煤担载高分散铁镍催化剂在煤/重油加氢共炼中的活性研究

采用沉淀-空气氧化法制备煤担载型高分散铁基催化剂（Fe/C），并引入第二金属镍得到Fe-Ni/C催化剂。采用XRD,HRTEM,SEM-mapping等分析了催化剂的晶相组成、形貌特征及活性金属在煤上的分散状态，高压釜实验对比了两种催化剂在煤/重油加氢共炼反应中的催化活性，分析了反应后固体残渣的微观形貌。结果表明，Fe/C催化剂的主要活性成分为ɑ-FeOOH和γ-FeOOH，引入镍后则生成了混晶相Fe0.67Ni0.33OOH，Fe、Ni活性金属在载体煤表面分布均匀。两种催化剂作用下的干基无灰煤转化率均高于97%，但Fe-Ni/C催化剂作用下产物分散性更好。固体残渣的SEM照片对比表明Fe/C催化剂体系中生成了较多球形焦炭，而Fe-Ni/C催化剂较强的加氢作用能有效抑制共炼体系中裂解中间产物的缩合生焦，在得到较高煤转化率的同时能有效降低固体残渣的粒径。     

活性组分非均匀分布的渣油加氢脱金属催化剂的制备及性能考察

制备了高温和低温焙烧载体,并通过调节浸渍液的pH值制备出活性组分分布不同的Ni/Al2O3和Mo/Al2O3催化剂;通过加入竞争吸附剂的方法制备出单组分和双组分均为蛋黄形非均匀分布的催化剂。通过BET,FT-IR,SEM-EDS和UV-DRS对载体和催化剂进行物化性质表征,用实际油品评价渣油加氢脱金属催化剂沉积金属的能力和分布状态。结果表明：活性金属在载体表面的分布状态与载体的表面性质和浸渍液的pH值有关;加入适量的竞争吸附剂磷酸并调节浸渍液的pH值能改变活性金属的分布,可以制备出活性金属蛋黄形分布的MoNi/Al2O3渣油加氢脱金属催化剂,与活性组分均匀分布的催化剂相比,该催化剂具有较好的反应活性,能够改善沉积金属的分布,提高催化剂容纳金属的能力。     

P改性对Mo-Ni/γ-Al_2O_3催化剂结构和性质的影响

以P改性的γ-Al2O3为载体,分别采用Mo-Ni-P和Mo-Ni-NH3两种浸渍液,通过等体积浸渍法制备了P改性的重油加氢精制Mo-Ni/γ-Al2O3催化剂,研究了助剂P及其加入方式和浸渍液的种类对载体及催化剂结构的影响。通过氮吸附、程序升温还原、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等技术对载体和催化剂进行了表征。实验结果表明,在γ-Al2O3载体中引入P,能降低载体的表面酸量,促进活性组分还原,在载体成型过程中加入P效果较好;浸渍液中含有P也有利于活性组分的还原,并能提高活性组分的利用率,同时使催化剂表面具有较高的Ni与Mo原子比。     

Ni-Ce/N-rGO催化剂的表征及其催化苯酚加氢制备环己酮的性能

以鳞片石墨、尿素为原料,采用水热法制备了氮掺杂还原氧化石墨烯(N-rGO)载体,然后采用浸渍法制备了不同碱性组分改性的Ni/N-rGO催化剂,将其用于苯酚选择性加氢制备环己酮的反应。并通过N₂吸附-脱附、XRD、FT-IR、SEM和EDS等手段对Ni/N-rGO催化剂进行表征。结果表明：与添加Cu、Fe、Na组分相比,添加组分Ce后Ni/N-rGO催化剂的比表面积和孔径均显著增大,可有效促进金属Ni在载体表面均匀分散,提高催化剂的活性;组分Ce的添加减弱了石墨烯表面含氧官能团的酸性质,有利于提高环己酮的选择性;在反应温度150 ℃、反应压力0.4 MPa、反应时间2.0 h、催化剂用量0.2 g的条件下,Ce/Ni摩尔比0.2时制备的Ni-Ce/N-rGO催化剂作用下,苯酚转化率为95.2%,环己酮选择性为72.6%。     

煤/油加氢共炼产物中固体残渣的组成和性质分析

以一种褐煤为原料煤,马瑞常压渣油（MRAR）为原料油,在高压釜内进行煤/油加氢共炼反应,从反应后的产品中提取了固体残渣（甲苯不溶物）,通过元素分析、XRF、SEM、XRD、FT IR、XPS等手段对固体残渣进行了表征分析。结果表明,该固体残渣的有机成分中富含稠环芳烃,杂原子官能团之间存在氢键缔合作用,Fe、Al、Ca等金属元素含量高。固体残渣颗粒粒径分布范围较宽,7164%分布在5248 μm以内,部分颗粒表面光滑,结构紧密;部分颗粒表面粗糙,孔隙较多。残渣表面的C主要以C-C、C-H形式存在,且存在2761%的石墨C。O主要以羰基形式存在,S主要以噻吩S形式存在,N主要以吡啶和吡咯的形式存在。残渣表面碱性基团相对含量较高,趋于碱性。     

不同天然矿物载体钼基催化剂悬浮床加氢裂化反应性能

选用累托土、铝土矿、高岭土3种天然矿物作为载体材料,采用浸渍法制备Mo基负载型悬浮床加氢裂化催化剂。系统考察不同天然矿物的组成结构和催化剂金属组分的还原性,揭示催化剂的组成性质与反应产物分布的关联性。通过XRF、XRD、N₂吸附-脱附和H₂-TPR等手段对天然矿物和催化剂进行表征分析,并以高温煤焦油为原料进行加氢裂化反应性能评价。结果表明：累托土和铝土矿中Fe₂O₃的质量分数分别为8.2%和19.1%,显著高于高岭土中Fe₂O₃的含量;由H₂-TPR表征结果可知,累托土为载体的Mo基催化剂中含有较多的易被还原的Mo氧化物和Fe氧化物。累托土为载体的Mo基催化剂具有较好的悬浮床加氢裂化反应性能,石脑油和中间馏分收率为50.6%,明显高于铝土矿和高岭土为载体的Mo基催化剂,气体收率较低。     

免焙烧的CoMo-CA/Al_2O_3加氢脱硫催化剂的制备与表征

以柠檬酸为络合剂,制备了稳定的Co Mo浸渍液Co Mo-CA(CA表示柠檬酸),将其浸渍于γ-Al2O3载体上制备了免焙烧的Co Mo-CA/Al2O3催化剂,采用UV-Vis、FTIR、N2吸附-脱附、H2-TPR和HRTEM等手段对催化剂进行分析与表征;以直馏柴油为原料,在高压微反装置上评价了催化剂的加氢脱硫和加氢脱氮活性。实验结果表明,Co Mo-CA浸渍液中柠檬酸不能置换出[Co(H2O)6]2+中的水分子形成新的Co2+-柠檬酸配合物;柠檬酸与活性组分M o形成配合物,提高了溶液的稳定性。免焙烧的Co Mo-CA/Al2O3催化剂中活性组分Mo以金属配合物的形式存在,柠檬酸在硫化过程中逐步分解,有利于降低活性组分与载体的相互作用,Mo的硫化变慢,避免形成难硫化的Mo物种,有利于Ⅱ型Co-Mo-S活性相的形成。在所考察的评价条件范围内,免焙烧的Co Mo-CA/Al2O3催化剂的加氢活性优于焙烧后的催化剂。     

低负载量Fe基固体酸催化剂的制备及应用于苯酚羟基化

以HZSM-5分子筛为载体,采用浸渍法制备了用于苯酚羟基化反应制苯二酚的低负载量Fe基复合金属氧化物固体酸催化剂,研究了活性组分和助剂含量以及煅烧温度对催化剂性能的影响。实验结果表明,活性组分Fe以及助剂Cu,Sn,Mg的含量(基于载体的质量)分别为5.45%,3.65%,0.43%,0.68%时,在450℃下煅烧2 h性能最优,苯酚转化率达到47.06%,邻苯二酚选择性达到62.28%,对苯二酚选择性达到23.81%,焦油选择性降至13.91%。XRD表征结果显示,活性组分Fe和助剂Cu,Sn,Mg在载体表面高度分散;NH3-IR表征结果显示,5.45%Fe-3.65%Cu-0.43%Sn-0.68%Mg/HZSM-5催化剂的总酸量为1.98 mmol/g,与苯酚羟基化反应相匹配,有效降低了焦油含量。     

煤/重油加氢共炼过程中固体残渣的红外光谱研究

以一种褐煤和催化裂化油浆为研究对象,采用油溶性钼基催化剂,在高压釜内进行煤/重油加氢共炼反应,得到不同反应时间的固体残渣。应用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对固体残渣表征分析,采用Peakfit软件对不同官能团的特定谱带进行分峰拟合,结合产物分布及转化率变化推测反应过程。结果表明,残渣中存在五种氢键类型,其中羟基自缔合氢键含量最高,含氧基团中则是羟基苯和醚含量最高。反应可分为三个阶段：第一阶段煤转化率快速上升,各种基团迅速减少,脂肪链大量断裂;第二阶段为煤转化率稳定阶段,羟基苯、醚继续减少,其他含氧基团变化较小;第三阶段为深度转化阶段,固体残渣的脂肪族和含杨化合物继续减少,氢键缔合作用降到最低,煤转化率进一步上升。     

Fe改性CoMo/γ-Al_2O_3选择性加氢脱硫催化剂

采用等体积浸渍法制备了Fe和Cu改性的CoMo/γ-Al2O3选择性加氢脱硫催化剂,并用XRD,BET,H2-TPR等方法对催化剂进行了表征,考察了改性金属种类、浸渍溶剂种类、焙烧温度、活性组分负载量对催化剂活性的影响。实验结果表明,以甲醇为浸渍溶剂、550℃下焙烧制备的CoMoFe/γ-Al2O3催化剂活性最高;当催化剂中CoO质量分数4%、MoO3质量分数5%、Fe2O3质量分数0.5%时,加氢脱硫选择性最高。在固定床微反装置上对CoMoFe/γ-Al2O3催化剂的反应条件进行了优化,优化的液态空速、反应温度和反应压力分别为2h-1,245～255℃和1.6MPa。     

Mo/REHY催化剂的加氢脱氮性能研究

采用钼酸铵溶液与REHY分子筛通过等体积浸渍法制备了Mo/REHY催化剂。利用XRD,NH3-TPD,BET等方法表征了Mo/REHY催化剂的结构。表征结果显示,催化剂中归属于REHY分子筛的晶相峰保持完好,活性组分Mo高度分散在REHY分子筛的表面,使Mo/REHY催化剂的酸量减少,比表面积下降。考察了不同Mo负载量的Mo/REHY催化剂的喹啉加氢脱氮性能。实验结果表明,在反应压力6.0 MPa、反应温度360℃、液态空速4.0 h-1和V(H2):V(反应液)=500:1的适宜条件下,Mo负载量为10%(w)的Mo/REHY催化剂的喹啉加氢脱氮转化率可达81.14%。     

Mo/HZSM-5催化乙醇脱水制乙烯

以HZSM-5分子筛为载体、采用等体积浸渍法制备了不同Mo负载量的Mo/HZSM-5催化剂,采用BET,XRD,NH3-TPD,H2-TPR,TG等方法考察了Mo负载量对催化剂的结构、表面酸性和还原性的影响,并与催化剂的乙醇脱水反应活性和稳定性进行了关联。实验结果表明,随Mo负载量的增加,催化剂的比表面积和孔体积逐渐减小、总酸量减少、中强酸量逐渐增加。Mo负载量为5.0%(w)的Mo/HZSM-5催化剂(MHZ-5.0)的中强酸量较多,催化活性最佳;Mo负载量为10.0%(w)的Mo/HZSM-5催化剂中部分Mo抽提了骨架铝,破坏了分子筛骨架结构,催化活性下降。在反应温度250℃、重时空速3.0 h-1、0.1 MPa、MHZ-5.0催化剂6 g、50%(w)乙醇溶液进料的条件下反应200 h后,乙醇转化率和乙烯选择性仍维持在97%以上,远高于HZSM-5分子筛原粉,说明Mo的添加不仅提高了催化剂的活性还有效延长了催化剂的使用寿命。     

Co-Mo/USY催化剂的制备及煤焦油加氢裂化性能研究

采用USY型分子筛为载体,通过浸渍法制备了Co-Mo/USY催化剂,采用XRD,NH3-TPD,H2-TPR等手段对催化剂进行表征,并用硫代硫酸铵对催化剂进行器外预硫化,在连续固定床上考察了不同Mo负载量催化剂对煤焦油加氢裂化性能的影响。结果表明：催化剂的最佳Mo负载量（w）为12％,在反应温度385 ℃、压力9 MPa、质量空速0.6 h-1、氢油体积比1 000:1的条件下,煤焦油加氢裂化的轻质油收率为86%。     

铁基催化剂上二氧化碳加氢合成低碳烯烃的研究

利用浸渍法制备系列负载型Fe-Cu-K-Ce催化剂,并用其进行了CO2加氢合成低碳烯烃研究。考察了不同的载体,载体上活性组分Fe、Cu、K、Ce负载量,焙烧温度,以及反应温度、空速、压力等工艺条件对催化剂活性的影响。结果表明,以MgO-ZSM-5为载体,w(Fe)为15%,且活性组分n(Fe)∶n(Cu)∶n(K)∶n(Ce)为100∶20∶8∶8,在773K下空气中焙烧制得的催化剂在623K、1.0MPa、空速1200h-1反应条件下活性最高,此时CO2转化率可达60%以上,低碳烯烃选择性可达20%以上。对催化剂进行了CO2-TPD、XRD和TEM表征分析。     

NiMoN_x/γ-Al_2O_3催化剂用于油品重芳烃饱和加氢

以钼酸铵、硝酸镍为活性相前体 ,以γ -Al2 O3 为载体 ,采用等体积分步浸渍法和程序升温氨还原氮化法制备负载型双组分过渡金属氮化物NiMoNx/γ -Al2 O3 催化剂 ,采用 16 5 #溶剂油对催化剂进行重芳烃饱和加氢反应工艺参数的考察 ,并使用XPS方法对氮化物催化剂进行表征。     

磷对NiMo/Al2O3催化剂活性组分与载体间相互作用的影响

采用程序升温还原和X-射线光电子能谱表征手段对浸渍法制备的系列NiMo/Al2O3催化剂进行了表征,研究了催化剂中活性组分Ni、Mo物种与载体Al2O3间的相互作用以及磷对其相互作用的影响。结果表明：活性组分与Al2O3间存在强弱程度不同的相互作用,Ni、Mo物种间也存在相互作用,而磷的添加能够降低活性组分与载体间的相互作用。催化剂硫化前后Al2p的XPS分析证明了与活性组分相互作用的Al物种的存在,并通过拟合分析确定了这些Al物种结合能的位置;通过对硫化后样品Al2p的XPS分析初步定量地确定了磷对活性组分Mo与载体间相互作用的影响。     

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。     

Co负载量对Co/SBA-15催化剂在Fischer-Trosch合成反应中性能的影响

采用初湿浸渍法制备了不同Co负载量的Co/SBA-15催化剂。通过N2吸附-脱附、透射电子显微镜、X射线衍射和程序升温还原等方法对催化剂进行了表征。在固定床反应器中评价了催化剂的Fischer-Tropsch合成反应性能。实验结果表明,负载Co后,载体的介孔结构保持完好。负载的Co填充或堵塞了载体的部分孔道,催化剂的BET比表面积和总孔体积下降,平均孔径增大。Co负载量(质量分数)为20%时,Co物种的粒子尺寸最小、分散度最高。Co负载量在40%以内时,随Co负载量的增加,与载体之间强相互作用的Co物种增多,催化剂的还原难度增大。Co负载量为40%时,CO的转化率最大;Co负载量为20%时,C5+烃的收率最大。最佳的Co负载量为20%。