有机固废合成气原位净化催化剂设计及反应器分析

焦油脱除是实现有机固废气化制合成气连续运行的关键。常规金属类的焦油裂解催化剂尽管裂解能力强,但在固废气化高焦油、高水的环境下容易失活,催化剂再生和使用成本高。本研究设计并制备了一种比表面积达1384.2m²/g的生物质半焦催化剂,该催化剂用于可原位脱除焦油的有机固废气化反应器中,使用后的生物质半焦无需再生,直接落入气化反应器作为有机固废气化原料,大幅降低了焦油脱除成本。此外,本文通过对生物质半焦表面性质的测定及模型化合物甲苯在生物质半焦上裂解的活性评价,构建了半焦催化剂的失活动力学模型。在此基础上,利用多场耦合软件COMSOL对该催化剂在示范工程工艺条件下的焦油脱除过程进行仿真,考察了催化剂停留时间、装填量以及催化剂反应器形状对裂解过程的影响。结果表明,当脱除焦油的反应器高径比为1.0,全部填充催化剂时,出口焦油浓度可在4～6s内降为0,且合成气中H₂浓度为0.032kg/m³,CO浓度为0.50kg/m³。     

铁基脱硫剂超重力法脱除硫化氢

用N₂和H₂S的混合气模拟含硫天然气, 以铁基脱硫剂为脱硫液, 采用超重力旋转填充床(RPB)进行脱除H₂S的集约化实验研究, 考察了原料气H₂S质量浓度、含硫原料气流量、脱硫液流量、温度及RPB转子转速对H₂S脱除率的影响。实验结果表明, 铁基脱硫剂超重力法脱除H₂S的较佳工艺条件为原料气H₂S含量14g/m³, 原料气流量0.45m³/h, 脱硫液流量13.5L/h, 脱硫液温度40℃, RPB转子转速1000r/min。在此条件下, H₂S脱除率稳定在99.98%以上, 脱硫后净化气H₂S含量小于2mg/m³。另外, 舍弃再生用RPB, 采用直接向脱硫富液储槽鼓空气的方法, 脱硫剂氧化再生良好, 脱硫效果保持不变, 且可长时间稳定运行。因此, 铁基脱硫剂超重力法脱硫工艺简单、效率高、设备体积小, 可实现海洋油气平台天然气或石油伴生气脱硫的集约化, 工业化应用前景广阔。     

电石炉尾气脱硫净化工艺的开发

电石炉尾气中的硫、氧及其他杂质脱除是电石炉尾气综合利用的难题,为此,提出了一种脱硫净化工艺,该工艺采用TSA除杂+水解脱硫+深度脱硫+低温脱氧+脱烃的方法,从而将电石炉尾气中的有机硫及杂质脱除,脱氧采用复合氧化物催化剂脱氧,通过循环控制脱氧反应器入口氧体积含量在0.5%左右,使脱氧反应温升平稳,在低温下降氧进行反应脱除,从而控制催化剂结焦积碳的风险,延长了脱氧催化剂的使用寿命,脱烃采用贵金属催化剂,可在较低温度条件下脱烃。工业实验表明,该工艺可以将气体中的硫化物脱除至0.1 mg/m³以下,氧含量脱除至30μL/L以下,不饱和烃含量<0.1 mg/m³,从而达到深度利用的要求。     

净化专利

发明名称：一种轻质油品氧化脱硫的方法;发明名称：一种用于通过烷基化反应脱除汽油中硫化物的催化剂及其制备方法;发明名称：高硫容铁系脱硫剂的制备方法;发明名称：一种脱硫溶剂;发明名称：用于脱除有机硫化物的脱硫剂、其制备方法以及使用该脱硫剂脱除有机硫化合物的方法     

废FCC催化剂及烟气脱硫废渣的处理研究进展及应用

2016年新颁布《国家危险废物名录》将废FCC催化剂定性为危险废物,另外烟气脱硫废渣主要成分为废FCC催化剂,所以对废FCC催化剂及烟气脱硫废渣资源化利用的问题亟待解决。本文介绍了废FCC催化剂及烟气脱硫废渣的失活原因与危害,论述了现阶段国内外废FCC催化剂的主要处理技术和利用情况,主要包括物理分离法、化学再生技术、废水吸附剂、精制润滑油和石蜡、水泥辅料等,为未来废FCC催化剂的减量化、无害化、再生与资源化提供工业应用参考。     

V2O5-MoO3/Tio2催化滤袋的制备及中试应用

为解决现有Mn基催化滤袋SO₂中毒的问题,制备了基于V₂O₅-MoO₃/TiO₂的催化滤袋,用于在180~260℃范围内同时去除NO_x和粉尘。实验结果表明,双层滤袋在气体过滤面速度为0.2 m/min时具有良好的脱硝活性和抗硫抗水性能。在纯氧玻璃窑炉中试中采用制备的双层催化滤袋进行了试验,烟气量为2000~3000 m³/h、SO₂浓度在20~30 mg/m³范围内、水蒸气含量10%（体积分数）、NO_x浓度为400~550 mg/m³,在170~210℃范围内NO_x转化率可达到88.14%~95.06%,验证了催化滤袋的脱硝性能;连续运行1500 h后,活性出现5%左右的微弱衰减;在高硫烟气条件下（300~500 mg/m³）连续运行100 h发现催化滤袋失活,SEM-EDS和XPS表征证明催化剂失活是由于硫铵类物质在滤袋纤维表面沉积,部分活性位点被覆盖所致。     

水泥窑炉湿法脱硫耦合控制SNCR脱硝氨逃逸的研究

针对水泥分解炉脱硝系统氨逃逸问题,提出了利用湿法脱硫系统实现水泥工业烟气氨排放达标的方法。通过在水泥窑尾脱硫系统进行试验,研究了湿法脱硫系统对气态NH₃的脱除特性。结果表明,湿法脱硫系统浆液吸收作用能有效脱除烟气中的气态氨。液气比、脱硫浆液pH及浆液中氨氮浓度对尾气中氨逃逸影响较大。增大液气比有利于提高氨脱除效率,在液气比由4.3 L/m³提高到7.0 L/m³时,氨脱除效率由86.0%提高到92.5%;当浆液pH由5.8升高至6.4时,氨脱除效率由94%降低至67%;氨氮浓度由4.03×10³ mg/L升高至4.06×10³ mg/L时,氨脱除效率由91.9%降低至86.0%。     

电解脱硫废水及产物回喷氧化烟气中Hg0的研究

为了处理燃煤电厂排放的高氯脱硫废水、解决烟道气氯元素质量分数不足及选择性催化还原催化剂对Hg⁰氧化效率较低等问题,利用电解法降低脱硫废水中的氯离子质量分数,并将电解产物回喷入烟道内,提高Hg⁰氧化效率。研究了电流和氯离子初始质量浓度对脱硫废水中Cl^-脱除量和阳极电解产物中Cl₂所占比例的影响。考察了不同条件下的电解脱硫废水阳极液产物回喷到烟道内对SCR催化剂氧化Hg⁰的效率的影响。随着电流和氯离子初始质量浓度的增加,脱硫废水中的Cl^-脱除量有所增加,阳极电解产物中Cl₂所占比例也有增加的趋势。将不同电解脱硫废水阳极液产物回喷至燃煤烟气中,SCR催化剂对Hg⁰氧化效率明显提升。     

钙镁氧化物及氢氧化物脱除SO3协同防治催化剂低温失活

在实验室中试台架上,开展了Ca(OH)₂、CaO、Mg(OH)₂和MgO四种碱基吸附剂粉体喷射脱除烟气SO₃的实验,研究了碱基吸附剂脱除烟气SO₃的影响因素,探究了碱基吸附剂脱除SO₃技术对选择性催化还原（SCR）催化剂硫酸氢铵失活温度的影响。采用比表面积法（BET）、傅里叶红外光谱（FTIR）等手段对吸附剂进行表征,以判断吸附产物和吸附机理。结果显示：碱基氢氧化物吸附剂的SO₃脱除效果优于碱基氧化物吸附剂;Mg基吸附剂优于Ca基吸附剂;当烟气中SO₃浓度为35μL/L时,Mg(OH)₂含量为600mg/m³时具有最高的SO₃脱除效率,达到95%左右。对低温失活后的SCR催化剂进行FTIR表征证实了催化剂表面硫酸氢铵的生成。此外,通过碱基吸附剂降低烟气中SO₃浓度后,SCR催化剂在低温时的失活得到了显著缓解,可明显降低SCR催化剂的硫酸氢铵失活温度约20℃,有助于挖掘机组调峰深度。     

GARDES-II技术配套系列催化剂联评

以大庆炼化催化裂化(FCC)汽油为原料,模拟大庆炼化汽油加氢装置工业生产情况,串联评价工业生产的GRDES-II技术配套系列催化剂(GDS-10/22/32/42)。结果表明,在全馏分FCC汽油经过反应温度125 ℃的预加氢催化剂GDS-22后,按照切割温度50 ℃将其切割为轻汽油(LCN)、重汽油(HCN),其中HCN依次经过反应温度分别为245 ℃和360 ℃的选择性加氢脱硫催化剂GDS-32和辛烷值恢复催化剂GDS-42后,与LCN进行调和。与FCC汽油原料相比,调和产品的硫含量由110.74 mg·kg^-1降至6.65 mg·kg^-1,脱硫率为94%,烯烃体积分数降低9.8%,芳烃体积分数增加1.9%,RON损失0.7个单位,满足大庆炼化国ⅥA汽油调和要求。     

From waste to best: excellent desulfurization performance of spent FCC catalyst

Fluidized catalytic cracking (FCC) is an important link in heavy oil processing. Industrial FCC catalyst which mainly consists of molecular sieves, substrates and adhesives is used in large quantities every year. Spent FCC catalyst is one kind of hazardous solid waste that is hard to handle. In this paper, we used a spent FCC catalyst as a desulfurization adsorbent, and show that it displays advanced desulfurization property. Furthermore, regeneration experiment showed that calcination was an effective method to remove the sulfides adsorbed in spent FCC catalyst, after four cycles it still owned a high sulfur adsorption ability. The results of metal impregnation indicated that the high ability to remove sulfur in LPG was due to those metals deposited on WC. The sulfur removal further increased by calcination of the spent catalyst since carbon deposition on the catalyst surface which blocked the active sites was minimized by calcination, thus leading an increase in the number of active sites available.     

催化、动力学与反应器Pt/Y催化剂催化FCC柴油加氢制备BTX

利用Pt/Y催化剂,在固定床反应器中,温度380℃、压力3 MPa、氢油体积比1000及质量空速1.0 h^-1条件下,分别采用加氢处理的全馏分和轻馏分催柴为原料制备苯、甲苯和二甲苯（BTX）,获得（C₆+C₇+C₈）芳烃的总选择性分别为9.4%和33.9%。对原料和液体产物进行的气相色谱和质谱分析表明,BTX主要经过重芳烃的加氢饱和、裂解等反应生成,中间物质为烷基苯、四氢萘、茚满及茚类等单环芳烃。通过对反应原料以及对反应前后催化剂的N₂吸脱附、NH₃-TPD、XRD衍射图谱、TG等物化性质的表征,分析催化剂失活的主要原因。即全馏分催柴原料中高含量的S、N化合物快速吸附造成了催化剂中毒,而轻馏分原料中S、N化合物在催化剂表面的缓慢积累覆盖活性位,造成催化剂逐渐失活。     

制备助剂对体相加氢精制催化剂性能的影响

在体相Ni-Mo-W加氢催化剂活性前驱体制备过程中加入分散剂或沉淀剂,通过XRD、BET和SEM等对Ni-Mo-W复合氧化物活性前驱体进行表征,考察制备助剂对活性金属有效利用率及催化剂性能的影响。结果表明,以氧化铝为分散剂可有效抑制复合氧化物颗粒的团聚,当氧化铝加入质量分数为1. 5%时,催化剂加氢活性最高,对高硫劣质柴油的脱硫率达99. 9%。以尿素为沉淀剂对活性前驱体制备过程中以离子形态存在的金属向复合氧化物形态发生转化的效果最佳,有效提高了金属有效利用率和催化剂活性,减少原料损失,降低反应尾液处理难度,当尿素加入质量分数为1%时,催化剂活性最高,在350℃、6 MPa、空速1. 5 h~(-1)和氢油体积比600条件下,可将高硫劣质FCC柴油硫含量脱除至10. 2μg·g~(-1),脱硫率达99. 9%。     

铜铈改性镁铝尖晶石作为助催化剂同时脱除FCC烟气中的SOx,Nox

为降低催化裂化烟气中的SO_x、No_x,采用溶胶凝胶法合成了Mg-Al尖晶石,并通过共胶法进行金属氧化物改性制备得到催化裂化烟气脱硫脱硝助催化剂。在小型固定床反应装置上考察了铜铈改性以及烟气中O₂含量对尖晶石脱硫脱硝性能的影响,并在小型提升管装置上考察了铜铈复合改性后尖晶石同时脱硫脱硝的性能。结果表明：经铜铈复合改性后的尖晶石脱硫活性最高,40min内仍能保持90.67%的SO₂脱除率;含铜尖晶石的脱硝性能最优,450℃后NO转化率达100%。烟气中O₂含量对脱硫有利而对脱硝不利,当O₂含量过高时,NO不能有效脱除。原位红外漫反射分析表明：含铜尖晶石良好的脱硝性能是因为其含有的Cu⁺对CO优异的吸附性能,O₂的影响在于其与CO的反应,导致CO消耗。提升管装置评价实验结果表明：主风量为0.6m³/h时,CuCe-MgAl脱硫效率为59.96%,脱硝效率为87.63%。当主风量为0.8m³/h时,脱硫效果提升至74.50%而失去了脱硝功能。     

CeO2-ZnO/KIT-6催化剂在光催化吸附脱硫中的应用

光催化吸附脱硫技术在油品脱硫领域引起了极大的关注,具有高光催化活性和有机硫化物吸附能力的双功能材料的开发是关键。首次合成了3D介孔二氧化铈-氧化锌/KIT-6（CeO₂-ZnO/KIT-6）催化剂,并应用于二苯并噻吩（DBT）的光催化吸附脱硫。通过X射线衍射（XRD）、氮气吸附-脱附和透射电子显微镜（TEM）等手段对催化剂进行表征,并研究了催化剂在光照下对DBT的转化性能。实验结果表明,在没有额外添加氧化剂（例如氧气、过氧化氢或有机氧化剂）的情况下,CeO₂-ZnO/KIT-6具有很好的光催化脱硫能力,当二氧化铈质量分数为10%、氧化锌质量分数为15%时,催化剂CeO₂-ZnO/KIT-6对DBT的转化率可达90%,最大吸附量（以硫计）为8.1 mg/g。无氧化剂体系对于燃料的后续处理非常有利,并且可以明显降低脱硫成本。     

乙炔氢氯化制氯乙烯Pt/C催化剂的性能

以PtCl₄和PtCl₂为活性组分,活性炭为载体,采用浸渍法制备Pt/C催化剂,考察Pt/C催化剂用于乙炔氢氯化制取氯乙烯的催化性能,并采用热重分析、N₂等温吸附-脱附和H₂-TPR等方法对Pt/C催化剂进行表征。结果表明, 加入少量Pt(Ⅱ)（质量分数20%）有利于提高催化剂的初始活性,但加剧了催化剂失活。而活性组分被还原是催化剂失活的主要原因,反应过程中积炭堵塞微孔结构也是导致催化剂失活的原因。     

ZSM-5/γ-Al2O3质量比对FCC轻汽油异构化/芳构化性能影响

通过调变ZSM-5分子筛与γ-Al₂O₃质量比,采用等体积浸渍法制备系列FCC轻汽油异构化/芳构化催化剂。本文采用X射线衍射（XRD）、N₂吸附脱附、扫描电子显微镜（SEM）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）、红外光谱（IR）和吡啶红外光谱（Py-IR）等手段对其进行表征,并以乌鲁木齐石化醚后C₅掺杂液化石油气（LPG）为原料对催化剂异构化/芳构化性能进行评价。实验结果表明,ZSM-5分子筛与γ-Al₂O₃质量比的调变可以改变催化剂的酸性质及孔结构性质。在反应温度380℃、反应压力1.0MPa、反应空速1.0h^-1、氢/油体积比100、LPG进量4.4g/h的条件下,ZnLa/ZSM-5/γ-Al₂O₃-1异构化/芳构化产物与反应原料相比,烯烃体积分数降低27.49%、异构烷烃体积分数增加15.87%、芳烃体积分数增加3.97%,辛烷值损失3.38个单位,产品收率高达89.90%,实现了异构化/芳构化大幅降烯烃保辛烷值的目标。     

Review on the deactivation of FCC catalysts by cyclic propylene steaming

The deactivation of FCC catalysts in small-scale units in the presence of contaminant metals has been the industry workhorse for a number of years due to the robustness and simplicity of such methods.

A major advance in the deactivation of metallated catalysts on a small-scale that better simulated the performance of commercial FCC catalyst, was the introduction of the cyclic propylene steaming (CPS) method. In the CPS protocol, FCC catalyst is impregnated with vanadium and nickel prior to deactivation in reduction–oxidation cycles and the latter provides significant advantages over traditional methods such as the Mitchell approach. In certain situations, however, the contribution of vanadium to catalyst deactivation is over-emphasized in the CPS method, and therefore this method has been developed further.

This paper describes a number of modifications that have been made to the CPS method to further attenuate the destructive effects of vanadium on the FCC catalyst during deactivation. This includes exposing the metallated catalyst to pre-stabilisation steps with reduction-oxidation cycles and changing the ratio of the time the catalyst spends in reducing and oxidising environments during the CPS cycles. The comparison of activity and selectivity data obtained from FCC catalysts having age distribution with those obtained from CPS showed that both scenarios gave the same catalyst ranking.

These investigations have also shown that the use of reduction–oxidation cycles better simulates the deactivation of FCC catalysts in the absence of contaminant metals. These investigations have also shown that the use of reduction–oxidation cycles better simulates the deactivation of FCC catalysts in the absence of contaminant metals “the part” than traditional deactivations in a 100% steam atmosphere.     

Deactivation of hydrodesulfurization catalysts by metals deposition

Primary causes of deactivation of hydrodesulfurization catalysts are partial poisoning of the interior pore surface and pore-mouth plugging by deposition of metals from organo-metallic compounds in the reactor feed. A model is developed to account for both causes of deactivation. It can be used to predict which occurs first: complete surface poisoning or pore-mouth plugging. Equations are formulated for catalyst activity as a function of time for demetallization and also for desulfurization. The results depend upon particle geometry and geometry of deposited species, Thiele moduli for demetallization and desulfurization, and relative rates of desulfurization on fresh and partially poisoned catalytic surfaces. The treatment is for a single, isothermal catalyst particle.