非负载型催化剂上柴油深度加氢脱硫工艺条件研究

采用水热合成法制备了非负载型Ni-Mo-W催化剂并对其进行表征,研究催化裂化（FCC）柴油在该催化剂上的深度加氢脱硫过程,考察反应温度、反应压力、空速和氢油比等工艺条件对柴油深度加氢脱硫效果的影响,并与工业化NiMo/Al2O3催化剂的加氢活性进行对比。结果表明,在反应温度为340 ℃、反应压力为6.0 MPa、空速为1.5 h-1、氢油体积比为600的条件下,非负载型Ni-Mo-W催化剂可使胜华FCC柴油的脱硫率达到99.84%,脱氮率达到99.96%,与工业化NiMo/Al2O3催化剂相比,非负载型Ni-Mo-W催化剂具有更高的加氢活性。     

制备方法对非负载型Ni-Mo-W催化剂结构和加氢脱硫性能影响的研究

采用共沉淀法和水热法制备非负载型Ni-Mo-W加氢脱硫催化剂,利用XRD、BET、HRTEM、GC-PFPD表征手段对催化进行表征。结果表明,共沉淀法制备的氧化态催化剂的活性组分具有良好的分散性;水热法制备氧化态催化剂具有较高比表面积、较大孔容、孔径。不同制备方法对硫化态催化剂的晶型结构、比表面积、孔容和孔径影响不大。硫化态催化剂具体较大的比表面积、孔容和孔径,较高的MoS_2和Ni_3S_2晶相堆叠层数。在连续固定高压微反装置上考察了不同制备方法的硫化态催化剂的加氢脱硫活性。结果表明共沉淀法制备的硫化态催化剂的加氢脱硫率高达98.8%,催化剂具有良好的稳定性和催化活性,可持续反应550h。     

新型MoS2/γ-Al2O3催化剂的制备及其催化二苯并噻吩加氢脱硫性能

采用硫化态前驱物四硫代钼酸铵制备了MoS2/γ-Al2O3催化剂,以二苯并噻吩(DBT)为模型化合物,对其加氢脱硫性能进行了评价.实验结果表明,MoS2/γ-Al2O3催化剂对DBT的脱硫率和加氢选择性均高于常规方法制备的氧化态MoO3/γ-Al2O3催化剂.通过对制备工艺的理论分析和对使用后的催化剂的X射线衍射表征结果推测,MoS2/γ-Al2O3催化剂不存在硫化不完全的问题;MoS2/γ-Al2O3催化剂表面的MoS2具有较高的堆积数.     

助剂对Ni-Mo-W非负载型催化剂微观结构及其加氢脱硫性能的影响

在水热法制备Ni-Mo-W非负载型催化剂过程中一次性加入十二烷基苯磺酸钠(SDBS)助剂,得到Ni-Mo-W-SDBS非负载型催化剂。利用XRD、BET、N_2吸附-脱附、NH3-TPD、SEM等手段分析了催化剂的结构和性能,并考察了其加氢脱硫活性。表征结果显示,Ni-Mo-W-SDBS非负载型催化剂的颗粒尺寸较小、金属分散性好、孔隙结构发达、弱酸中心数量多,活性组分分布均匀。SDBS适宜的添加量为30%(基于Mo的物质的量)。Ni-Mo-W-SDBS-30%对FCC柴油的脱硫率可达99.8%,所得加氢柴油的残硫量仅为12μg/g,十六烷值可达48.6。     

Ni系非负载型催化剂的结构及其脱硫性能

采用共沉淀法制备了Ni-Mo,Ni-W,Ni-Mo-W非负载型催化剂,利用XRD,LRS,BET,NH_3-TPD,HRTEM等手段对催化剂的微观结构进行了表征,并以催化裂化柴油为原料考察了催化剂的脱硫(HDS)性能。表征结果显示,Ni系非负载型催化剂中Mo/W八面体配位对其微观结构和HDS性能影响较大,具有较多且复杂八面体配位的Ni-Mo-W三金属催化剂硫化还原效果较好、比表面积相对较大、强酸中心数量较多、活性相微观形貌良好,且堆叠层数较高,具有一定的曲率,对深度脱硫十分有利。实验结果表明,制备的Ni系非负载型催化剂的HDS性能显著优于参比负载型催化剂FHUDS-2的HDS性能,且Ni-Mo-W非负载型催化剂的HDS性能最优。     

PEG对Ni-Mo-W非负载型催化剂加氢脱硫性能的改进研究

非负载型催化剂近年来已逐渐成为石油馏分加氢精制催化剂的研究热点,然而对其研究还远不够深入,金属分散性差、利用率低限制了其实际应用。在Ni-Mo-W非负载型催化剂制备过程中引入助剂聚乙二醇(PEG),采用XRD、N_2物理吸脱附、NH_3-TPD和SEM等手段对催化剂的织构性质、酸性和微观形貌进行表征。结果表明,以PEG为助剂制备的催化剂金属分散性更好,孔隙结构发达,具有更大的酸量和良好的微观形貌,加氢脱硫(HDS)活性显著提升。PEG对催化剂HDS性能的改进程度随PEG分子量的增大而降低,当PEG分子量为400时,Ni-Mo-W非负载型催化剂具有最佳的HDS性能,对FCC柴油的脱硫率可达99.8%,加氢柴油硫含量仅为11μg/g。     

非负载型NiMoW催化剂催化萘一步加氢合成十氢萘

采用XRD、HRTEM方法对高活性硫化态非负载型NiMoW催化剂进行表征,并在连续流动高压加氢微反装置上对该非负载型NiMoW催化剂催化萘一步加氢合成十氢萘进行研究。XRD、HRTEM结果表明,高活性硫化态非负载型NiMoW催化剂具有明显的Ni3S2、MoS2/WS2特征衍射峰,MoS2/WS2片晶长度5～10nm,堆垛层数3～5层,均高于负载型参比催化剂。萘加氢合成十氢萘的实验结果表明,在反应温度240℃、压力6.0MPa、液时体积空速1.0 h-1的条件下,萘的转化率可达到100%,十氢萘的选择性为99.1%,高于参比催化剂十氢萘的选择性约54.1百分点;反应温度、压力的提高及空速的降低,有利于萘的转化及十氢萘的合成。     

高活性非负载型加氢催化剂的研究

使用新型方法制备了高活性非负载型Ni-W-Mo加氢催化剂，并采用X射线粉末衍射仪（XRD）、BET吸附测试法、透射电镜（TEM）对其进行了表征和分析；以甲苯和噻吩为模型化合物，对该催化剂的加氢性能和加氢脱硫性能进行了评价。结果表明，所制备的非负载型Ni-W-Mo加氢催化剂具有较多的活性中心数以及均匀分布的活性结构，显示出比负载型催化剂更高的加氢脱芳和加氢脱硫活性。以柴油为原料在中型加氢装置上对催化剂的加氢活性进行了评价，结果表明，非负载型催化剂的加氢脱硫活性可以达到工业负载型参比剂的近7倍，加氢脱氮活性为负载型参比剂的近3倍；在较为缓和的反应条件下，采用非负载型催化剂可以生产出符合欧V排放标准的清洁柴油。     

FH-DS柴油深度加氢脱硫催化剂的研制

FH-DS柴油深度加氢脱硫催化剂是抚顺石油化工研究院为配合我国炼油企业生产硫含量小于300 μg/g低硫清洁柴油而开发的高活性新催化剂。通过添加助剂对氧化铝进行改性、优化催化剂制备方法及活性组分的优化组合等改进手段,使得FH-DS催化剂具有优良的加氢脱硫和加氢脱氮活性。低压下其加氢脱硫相对活性比目前市场上通用的国内对比剂提高50%左右,略优于国外对比剂;中压下生产硫含量小于30μg/g超低硫清洁柴油时,其脱硫相对活性比国外对比剂高46%,是加工科威特、沙特等进口高硫原油生产低硫清洁柴油的良好催化剂。     

黏结剂对Ni-Mo-W体相加氢精制催化剂性能的影响

Ni-Mo-W 体相催化剂具有很高的加氢脱硫、加氢脱氮和芳烃饱和活性,但是成本过高,堆密度过大,强度较差,导致其应用受到限制。在 Ni-Mo-W 体相催化剂的制备过程中加入黏结剂,采用 XRD、TEM、XPS 及中型活性评价手段,考察了黏结剂的种类、加入量和加入方式对催化剂性质和活性的影响。结果表明,在 Ni-Mo-W 体相催化剂中加入质量分数20%的氧化铝后,可降低催化剂的生产成本和堆密度,提高催化剂的强度,改善催化剂的孔结构性质;含有适量黏结剂的 Ni-Mo-W 体相催化剂上活性组分的硫化程度较高,分散良好,活性中心密度很高,活性结构层数较高,使催化剂上活性中心数目大幅度提高。含有适量黏结剂的 Ni-Mo-W 体相催化剂具有优异的加氢性能,其加氢脱硫活性是负载型参比剂的1.46~6.49倍。     

FDS-1柴油深度加氢脱硫催化剂及工艺技术开发

FDS-1催化剂是中国石油天然气集团公司催化重点实验室在深入研究和理解柴油中有机硫化物的吸附和反应机理,以及Ni、Co、Mo和W硫化物催化作用机理基础上开发的新一代柴油加氢处理催化剂。该催化剂是针对劣质柴油深度加氢脱硫、脱氮和脱芳满足国Ⅳ标准柴油生产要求研制开发的,它综合运用了载体均匀分散复合技术、催化活性中心适度堆积均分散技术和催化剂表面酸性的调变技术,使其具有高脱硫活性的同时,还具有良好的脱氮和脱芳性能。FDS-1柴油加氢催化剂技术具有良好的催化性能和体积性价比,可为我国炼油企业劣质柴油低成本质量升级技术提供技术支撑。     

以全硅MCM—41为载体制备W系深度加氢脱硫催化剂

用全硅MCM－41担载Ni-W和Co-W制备了深度加氢脱硫催化剂,并在中压固定床反应器上分别考察了对二苯并噻吩（DBT）和高硫直接馏柴油的加氢脱硫性能。结果表明,全硅MCM－41担载制成的W系催化剂表现出很高的加氢脱硫活性,其中Ni-W/MCM-41活性高于Co-W/MCM-41,但两类催化剂的最佳Ni(Co)/W原子比均为0．75。从加氢脱硫产物分布看,两类催化剂的脱硫反应路径不同,在Co-W/MCM-41上主要通过氢解脱硫,而在Ni-W/MCM-41上则是通过氢解以及先经芳环加氢后脱硫的两条路径来进行,对Ni-MCM-41来说,加氢活性随温度升高而升高。     

An Efficient Approach to Produce Clean Diesel Fuel: Development of Catalysts With Ultra-High Hydrogenation Performance

The sulfur specification for diesel fuel has been tightened exponentially over the years. To help resolve this question, the authors aimed to develop a novel unsupported Ni-Mo sulfide catalyst with ultra-high hydrogenation performance, for the production of clean diesel fuel. This catalyst was prepared directly with ammonium tetrathiomolybdate and basic nickel carbonate as the catalyst precursors through the low-temperature solid-state surface reaction. XRD and HRTEM characterization results indicate that the stacking number of MoS₂ layers is very high in the unsupported Ni-Mo sulfide. The evaluation results of model compound (dibenzothiophene) and FCC diesel fuel demonstrate that the unsupported Ni-Mo sulfide catalyst has excellent hydrodesulfurization activity and ultra-high hydrogenation performance, which can be attributed to the high stacking number of MoS₂ layers.     

络合制备技术在加氢催化剂中的应用

以柠檬酸为例,阐述了络合制备技术在加氢催化剂制备过程中的应用。通过总结柠檬酸在配制金属浸渍液、浸渍、干燥、焙烧以及硫化过程中的作用,揭示了柠檬酸提高催化剂性能的作用机制。首先,在适宜pH值区间浸渍液中的柠檬酸与金属物种形成的络合物有助于调节Ni(Co)与W(Mo)物种的硫化速率。其次,在硫化过程中部分柠檬酸转化为碳物种保留在催化剂上。这些碳物种的存在一方面可修饰载体表面,促进金属物种硫化;另一方面可隔离已生成的WS₂(或MoS₂),避免其聚集长大,有利于形成尺寸较小的高活性Ni(Co)-W(Mo)-SⅡ类活性相。中国石化石油化工科学研究院(RIPP)利用不断改进并完善的络合制备技术,成功开发了RS-1000、RS-2000等一系列高性能柴油超深度加氢脱硫催化剂。     

Co-Mo/SBA-15深度加氢脱硫催化剂的研究

以介孔分子筛SBA-15为载体，担载Co-Mo双金属活性组分制备了深度加氢脱硫催化剂。通过XRD、BET表征，担载金属后SBA-15分子筛仍然保持二维晶相结构，比表面积略有下降。用0.5% 二苯并噻吩（DBT）的环己烷溶液为模型化合物，在固定床反应器上考察了金属负载量的影响及最佳反应条件，并用高硫催化裂化柴油为原料评价了催化剂的脱硫反应活性。结果表明，当催化剂负载Co-Mo（5，25）时，在反应温度360 oC，压力4 MPa，氢油体积比400，空速4.0 h-1的条件下，催化裂化柴油脱硫率最高可以达到95.59%。     

H2S对柴油加氢脱硫影响的研究

采用工业催化剂FHUDS-5和FHUDS-6,模拟工业柴油加氢精制工艺条件,考察了H2S对柴油加氢脱硫的影响,讨论了H2S对柴油加氢脱硫的抑制机理。结果表明:H2S对柴油加氢脱硫有抑制作用,其中H2S对FHUDS-6的抑制作用强于FHUDS-5;在柴油深度加氢脱硫时(硫质量分数小于50μg/g),H2S的抑制作用不明显,即H2S对柴油加氢脱硫反应的抑制作用随着反应深度的加大而变小。因此,工业上常规加氢脱硫过程中必须控制循环氢中H2S的浓度,以减小H2S对柴油加氢脱硫反应的抑制作用,从而降低成品柴油中硫含量。     

Mo-Ni-P/SBA-15-γ-Al_2O_3催化直馏柴油加氢脱硫

将介孔分子筛SBA-15和γ-Al2O3通过机械混合制得混合载体,担载Mo-Ni-P活性组分,制备了直馏柴油加氢脱硫催化剂。在固定床反应器上,以直馏柴油为原料,对该催化剂进行加氢脱硫反应活性评价。结果表明,最佳加氢脱硫反应条件为：温度360℃,压力6.0 MPa,氢气/原料油（体积比）600,空速2.0 h-1。在此条件下,直馏柴油的脱硫率达到98.23%,总硫量由811μg/g降至16μg/g。     

设计浸渍液中金属前驱物分子结构来制备高效NiMo/Al2O3加氢脱硫催化剂

通过设计浸渍液中金属前驱物的分子结构以期制备高效的NiMo/Al₂O₃加氢脱硫催化剂。首先设计了5种典型的浸渍液。不同浸渍液的LRS表征结果表明检测到的含钼前驱体主要有类 [Mo₄(citrate)₂O₁₁]^4-, [P₂Mo₁₈O₆₂]^6-和[P₂Mo₅O₂₃]^6-等。UV-Vis光谱表征结果发现,当浸渍液中同时添加柠檬酸和磷酸时,可改变镍物种的存在状态。采用初始润湿法负载金属组分经干燥后制备了相应的NiMo/Al₂O₃催化剂。干燥后催化剂的LRS表征结果表明,上述不同分子结构的金属前驱物均至少有一部分可完好的保留在载体上,尽管金属前驱物与氧化铝载体之间不可避免的存在着界面反应。催化剂经硫化后,借助N₂物理吸附、TEM和XPS对新鲜硫化的催化剂进行了表征。结果表明,浸渍液中的不同金属前驱体主要会产生(Ni)MoS₂片晶形貌以及镍助催化效果的差异。其中,与采用类  [Mo₄(citrate)₂O₁₁]^4-制备的催化剂相比,采用类[P₂Mo₅O₂₃]^6-前驱体制备的催化剂所形成的Ni-Mo-S活性相较少且分散较差。而采用浸渍液中同时存在类  [Mo₄(citrate)₂O₁₁]^4-, [P₂Mo₁₈O₆₂]^6-和[P₂Mo₅O₂₃]^6-等含钼前驱体制备的催化剂则由于其能形成更多的分散较好的Ni-Mo-S活性相而表现出更高的4,6-DMDBT加氢脱硫活性。