均一介孔Al2O3劣质蜡油加氢脱氮催化剂研究进展

提高加氢脱氮（HDN）性能是劣质蜡油加氢处理催化剂开发的关键和难点，而催化剂载体材料的制备及改性技术研究是获得高性能劣质蜡油加氢处理催化剂的核心。本文针对常规Al₂O₃孔径分布较大而不利于反应物的扩散及比表面积的提高问题，介绍了均一介孔Al₂O₃（MA）载体的制备方法（溶胶-凝胶法、沉淀法、水热合成法）及优缺点。为提高催化剂加氢脱氮活性，综述了Al₂O₃载体的助剂（磷、硼、氟）改性、复合氧化物（钛铝、硅铝复合氧化物）改性及复合改性的最新研究进展，分析了改性后载体酸性及与活性相间相互作用的变化以及对催化剂加氢脱氮性能的影响。指出未来应着重于均一介孔Al₂O₃载体及复合改性两方面的研究，以期获得高活性劣质蜡油加氢脱氮催化剂。     

Si改性对NiMo/Al2O3催化剂加氢脱硫性能的影响

以中和法合成的不同SiO₂含量的改性氧化铝为载体,本文制备系列Si改性的NiMo/Al₂O₃催化剂,采用X射线衍射（XRD）、N₂物理吸附（BET）、程序升温脱附（NH₃-TPD）、吡啶吸附红外光谱（Py-IR）、程序升温还原（H₂-TPR）、高分辨透射电镜（HRTEM）和X射线光电子能谱（XPS）等分析手段进行详细表征。表征结果显示,引入Si减弱了活性金属与载体之间的相互作用,改善了催化剂的孔结构与表面酸性分布,提高了活性相分散度和金属硫化度,促使形成更多的II类NiMoS活性相。以二苯并噻吩（DBT）为模型化合物,在固定床加氢装置上考察了系列催化剂的加氢脱硫（HDS）性能,结果表明,引入Si可降低DBT的加氢反应活化能,提高反应速率常数,进而提高催化剂的加氢脱硫活性。对比DBT转化率在50%时的脱硫产物分布表明引入Si可影响催化剂的反应路径选择性,直接脱硫路径（DDS）选择性从83.69%增加至92.89%,证实了催化剂的表征规律。     

制备条件对Ni_2P/TiO_2-Al_2O_3催化剂的HDN性能影响

采用原位还原技术制备出Ni2P/TiO2-Al2O3催化剂,以喹啉为模型化合物对催化剂的加氢脱氮性能进行评价。主要考察复合载体中不同钛铝配比、不同Ni/P摩尔比对催化剂活性的影响及确定活性组分Ni2P负载量,确定该加氢脱氮催化剂最佳制备方法为:当n(Ti)/n(Al)=1/4,Ni2P负载量25%(wt)。在压力为3 MPa,体积空速为3 h-1,氢油体积比为500,反应温度为360℃的条件下,催化剂的加氢脱氮活性最高,可达98%。     

Co/Si/Mo/Ni/Al2O3催化剂对汽油加氢脱硫性能的影响

为了研究活性组分的负载对催化剂加氢脱硫性能的影响,设计并制备了Co/Si/Mo/Ni/Al₂O₃多元复合催化剂。通过固定床催化剂评价装置对其进行二苯并噻吩加氢脱硫反应活性评价,并利用X射线衍射仪（XRD）、N₂吸附测试仪、X射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）和Mapping等分析测试手段对催化剂进行表征。结果表明,复合催化剂具有优良的加氢脱硫性能,当活性组分负载量为（0.5%Co）/（1.5%Si）/（3.0%Mo）/（10.0%Ni）/Al₂O₃时,其加氢脱硫性能最高可达到96.1%。     

制备方法对Ni-Mo/Al2O3加氢催化剂性能的影响

以优化制备工艺为目的,研究不同制备方法对Ni-Mo/Al₂O₃加氢催化剂性能的影响。分别采用常规负载法、“一步成型法”和“沉淀打浆法”制备了Ni-Mo/Al₂O₃加氢催化剂,以氮气吸附（BET）、X射线衍射（XRD）、程序升温脱附（NH₃-TPD）、程序升温还原（H₂-TPR）和高分辨透射电镜（HR-TEM）等表征手段对3种方法制备的催化剂进行分析,并以50mL高压加氢装置考察了催化剂的反应性能。研究结果表明,与负载法相比,采用“一步成型法”和“沉淀打浆法”制备催化剂,孔容和比表面积大幅提高,但物相形态并没有发生转变;“一步成型法”制备的催化剂酸分布呈现出强酸比例升高的趋势,金属还原性及分散度也比负载法有所下降,“沉淀打浆法”制备的催化剂则显示出较高的中强酸量比例,金属还原性与分散度亦优于负载法催化剂。对催化剂的评价结果显示,针对不同的原料,3种催化剂均具有较好的加氢脱硫、脱氮和芳烃饱和活性,但总体上“一步成型法”制备的催化剂活性较负载法有所不足,而“沉淀打浆法”制备的催化剂活性则优于负载法,评价结果与催化剂的表征分析相吻合。     

微波辅助制备Ni-W-P/γ-Al2O3煤焦油加氢催化剂

采用微波辅助浸渍法、微波管式焙烧制备了Ni-W-P/γ-Al₂O₃催化剂,并以中低温煤焦油轻油为原料,在固定床反应器装置上评价了催化剂的加氢活性。通过N₂吸附-脱附、GC-MS等方法对催化剂的物化性能及加氢产物油进行表征,并根据FHH模型,计算出催化剂的表面分形维数。结果表明,添加助剂P可调节催化剂的微观孔结构,改变催化剂的酸性分布与强度,并有助于加氢饱和反应的进行;当助剂P含量为0.9%时,催化剂的加氢脱硫、脱氮活性最高,加氢饱和性能最好;焙烧温度直接影响催化剂物性参数,当温度为500 ℃时,加氢活性最高、加氢产物品质最佳;微波焙烧相比常规制备方法,可增加晶粒烧结程度,形成更多三维孔隙结构,为加氢反应提供更大的表面和空间,且增加中等强度酸的酸量,更有助于表面活性组分的分散及硫化性的增强。     

模板法制备TiO_2-Al_2O_3载体对萘加氢催化剂的影响

采用模板法制备了介孔TiO_2-Al_2O_3载体,以磷酸二氢铵为磷源,硝酸镍为镍源,制备了介孔Ni_2P/TiO_2-Al_2O_3(简称Ni_2P/TA-n,n为Ti与Al的摩尔比,n=1/20,1/10,1/5)催化剂。采用XRD,N2吸附-脱附,SEM,FT-IR,NH_3-TPD和XPS对催化剂进行了表征,并以萘加氢为探针反应,评价了催化剂性能。结果表明,Ni_2P/TA-n(n=1/20,1/10,1/5)催化剂以层状形式存在,钛的引入使得P和Al的化学环境发生改变,可以抑制六配位的Al O6的生成,而且可以减弱载体中四配位Al~(3+)与负载的金属磷化物之间强的相互作用,有利于Ni_2P相的生成。催化剂具有明显的介孔结构,随n的增加,孔容和比表面积先增加后减小。催化剂以中强酸为主,TiO_2的引入降低了Al_2O_3的酸强度。适宜的介孔孔道、酸性和高的Ni_2P相纯度使Ni_2P/TA-n(n=1/20,1/10,1/5)的催化活性和选择性明显高于以溶胶凝胶法制备的TiO_2-Al_2O_3为载体的Ni_2P/TiO_2-Al_2O_3(SG)。介孔Ni_2P/TA-1/10的催化活性和选择性最高,分别达到98.7%和80.5%,催化剂在线使用100 h仍具有活性且选择性没有明显变化。     

Co-Mo-Ni-W/γ-Al2O3柴油加氢精制催化剂的研制

采用浸渍法制备Co-Mo-Ni-W/γ-Al₂O₃柴油加氢精制催化剂,考察了扩孔剂及焙烧温度对载体物化性能的影响和浸渍液的配制方法对其稳定性的影响。并考察了催化剂第1次浸渍后的焙烧温度以及3种催化剂的加氢精制活性。实验结果表明,在载体制备过程中适量加入扩孔剂,可得到孔分布集中、比表面积和孔容适中的载体;载体于550 ℃焙烧时,可制备出具有良好的孔分布和较高机械强度及较大的比表面积的催化剂;在低温条件下配制的浸渍液具有良好的稳定性和可溶性;催化剂第1次浸渍后于450 ℃条件下焙烧,可使催化剂中的各活性组分均匀分布于载体上; 通过催化剂的加氢活性评价,3种催化剂均具有良好的柴油加氢精制活性和工业应用前景。     

共沉淀法制备Ni/Al2O3催化剂的研究

油脂加氢催化剂是以金属镍为活性组分、氧化铝为载体制备的Ni/Al2O3催化剂。在制备催化剂过程中,其合成条件直接影响着催化剂的最终活性。以工业硝酸镍、碳酸钠和自制氧化铝粉为原料,利用共沉淀的方法制备加氢催化剂,考察了反应温度、反应时间、反应液pH及反应过程中搅拌转速对催化剂活性的影响。通过实验数据汇总分析,最终确定制备Ni/Al2O3油脂加氢催化剂的最佳条件：反应温度为85 ℃、反应结束时溶液pH=8.0、反应时间为1.5 h、搅拌转速为600 r/min。在此条件下制备的Ni/Al2O3催化剂,经棕榈油加氢评价后测定的碘值最低。     

NiB／SiO2非品态合金催化剂用于合成3-苄氨基-4-甲氧基-乙酰苯胺

以3-氨基-4-甲氧基乙酰苯胺（AMA）、苯甲醛（BAD）为原料，采用负载型NiB/SiO2非晶合金催化剂，缩合加氢制备3-苄氨基-4-甲氧基乙酰苯胺（BAMA）。考察不同条件对催化剂活性的影响，同时对制备的催化剂和产物进行相关表征。优化工艺条件为：催化剂中Ni2＋：BH4-=1：2．5，n（AMA）：n（BAD）=1：1,1，m（cat）：m（AMA）=2.5％，反应温度55～600C，反应压力1．2MPa，BAMA收率可达92．7％。     

MoP/SiO2-TiO2-ZrO2下萘的加氢脱芳工艺优化

采用共沉淀法制备了SiO2-TiO2-ZrO2复合载体,以此载体制备了MoP/SiO2一TiO2-ZrO2催化剂,在微型固定床反应器上以萘的十二烷溶液为模型化合物,通过正交试验考察了反应温度、反应压力、体积空速和V(氢)∶V(油)4个因素对脱芳效果的影响,得到了加氢脱芳的适宜工艺条件为:反应温度360℃、反应压力5 M...     

Dearomatization of petroleum fractions on a composite catalyst containing hydride ZrNiHx and talum

Processes of dearomatization of reforming benzine, kerosine fraction and liquid paraffins on a composite ZrNiH_x (40%)-talum catalyst have been investigated. The influence of process conditions (pressure, temperature and volume feedrate of feedstock) on the degree of dearomatization has been shown. Investigation of the physicochemical properties of the catalyst before and after experiments has made it possible to conclude that the catalyst is deactivated by organic sulphur compounds contained in kerosine fraction owing to the formation of surface nickel sulphides. The strength of the catalyst did not change during tests and amounted to ∼-35 kg/cm². It was shown that the catalyst exhibits high activity in the dearomatization of liquid paraffins, and there the time of stable operation is at least 45 hr.     

Catalytic Enantioselective Arylative Dearomatization of 3‐Methyl‐2‐vinylindoles Enabled by Reactivity Switch

The first catalytic asymmetric dearomatization of 3‐methyl‐2‐vinylindoles has been established by using quinone monoimides as suitable electrophiles in the presence of chiral phosphoric acid, which afforded chiral indole derivatives bearing a quaternary stereogenic center in a chemospecific and highly enantioselective fashion (up to 81% yield, >99% ee). The success of this reaction was enabled by the reactivity switch of 3‐methyl‐2‐vinylindoles, which has not been reported before. This reaction also represents the first catalytic asymmetric arylative dearomatization of vinylindoles, which will help confront the challenges in catalytic asymmetric arylative dearomatization and dearomatization of vinylindoles.

     

V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂在柴油机NH3-SCR系统中的性能

针对柴油机运行工况特点及柴油机尾气成分特点,以工业纯锐钛型二氧化钛、偏钒酸铵、偏钨酸铵、钼酸铵为主要原料制备了颗粒状V₂O₅-WO₃-MoO₃/TiO₂催化剂,以Lister Petter TR1重型直喷式单缸柴油机为依托搭建试验台,研究了在真实柴油机尾气环境下催化剂的脱硝性能。结果表明,柴油机负载增大,催化剂脱硝活性呈现下降趋势。1800 r·min^-1时,脱硝活性最大值87.1%在负载25%、反应温度380℃、空速20000 h^-1、氨氮比1.0处取得。柴油机负载不同,导致催化剂活性温度窗口(脱硝活性>70%)发生较大变化,与负载25%相比,负载50%活性温度窗口减小约60℃。增大柴油机负载可以提高NH₃/N₂O反应起始温度,但是同时会导致高温区间(>400℃)N₂O生成量增大。     

MnOx/WO3/TiO2低温选择性催化还原NOx机理的原位红外研究

浸渍法制备15% MnO_x/5% WO₃/TiO₂低温脱硝催化剂,利用原位傅里叶变换红外（in situ FT-IR）设计包括多种吸附反应以及不同预处理方式的微观暂态试验与微观稳态试验,研究其NH₃-SCR脱硝反应机理,并推测反应路径。结果表明,催化剂的NH₃-SCR反应主要以Eley-Rideal机理方式进行,仅在一定温度条件下可以看到Langmuir-Hinshclwood反应路径。催化剂表面Lewis酸位的NH₃吸附是还原剂的主要来源,Brønsted酸位吸附的NH₄⁺随温度上升参与反应的比例略有提高。NH₃的吸附活化是整个反应的控制步骤,吸附态NH₃更易与NO₂发生反应,NO与催化剂表面的相互作用明显弱于NO₂。NO会在催化剂表面氧化活性中心形成大量双齿配位型硝酸盐,阻碍NH₃的吸附和活化,O₂存在条件下促进NH₃-SCR反应进行,阻止NO在催化剂表面形成双齿硝酸盐。NO与NH₃在催化剂表面存在吸附竞争,NO的吸附作用强于NH₃,温度达到100℃后吸附的NH₃方可大量活化并与NO_x发生进一步反应。     

固体碱K_2CO_3/Al_2O_3催化酯交换法合成乙二醇甲醚乙酸酯

以固体碱K2CO3/Al2O3为催化剂,催化乙酸乙酯和乙二醇甲醚酯交换合成了乙二醇甲醚乙酸酯。考察了反应物摩尔比,催化剂用量,反应时间,催化剂重复使用等因素对反应的影响,结果表明:当n(乙酸乙酯)∶n(乙二醇甲醚)=4∶1,K2CO3/Al2O3用量为总反应物质量的1.0%,反应4.5h时,乙二醇甲醚的转化率为98.8%,选择性为100%;催化剂重复使用5次后,乙二醇甲醚的转化率仅下降3.7%。     

MoO_3/SiO_2催化合成乙酸正丁酯

采用等体积浸渍法制备了MoO3/SiO2负载型催化剂,并用于催化乙酸与正丁醇的酯化反应。考察了反应条件对乙酸转化率的影响。结果表明,适宜的反应条件为反应时间3h、原料醇酸比为4:1、催化剂用量为1.0g,乙酸的转化率为95%左右,乙酸正丁酯的选择性为100%,催化剂可重复使用。     

负载型MoO_3/SiO_2催化合成乙酸乙酯

采用等体积浸渍法制备了MoO3/SiO2负载型催化剂,并用于催化乙醇和乙酸的酯化反应。考察了催化剂的制备条件及反应条件对醋酸转化率的影响。结果表明,催化剂适宜的制备条件为焙烧温度450℃,焙烧时间4 h,MoO3负载量为20%;适宜的反应条件为反应时间3 h、原料醇酸比为1.4︰1、催化剂用量为醋酸质量的1.9%,醋酸的转化率为79%,乙酸乙酯的选择性为100%,催化剂可重复使用。     

添加氧化锆对二氧化碳加氢合成二甲醚催化剂Cu-ZnO-Al_2O_3/HZSM-5性能的影响

本文采用共沉淀沉积法及化学还原法制备了一系列的非晶态铜基催化剂,在常规固定床高压流动反应装置上对其CO2加氢合成二甲醚催化性能进行了研究。结果表明:添加ZrO2提高CO2转化率;经NH3-TPD表征可知,氧化锆能增强催化剂表面酸性。另外,催化剂中HZSM-5分子筛含量增大,能显著提高二甲醚的选择性。XRD分析表明,催化剂中各个组分分散均匀。     

MoO3/TiO2催化剂的二苯并噻吩加氢脱硫性能

以介孔氧化钛晶须成型材料为载体,通过浸渍法制备不同MoO3负载量的MoO3/TiO2加氢脱硫催化剂. XRD分析表明,介孔氧化钛晶须成型载体为纯锐钛矿相,MoO3负载量为7.2%(w)的催化剂未出现MoO3的衍射峰;BET分析显示,负载7.2%(w) MoO3后,氧化钛晶须成型载体的比表面积和孔容能保持原来的80%以上. 活性评价结果表明,未经预硫化的MoO3/TiO2催化剂直接应用于二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫反应时,在温度280~300℃、氢分压2.0 MPa、体积空速4 h-1、H2/油体积比600的条件下,DBT转化率达100%. 将模型溶液中硫含量由400′10-6 g/g降至10′10-6 g/g以下,催化剂表现出较高的活性,且在一定条件下运行1000 h未出现失活迹象.