NiMoP/Al2O3催化剂上柠檬酸促进喹啉加氢脱氮性能研究

在NiMoP浸渍液中添加不同量的柠檬酸,负载在氧化铝载体上制备了系列NiMoP-C(x)（x表示浸渍液中羧酸与Ni的摩尔比）加氢催化剂。将该类催化剂应用于喹啉加氢脱氮反应中,表现出了较高的催化活性,其中NiMoP-C(4)催化剂的加氢脱氮活性最高。用XRD,H2-TPR,HRTEM,XPS技术对系列催化剂进行了表征,XRD结果表明柠檬酸未影响活性组分在载体表面的分散,H2-TPR结果表明柠檬酸使得催化剂的低温还原峰向低温方向迁移,HRTEM结果表明柠檬酸的加入使MoS2颗粒的堆积层数增加,活性组分进入载体体相的比例降低,进一步优化了活性组分与载体的表面相互作用,XPS结果表明柠檬酸的加入降低了Ni与载体间的相互作用,提高了Ni的硫化程度和有效利用率,延缓了Ni的硫化,促进了边缘镶嵌Ni原子的MoS2颗粒的形成,增加了催化剂表面的活性位数量,提高了催化剂的活性。     

重油加氢脱氮催化剂的研制

对ＰＨ摆动法制备的具有一定孔结构参数的拟薄水铝石,进行成型和焙烧制成γ－Ａｌ２Ｏ３载体,负载金属组分,制备成Ｍｏ－Ｎｉ－Ｐ重油加氢脱氮催化剂。试验考察了胶溶剂,焙烧温度对载体比表面积、孔体积、孔径分布等物化性质的影响,以及活性功过程中催化剂的孔结构和物化性能的变化。在１００ｍＬ反应装置上,以高含氮量的重质馏分油为原料,进行了加氢脱氮活性和稳定性试验,取得了较好的结果。     

热处理方式对NiMoAl催化剂结构及加氢脱氮性能的影响

采用溶胶凝胶法合成NiMoAl催化剂前躯体,分别在空气、氮气和液体石蜡3种环境中对其进行热处理制得3种NiMoAl加氢脱氮催化剂。利用X射线衍射（XRD）、热重-质谱联用仪（TG-MS）、氮气物理吸附、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和透射电镜（TEM）对催化剂进行物化性质分析,以喹啉加氢脱氮探针反应,考察前躯体热处理方式对NiMoAl催化剂的加氢脱氮性能的影响。结果表明：与空气气氛焙烧相比,经液相热处理制得的NiMoAl催化剂具有更大的孔体积和更高的活性金属分散度,而采用氮气气氛焙烧使催化剂表面出现了MoS2聚集现象;与其他热处理方法相比,经液相热处理制备的NiMoAl催化剂在喹啉加氢脱氮反应中表现出更高的脱氮产物选择性。     

无载体Ni—Mo硫化物催化剂在加氢脱硫和加氢脱氮反应中的活性…

通过均相硫化物沉淀法或浸渍含盐分解法制得的Ｎｉ－Ｍｏ硫化物催化剂用于噻吩加氢脱硫（ＨＤＳ）、吡啶加氢脱氮（ＨＤＮ）以及同时脱除硫和氮的反应中，所有催化剂特性的评价利用了ＢＥＴ表面积测定、Ｘ－光衍射、Ｒａｍａｎ激光光谱以及Ｘ－射线光电能谱等方法。本文也研究了各种反应参数对催化剂性能的影响，如催化剂的组成、催化剂的合成方法、反应温度、反应压力等；还研究了加氢脱硫和脱氮同时进行时的相互抑制和协同作用。用     

国产渣油加氢脱硫,脱氮催化剂的工业试验

本文介绍了渣油加氢脱硫催化剂ＺＴＳ－０１和脱氮催化剂ＺＴＮ－０１首次工业试验的情况。试验结果表明，国产剂的开工方法，工业试验方案的制定是合理的；与同类参比剂相比，国产剂的物化性质相近；脱硫、脱氮、脱金属、脱残炭等活性和活性稳定性相当；产品收率和产品性质符合要求；装置操作平稳。国产剂可以满足生产的需要。     

以SiO2为载体的磷化钼催化剂上喹啉的加氢脱氮反应

通过原位还原方法制备了以SiO2为载体的磷化钼（MoP）催化剂。采用喹啉作为模型化合物，在300～360℃、5．0 MPa和MHSV为21 h^-1的条件下，考察了MoP／SIO2催化剂的加氢脱氮（HDN）反应活性和产物分布。结果表明，MoP／SiO2催化喹啉的HDN反应中。喹啉首先加氢饱和生成十氢喹啉（DHQ），然后再开环并脱氮生成丙基环基烷（PCH）。同时，考察了二苯并噻吩（DBT）对MoP／SiO2催化喹啉的HDN反应活性及反应路径的影响。未加DBT时。MoP／SiO2催化剂表现出较高的HDN活性和加氢能力。C—N键的氢解是HDN反应速率的控制步骤。加入DBT后，即使加入的量很少，喹啉的脱氮率也明显降低。DBT对MoP／SiO2催化喹啉的HDN反应的影响主要体现在对喹啉的加氢反应路径的抑制，说明DBT和喹啉在MoP／SiO2催化剂的加氢活性位上存在着强烈的竞争吸附，此时HDN反应速率的控制步骤由氢解步骤转为加氢步骤。     

高活性重质馏分油加氢脱氮催化剂的研究

考察了不同硅源的SiO2及纳米SiO2加入量对重质馏分油加氢脱氮催化剂性能的影响。研究结果表明，纳米SiO2具有促进催化剂中各元素分布均匀，表面性质均一，增加弱酸和中强酸量的作用；并能促使催化剂硫化充分，显著提高催化剂的加氢脱氮活性。当SiO2加入量为0．5％～1．5％时，有利于发挥催化剂整体加氢性能。实验室定型催化剂具有孔容大、比表面积大、堆积密度适中、强度好、活性高等特点。在200mL小型加氢装置上进行了2100h稳定性试验，结果表明，该催化剂加氢脱氮反应温度比当今国际上通用的同类参比催化剂T降低5℃以上，并且具有良好的活性稳定性。     

磷化钼作为同时加氢脱氮、脱硫和降烯烃催化剂的研究

Transition-metal molybdenum phosphides were prepared by direct reduction of an amorphous phosphate precursor in hydrogen at relatively low temperature(650℃).XRD(X-ray diffraction analysis)measurements showed that pure molybdenum phosphide formed after the reduction with H2.The reactivity was determined in a continuous-flow microreactor at a H2 pressure of 3.0 MPa.A sample of prepared molybdenum phosphide catalyst diluted with γ-Al2O3(20% phosphate precursor)was used for simultaneuous HDN(Hydrodenitrogenation),HDS (Hydrodesulfurization and HDY)Hydrogenation of aromatics).The influences of space velocity,flow rate of hydrogen,reaction time and temperature on hydrotreating performance were studied.Pyridine,thiophene and cyclohexene were used as model compunds,their contents were respectively 5%,5% and 20%,Cyclohexane was used as the solvent.     

Ni2P/SBA-15催化剂的制备及加氢脱氮性能的研究

采用等体积浸渍法和H2原位还原法制备了Ni2P/SBA-15催化剂,分别考察了不同P/Ni比、还原温度、活性组分质量分数对加氢脱氮性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、N2吸附脱附(BET)等技术,考察了SBA-15分子筛及其催化剂形貌和织构性质,并以喹啉为模型化合物在微型固定床反应器上考察了不同温度对催化剂加氢脱氮(HDN)性能的影响。结果表明,当磷镍比为1,磷化镍质量分数为30%,还原温度为650℃时,其催化活性最好,在360℃、3 MPa、氢油体积比500、液时空速2h-1的反应条件下,喹啉的脱氮率可以达到85.6%。     

MoP/SiO2-TiO2-ZrO2催化喹啉加氢脱氮的反应动力学

 采用共沉淀法和共浸渍法制备了MoP/SiO₂-TiO₂-ZrO₂催化剂。以喹啉为模型化合物,在固定床微反应器中考察了MoP/SiO₂-TiO₂-ZrO₂催化剂的加氢脱氮（HDN）活性;在氢分压2~5 MPa、反应温度300~400℃、氢/油体积比200~800和体积空速2~8 h^-1条件下,建立了其HDN的反应动力学模型。结果表明,MoP/SiO₂-TiO₂-ZrO₂催化喹啉HDN反应中,脱氮率随着反应温度升高先增加后趋于平缓,喹啉转化率则随着反应温度升高略有降低;脱氮率及转化率均随着氢分压增加而增加,随着体积空速增加而降低,而随着氢/油体积比增加变化不大。喹啉HDN的反应动力学模型为带有氮化物吸附的拟一级反应动力学模型,并结合Levenberg-Marquardt(L-M)算法对模型参数进行优化求解。将喹啉HDN反应的脱氮率实验值与模型计算值进行了比较,两者吻合较好,平均相对误差为6.87%。     

Mo/HZSM-5催化剂上甲烷脱氢芳构化反应—催化剂制备方法的影响

采用高温蒸汽处理的方法对机械混合法制备的Mo/HZSM-5催化剂进行了改良,利用XRD、XPS等表征催化剂的晶相组成、Mo物种的分散度。结果表明,Mo/HZSM-5催化剂的甲烷脱氢芳构化性能与其Mo物种的分散度密切相关。机械混合法制备的催化剂上,Mo物种主要以微晶的形式分布在分子筛的外表面,由于缺少分子筛孔道择形保护,使积炭副反应的容易发生。经高温蒸汽处理后,催化剂上Mo物种的分散度显著提高,有较多的Mo物种迁移至分子筛的孔道内,并与B酸发生强相互作用生成钼氧二聚体。因此在甲烷芳构化反应中,蒸汽处理的Mo/HZSM-5催化剂显示出较强的抗积炭能力,甲烷转化活性及芳烃的选择性较传统机械混合法制备的催化剂有明显提高。     

Mo/HZSM-5催化剂上甲烷脱氢芳构化反应——分子筛水蒸气脱铝的影响

采用蒸汽脱铝法对HZSM-5分子筛进行预处理,利用XRD、N2物理吸附及NH3微分量热吸附对分子筛的结构和酸性质进行表征,在关联催化剂的活性评价结果的基础上,研究了分子筛的结构、酸性质对Mo/HZSM-5催化剂反应性能的影响。结果表明,市售的母本HZSM-5分子筛上,少量的强B酸中心的存在,促使了反应中间物种的深度脱氢,造成催化剂在反应过程中发生严重积炭;水蒸汽处理的HZSM-5分子筛,其骨架结构和酸性质随处理温度的不同而改变。923K蒸汽处理的分子筛,结晶度显著降低,骨架结构的严重受损导致了微孔的阻塞和B酸中心的大量减少,不利于C2中间物种的芳构化;823K处理的HZSM-5分子筛,骨架铝脱出相对缓和,在有效地消除了母本分子筛原有的强B酸中心的同时,又保持着较高的结晶度,改善了分子筛的抗积碳能力,因此其Mo基催化剂的甲烷芳构化反应性能较传统制备的Mo/HZSM-5催化剂有显著提高。     

在改性的Mo/HZSM-5催化剂上的甲烷无氧芳构化

在750℃、0 1MPa、纯甲烷进料、空速为1704h-1、固定床反应条件下,用Cu、Cr、Ba、Ni、V对Mo/HZSM 5催化剂进行了改性研究,使芳烃收率高达13%～15%,同时对催化剂的稳定性和反应机理进行了分析。     

镧氧化物对体相MoP加氢脱氮反应性能的影响

采用共沉淀法制备了体相MoP催化剂和La2O3改性的MoP催化剂,用XRD、N2物理吸附及TEM等手段对催化剂进行表征。以喹啉及其加氢中间体十氢喹啉（DHQ）为模型含氮化合物,研究了这些催化剂的加氢脱氮反应性能。结果表明,La2O3是MoP催化剂的有效助剂,同时促进了MoP的加氢活性和C-N键断裂活性,但抑制了DHQ的脱氢。当La/Mo摩尔比大于02时,增加La2O3含量能够显著提高催化剂的比表面积。La2O3含量过高主要生成LaPO4。La2O3改性的MoP催化剂的活性随La/Mo摩尔比增加而增加。当La/Mo摩尔比大于03（催化剂记为La MoP(03)）时,继续增加La2O3含量对催化剂活性影响不大。La MoP(03)中活性相分散度高于MoP催化剂,并且活性相主要呈棒状,不同于MoP催化剂的卵石状。催化剂的性能与其比表面积或分散度之间没有直接联系。喹啉在这些催化剂上主要通过DHQ路径脱氮,引入La2O3对喹啉HDN反应的促进作用比对DHQ的HDN反应更为显著。     

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。     

Etherification of FCC Light Gasoline over Mo-Modified β Zeolite Catalyst

Etherification activity of several molecular sieve catalysts for FCC light gasoline was studied in a fixed-bed reactor. H-Beta zeolite was found to be high active than that of others and close to cation exchanged resin catalyst. H-Beta zeolite also showed good activity and selectivity and could not be deactivated easily, and could be easily regenerated after deactivation. In order to further improve etherification activity, the surface acidity and pore structure of zeolite could be modified, by loading different metal oxides. The result showed that the highest conversion of tert-olefin was obtained over Mo/Hβ (1%). The influence of reaction temperature, methanol and tert-olefin molar ratio, reaction pressure, and LHSV on the conversion was investigated. At optimized reaction conditions, tert-olefin conversion of 57.42% had been reached with Mo/Hβ (1%).     

Ti掺杂对Ni2P/SBA-15催化剂加氢脱氮催化性能的影响

采用水热一步合成法制备了SBA 15和Ti SBA 15分子筛,采用等体积浸渍法和H2原位还原法制备了Ni2P/SBA 15和Ni2P/Ti SBA 15催化剂。采用X射线衍射(XRD)、N2吸附脱附(BET)、透射电镜(TEM)、能量色散X射线光谱(EDX)等技术,研究了掺杂Ti原子对SBA 15分子筛及其催化剂形貌和织构性质的影响,并以喹啉为模型化合物,采用微型固定床反应器考察了不同硅/钛摩尔比对催化剂加氢脱氮(HDN)性能的影响。结果表明,Ti的掺杂并没有改变SBA 15高度有序的介孔结构,但改性后载体比表面积略有增大,孔径有所降低;Ni2P/Ti SBA 15中Ti以锐钛矿TiO2和Ti9O17形式存在,而活性组分还原后所形成的物相为Ni2P。Ni2P/Ti SBA 15催化剂的HDN活性均高于Ni2P/SBA 15催化剂,并且不同硅/钛摩尔比的催化剂呈现不同的HDN活性, n(Si)/n(Ti)=25的Ni2P/Ti SBA 15催化剂具有最高的HDN活性。     

Kinetic Modeling of Hydrodenitrogenation of Pyridine

Abstract

This study is aimed at developing a kinetic model for the hydrodenitrogenation (HDN) of pyridine. The developed model deals with the selectivity of piperidine, one of the products obtained from the HDN of pyridine and with the conversion of pyridine to piperidine. Kinetic parameters were estimated from the results of the experimental data obtained from literature sources where the reactions were carried out in a trickle-bed reactor in the liquid phase over Mo₂C, NbMo₂C, and MoS₂/SiO₂ catalysts at temperatures of 480 to 590 K. POLYMATH 5.0 software was used to solve the proposed first-order model. It was shown that during the course of the HDN reaction of pyridine the conversion increases exponentially with temperature while selectivity of piperidine with respect to pyridine decreases with temperature. The changes in activation energies evaluated for the catalysts were 80.30 kJ/mol, 55.10 kJ/mol, and 40.85 kJ/mol for Mo₂C, NbMo₂C, and MoS₂/SiO₂, respectively.