低溫煤焦油加氫轉化催化劑的套用基礎研究

《低溫煤焦油加氫轉化催化劑的套用基礎研究》是依託中國科學院大學，由李增喜擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：低溫煤焦油加氫轉化催化劑的套用基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李增喜
• 依託單位：中國科學院大學

項目摘要

作為典型的缺油、富煤國家，開展低溫煤焦油催化加氫生產燃料油具有重要的現實意義和戰略意義，本課題提出了低溫煤焦油加氫催化劑合成新思路。研究內容重點是通過改變催化劑配方、製備方法和製備工藝，使加氫催化劑對芳烴具有較強的吸附和擴散能力，具有更加有效的加氫反應和開環反應能力，通過調整催化劑表面加氫中心和裂解中心的比例以及酸中心密度和酸強度，使低溫煤焦油按照加氫-開環-加氫-再開環的機理進行，通過平衡催化劑表面B、L兩類酸中心的比例，使L酸對共軛體系分子的固定作用和B酸對芳烴的開環作用能較好地協同進行。合成具有不同物化性質變化規律的低溫焦油加氫催化劑，研究催化劑酸強度、酸濃度、酸類型、比表面、孔結構以及其它物理化學性質與低溫焦油加氫反應過程的催化劑活性、穩定性、產品性能之間的關係，探討反應條件(如: 溫度、壓力、反應時間和組成等)、反應工藝等對催化劑HDS、HDN和穩定性、使用壽命的影響。

結題摘要

開展低溫煤焦油催化加氫生產燃料油具有重要的現實和戰略意義，其中，加氫提質技術可以有效降低原料油中芳烴、硫、氮、氧等雜原子的含量，是改善油品質量的有效方法。而新型加氫催化劑的開發一直是該過程的重點和難點。 製備了負載型和非負載型過渡金屬磷化物Ni2P、MoP、 Co2P和Fe2P，通過XRD、TPR、SEM、TEM、BET、 EPMA、NH3-TPD、CO-uptake、FTIR、TG / DTA、XPS等手段對催化劑進行了表征。以煤焦油中的典型組分萘為模型化合物研究了其加氫機理、加氫動力學等。加氫活性和選擇性表明，MoP的還原溫度最低，具有較小的粒徑和較大的比表面積，MoP表面具有的弱酸、中強酸和Lewis酸位使其在固定床反應器中反應100個小時後仍能保持較高的反應活性和選擇性。 針對高硫、氮含量的煤熱解油，開發了一系列γ-Al2O3負載的W-Mo-Ni過渡金屬催化劑，對催化劑的活性金屬及負載量進行最佳化，並考察了其對催化性能的影響規律。探討了催化劑的穩定性、表面積碳行為和失活機理。研究結果表明：質量含量為18 % 的WO3、6 % 的MoO3和 6 %的NiO組成的催化劑W-Mo-Ni/γ-Al2O3催化性能最優，加氫產品硫、氮含量均低於100 ppm，尤其N含量更在10 ppm以下，1000 h時間範圍內催化劑活性穩定。 考察了催化劑的級配比例、反應溫度和空速對催化劑加氫活性與產品組成分布的影響，建立了催化劑級配條件下頁岩油加氫脫硫、脫氮和脫芳烴的動力學模型。計算值與實驗值吻合良好，絕對誤差小於4 %。催化劑級配比例對芳烴加氫飽和和開環反應的選擇性影響顯著，最佳化的催化劑級配方案為HP：HF：HC=1：3：2。 研究催化劑的物理化學性質與低溫焦油加氫反應過程的催化劑活性、穩定性、產品性能之間的關係，探討反應條件(如: 溫度、壓力、反應時間和組成等)、反應工藝等對催化劑HDS、HDN和穩定性、使用壽命的影響。