载体对负载钴催化剂CH_4/CO_2重整反应的影响

采用固定床微反应器、利用 XRD及 TPR技术研究了载体对负载于 γ- Al2 O3、Si O2 和HZSM- 5分子筛上的 Co催化剂的 CH4/ CO2 重整制合成气反应性能的影响 .结果表明 ,金属与载体之间的相互作用是影响催化剂活性和稳定性的重要因素 .HZSM- 5是一种优良载体 ,但硅铝比较低易积炭 ;Co/ Si O2 及低负载量的 Co/ Al2 O3催化剂活性较低易失活 ,其失活原因前者为 Co0 晶粒的烧结 ,后者为 Co0 向 Co Al2 O4的转变 .探讨了金属 -载体相互作用与催化剂性能之间的关系     

免预硫化的加氢脱硫MoNiP/Al2O3催化剂的制备和表征

在Mo-Ni-P-O浸渍液中添加一定量的极性有机物如柠檬酸等,采用共浸渍法制备了一种不需预硫化和焙烧也具有较高加氢脱硫活性的MoNiP/Al2O3催化剂,并用N2吸附、程序升温还原、X射线光电子能谱、红外光谱和元素分析对催化剂进行了表征.结果表明,柠檬酸的添加削弱了金属组分与载体间的相互作用,有利于金属组分在载体表面的分散,且改善了催化剂的还原性,使催化剂在与含硫反应物料接触过程中自发硫化,从而有利于催化剂加氢脱硫活性的提高.     

NiO或NiSO4改性的纳米HZSM-5催化剂的加氢脱硫活性

研究了纳米HZSM-5及其用不同镍化合物改性的催化剂的脱硫活性. 结果表明,对全馏分催化裂化汽油脱硫, NiSO4改性比NiO改性的催化剂有更好的脱硫活性稳定性. 通过催化剂吸附吡啶前后的傅里叶变换红外光谱、氨程序升温脱附和微分热重分析等表征结果发现, NiSO4中的SO2-4与催化剂中的Al2O3之间存在着较强的相互作用;这种相互作用可以产生类似于超强酸的酸性质,大大提高了催化剂路易斯酸中心的数量和强度,从而提高了催化剂催化脱硫活性的稳定性.     

磷改性TiO2-Al2O3复合载体在超深度加氢脱硫中的应用

 研究了磷改性对纳米TiO2-Al2O3复合载体负载CoMo催化剂的结构和性质的影响,并以4,6-二甲基二苯并噻吩为探针考察了CoMo/P-TiO2-Al2O3催化剂的超深度加氢脱硫性能. 结果表明,在复合载体中加入适量的磷酸盐能够减弱载体组分Al2O3同Co和Mo金属活性组分之间的强相互作用,使硫化后的催化剂中生成具有更高催化活性的多层MoS2簇结构. 而过量磷酸盐的加入则会降低载体的比表面积,使催化剂中出现晶态的CoMoO4,导致催化剂活性降低.     

Al2O3性质对加氢脱硫催化剂Co-Mo/Al2O3活性相形成的影响

以两种商用Al2O3为载体,制备了汽油选择性加氢脱硫催化剂Co-Mo/Al2O3,并采用红外光谱、X射线衍射、N2吸附-脱附、透射电镜、扫描透射-能谱和X射线光电子能谱等手段系统研究了载体物化性质对催化剂活性相形成的影响.结果表明,表面羟基数量少和结晶程度高的载体与活性金属间相互作用减弱,促进了Mo物种的硫化还原,使MoS2片晶的尺寸和层数增加,且其硫化态催化剂上CoMoS活性位更多,CoMoS/MoS2比更大,因而显著提高了相应Co-Mo催化剂加氢脱硫活性和选择性.     

硫代硫酸铵对 CoMo 和 NiMoP 催化剂的预硫化

 采用硫代硫酸铵预硫化 CoMo 和 NiMoP 催化剂, 考察了预硫化剂的负载量对催化剂加氢脱硫活性的影响. 对于 CoMo 催化剂, 预硫化剂含量适中, 氢气活化后脱硫活性优于硫化氢硫化的对照催化剂. 预硫化过程中产生的 SO42?可修饰 Al2O3 载体, 减弱了活性相与金属的相互作用, 这可能是催化剂活性增加的原因. 硫代硫酸铵含量过低, 导致催化剂硫化不完全, 脱硫活性下降, 而硫化剂含量过高, 使活性颗粒长大, 因而活性中心数量减少, 脱硫活性降低. NiMoP 催化剂的活性金属含量高, 不易被硫代硫酸铵充分硫化, 导致预硫化催化剂活性低于对照的 NiMoP 催化剂.     

NiW/Al_2O_3催化剂酸性与加氢活性的调变及对重油加氢脱氮性能的影响

以Ni、W为催化剂的活性金属组分,采用等体积浸渍法制备了NiW/Al2O3加氢脱氮催化剂,考察了Al2O3载体表面经硼酸修饰后对催化剂酸性的影响,以及活性金属与柠檬酸络合后对催化剂加氢反应性能的影响。NH3-TPD、HRTEM、H2-TPR、XPS等表征结果表明,Al2O3载体表面硼酸修饰增加了催化剂表面的中强酸量,减少了强酸量,且削弱了金属与载体之间的强相互作用,但活性中心数目减少。金属与柠檬酸络合可以减小活性相晶粒长度、提高活性相分散性及硫化程度。催化剂的反应评价结果表明,硼酸修饰与柠檬酸络合共同作用可以增强催化剂的重油加氢处理能力,促进芳环与胶质的加氢饱和;具有适宜的氢解与加氢活性,兼顾碱性氮与非碱性氮的脱除,体现了催化剂良好的重油加氢脱氮性能。     

程序升温还原法表征负载贵金属催化剂

采用程序升温还原法(TPR)考察了PdO/Al2O3、PdO/Al2O3(含QYZH)、PdO/SiO2-Al2O3、PtO2/Al2O3、PtO2-Re2-Re2O7/Al2O3、PdO-PtO2/Al2O3等催化剂活性组分之间以及活性组分与载体之间的相互作用.发现催化剂经NaOH水溶液浸渍或添加了助剂QYZH能增强活性组分与载体之间的相互作用,并证明了PtO2/Al2O3催化剂中载体表面存在着强弱不同的Pt离子吸附中心(低温吸附中心和高温吸附中心),而且双金属催化剂中双金属组分之间可能存在着相互作用.     

负载型TiO2-Al2O3复合载体在超深度加氢脱硫中的应用

运用HRTEM、FT-Raman、TPR等方法表征了Mo活性组分在负载型TiO2-Al2O3复合载体和Al2O3上不同形态和性质。比较了TiO2-Al2O3复合载体同传统Al2O3载体对CoMo催化剂结构的影响,并以4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）为探针考察了催化剂的超深度加氢脱硫（UHDS）性能。结果表明,在负载型TiO2-Al2O3复合载体中, MoO3同载体之间的相互作用较弱,这种弱的相互作用使MoO3更多的以八面体配位Mo物种（MoⅥ）及其二维的聚合物的形式存在。二维聚合物有利于形成具有更高活性的多层MoS2结构,明显提高催化剂的超深度加氢脱硫催化活性。     

柠檬酸添加方式对Mo-Ni-P/Al_2O_3催化剂加氢活性的影响

以Mo、Ni为活性组分,Al_2O_3为载体,采用不同柠檬酸添加方法制备了Mo-Ni-P/Al_2O_3催化剂.通过氢气程序升温还原(H2-TPR)、X射线衍射(XRD),透射扫描电镜(TEM)、XPS等表征方法研究催化剂的物化性质.结果表明:催化剂经柠檬酸的后处理,改善了载体氧化铝表面羟基基团的分布,促使Mo物种以八面体配位多核聚钼酸的形态存在,有效地减弱了载体与活性金属之间的强相互作用,提高了Mo物种的分散度与硫化度,使得催化剂形成更多"Mo-Ni-S"加氢活性相,提高了催化剂的加氢活性.与其他处理方法相比,柠檬酸后处理的催化剂对VGO具有更高的加氢脱硫、脱氮与芳烃饱和性能.     

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。     

Al2O3孔结构对纳米HZSM-5基催化剂改质FCC汽油性能的影响

采用NH₃-TPD、FT-IR、N₂吸附-脱附等手段对两种不同来源的氧化铝样品进行了表征。结果表明,两种Al₂O₃的总酸量及酸强度没有明显差别,酸类型均以Lewis酸为主,其中,Al₂O₃ (b)的平均孔径及孔体积较大。在固定床微型反应装置上考察了以两种Al₂O₃为载体制备的纳米HZSM-5基催化剂改质全馏分FCC汽油的性能。实验结果表明,以大孔Al₂O₃为载体的HZSM-5基催化剂具有较好的降烯烃、芳构化、异构化活性及稳定性。改性纳米HZSM-5负载的LaNiMo催化剂对FCC汽油的300 h评价结果表明,烯烃饱和率为83%,脱硫率为87%,同时维持了油品的辛烷值。     

磷改性纳米HZSM-5沸石水热稳定性及其对全馏分FCC汽油烯烃组分催化裂解反应的性能

水热稳定性是决定沸石分子筛工业应用价值的重要影响因素.众所周知,沸石材料的水热稳定性主要受其拓扑机构及骨架硅铝组成的影响,但同时也受其晶粒尺寸的影响.纳米级HZSM-5沸石虽然具有优异的催化性能及抗积碳失活性能,但由于晶粒尺寸较小,导致其水热稳定性较差.如何提高纳米HZSM-5沸石的水热稳定性,使其能够在高苛刻度的水热环境下(如催化裂化过程,催化剂再生需在高于700℃的水热条件下进行)得到应用,是十分有意义的课题.已有研究表明,磷改性可以提高ZSM-5沸石的水热稳定性,但多集中于采用磷酸、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵等无机磷化物进行改性,水热稳定性提高效果不能令人满意.我们研究组采用有机磷化合物磷酸三甲酯改性纳米HZSM-5沸石,在提高纳米HZSM-5沸石水热稳定性方面取得了较好的效果.采用X射线衍射(XRD)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、氮气物理吸附、氨气吸附红外光谱等手段对改性沸石进行了表征.结果表明,采用磷酸三甲酯改性的纳米HZSM-5沸石水热稳定性得到明显提高,沸石经苛刻的高温水蒸气处理(800℃,4 h)后,在相对结晶度、孔结构、酸度的保留度方面具有较大提高,提高幅度明显高于无机磷化合物磷酸氢二铵改性的纳米HZSM-5沸石.在上述研究基础上,我们采用固定床微反模拟流化床反应条件对磷改性纳米HZSM-5沸石上全馏分FCC汽油烯烃组分催化裂解反应进行了研究.结果表明,在反应温度540℃,剂/油比等于4,油剂接触时间约为4 s的条件下,全馏分FCC汽油在磷改性纳米HZSM-5沸石上经烯烃组分催化裂解反应后,油品烯烃含量(尤其是重烯烃)明显降低,生成了大量高附加值的C2–C4烯烃,同时油品中芳烃含量增加.与此同时,经烯烃组分裂解后的油品还呈现出辛烷值升高,硫含量降低的有利变化.可以看出,磷改性纳米HZSM-5沸石上全馏分FCC汽油烯烃组分催化裂解是解决FCC汽油烯烃含量高的一条有效途径,充分克服了现有FCC汽油加工工艺存在的一些缺陷,如S-zorb工艺功能单一、成本高;加氢脱硫工艺油品辛烷值损失大、氢耗高;以及OTA技术(本研究组之前的工作)烯烃转化率低、催化剂积碳失活快等缺陷.值得注意的是,磷酸三甲酯改性的纳米HZSM-5沸石在全馏分FCC汽油烯烃组分催化裂解反应性能方面,明显比磷酸二氢铵改性的纳米HZSM-5沸石表现优异.通过我们的研究可以认为,磷酸三甲酯改性将会为纳米HZSM-5沸石在高苛刻度水热条件下的应用提供更多的机会.     

汽油芳构化改质催化剂的覆硅改性研究

采用外表面覆硅改性,内表面金属锌改性制备了ZnS i/HZSM-5芳构化催化剂,以全馏分FCC汽油为原料,在实验室固定床反应装置上进行催化剂的抗积炭及芳构化性能评价,并探讨了催化剂改性机理。采用XRD、BET、Py-IR及元素分析等方法对催化剂晶相、孔结构、酸性及抗积炭性能进行了表征。结果表明,在500℃、1.5MPa及空速为3.0 h-1的条件下,液相产品中烯烃及芳烃质量分数分别为21.75%和27.32%,锌硅改性催化剂具有较高的活性、稳定性及芳构化降烯烃性能。     

改性固体超强酸S2O82-/ZrO2-CoO用于FCC汽油氧化脱硫的研究

以硝酸锆、硝酸铜和硝酸钴为金属源,过硫酸铵作为浸渍液,采用共沉淀浸渍法合成出固体超强酸催化剂S₂O₈^2-/ZrO₂、S₂O₈^2-/ZrO₂-CuO和S₂O₈^2-/ZrO₂-CoO,通过XRD、FT-IR、NH₃-TPD、BET对催化剂进行表征。结果表明,Co（钴）改性催化剂S₂O₈^2-/ZrO₂-CoO在三种催化剂中超强酸位最多。将其作为催化剂,过氧化氢作为氧化剂用于FCC汽油氧化脱硫反应,研究不同反应温度、催化剂用量、反应时间、氧化剂用量对FCC汽油脱硫效果的影响。结果表明,FCC汽油氧化脱硫的最佳条件为：反应温度70 ℃,反应1.5 h,FCC汽油加入量与氧化剂体积比7.5：1,催化剂用量0.02 g/mL。反应产物利用N,N-二甲基甲酰胺进行萃取分离,萃取剂/汽油体积比为1：1时,FCC汽油脱硫率最高可达85.34%,回收率为94.45%,并且催化剂表现出较为稳定的催化活性。     

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。     

Effect of acid strength distribution on conversion of FCC gasoline over a ZSM-5 zeolite catalyst

Summary Acid strength distribution and the distribution of aromatics formed in the FCC gasoline conversion reaction on a ZSM-5 zeolite with different Na contents have been studied. With increasing Na content in the ZSM-5 zeolite, the acid sites determined by NH₃-TPD technique, especially the strong acid sites, clearly decrease. When used as catalyst for the aromatization reaction, the transformation of olefins in the FCC gasoline into aromatics is governed directly by the strong acid sites on the ZSM-5 catalyst. Only under the conditions that a ZSM-5 catalyst possesses suitable strong acid sites is reaction temperature favorable for the aromatics formed.     

Thermal and catalytic degradation of pyrolytic oil from pyrolysis of municipal plastic wastes

Thermal and catalytic degradation of pyrolytic oil obtained from the commercial rotary kiln pyrolysis plant for municipal plastic waste was studied by using fluid catalytic cracking (FCC) catalyst in a bench scale reactor. The characteristics of raw pyrolytic oil and also thermal and catalytic degradation of pyrolytic oil using FCC catalyst (fresh and spent FCC catalyst) under rising temperature programming was examined. The experiments were conducted by temperature programming with 10 °C/min of heating rate up to 420 °C and then holding time of 5 h. During this programming, the sampling of product oil was conducted at a different degradation temperature and also different holding time. The raw pyrolytic oil showed a wide retention time distribution in GC analysis, from 5 of carbon number to about 25, and also different product characteristics with a comparison of those of commercial oils (gasoline, kerosene and diesel). In thermal degradation, the characteristics of product oils obtained were influenced by reaction temperature under temperature programming and holding time in the reactor at 420 °C. The addition of FCC catalyst in degradation process showed the improvement of liquid and gas yield, and also high fraction of heavy hydrocarbons in oil product due to more cracking of residue. Moreover, the characteristic of oil product in catalytic degradation using both spent and fresh FCC catalysts were similar, but a relatively good effect of spent FCC catalyst was observed.     

Single Particle Assays to Determine Heterogeneities within Fluid Catalytic Cracking Catalysts

Fluid catalytic cracking (FCC) is an important process in oil refinery industry to produce gasoline and propylene. Due to harsh reaction conditions, FCC catalysts are subject to deactivation through for example, metal accumulation and zeolite framework collapse. Here, we perform a screening of the influence of metal poisons on the acidity and accessibility of an industrial FCC catalyst material using laboratory-based single particle characterization that is, μ-XRF and fluorescence microscopy in combination with probe molecules. These methods have been performed on density-separated FCC catalyst fractions, allowing to determine interparticle heterogeneities in the catalyst under study. It was found that with increasing catalyst density and metal content, the acidity and accessibility of the catalyst particles decreased, while their distribution narrowed with catalyst age. For example, particles containing high Ni level possessed very low acidity and were hardly accessible by a Nile Blue dye. Single catalyst particle mapping identifies minority species like the presence of a phosphated zeolite ZSM-5-containing FCC additive for selective propylene formation, catalyst particles without any zeolite phase and catalyst particles, which act as a trap for SO_x.