The Effect of Metal Dispersion on Ni/Al2O3 Wax Hydrofining Catalyst

Abstract

Positron annihilation spectroscopy for chemical analysis (PASCA), powder x-ray diffraction (XRD), and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used to study the effect of calcination temperature on active metal dispersion of wax hydrofining catalyst. The experimental results showed that, with the increase of calcination temperature, the metal Ni and the support Al₂O₃ interaction became weaker. When calcination temperature reached 280°C, Ni(NO₃)₂ began to decompose and the inhibition effect of NO₃ ^? began to diminish. At 380°C, Ni(NO₃)₂ was almost decomposed, and NiO still had a high dispersion on the catalyst surface. At 440°C or higher, Ni(NO₃)₂ was completely decomposed, and to some extent, NiO aggregated on the catalyst surface in the form of noncrystalline clusters (atomic clusters). The most suitable calcination temperature in the experiment for the catalyst Ni/Al₂O₃ was 440°C or a little higher.     

测试条件对Ni催化剂的金属分散度的影响

采用静态H_2化学吸附法在选定压力下测定了不同测试条件下的Ni催化剂的金属分散度,通过H_2-TPR实验研究了Ni催化剂中Ni的氧化态,考察了还原温度、还原时间、抽真空时间和吸附温度对Ni催化剂的金属分散度的影响。H_2-TPR实验结果表明,Ni催化剂中含有两种氧化态Ni,分别在300,800℃下可被还原。静态H_2化学吸附法的实验结果表明,高还原温度和长还原时间会使Ni金属发生高温烧结;长时间抽真空可去除还原过程中残留在体系内和Ni金属表面物理吸附的H_2;H_2在Ni金属上的化学吸附不需经过高温活化即可发生。测试Ni催化剂的金属分散度的适宜条件为:还原温度650℃,还原时间1 h,抽真空时间大于16 h,吸附温度50℃。在此条件下,Ni催化剂的金属分散度为5.46%。     

大孔径石蜡加氢精制催化剂的制备

采用氨吸附-程序升温脱附(NH3-TPD)、低温N2吸附(BET)、压汞法以及加氢精制活性评价等技术,探索SiO2-Al2O3载体在制备过程中孔结构和表面性质的变化。实验结果表明,采用特殊扩孔剂制备载体,当焙烧温度为700℃时,平均孔径可达到17.3nm,其中孔径大于20nm的孔占总孔体积的13.2%;同时载体表面上的中、强酸中心也全部丧失,均为弱酸中心。采用该载体制备的MoNiP/SiO2-Al2O3石蜡加氢精制催化剂,在MoO3用量减少了约1/4的情况下,比目前工业上使用的催化剂具有更高的脱金属能力和加氢精制活性。     

La掺杂的Ni/-γAl_2O_3用于甲烷部分氧化反应机理

采用共沉淀法制备镧改性的Ni/-γAl2O3催化剂催化甲烷部分氧化反应,表现出较高的和活性和稳定性。BET、TPR和XRD表征说明镧的加入提高了催化剂的比表面积,降低了催化剂活性组分还原温度,提高载体稳定性。最后提出一种在La-Ni/-γAl2O3催化剂上甲烷部分氧化反应的机理。     

采用PASCA技术研究正电子素o-Ps在MoNi/Al2O3加氢催化剂上的反应动力学

采用化学分析正电子湮没谱(PASCA)技术研究正电子素(o-Ps)在MoNi/Al2O3加氢催化剂上的反应动力学。在20-100℃、1×10-5Pa真空度下,得到o-Ps在催化剂上反应的表观活化能为11.09 kJ/mol、反应频率因子(A)为1.178×1010kg/(mol.s)和反应速率常数(K)为1.344×108kg/(mol.s)(25℃),并在此基础上建立了反应动力学方程。进一步探讨了同一载体担载不同金属时反应速率常数变化的规律,发现其中的特征关联常数(k)只与Al2O3载体本身特征有关,而与其所担载的金属类型无关。用k值可以定量表征金属-载体之间的相互作用程度(MSI),为指导加氢催化剂的开发和性能改进提供新的表征手段。     

RS-1加氢精制催化剂的工业应用

介绍了RS -1加氢精制催化剂在中石化齐鲁分公司胜利炼油厂连续重整装置的工业应用 ,结果表明 ,该催化剂具有良好的活性 ,能够满足高空速的需要。     

劣质蜡油加氢精制工艺研究

以淄博某厂焦化蜡油和常压渣油 (1∶1 )为原料 ,采用中石化齐鲁分公司研究院新开发的LH - 0 3 -L蜡油加氢精制催化剂与LH - 0 4加氢脱铁保护剂进行了加氢工艺研究 ,并在优化条件下进行了物料平衡试验。研究结果表明 :该厂混合蜡油为典型重质、高氮、高胶质原料 ,经过中压加氢后的混合蜡油的质量有大幅度改善 ,可以作为优质的催化裂化原料。     

LH-02加氢精制催化剂的生产及工业应用

采用氢氧化铝干胶进行了LH-02加氢精制催化剂的工业生产,利用胜利炼油厂重整后加氢原料油进行初活性评价,并在重整后加氢装置中进行工业应用。实验室评价及工业应用结果表明:该催化剂在反应入口温度250℃、压力1.5MPa、空速2.1h-1、氢油比130∶1的条件下,加氢产品的硫含量低于0.5μg/g,非芳溴价低于0.2g/100g,芳烃损失小于1%,已运行近3a时间。     

Co-La-Ni/Al_2O_3催化甘油水蒸气重整制氢

以浸渍法制备的Co-La-Ni/Al2O3为催化剂,在固定床反应器中对生物质甘油水蒸气重整制氢反应进行了研究;考察了反应温度、重时空速及进料中水与甘油中碳的摩尔比(水碳比)对反应的影响,同时考察了催化剂的稳定性并对积碳进行分析。实验结果表明,氢产率、潜在氢产率和气相碳转化率随重时空速的增加而逐渐下降,随温度的升高而增大;水碳比的增加在一定程度上有助于促进氢产率、潜在氢产率和气相碳转化率的提高;随反应时间的延长,催化剂的活性因积碳的产生略有降低,反应20 h后趋于稳定。在温度为700℃、水碳比为3、重时空速为2.5 h-1的条件下,氢产率和潜在氢产率分别达到118.15 g/kg和136.41 g/kg,气相碳转化率达到96.36%。对于甘油水蒸气重整制氢反应,Co-La-Ni/Al2O3催化剂具有较好的催化作用及稳定性。     

Pd/Al2O3-TiO2催化剂的制备条件

 以含K₂O的Al₂O₃-TiO₂复合物为催化剂载体,考察了浸渍液pH值、浸渍液浓度、浸渍时间和焙烧温度对Pd/Al₂O₃-TiO₂催化剂颗粒的蛋壳厚度、Pd粒子粒径等的影响。采用BET、TEM等方法对所制备的催化剂进行了表征,选择较佳制备条件的Pd/Al₂O₃-TiO₂催化剂进行了C₄馏分选择加氢活性评价。结果表明,随着浸渍液pH值的减小,催化剂颗粒的蛋壳厚度增加;浸渍溶液的浓度越高,浸渍时间越长,越有利于金属在催化剂内层的分布;浸渍液的pH值并不会影响Pd/Al₂O₃-TiO₂催化剂Pd粒子最终的大小。催化剂焙烧温度越高,Pd粒子的平均直径越大,Pd的分散度越小。在反应温度40℃、压力1.5 MPa、体积空速8.0 h^-1、氢/炔摩尔比2.5的条件下,较佳制备条件的Pd/Al₂O₃-TiO₂催化剂催化C₄馏分加氢的炔烃转化率73%、丁二烯选择性85%、丁二烯损失率2.5%。     

有机硫化物对Ni/Al_2O_3催化剂催化异戊二烯选择加氢的影响

在流体并流向上的气液固三相固定床反应器中考察了多种有机硫化物对Ni/Al2O3催化剂催化异戊二烯加氢活性的影响。实验结果表明,在低温(65℃)和液相加氢(压力1.0MPa)条件下,二甲基二硫醚和丁硫醇使Ni/Al2O3催化剂催化异戊二烯加氢活性显著下降;且随原料中硫含量的增加,异戊二烯加氢活性下降的程度增大。在硫含量相同(w(S)=90μg/g)的情况下,同系硫化物中,低碳数硫化物的毒性小于高碳数硫化物;同碳数硫化物使催化剂失活程度的大小顺序为:乙硫醇>二甲基二硫醚二甲基硫醚;相同烷基硫化物使催化剂失活程度的大小顺序为:二乙基二硫醚>乙硫醇二乙基硫醚,且二甲基硫醚、二乙基硫醚与噻吩的毒性相近,对Ni/Al2O3催化剂加氢活性的影响较小。     

LH-03柴油加氢精制催化剂器外再生及应用

对LH-03柴油加氢精制催化剂在胜利炼油厂600kt/a柴油加氢精制装置上首次器外再生情况进行了总结。装置运行表明,LH-03催化剂器外再生后具有良好的脱硫、脱氮活性。在低温、低氢油比反应条件下及原料质量较差的情况下,仍能表现出较高的加氢活性。     

Ce-Ni/Al_2O_3催化剂的制备及其结构性能的研究

采用热分析和X 射线衍射实验技术,研究了两种制备方法对Ce Ni/Al2O3体系热分解行为和结构性能的影响;以Ni/Al2O3、Ce/Al2O3为参照研究了Ce、Ni的相互作用及其对催化剂结构性能的影响。实验发现,同时负载Ce、Ni两组分的Ce Ni/Al2O3样品,由于Ce、Ni的相互作用,使前体样品中负载的Ce、Ni物种分解温度不同程度地降低,催化剂样品中的Ce、Ni物种得到不同程度的分散;Ce、Ni的相互作用因制备方法不同而异,Ce、Ni依次分步浸渍并一起热分解的Ce Ni/Al2O3样品中,Ce、Ni的相互作用较强,其前体样品中Ce、Ni物种的分解温度明显降低,催化剂样品中Ce、Ni的分散较好,而当先浸Ce,热分解后再浸Ni时,这种作用就要弱得多。     

纳米Pd/Al2O3催化剂的制备及应用

采用氢电弧等离子体法制备的纳米钯粉制备了纳米Pd/Al2O3催化剂,并在重整后加氢反应中研究了其催化活性和选择性。扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）显示,纳米Pd/Al2O3催化剂的其表面排列有序、呈蜂窝状,其载体的内部没有钯存在,而浸渍法所得的壳型Pd/Al2O3催化剂载体内部有钯的存在。在重整后加氢反应中,纳米Pd/Al2O3催化剂显示出较高的催化活性和优异的选择性能。     

形貌效应对渣油加氢反应Ni-Mo/Al2O3催化剂预硫化动力学影响

为了探究催化剂的形貌效应对渣油加氢催化剂预硫化反应中金属活性组分MoO₃转化的影响规律,采用粒子模型对Ni-Mo/Al₂O₃催化剂进行了颗粒宏观动力学建模与求解,并利用程序升温硫化(TPS)实验对建立的模型进行了验证。首先,建立了MoO₃粒子的产物层扩散系数与其转化率之间的函数,发现MoO₃粒子的产物层扩散系数随着其转化率的提高快速下降,表明预硫化反应由初期的化学反应控制转为中后期的扩散控制。随后,考察了催化剂形貌对MoO₃粒子的反应速率和转化率的影响。结果表明,与圆柱形催化剂相比,微球形催化剂具有较大的孔隙率和较小的颗粒尺寸,因而具有更高的MoO₃硫化初始反应速率以及总体转化率,在微球形催化剂上更易形成MoS₂物种。     

FH-5A加氢精制催化剂在柴油加氢中的应用

FH-5A加氢精制催化剂低温活性好,在金陵石化分公司1.4 Mt/a柴油加氢精制装置的应用结果表明,在反应器入口温度280℃条件下,加工焦化柴油、催化柴油、重油催化柴油及常减压直馏柴油的混合油,FH-5A催化剂表现出较高的加氢活性及稳定性,精制柴油硫含量始终保持在500μg/g以下。     

助剂对Pt/γ-Al_2O_3催化剂丙烷脱氢性能的影响

采用一系列金属氧化物助剂(Ce,Sn,Zn,V,La,C r,Fe,Zr,M n的氧化物)对Pt/γ-A l2O3催化剂进行修饰,通过丙烷催化脱氢反应考察了不同助剂对Pt/γ-A l2O3催化剂脱氢性能的影响。研究结果表明,经修饰的Pt/γ-A l2O3催化剂的脱氢性能有不同程度的改善。加入CeO2,SnO2,ZrO2助剂,Pt/γ-A l2O3催化剂的丙烷脱氢活性显著提高,丙烷的初始转化率分别提高了9.2%,8.2%,8.1%;加入ZnO助剂,丙烯选择性显著提高,丙烯初始选择性高达97%;SnO2助剂对改善Pt/γ-A l2O3催化剂的稳定性效果最好。采用氢气程序升温还原对催化剂进行表征,表征结果显示,金属氧化物助剂经还原后仍以氧化态形式存在,未以单质形式与铂形成合金。     

Pd-CeO_2/Al_2O_3催化剂的加氢脱硫性能

采用浸渍法制备了Pd/Al2O3和Pd-CeO2/Al2O3催化剂,以噻吩加氢脱硫为探针反应,考察了CeO2对Pd/Al2O3催化剂的改性作用及制备方法对Pd-CeO2/Al2O3催化剂加氢脱硫性能的影响;采用X射线衍射、程序升温还原、程序升温脱附和噻吩吸附等方法表征了催化剂的吸附性能和酸性。实验结果表明,与Pd/Al2O3催化剂相比,分浸法制备的Pd-CeO2/Al2O3催化剂的H2吸附量下降了25%,但噻吩吸附能力增加了35%,加氢脱硫活性得到提高。Pd-CeO2/Al2O3催化剂中的Pd-Ce相互作用使Ce主要以近似于+3的价态存在,Ce3+可能是不同于B酸的另一种噻吩吸附中心。与共浸法制备的Pd-CeO2/Al2O3催化剂相比,分浸法制备的Pd-CeO2/Al2O3催化剂的Pd-Ce结合作用较强,导致Ce3+含量较高,从而具有较高的加氢脱硫活性。     

MgO对Co-Mo/Al_2O_3-MgO催化剂性能的影响

采用尿素螯合剂法制备了不同MgO含量的Co-Mo/Al2O3-MgO催化剂,采用N2吸附-脱附法、TPR、HRTEM等技术对催化剂进行了表征,在管式固定床反应器中以二苯并噻吩(DBT)的二甲苯溶液为模型化合物对催化剂的加氢脱硫活性进行了评价。实验结果表明,添加MgO可显著改善Co-Mo/Al2O3催化剂的结构和性能,Co-Mo/Al2O3-MgO催化剂呈现出多孔径中心的特点;随MgO添加量的增加,Co-Mo/Al2O3-MgO催化剂中的Co-O-Mo物相增多,硫化后易形成更多高活性Co-Mo-S物相。与Co-Mo/Al2O3和Co-Mo/Al2O3-TiO2催化剂相比,Co-Mo/Al2O3-MgO-0.8(载体中MgO的质量分数为0.8)催化剂在氢烃体积比为300时即呈现出很高的DBT脱除率(97.0%),具有低氢烃比下即可实现高加氢脱硫活性的优点。     

制备条件对MoP/γ-Al_2O_3催化剂加氢性能的影响

采用机械混合法和浸渍法制备了一系列MoP／γ-Al2O3催化剂,并考察了制备条件对催化剂性能的影响。对所制备的催化剂进行了XRD表征。采用高压连续微反对含噻吩、吡啶和环己烯的模型化合物进行了加氢活性评价,反应温度为340℃和370℃,反应压力为3.0 MPa,发现浸渍法和机械混合法均可制得性能良好的催化剂。催化剂的活性与载体γ-Al2O3加入到制备体系中的时间有关,载体加入反应体系的时间越早,催化剂的活性越高。催化剂活性最高时的脱氮率、脱硫率和降烯烃率可分别达到91.5％,77.3％和84.1％。