还原的方法,制备了无负载WP催化剂.利用XRD和BET对合成样品进行表征,采用TG/DTA方法对催化剂前体的氢还原过程进行考察.以制备的磷化钨为活性组分,Al2O3为稀释剂,在空速为4h-1、氢油比为1000、反应压力为3.0MPa、不同反应温度的条件下,对吡啶加氢脱氮、噻吩加氢脱硫和模型化合物为二苯并噻吩(含3000ppm硫)、喹啉(含2000ppm磷)和环己烷(溶剂)加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)反应活性进行测定,结果表明:无负载WP催化剂有相当的活性,其对大分子脱氮、脱硫活性明显优于对小分子脱氮、脱硫活性.     

一种新型的磷化钼加氢精制催化剂的研究

通过(NH4)Mo7O24·4H2O和(NH4)2HPO4水溶液沉淀、焙烧在923K用H2还原制得磷化钼催化剂.XRD检测表明,用H2还原后有纯的磷化钼生成.在3.0MPa的高压连续微反系统中测定催化剂的加氢活性.以制备的磷化钼为活性组分、γ-Al2O3为稀释剂,考察了空速、反应温度和反应时间对模型化合物的HDN、HDS和HDY性能的影响,结果表明:在合适的条件下,其脱硫脱氮率可达到90%以上.模型化合物为吡啶、噻吩和环己烯,吡啶含量以N计(为0.2%)、噻吩含量以S计(为0.3%),环己烯含量为20%,以环己烷作溶剂.     

助剂镍/钴对磷化钨催化剂加氢精制性能的影响

在共浸渍法制备磷化钨／γ-Al2O3催化剂基础上，分别加人1％、3％、5％、7％和9％(占活性组分比例)的助剂镍或钴，制得负载30％含助剂镍／钴磷化钨／γ-Al2O3系列催化剂，考察了助剂及其加人比例对催化剂加氢脱硫和加氢脱氮性能的影响．结果表明，加人适当比例的助剂镍或钴，有利于提高磷化钨／γ-Al2O3催化剂的加氢脱硫活性，当助剂含量分别为5％镍或7％钴时，催化剂的噻吩加氢脱硫率最高；助剂镍对磷化钨／γ-Al2O3催化剂的加氢脱氮反应不利，而加人适当比例助剂钴有利于提高催化剂加氢脱氮活性，当助剂钴含量为5％时，催化剂吡啶加氢脱氮率最高．温度对磷化钨／γ-Al2O3催化剂加氢精制性能有一定影响，高温有利于加氢脱硫反应，低温有利于加氢脱氮反应．     

非负载型磷化钼加氢精制催化剂的研制

 尽管有相当多的文献和专利报道了含磷加氢精制催化剂的研究及磷的加入对Mn-Ni、Ni-Mo、Ni-W、Co-Mo、Mo、W、Ni、Co等各类加氢精制催化剂结构、及HDS、HDN活性的影响，并证明了磷或含磷化合物可作为加氢精制催化剂的助剂和稳定剂，但对于磷化物加氢催化剂的合成及对其HDS、HDN活性的研究还很少。本文在较低温度下用氢气直接还原磷钼酸铵盐得到非负载型的磷化钼催化剂，并以制备的磷化钼为活性组分，以SiC和γ-Al2O3为稀释剂，选择高浓度和低浓度的吡啶、噻吩和环己烯的混合物为模型化合物，以环己烷作溶剂，测定了制备催化剂的HDS、HDN及HYD活性。结果表明，所研制的非负载型磷化钼加氢精制催化剂对两种含有吡啶、噻吩和环己烯的模型化合物具有同时HDN, HDS 和 HYD的性能。     

制备因素对Ni－W／C催化剂活性及结构的影响

研究了以沥青活性炭为载体的Ｎｉ－Ｗ催化剂制备参数与其加氢脱硫（ＨＤＳ）、加氢脱氮（ＨＤＮ）和加氢脱芳（ＨＤＡ）活性的关系,并利用广延Ｘ射线吸收精细结构．（ＥＸＡＦ）、透射电镜（ＴＥＭ）研究了金属原子的近程配位情况及金属的分散状况．发现金属原子比、催化剂焙烧气氛和温度等对催化剂活性有较大影响．浸渍液ＰＨ值与载体ＰＨＩＥＰ的相对关系对催化活性的影响与浸渍方式有关．表征结果表明,“类ＷＳ２”结构的完整性影响了催化剂活性,焙烧气氛温度影响了金属硫化物的分散度．     

还原温度对MoP催化剂加氢精制性能的影响

 通过程序升温还原磷钼酸盐前体的方法制备了无负载磷化钼(MoP)催化剂,并采用XRD,BET,XPS和高压连续微反技术,考察了催化剂的性质,研究了还原温度对催化剂HDN,HDS和HYD性能的影响. 结果表明,在还原温度为600～800 ℃范围内,成功制备出磷化钼催化剂. 高压连续微反结果表明,MoP的催化特性与其比表面积、还原度和表相组成有关,比表面积大、还原度适中和表相Moδ+/Pδ-比适中的磷化钼具有更高的催化活性; 650～700 ℃为最合适的还原温度,高于或低于该温度时所制备的MoP催化剂活性均大幅度下降. 在合适的条件下,MoP催化剂对噻吩HDS,吡啶HDN和环己烯HYD的转化率可分别达到94.3%,100.0%和90.3%.     

乙二醇对磷掺杂NiMo/Al_2O_3加氢催化剂性能的影响

采用NiMoP浸渍液中添加乙二醇(EG)的方式制备了不同EG含量的NiMoP(x)/Al_2O_3催化剂,为研究EG及其含量对该系列催化剂催化性能和活性相结构的影响,用二苯并噻吩(DBT)和喹啉(Q)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,在EG添加量较低的情况下(EG/Ni物质的量比分别为0、0.5、1、2、3),EG能够明显提高催化剂对DBT和Q的HDS和HDN活性,其中,HDN活性提高幅度大于HDS,且随着EG含量提高,催化剂的HDS和HDN活性进一步提高。通过TEM分析和XPS分析可知,EG有助于增加催化剂中MoS_2颗粒的堆积层数和片层长度,且随着EG含量增加,堆积层数和片层长度都有所增加;EG有助于提高Mo表面原子浓度,对Ni表面原子浓度影响较小,但明显提高了Mo和Ni硫化程度。TG表征说明,EG在氧化铝和催化剂表面存在多种相互作用方式,并且存在与活性组分相互作用的耐高温有机物种。     

过渡金属硫化物催化剂催化加氢作用机理

负载型过渡金属(Co、Mo、Ni、W)硫化物催化剂广泛应用于石油炼制催化加氢过程。为了开发高性能的加氢催化剂,过渡金属硫化物催化剂催化活性相的结构与加氢脱硫性能的关系一直以来是催化研究的热点之一。本文从过渡金属硫化物催化剂的活性相结构和反应物在催化剂表面活性位上的吸附-催化反应机理两个方面阐述了过渡金属硫化物催化剂的催化作用研究进展,并对过渡金属硫化物催化剂催化机理研究存在的争议和未来的研究方向进行了分析。     

准“原位”XPS技术研究加氢精制催化剂的硫化过程

用准“原位”XPS技术研究了Mo/Al_2O_3、Mo/TiO_2-Al_2O_3、CO/Al_2O_3、CO/TiO_2-Al_2O_3、Co-Mo-Al_2O_3和Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3等催化剂的硫化过程．结果表明：对以Al_2O_3为载体的催化剂，当Mo或Co载量较低(分别低于0.05 gMoO_3/gAl_2O_3或0.03gCoO/gAl_2O_3)时，没有Mo或Co硫化物的生成，而以TiO_2改性的Al_2O_3为载体的催化剂，Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂的硫化较Mo/Al_2O_3容易得多, 表现为在较低温度下，负载在TiO_2改性Al_2O_3载体上的MoO_3，能很快硫化并达到相当大的硫化度, 对Co/Al_2O_3催化剂而言，即使在较高温度400 ℃时，载体上高分散的CoO物种仍难以硫化；而Co_3O_4微晶的硫化却容易得多, 载体用TiO_2改性，并不影响高分散形态的CoO催化剂的硫化，却明显地影响Co_3O_4微晶的硫化．噻吩加氢脱硫(HDS)的活性测量指出，对Co-Mo/Al_2O_3和Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂而言，HDS活性和硫化度之间存在着良好的相关性．并用TiO_2改性载体，可以增加Co-Mo催化剂的HDS活性和硫化度.     

加氢脱硫催化剂各组分的相互作用与催化性能

石油化工生产中广泛使用的加氢脱硫催化剂往往是以v－A120。作为载体,Moo或WOs为主要活性组分,少量Nio或Coo为助剂的多组分负载型催化剂．由于它在生产中所起的重要作用,此类催化剂的研究一直受到科学工作者的关注．本文分别考察了几种不同组分的催化剂,研究了催化剂组分间的相互作用对活性组分的分散状态、还原性能以及加氢脱硫活性的影响,旨在为进一步改进催化剂的性能提供有益的信息．且实验部分Ni－MO体系催化剂样品是以银酸钦和硝酸镍及v－AI。0。为原料,采用浸渍方法制备．C。M。／AJ。0。和W－Ni／AJ。0。分别用硝酸钻…     

以大孔容TiO2和大孔容Al2O3为混合载体的加氢脱氮(HDN)催化剂的研究

把一定量的大孔容Al2 O3和TiO2 粉末混合均匀 ,用稀HNO3调匀挤成条状。测其吸水率 ,用等体积浸渍法负载固定含量的活性组分 (NiO和WO3) ,制备出Ni-W TiO2 -Al2 O3型催化剂。利用固定床流动反应器评价催化剂的HDN活性。结果表明 ,选择一定配比的TiO2 和Al2 O3作为混合载体 ,与以单一的Al2 O3为载体所制得的Ni-W催化剂相比 ,其HDN活性要高。而且 ,适当的予硫化条件、较低的焙烧温度有利于提高催化剂的HDN活性。     

溶胶-凝胶法制备MoP/SiO2催化剂加氢脱硫催化活性的研究

以正硅酸乙酯为硅源,以钼酸铵和磷酸二氢铵为钼源和磷源,采用溶胶-凝胶法,经干燥、焙烧,程序升温还原制备得到二氧化硅负载磷化钼(MoP)催化剂。以噻吩、二苯并噻吩为模型化合物,对负载催化剂的加氢脱硫活性进行评价,考察了负载量、反应压力、反应温度等因素对催化活性的影响。实验结果表明,MoP/SiO₂催化剂Mo的最佳负载量为20%,升高反应压力和温度均有利于提高二苯并噻吩的转化率,但降低了产物中联苯的含量。     

负载型磷化镍催化剂的溶剂热法制备及其加氢脱硫性能

以廉价的三苯基膦(PPh₃)为磷源,以三正辛胺(TOA)为液相反应体系,溶剂热法制备了负载型Ni₂P/MCM-41催化剂,并采用XRD、BET、CO吸附、XPS和TEM等手段对制备得到的催化剂进行了表征。该方法的合成温度为330 ℃,反应在常压下进行,比程序升温还原法(H₂-TPR)所需的还原温度至少低300 ℃,比传统的溶剂热法合成原料更廉价。以二苯并噻吩(DBT)为模型化合物,比较了所制备的Ni₂P/MCM-41催化剂与H₂-TPR法制备的催化剂结构以及加氢脱硫(HDS)性能。结果表明,溶剂热法能够降低催化剂表面上P物种的集聚,从而得到较大比表面积的Ni₂P催化剂(690 m²/g);促进小尺寸、高度分散的Ni₂P活性相的生成;制得的催化剂的HDS活性明显高于H₂-TPR法催化剂,在反应温度340 ℃,质量空速2.0 h^-1,H₂/油=500(体积比),3.0 MPa的条件下,Ni₂P/M41-R催化剂DBT转化率达到96.8%,较H₂-TPR法高10.6%。     

加氢脱硫反应后催化剂β-Mo2N0.78的研究

在对βMo2N0.78催化剂加氢脱硫催化性能进行考察的基础上,对反应使用后催化剂的组成、结构变化、以及反应后催化剂再处理对活性的影响等几方面进行了研究。结果表明,在噻吩加氢脱硫条件下,βMo2N0.78 催化剂的氮含量下降,表层被硫化,而且钝化过程中产生的氮氧化物被消耗,但体相结构没有发生变化,表现了较强的抗硫化性能;脱硫反应前后催化剂的氢还原处理不能改善催化剂的活性,但预硫化催化剂在反应起始的活性与钝化催化剂在反应稳定时活性相近,加氢脱硫反应后催化剂的再次氮化处理,可以较大程度的恢复催化剂的初始活性。     

多相催化剂的MOVS制备方法

介绍了非均匀相催化剂的ＭＯＶＳ制备方法，以该法制得的ＭｏＯ３催化剂在甲醇选择氧化制甲醛、ＣＯ加氢制高级和喹啉加氢脱氮中均显示出常规催化剂更为优异的催化性能，并探讨了ＭＯＶＳ催化剂的内在特性与催化性能的关系。