負載雜多酸鹽的新型加氫裂化催化劑研究

《負載雜多酸鹽的新型加氫裂化催化劑研究》是依託廈門大學，由伊曉東擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：負載雜多酸鹽的新型加氫裂化催化劑研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：伊曉東
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

隨著環保法規要求的日益嚴格和重油的劣質化，加氫裂化的兩段工藝過程越來越受到重視，如何降低貴金屬催化劑的成本和提高還原態催化劑的抗硫、抗氮能力成為熱點研究問題之一。本項目擬將雜多酸銫鹽作為酸性組分，金屬鎳作為加氫組分，採用沉澱浸漬法製備新型加氫裂化催化劑，希望該催化劑具有活性高和抗硫、抗氮性能好、一次裂解產物選擇性高、不需預硫化處理等優點，可以取代貴金屬催化劑套用於加氫裂化二段工藝過程。在此基礎上，通過調變催化劑的酸性和金屬含量，採用各種（原位）譜學技術對上述催化劑進行（原位）表征，揭示反應條件下催化劑的構-效關係，深入認識催化劑的酸性特徵與加氫能力對加氫裂化反應影響的內在規律，為實用催化劑的研製提供科學依據。

結題摘要

本項目以正矽酸乙酯為氧化矽矽源，檸檬酸為絡合劑，採用沉澱-浸漬法製備了Ni-Cs3-xHxPW/SiO2（x=0,1,2；PW為PW12O40的縮寫）催化劑，並考察了催化劑中金屬鎳含量、磷鎢酸銫負載量、銫的取代度、載體以及催化劑製備方法等對催化劑加氫裂化性能和抗硫、抗氮性能的影響。當檸檬酸與金屬鎳的摩爾比為2，焙燒溫度為400 oC，鎳含量為8%，磷鎢酸銫含量為50%和銫的取代度為1.5的催化劑，即8% Ni-50% Cs1.5H1.5PW/SiO2表現出最佳的催化活性。與常規浸漬法製備的催化劑相比，沉澱-浸漬法製備的催化劑的金屬組分鎳與酸性組分磷鎢酸銫在催化劑中均勻分散，粒子較小，具有較大的比表面積，且酸量較大和酸性較弱，具有更強的吸脫附氫能力，有益於催化劑加氫功能與酸功能的協調和匹配，因而具有更高的液態烴C5+收率和較強的抵抗含硫、含氮化合物毒化的能力。 在此基礎上，探討了催化劑的酸功能與加氫功能之間的匹配與關係，並進一步研究和證實了催化劑上的氫溢流現象及其作用機理。在還原態的Ni-CsxH3-xPW非負載型催化劑中，隨著磷鎢酸中銫含量的逐漸增加，正癸烷的加氫裂化反應轉化率呈先增加後降低的規律。通過程式升溫脫附（H2-TPD及NH3/H2-TPD）和理論計算研究了Ni-CsxH3-xPW (x=0,1,2,3)雙功能加氫裂化催化劑上的氫溢流現象，建立了氫溢流作用模型。H2-TPD結果表明，Ni-CsxH3-xP (x=0,1,2)催化劑上的氫吸附量，與其自身所含H+量相關，明顯大於純鎳或純磷鎢酸及其銫鹽上的氫吸附量。這一事實可由溢流氫物種H與質子H+結合生成Hn+物種解釋。NH3/H2-TPD結果也間接證實了Hn+的存在。理論計算則表明，H與H+生成Hn+(n=2,3)物種在能量上是有利的，而NH3則有可能與H3+結合生成NH6+。 為了定量描述加氫裂化反應中酸功能與加氫功能間的匹配性，提出二步式“特徵反應”歷程，推導出反應速率方程，最終得出衡量催化劑酸功能的質子酸濃度[Hm+]與加氫功能的表面氫原子濃度[Hm•]最佳匹配的關係式，討論各種特殊情況下的[Hm+]~[Hm•]，並以此說明了有關實驗結果。