Pt基介孔碳柴油加氢脱芳催化剂的制备及应用

以介孔碳材料CMK-3作为载体,采用等体积浸渍焙烧还原的方法,制备不同Pt含量的负载型催化剂Pt(n)/CMK-3。采用XRD、BET、SEM、TEM等方法表征催化剂。以萘加氢反应为探针评价催化剂的催化加氢性能。结果表明,Pt(n)/CMK-3催化剂保持了CMK-3高度有序的介孔结构,Pt粒径随着其质量分数的增加而增大。当质量分数为1.5%和2.0%时,Pt粒子可均匀分散在催化剂孔道内,粒径可控制在5nm以内;当质量分数达到3%时,Pt粒子出现团聚现象,Pt粒径增大到7nm。Pt质量分数为2.0%的Pt(2.0%)/CMK-3催化剂对萘的加氢反应的催化性能最佳,萘转化率可达98%以上,十氢萘选择性大于95%。     

Y型沸石酸性对负载Pt催化剂催化萘加氢转化反应性能的影响

以不同酸性的HY沸石为载体,金属Pt为加氢活性组分,采用浸渍法制备了一系列的双功能Pt/HY催化剂;采用吡啶红外、TEM、H₂-TPR、XPS等手段对其进行表征;并以萘为原料,采用固定床加氢装置考察Pt/HY系列催化剂在萘加氢转化反应中的催化性能。结果表明：金属Pt分散在HY载体的外表面和孔道中,且具有相似的电子状态,金属同载体之间的相互作用相近;在反应温度250 ℃、反应压力2 MPa、质量空速1.0 h^-1的条件下,Pt负载质量分数1%的3种Pt/HY催化剂均表现出较强的催化加氢性能;酸性对制备的Pt/HY催化剂催化萘加氢反应性能没有显著影响,主要影响十氢萘的异构性能;此外,HY载体的酸性对Pt/HY催化剂的异构开环性能和稳定性也具有一定的影响;具有较多酸量的Pt/HY催化剂表现出更好的异构开环性能,且酸量越多,催化剂稳定性越差。     

离子交换程序对Pd/Y催化剂萘加氢活性和耐硫性能的影响

运用程序升温还原、氢的化学吸附和NH3的程序升温脱附方法研究了离子交换程序对Pd/Y催化剂萘加氢活性和耐硫性能的影响。实验结果表明,采用不同离子交换程序制备的催化剂,Pd的分散程度以及催化剂表面的酸量存在显著差别(H与Pd摩尔比介于0.44～1.34之间,酸量介于123～938μmol/g之间),从而影响催化剂的萘加氢活性和抗硫性能。以动力学分析为依据,考察了在反应体系中加入300μg/g噻吩对萘加氢反应的影响。噻吩的加入改变了萘加氢连串反应各步骤的相对反应速率,噻吩对Pd/Y催化剂催化四氢萘加氢生成十氢萘的抑制作用比对催化萘加氢生成四氢萘的抑制作用更为显著。     

加氢法生产十氢萘的工艺研究

以工业萘为原料,采用固定床加氢工艺和镍钨催化剂制备十氢萘。考察了温度、压力、空速、氢油体积比对催化活性的影响,适宜工艺条件为:反应温度280℃、压力7 MPa、体积空速1.0h-1、氢油体积比800∶1,在此条件下,萘转化率接近100%,十氢萘选择性90%。连续运行1 000h,催化剂仍具有优异的加氢活性。     

不同镍含量钨基碳化态催化剂对十氢萘加氢开环的影响

采用共浸渍法制备不同镍含量的Ni-W/ USY-Al2O3碳化态催化剂。通过N2吸附-脱附、元素分析、CO滴定、X射线衍射（XRD）、程序升温还原等技术对催化剂进行表征。以十氢萘为模型化合物考察了不同Ni含量钨基碳化态催化剂对十氢萘加氢开环反应性能的影响。结果表明，适当的镍钨原子比能够提高催化剂的金属活性位，进而提高催化剂的加氢开环性能。     

微球型蒽醌加氢钯催化剂的制备和性能

以氯化钯为前驱体,活性氧化铝为载体,采用等体积浸渍法制备蒽醌加氢流化床Pd/Al₂O₃催化剂,系统考察了浸渍条件、焙烧条件、还原条件对催化剂表面性质和加氢性能的影响。结果表明,浸渍液pH值和焙烧温度是影响Pd分散度和催化剂活性的主要因素。优化的催化剂制备条件为：浸渍液pH值3.0~4.0,浸渍时间0.5 h,干燥温度120 ℃,干燥时间2 h,焙烧温度500 ℃,焙烧时间2 h,还原温度100 ℃,还原时间4 h。在催化剂质量分数0.27%、反应温度58 ℃,反应压力0.3 MPa条件下,催化蒽醌加氢反应15 min后,反应体系氢效可达10.3 g/L。     

非负载型NiMoW催化剂催化萘一步加氢合成十氢萘

采用XRD、HRTEM方法对高活性硫化态非负载型NiMoW催化剂进行表征,并在连续流动高压加氢微反装置上对该非负载型NiMoW催化剂催化萘一步加氢合成十氢萘进行研究。XRD、HRTEM结果表明,高活性硫化态非负载型NiMoW催化剂具有明显的Ni3S2、MoS2/WS2特征衍射峰,MoS2/WS2片晶长度5～10nm,堆垛层数3～5层,均高于负载型参比催化剂。萘加氢合成十氢萘的实验结果表明,在反应温度240℃、压力6.0MPa、液时体积空速1.0 h-1的条件下,萘的转化率可达到100%,十氢萘的选择性为99.1%,高于参比催化剂十氢萘的选择性约54.1百分点;反应温度、压力的提高及空速的降低,有利于萘的转化及十氢萘的合成。     

原子层沉积法制备TiO_2/碳复合纳米管负载的Pt基催化剂

以碳纳米管为模板,使用原子层沉积技术在碳纳米管表面依次沉积氧化钛薄膜和Pt纳米粒子,制备了氧化钛纳米管负载的Pt基催化剂,采用TEM,XRD,XPS,ICP-AES等分析手段对制备的Pt基催化剂进行表征,考察了Pt基催化剂的对硝基苯酚加氢反应活性。实验结果表明,原子层沉积技术可制备高效的TiO_2载体负载的Pt基催化剂,由于Pt与载体TiO_2之间存在相互作用,负载在氧化钛纳米管外壁的Pt基催化剂,相比于单纯负载在碳纳米管外壁的Pt催化剂,对硝基苯酚加氢反应活性得到较大提升。     

萘、四氢萘和十氢萘的加氢或脱氢反应与催化剂的研究进展

概述了萘、四氢萘和十氢萘的加氢或脱氢反应的机理和动力学,这3种物质在临氢条件下发生的反应主要包括加氢饱和、加氢开环和积碳结焦等。详细论述了萘或四氢萘加氢催化剂(包括贵金属催化剂和非贵金属催化剂两类)的制备方法及其性能:贵金属催化剂的加氢活性高,但成本高、抗中毒能力差、易失活;非贵金属催化剂的成本低、失活速率慢,但加氢性能低。同时介绍了十氢萘和四氢萘在储氢材料方面的应用,并对其发展前景进行了展望。     

Ni2P/rGO-Al2O3催化剂的表征及加氢脱氧性能

以鳞片石墨为原料,通过Hummer法合成氧化石墨(GO),然后与拟薄水铝石溶液充分混合后还原,得到还原氧化石墨烯 氧化铝复合载体(rGO-Al₂O₃),再采用浸渍法制备出负载型Ni₂P/rGO-Al₂O₃催化剂。通过扫描电子显微镜、物理吸附仪和X射线衍射仪等手段对催化剂进行了表征。以苯甲醛加氢脱氧(HDO)制甲苯为反应体系,在反应温度300℃、压力2.5 MPa、反应时间4 h条件下,对比了rGO-Al₂O₃复合载体与单独rGO或Al₂O₃负载的Ni₂P催化剂的加氢脱氧性能。结果表明,rGO-Al₂O₃具有发达的孔结构和较大的表面积,Ni₂P/rGO-Al₂O₃催化剂展现出良好的催化活性和选择性。     

纳米碳管负载Pt催化肉桂醛选择性加氢的研究

通过浸渍法和离子交换法制备了纳米碳管负载Pt催化剂,对其表面结构用XRD、TEM进行表征,用该催化剂对肉桂醛的加氢反应进行了研究,表明纳米碳管负载Pt催化剂具有良好的加氢选择性和加氢活性,在反应温度100℃、加氢压力1.0MPa的条件下,肉桂醛的转化率达到99.9%,苯丙醛的选择性达到96.4%.     

表面修饰Au的纳米Pt催化剂的制备及其催化活性

利用纳米Pt表面吸附的氢还原氯金酸,制备了表面修饰Au原子的纳米Pt催化剂。通过紫外-可见吸收光谱、透射电子显微镜、X射线衍射对纳米Pt催化剂进行了表征,并通过苯甲醛的催化加氢反应,对表面修饰不同量Au原子的纳米Pt催化剂的催化活性进行了评价。实验结果表明,Au原子是在纳米Pt的表面形成;当Au原子的修饰量较低时,纳米Pt催化剂的催化活性得到提高,当表面修饰的Au原子与Pt原子的摩尔比为0.08时,纳米Pt催化剂显示出最高的催化活性;而当这一比值达到0.17时,与未修饰Au原子的纳米Pt催化剂相比,增加Au原子修饰量会导致纳米Pt催化剂的催化活性降低。     

HY分子筛对萘加氢催化剂NiO/SBA-16性能的影响

将HY微孔分子筛引入到萘加氢催化剂NiO/SBA-16的载体中,制备出萘加氢催化剂NiO/HY-SBA-16,采用X射线衍射仪、氮气吸附-脱附仪、吡啶吸附红外光谱、扫描电子显微镜等仪器对催化剂进行了表征,并考察了HY分子筛对催化剂萘加氢反应活性的影响。结果表明:与NiO/SBA-16相比,催化剂NiO/HY-SBA-16的比表面积增大,酸强度和酸量明显增加;萘加氢反应中萘的转化率提高了6.1个百分点,十氢萘的选择性提高了6.0个百分点。     

Pd/HY催化剂的萘加氢活性及耐硫性能

以萘加氢为柴油馏分芳烃饱和的模型反应研究了Pd/HY催化剂在有无噻吩存在时的加氢性能.结果显示,即使在0.3%噻吩存在时,Pd/HY仍能催化萘加氢生成十氢萘,表明分散于酸性Y型分子筛上的Pd催化剂具有优异的加氢耐硫能力.噻吩的加入使萘加氢连串反应各步的速率常数均减小,噻吩对Pd/HY催化四氢萘加氢生成十氢萘的抑制作用比对催化萘加氢生成四氢萘的抑制作用更为显著.     

硫含量对NiW体系催化剂四氢萘加氢的影响

采用饱和浸渍法制备NiW体系催化剂,并对其进行了程序升温还原表征。考察了硫含量对NiW/SiO2-Al2O3催化剂催化四氢萘加氢性能的影响,并考察了硫对活性金属组分与载体相互作用强弱不同的NiW催化剂催化四氢萘加氢性能的影响。结果表明,硫对NiW体系催化剂催化四氢萘加氢反应有轻度抑制作用,使该反应的表观活化能增加,并且含硫化合物的加入增强了NiW体系催化剂催化四氢萘加氢裂化活性。在实验研究的5种NiW催化剂中,活性金属组分与载体相互作用较弱者的加氢催化活性受硫化合物的抑制较轻,相互作用较强者的加氢催化活性受硫化合物的抑制较重。     

本体型Ni-Mo催化剂用于萘加氢合成十氢萘

采用水热合成法制备本体型Ni-Mo,Ni-W,Ni-Mo-W催化剂,用于萘加氢合成十氢萘。采用XRD和BET方法对催化剂进行表征。考察催化剂种类、Ni与Mo摩尔比和反应条件对萘加氢性能的影响。实验结果表明,Ni-Mo催化剂的比表面积较大,金属活性位分布较均匀;与Ni-W和Ni-Mo-W催化剂相比,Ni-Mo催化剂的萘加氢活性最高且活性稳定性高;Ni-Mo催化剂的活性组分为钼酸镍铵晶相,且具有较好的孔道结构。采用Ni与Mo摩尔比为1.5的Ni-Mo催化剂,萘加氢适宜的反应条件为:200℃、4 MPa,液态空速2 h-1、氢油体积比300,在此条件下萘的转化率达99.8%,十氢萘的选择性达99.9%,十氢萘产物中反-十氢萘的含量接近90%(w)。     

正十六烷在Pt/SAPO-11上的临氢异构反应

制备了Pt/SAPO-11双功能催化剂,采用XRD、NH_3吸附-脱附等分析方法对制备的催化剂进行表征,对正十六烷在Pt/SAPO-11双功能催化剂上的临氢异构反应进行了研究,考察了氢分压、反应温度、氢烃体积比和液态空速等反应条件对催化剂性能的影响,探讨了催化剂的焙烧温度和还原温度对催化剂性能的影响。表征结果显示,Pt/SAPO-11双功能催化剂的孔结构对性能影响较小,而催化剂的弱酸性有利于异构选择性。实验结果表明,氢分压高对于烷烃临氢异构反应活性有不利的影响,而反应温度的选择需兼顾异构活性及选择性,氢烃体积比对反应无明显影响;催化剂的焙烧温度、还原温度对催化剂的活性和异构选择性有较大影响,在适当的温度范围内制备的催化剂有较好的活性和选择性。     

M0-Ni-P柴油加氢精制催化剂的研制

采用Y型分子筛改性和共浸法制备了Mo-Ni-P/HUSY-Al2O3柴油加氢精制催化剂,利用模型化合物二苯并噻吩、喹啉和萘(甲苯为溶剂)的加氢反应,考察了载体预处理和浸渍方法对催化剂的HDS、HDN和HDAr活性的影响.通过正交试验确定了最佳实验条件和催化剂组分的配比.结果表明,采用26%(NiO+MoO3)-P/(15%HUSY+85%γ-Al2O3)催化剂,在340℃、4MPa、3h-1的条件下,可得到100%脱硫率和脱氮率,以及95.3%芳烃加氢饱和率.提出了二苯并噻吩加氢脱硫、喹啉加氢脱氮和萘加氢饱和的反应历程.二苯并噻吩的加氢脱硫有两条平行的反应路线氢解脱硫和加氢-氢解脱硫,最终产物为联苯和苯基环己烷.喹啉加氢脱氮的中间产物主要为四氢喹啉、十氢喹啉和丙基苯胺,最终产物为丙基苯和丙基环己烷.萘加氢饱和的中间产物为四氢萘、十氢萘和丁基苯,进一步反应则生成丁基环己烷,并有可能开环生成异癸烷.     

Mo—Ni—P柴油加氢精制催化剂的研制

采用Y型分子筛改性和共浸法制备了Mo-Ni-P/HUSY-Al2O3柴油加氢精制催化剂,利用模型化合物二苯噻吩,喹啉和萘（甲苯为溶剂）的加氢反应,考察了载体预处理和浸渍方法对催化剂的HDS,HDN和HDAr活性的影响。通过正交试验确定了最佳实验条件和催化剂组分的配比。结果表明,采用26％（NiO MoO3)-P/(15%HUSY 85%γ－Al2O3)催化剂,在340℃,4MPa,3H^-1的条件下,可得到100％脱硫率和脱氮率,以及95．3％芳烃加氢饱和率。提出了二苯并噻吩加氢脱硫,喹啉加氢脱氮和萘加氢饱和的反应历程。二苯并噻吩的加氢脱硫有两条平行的反应路线：氢解脱硫和加氢－氢解脱硫,最终产物为联苯和苯基环已烷。喹啉加氢脱氮的中间产物主要为四氢喹啉,十氢喹啉和丙基苯胺,最终产物为丙基苯和丙基环已烷。萘加氢饱和的中间产物为四氢萘,十氢萘和丁基苯,进一步反应则生成丁基环已烷,并有可能开环生成异癸烷。     

Ni2Mo3N/Hβ催化剂芳烃饱和加氢与开环性能

通过程序升温氮化法制备了纯态双金属Ni2Mo3N，并用等体积浸渍和程序升温氮化法制备了Ni2Mo3N／Hβ催化剂。采用XRD和TPD方法分别表征了催化剂的结构和酸性。以质量比为5：4:1的十氢萘、对二甲苯和萘的混合原料作为探针体系，考察温度和空速对Ni2Mo3N／Hβ催化剂上芳烃饱和与开环反应活性的影响。结果表明，在330℃、3．0MPa、体积空速1．0h^-1、氢／油体积比600的缓和条件下．萘的加氢饱和转化率为100％，总加氢开环选择性可达97％，总产物液体收率大于95％。