CO吸附原位红外光谱结合分子模拟计算研究FCC汽油加氢脱硫催化剂的选择性

以脱硫选择性不同的2组催化裂化汽油加氢脱硫催化剂为研究对象, 采用CO吸附原位红外光谱表征了2组催化剂的活性相特征, 并通过分子模拟计算方法比较了助剂Co加入前后噻吩和1-己烯在催化剂表面的电荷分布、吸附能及其加氢反应的活化能等, 探讨了助剂Co的加入对选择性加氢脱硫催化剂脱硫选择性的作用机理. 结果表明, 加氢脱硫催化剂CoMoS活性相的增加有利于提高催化剂的加氢脱硫/加氢降烯烃(HDS/HYD)选择性. 与1-己烯加氢位相比, Co的加入显著提高了噻吩分子加氢位的缺电子性, 噻吩在催化剂表面的吸附度增强, 显著降低噻吩加氢反应的能垒, 从而使噻吩加氢反应更易进行. 这也表明CoMoS为高HDS活性、高HDS/HYD选择性的活性相.     

碳纳米管负载的Co-Mo催化剂的HDS性能研究

应用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)技术对等体积浸渍法制备的Co—Mo／CNT催化剂进行了表征，采用高压微反装置、以二苯并噻吩为模型化合物，对催化剂进行了HDS活性评价，XRD结果表明：260℃条件下处理催化剂，催化剂的表面物种主要是MoO3，表面物种高度分散；500℃焙烧处理的催化剂的表面物种主要是MoO2，同时在Co—Mo／CNT催化体系中出现了CoMoO3和Co2Mo3O03物种的强衍射峰，高温焙烧时催化剂活性组分在碳纳米管的表面容易聚集形成MoO2等晶体，TPR结果表明：在Co-Mo／CNT催化剂中，表面物种的还原温度低于Co—Mo／γ—Al2O3中物种的还原温度，活性评价表明：催化剂的TPR特性和加氢脱硫活性有很好的对应关系，Co—Mo／CNT具有很高的加氢脱硫选择性，并且活性明显高于Co—Mo／γ—Al2O3催化剂。     

USY分子筛催化FCC汽油的烷基化脱硫反应研究

以USY分子筛催化FCC汽油中噻吩类硫化物与烯烃的烷基化反应,采用DL-2B-EE微库仑仪测定反应前后硫分布的变化,考察了USY分子筛的制备条件和烷基化反应温度对其催化性能的影响.实验结果表明,水蒸汽处理温度350℃、水蒸汽处理时间5h,反应温度120℃时,USY分子筛催化剂的比表面积为613m2/g,催化活性最佳,使得FCC汽油中<100℃馏分的硫含量减少至16.92mg/L.水蒸汽流速对USY分子筛催化烷基化反应影响不大.不同处理方法所得USY分子筛的吡啶吸附红外光谱结果表明,具有较多的酸中心的USY分子筛更有利于催化FCC汽油的烷基化脱硫反应.     

FCC汽油降烯烃助剂的研究

中国车用汽油的突出问题之一是烯烃过高,汽油中烯烃过高将在发动机中产生沉积物,增加发动机有害物排放。催化裂化汽油的烯烃体积分数高以及催化裂化汽油在汽油调和组分中占有过高的比例,是中国目前成品汽油中烯烃体积分数过高的主要原因。国内汽油总量中FCC汽油占80％以上,而FCC汽油的烯烃体积分数为40％～55％。因此降低FCC汽油烯烃体积分数具有重要意义。     

FCC汽油模型化合物光催化氧化脱硫的研究

以噻吩的二甲苯溶液作为FCC汽油的模型化合物, 双氧水为氧化剂, 研究了在光催化作用下, 双氧水体积分数、 高速均质时间和二氧化钛的加入量等工艺条件对脱硫率的影响, 在适宜条件下, 模型化合物的脱硫率可达到80%以上. 以FCC汽油为实际体系, 在适宜的光催化条件下, 脱硫率可达到59%. 分析结果表明, 含硫化合物的氧化产物为更高极性的物质.     

汽油芳构化降烯烃ZSM-5型催化剂的研究

通过催化剂表征和小型固定床反应发现，减小沸石晶粒度和提高沸石表面L酸B酸比值，或者适当采用高氢油比，可以提高ZSM-5沸石在汽油芳构化降烯烃反应中的活性稳定性．而适当提高反应温度及减小汽油进料空速则可以提高汽油中烯烃的芳构化程度．连续300h的小试运转表明，FCC和DCC汽油中的烯烃在一种晶粒度为20～50纳米的改性纳米ZSM-5沸石上可有效地转化为芳烃，降烯烃幅度达20个体积百分点以上，改质后汽油的辛烷值、组成和沸程等指标均满足新国标要求．     

FCC汽油GS中硫化物的分布特点

FCC汽油样品GS按沸点切割成六个组分，然后使用配有原子发射光谱检测器的气相色谱仪（GC/AED）分别分析每个馏分样品中的含硫化合物。数据表明，样品中含硫化合物以噻吩和烷基取代噻吩类为主，而且含硫化合物在样品中的分布是不均匀的，随着切割段沸点的提高，含硫化合物含量明显增加，多碳数取代噻吩类化合物含量增加。数据还可以用来参考确定轻、重馏分油切割点，以对轻、重馏分油采取不同的脱硫方法，达到最佳经济效益。     

在改性Hβ沸石催化剂上FCC汽油的加氢改质

采用Hβ沸石为载体，以Ni为主剂，分别以P、Mg、La为助剂合成了FCC汽油加氢改质双功能催化剂。考察了采用不同热处理方式脱模板剂对Naβ沸石载体的影响，以及助剂种类和助剂含量对双功能催化剂性能的影响。结果表明，采用阶段焙烧法脱模板剂可以有效的抑制分子筛脱铝，更好的保持分子筛原始结晶态和比表面积；在FCC汽油加氢改质反应中，加入0.25％磷改性后的Ni-P/β催化剂，有效的降低了汽油中的烯烃含量，使烯烃转化率达到65％，并保证汽油的辛烷值基本不降低。     

FCC汽油催化裂解生产低碳烯烃的研究

利用小型固定流化床实验装置研究了催化裂化（FCC）汽油在专门开发的多产低碳烯烃催化剂上的裂解性能。研究表明,反应温度对原料转化率、总低碳烯烃产率的影响最大,剂油比和水油比对低碳烯烃的产率影响较小,而随着重时空速的增大,总低碳烯烃产率略有降低;确定了FCC汽油催化裂解制低碳烯烃的实验室最优反应条件,即反应温度、剂油比、重时空速和水油比分别为660℃、12、15h^-1和0.8。根据反应条件与裂解产物的关系提出了催化裂解反应深度函数,并建立裂解产物产率与催化裂解反应深度函数之间的关联模型。随催化裂解反应深度函数的增加,乙烯产率持续增加,而丙烯和丁烯产率出现最大值,利用此模型可以对产物产率进行预测。     

FCC轻汽油催化裂化生产丙烯反应规律的研究

在提升管实验装置和脉冲色谱装置上,采用ZSM-5催化剂,考察了不同条件下FCC轻汽油和2M1C5＝的裂化。结果表明,催化裂化过程添加ZSM 5催化剂可提高汽油中C5＝、C6＝的质量分数。轻汽油裂化生产丙烯的性能优于重汽油和全馏分汽油,在相对低的温度下瞬时反应能得到较高的丙烯收率。在脉冲色谱装置上,反应温度和载气流量对轻汽油和2M1C5＝裂化生产丙烯的影响一致,即反应温度升高,载气流量降低,丙烯收率增加。提高反应温度,延长停留时间可以提高丙烯对丁烯的比例。轻汽油在ZSM-5催化剂上反应,催化剂结焦失活速度开始较快,后来减缓。ZSM-5催化剂结焦失活对丙烯生成的抑制作用大于对丁烯的抑制作用,ZSM-5的强酸中心多则更有利于生成丙烯。     

Study of Carbon Nanotube Supported Co-Mo Selective Hydrodesulphurization Catalysts for Fluid Catalytic Cracking Gasoline

In this paper, carbon nanotube supported Co-Mo catalysts for selective hydrodesulphurization （HDS） of fluid catalytic cracking （FCC） gasoline were studied, using di-isobutylene, cyclohexene, 1-octene and thiophene as model compounds to simulate FCC gasoline. The results show that the Co-Mo/CNT has very high HDS activity and HDS/hydrogenation selectivity comparing with the Co-Mo/γ-Al2O3 and Co-Mo/AC catalyst systems. The saturation ratio of cyclohexene was lower than 50%, and the saturation ratio of 1,3-di-isobutylene lower than 60% for the Co-Mo/CNT catalysts. Co/Mo atomic ratio was found to be one of the most important key factors in influencing the hydrogenation selectivity and HDS activity, and the most suitable Co/Mo atomic ratio was 0.4. Co/CNT and Mo/CNT mono-metallic catalysts showed lower HDS activity and selectivity than the Co-Mo/CNT bi-metallic catalysts.     

多酸基深度加氢脱硫催化剂的原位表征和反应性能

采用浸渍法合成了镍盐复合的磷钨酸(HPW)/纳米晶HZSM-5固体酸催化剂,其在催化裂化(FCC)汽油加氢改质反应中显示出了良好地深度加氢脱硫活性。 原位电子自旋共振和原位吡啶吸附红外光谱表征手段的研究结果表明,纳米晶HZSM-5沸石上Ni(Ⅱ)结合3电子还原态的HPW(Ⅲ)是FCC汽油深度加氢脱硫反应的活性中心。 探讨了多酸基催化剂在FCC汽油深度加氢脱硫反应中活性改善的原因。     

Hydrodesulfurization of Selective Catalytic Cracked Gasoline

Hydrodesulfurization (HDS) reaction of catalytic cracked gasoline (CCG) on Co–Mo/γ-Al₂O₃ was investigated in detail to make clear the important factors for deep HDS of CCG. A CCG containing 229 ppm sulfur and 30.4 vol% olefins was used in this study. Eleven alkylthiophenes and 2 alkylbenzothiophenes, 3 alkylthiacyclopentanes, and 2 disulfides were identified in this CCG by means of GC-AED analyses. In the reaction at 220 °C and 1.6 MPa using a conventional flow reactor of bench pilot scale, these sulfur compounds were hydrodesulfurized, whereas thiols were produced from H₂S and olefins. The reactions of thiophene HDS, isoolefin and n-olefin hydrogenation (HG) were studied to clarify the active sites on the catalyst. First, the effect of H₂S on the reaction was examined. The HG of n-olefin as well as thiophene HDS was inhibited by H₂S, while the HG of isoolefin was promoted. The effects of Co on these three reactions were also examined over the catalysts with different Co/(Co + Mo) ratios. Thiophene HDS was promoted by Co, while isoolefin HG was little affected and n-olefin HG was largely retarded. From these examinations, three types of active sites for thiophene HDS, isoolefin HG and n-olefin HG were proposed. Oligomers of isoolefins were found in the isoolefin hydrotreated product. The possibility of improving the HDS selectivity by carbonaceous deposit was investigated for HDS reactions of CCG and model compounds. The coking pretreatment was carried out on the catalyst and each reaction was examined. HDS selectivity (higher activity for HDS and lower activity for olefin HG) on CCGHDS was improved. Relative deactivation was in the following order, isoolefin HG > thiophene HDS > n-olefin HG. Pyridine modification (i.e. pyridine injection at 150 °C and partial pyridine desorption at 300 °C) was investigated on thiophene and olefins reaction. Thiophene HDS was little affected. Olefin HG and thiol production reaction were strongly inhibited. Improvement of HDS selectivity was observed in the reactions of CCG after pyridine modification. Improvement of HDS selectivity by pyridine modification was considered to result from the selective deactivation of the active sites for olefin reactions (hydrogenation and thiol production).     

组合改性对纳米HZSM-5催化剂降低汽油烯烃性能的影响

 纳米HZSM-5(20～50 nm)沸石晶粒经碱性介质水热处理、负载稀土和锌氧化物组合改性后,制备成降低FCC汽油烯烃的催化剂,并用TEM,XRF,NH3-TPD及IR等手段对其进行了表征. 在温度为370 ℃, 压力3 MPa, 质量空速(WHSV)3 h-1和氢油比(V(H2)/V(oil))为600的反应条件下, 在固定床反应器上对催化剂的降烯烃性能进行了评价. 结果表明,组合改性后的纳米HZSM-5催化剂表现出很强的降烯烃能力. 全馏分FCC汽油中烯烃含量(φ,下同)从49.6%降至15.4%, 芳烃(主要是C7～C9)含量从11.4%增加到33.5%, 异构烷烃(主要是C4～C6)含量从17.4%增加到31.1%, 异构烷烃与正构烷烃比从3.3增加到8.1, 在烯烃大量降低的同时,汽油的辛烷值(RON)有所增加. 同时汽油中苯的含量从2.84%降低到0.66%, 而硫的含量从0.02%(w)降低到0.01%. 催化剂具有降烯、除苯和脱硫的综合性能,且连续反应320 h仍保持性能稳定.     

CuNaY分子筛上汽油馏分中含硫组分的选择吸附及其红外光谱研究

本文从基础研究的角度出发,以红外光谱技术为主要研究手段,以噻吩为汽油馏分中含硫有机分子的模型化合物,首次给出了噻吩分子在吸附剂表面的吸附方式和吸附位,以及芳烃对噻吩吸附的影响等红外光谱信息.为避免吸附剂的强酸性可能引起的干扰,采用NaY分子筛为原料进行液相离子交换制备吸附剂.     

铈、铌改性镁铝尖晶石作为催化降烯烃助剂的研究

采用溶胶凝胶法制备Ce/MgAl2O4,Nb/MgAl2O4流化催化裂化（FCC）汽油降烯烃助剂,在小型固定床反应装置上考察了不同镁铝配比和Ce,Nb改性对助剂降烯烃性能的影响。并采用XRD和IR分析手段对助剂的降烯烃机制进行了分析。结果表明,经Ce改性后助剂的降烯烃活性较Nb改性高,镁铝比为1∶1时,添加20?元素的助剂可将烯烃的体积分数降低30%以上。XRD结果表明Ce,Nb的加入增强了镁铝尖晶石的氢转移活性,IR分析表明弱酸中心有利于助剂降烯烃。     

催化裂化汽油中硫化物类型分布的气相色谱-硫化学发光检测的方法研究

采用气相色谱-硫化学发光检测器(GC-SCD),建立了催化裂化汽油(FCC汽油)中各种硫化物类型分布的分析方法。考察了色谱条件对催化裂化汽油中各种硫化物分离的影响,定性了某催化裂化汽油中的58个硫化物。采用该方法,硫化物中的硫在其质量浓度为0.5~800.0 mg/L时,其峰面积与质量浓度呈较好的线性关系,相关系数达0.999,其响应与硫化物的类型无关。FCC汽油中几种主要硫化物(噻吩、正丁硫醇、2-甲基噻吩、3-甲基噻吩、2,4-二甲基噻吩)的浓度测定值的相对标准偏差(RSD)均小于5.0%。当信噪