煤焦油加氢脱氮反应网络及催化剂研究进展

煤焦油加氢精制生产车用燃料是提高煤焦油附加值及煤焦油清洁利用的有效手段,煤焦油中含氮化合物复杂多样,如何高效脱出含氮化合物中的氮原子是开发煤焦油加氢脱氮催化剂的研究重点.本文简述了煤焦油中含氮化合物的分布情况及特点,综述了煤焦油中吡啶、喹啉、吲哚等典型含氮化合物的加氢脱氮反应网络的研究现状;加氢脱氮催化剂的研究现状从加氢脱氮反应机理、活性组分、载体、助剂4个方面进行了论述.最后针对煤焦油中含氮组分复杂多样的特性提出了研发高效煤焦油加氢脱氮催化剂的一些新方向.     

加氢脱氮反应研究进展

介绍了油品加氢脱氮反应机理;详细综述了非杂环类化合物、碱性杂环化合物、非碱性杂环化合物等含氮化合物的加氢脱氮反应网络;还从活性组分、载体的改性、助剂的选择等加氢脱氮催化剂改性途径方面作了论述.     

加氢脱氮反应与加氢脱氮催化剂的研究进展

介绍石油馏分中主要含氮组分和其结构特性，以及典型含氮化合物的加氢脱氮反应网络、反应机理、反应动力学，阐述了加氢脱氮催化剂改性的不同途径：载体的改性、活性组分和助剂的选择、活化方法的改进等。     

煤基液体燃料加氢脱氮催化剂的研究动态

煤基粗油中氮含量高达4500mg/L左右,采用石油系的NiMoS催化剂很难实现含氮芳香族化合物的脱除。为开发针对性更强、更高效的加氢脱氮催化剂,本文对煤基粗油加氢脱氮的催化剂研究动态进行了综述。首先介绍了煤基粗油中含氮芳香族化合物的组成及特点,接着围绕传统硫化物催化剂和脱氮性能较高的贵金属催化剂,从活性相的构筑与调控、载体在催化剂中的作用等方面进行了分析,最后比较了上述两种催化剂的催化性能。结果表明：贵金属催化剂活性高于传统硫化物催化剂;添加助金属形成合金可提高贵金属耐硫性与稳定性;采用具有一定酸性、与活性中心相互作用适中的载体的催化剂脱氮性能更佳。在综合分析已有文献和工作基础上,得出只有依据反应体系、特定反应过程来设计专一的加氢脱氮催化剂,才能从根本上提高含氮化合物的脱除率。     

分子筛应用于加氢处理研究进展

石油化学工业的发展和环保要求的提高,需要深度脱除石油组分中含硫、含氮等杂原子化合物.分子筛尤其是介孔分子筛在近年来深度加氢脱硫反应的研究中取得较大的进展,在加氢脱氮反应中也得到较好的应用.由于实际生产过程中,加氢脱硫、加氢脱氮等反应同时进行,且相互影响,因此须考察分子筛在不同反应中的作用.综述了分子筛单独或者与氧化铝组合应用在加氢脱硫和加氢脱氮反应中的研究进展,简要总结了分子筛对催化剂的结构、电子特性、稳定性以及对反应性能的影响.从工业应用的角度,认为需要考虑在工业进料下分子筛的酸强度、酸类型以及分子筛与氧化铝的组合方式对加氢脱硫、加氢脱氮性能影响,深入探究影响催化剂寿命的因素,提高分子筛在该领域应用时的稳定性.     

乙二醇对NiMoP/Al2O3催化剂上喹啉加氢脱氮反应的影响

燃料油中的含氮化合物是空气中NOx的主要来源,为了降低NOx排放,满足日益严格的排放标准,需要降低燃料油中含氮化合物含量,开发研制高效的加氢精制催化剂是达到这一目标的有效手段。通过在NiMoP浸渍液中添加不同含量乙二醇,制备一系列NiMoP/Al₂O₃催化剂,以喹啉为模型化合物,对催化剂进行加氢脱氮活性评价,分析表征各类脱氮产物。结果表明,乙二醇的加入能够大幅提高喹啉脱氮率,尤其是喹啉全加氢产物中C-N键的直接断键能力得到较大提高。     

工业NiW/Al2O3催化剂上喹啉的加氢脱氮宏观动力学

以喹啉为含氮模型化合物,在高压滴流床反应装置中考察了工业NiW/Al2O3催化剂RN-10上的加氢脱氮动力学规律,研究了反应温度330～420℃、氢分压1.2～5.2MPa、氢油比200～800(v/v)、重量空速(WHSV)20～70 h-1等反应条件对喹啉的加氢脱氮反应结果的影响.结果表明,反应温度对喹啉的脱氮率影响较大,提高反应温度可有效提高喹啉的脱氮率;同时,氢分压也是喹啉加氢脱氮的一个重要的影响因素,但是,当氢分压和氢油比较大时,氢分压和氢油比的变化对喹啉的脱氮率基本无影响.采用修正的n(n＜1)级反应动力学模型对实验数据进行拟合,求得了喹啉加氢脱氮反应的表观活化能为180.4 kJ·mol-1.经检验,模型计算结果与实验结果能较好地吻合.     

Ni_2P/SBA-15耦合[Bmim]BF_4催化加氢脱氮的新过程

通过改性固体催化剂,耦合离子液体进行催化反应,实现了在温和条件下催化加氢脱氮性能的提高。采用助剂Mo对Ni_2P/SBA-15催化剂进行改性,并用XRD、BET、XPS对催化剂结构进行表征。以吡啶为含氮模型化合物,将固体催化剂耦合[Bmim]BF_4在温和的条件下进行加氢脱氮活性评价。结果表明,低温时的脱氮过程主要以离子液体萃取为主;随着温度的升高,耦合加氢脱氮效果表现显著,且改性后的5%Mo-25%Ni_2P/SBA-15催化剂耦合离子液体在150℃、3 MPa的条件下评价脱氮率最高,达到了80.1%。离子液体4次加氢循环之后,其加氢性能没有明显的下降。离子液体的参与使得催化加氢脱氮反应在温和的条件下得以实现,这为催化加氢在低温低压条件下提供了新的理论和工艺。     

Ni2P/SBA-15耦合[Bmim]BF4催化加氢脱氮的新过程

通过改性固体催化剂,耦合离子液体进行催化反应,实现了在温和条件下催化加氢脱氮性能的提高。采用助剂Mo对Ni₂P/SBA-15催化剂进行改性,并用XRD、BET、XPS对催化剂结构进行表征。以吡啶为含氮模型化合物,将固体催化剂耦合[Bmim]BF₄在温和的条件下进行加氢脱氮活性评价。结果表明,低温时的脱氮过程主要以离子液体萃取为主;随着温度的升高,耦合加氢脱氮效果表现显著,且改性后的5% Mo-25% Ni₂P/SBA-15催化剂耦合离子液体在150℃、3 MPa的条件下评价脱氮率最高,达到了80.1%。离子液体4次加氢循环之后,其加氢性能没有明显的下降。离子液体的参与使得催化加氢脱氮反应在温和的条件下得以实现,这为催化加氢在低温低压条件下提供了新的理论和工艺。     

扩散性能对加氢处理催化剂脱氮活性的影响

探究了馏分油反应物的扩散性能对催化剂加氢脱氮活性的影响规律,单因素考察加氢处理催化剂外形和孔径分布对不同馏程范围原料加氢脱氮活性影响.催化剂颗粒体积与外表面积之比(V/S)定性比较催化剂加氢脱氮反应活性,研究结果表明,四叶草形载体及催化剂V/S值为0.21,在馏分油加氢反应中表现出最高的脱氮活性;对于不同馏程范围的原料,研究孔径分布对催化剂活性的影响,孔径较小的催化剂对轻质原料表现出良好的加氢脱氮活性,介孔-大孔结构催化剂对重质原料具有更好的加氢脱氮活性.