四氢萘加氢转化研究进展

总结了国内外在四氢萘加氢裂化反应机理及反应动力学两方面的研究近况;着重讨论了酸性质、孔结构、金属组分及金属中心与酸性中心的距离等催化剂性质对四氢萘加氢裂化反应活性和理想产物选择性的影响;提出了进一步提高反应活性和理想产物选择性的途径是优化催化剂上金属中心与酸性中心的匹配以及缩短二者之间的距离。     

金属与分子筛含量对预加氢1-甲基萘的加氢裂化催化剂的影响

考察了加氢裂化催化剂中HY分子筛与金属负载量对其催化1-甲基萘精制油样加氢裂化反应产物的影响。结果表明,在酸性较强的催化剂上甲基四氢萘类反应主要是单分子反应机理,通过异构开环路径生成较大量单环芳烃,同时有一定量BTX化合物生成。HY分子筛质量分数的增加可提高催化剂中中强B酸中心数量,提高四氢萘类异构开环转化成断侧链单环芳烃的选择性;增加催化剂的金属负载量对四氢萘类生成多环烷烃及单环烷烃有利。     

四氢萘类化合物与萘类化合物混合加氢裂化反应规律的考察

在含HY分子筛的NiMo加氢裂化催化剂上,采用四氢萘类化合物（简称四氢萘类）及萘类化合物（简称萘类）含量不同的混合物为原料,考察四氢萘类与萘类的混合加氢裂化反应规律,并通过裂化产物中烃类物质的组成计算反应的转化率和选择性。结果表明：在四氢萘类含量相同、萘类含量增大的情况下,萘类转化率下降,四氢萘类开环生成烷基苯的选择性变化不大;在芳烃总量相当、甲基萘比例增大时,对四氢萘类异构开环生成烷基苯的抑制作用较明显。由于多环芳烃在催化剂表面的吸附系数较大,同时占据催化剂的加氢及酸性中心,抑制了四氢萘类的进一步加氢及异构反应,且异构开环反应受影响程度较大。     

多级孔ZSM-5分子筛催化剂对四氢萘加氢裂化多产轻质芳烃反应的影响

采用碱处理法制备了多级孔ZSM-5分子筛,并分别以多级孔ZSM-5分子筛和常规ZSM-5分子筛作为酸性组分制备了加氢裂化催化剂。采用氮气吸附-脱附、X射线衍射光谱、吡啶吸附红外光谱、氨气吸附-脱附、透射电镜等分析手段对分子筛样品进行表征。采用高压固定床微型反应装置对四氢萘在加氢裂化催化剂上的加氢裂化反应性能进行评价。结果表明：在反应温度350 ℃、氢分压4 MPa、氢/油体积比500/1、质量空速5.9 h^-1、反应时间2 h的反应条件下,与常规ZSM-5分子筛加氢裂化催化剂相比,多级孔ZSM-5分子筛加氢裂化催化剂对四氢萘的转化率提升了10百分点以上,BTX收率提升了2～8百分点,开环反应选择性提高了约20百分点。这是因为介孔的引入提高了四氢萘对分子筛内部酸性位点的可接近性,是提高其开环反应选择性和BTX收率的关键因素。     

金属分散位置对加氢裂化催化剂性能的影响

以Y分子筛、β分子筛和无定形硅铝基质材料为载体组分,通过将金属组分负载在不同载体组分的表面制备了金属分散位置不同的催化剂,考察了载体酸中心与金属中心的位置分布对催化剂孔结构、酸性和加氢裂化反应活性的影响。结果表明,与金属组分均匀分散于无定形硅铝和分子筛上相比,将金属组分全部负载于无定形硅铝材料上时催化剂的比表面积损失较小,催化剂中分子筛的酸性降低程度低;金属组分活性中心距离载体强酸中心较近时,有利于反应物分子由酸中心向加氢中心扩散,催化剂的加氢反应活性较高,反应转化率、轻油选择性及化工原料收率均较高,但液体收率较低。     

Y型分子筛酸性质对四氢萘加氢裂化多产B TX反应的影响

以孔性质相近、酸性质存在差异的Y型分子筛为酸性组分制备加氢裂化催化剂,采用N2吸附-脱附、NH3-TPD、Py-IR、HRTEM等手段表征分子筛和催化剂的物化性质,以四氢萘为模型化合物在高压加氢微反装置上评价催化剂的加氢裂化反应性能.结果表明:提高Y型分子筛上强酸中心比例能促进四氢萘的转化;增加Y型分子筛上中强酸的占比...     

焙烧温度对含硫前体NiMoS加氢裂化催化剂反应性能的影响

采用四硫代钼酸铵、硝酸镍为活性组分,γ-Al2O3和改性Y分子筛的混合物为载体,通过混捏法制备含硫前体NiMoS加氢裂化催化剂。对催化剂进行了IR,TEM,XRD表征。结果表明：随焙烧温度的升高,含硫前体催化剂表面总酸量先增加后减小;含硫前体催化剂的中强酸酸量较大,且B/L值也较大;由于以四硫代钼酸铵为前体的催化剂减少了金属与载体间的相互作用,有利于得到较佳的活性组分晶体尺寸和层数,从而提高了催化剂的性能;过高的焙烧温度不利于含硫前体催化剂活性相MoS2片晶形成合适的平均长度和平均层数;采用500℃焙烧的含硫前体催化剂进行加氢裂化反应时,产物的液体收率、转化率、选择性均较高,且异构性能突出。     

改性Y分子筛对中馏分选择性加氢裂化催化剂的影响

采用改性Y分子筛、无定型硅铝粉体和助剂TiO2粉体与铝凝胶制备载体,经浸渍钨镍金属组分制备出中馏分选择性加氢裂化催化剂,并在小型固定床加氢裂化装置上评价其催化性能.结果表明,较低总酸量和较高L酸比例的Y分子筛有利于提高催化剂的中馏分选择性,并保持较好的活性;在产物(＜370℃馏分油)转化率为60%时,中试定型催化剂HC-670的中馏分(150～370℃馏分油)选择性为68.3%,而同类工业催化剂的中馏分选择性仅为61.8%.     

劣质柴油加氢改质催化剂的制备及其应用Ⅰ.催化剂制备方法及其催化四氢萘的反应规律

以Ni-Mo-W复合氧化物为活性组分前躯物,采用干混法、湿混法和共胶法分别制得3种不同的非负载型加氢催化剂,以四氢萘为模型化合物对其选择性开环脱芳烃性能进行评价。结果表明:四氢萘的加氢开环过程是由加氢脱氢、异构化、开环作用、脱烷基及烷基转移等反应组成的复杂反应;共胶法催化剂具有较高的加氢活性,四氢萘转化率较高,并且其异构化和开环能力显著高于其它两种催化剂;湿混法催化剂具有较高的加氢选择性,四氢萘转化率较高,但其异构化和开环选择性较低;干混法催化剂作用下的四氢萘转化率、异构化选择性、开环选择性及加氢选择性均较低。采用共胶法和湿混法催化剂时四氢萘加氢开环主要遵循单分子机理,生成重组分的量较少。     

甲烷对稠环芳烃加氢裂化反应的促进作用

通过湿浸渍法制备负载型Zn-Ag/Hβ催化剂,采用XRD、SEM、XPS、Py-IR、NH₃-TPD和N₂吸附-脱附等手段进行表征。在稠环芳烃的加氢裂化反应过程引入甲烷,研究了甲烷对Zn-Ag/Hβ催化剂作用下稠环芳烃的加氢裂化反应过程的促进作用,并考察了甲烷引入比例、反应温度、反应压力等条件对稠环芳烃加氢反应萘转化率和苯、甲苯、二甲苯（BTX）等产物选择性的影响规律。结果表明：Zn-Ag/Hβ催化剂具有丰富的中强酸中心,负载金属Zn后分子筛存在Zn²⁺和进入分子筛晶体骨架的Zn物种,总酸量降低且Lewis/Brønsted（L/B）酸量比增加;在反应压力3.5 MPa、反应温度400 ℃、体积空速4 h^-1、气/油体积比800、氢气和甲烷混合气氛的条件下,以萘为模型化合物在Zn-Ag/Hβ催化剂的作用下进行加氢裂化反应,萘转化率为99.82%,液体收率为80.88%;与氢气气氛下相比,BTX总选择性、苯、甲苯和二甲苯的选择性均显著提高。甲烷参与反应对提高BTX选择性和液相收率有利,促进了萘加氢裂化反应产物中含有甲基侧链产物的选择性,该研究结果为高效利用宝贵的重质油资源提供一个新的途径。     

Performance Evaluation Studies of First- and Second-Stage Hydrocracking Catalysts Using Kuwait Vacuum Gas Oil Feedstocks

Abstract

In a two-stage hydrocracking process, two types of catalyst are used to remove undesirable contaminants (such as S, N, hydrogenation of aromatic compounds, etc.) and convert the heavy feedstock to lighter products. In the present work, individual set of experiments were conducted to obtain information regarding activity and selectivity with emphasis on the evaluation of kinetic parameters of first- and second-stage commercial catalysts used in hydrocracking process. The performance tests were conducted in a down-flow fixed-bed hydrocracking pilot plant using a single reactor. The hydrotreating type A catalyst and hydrocracking type B catalyst were used individually with typical Kuwaiti refinery feedstocks, namely, hydrotreated vacuum gas oil (HVGO) and unconverted residual oil (UCRO), respectively. The order of reaction in this study shows first-order kinetics for HDS and HDN over CAT-A, and first-order hydrocracking conversion over CAT-B. For CAT-A the activation energies were found for HDS and HDN reactions at 22 and 27.3 kcal/gmole, while for CAT-B activation energies were 27.4 kcal/gmole.     

磷、镍改性丝光分子筛催化剂上四氢萘加氢裂解反应性能

以丝光分子筛为载体,采用浸渍法制备系列磷、镍改性的分子筛催化剂,并利用X射线衍射、吡啶吸附红外光谱、NH3-程序升温脱附、固体魔角自旋核磁共振和氮气吸附-脱附等手段对催化剂进行表征。结果表明：磷通过与分子筛骨架铝的相互作用减弱了酸强度,同时通过脱铝作用形成丰富的L酸中心;镍的引入能与骨架铝作用形成扭曲四配位铝结构,但并不显著影响分子筛的酸性质。在四氢萘的加氢裂解反应过程中,助剂镍通过氢迁移与酸性位形成协同催化作用并极大地提高了分子筛的加氢裂解活性,而磷改性分子筛则具有更优良的抗积炭能力及催化稳定性。通过磷-镍复合改性的催化剂具有适当的加氢功能及优化的酸性分布,可提高四氢萘转化率及单环芳烃产物选择性,同时改善催化剂的运行稳定性。     

Performance Evaluation Studies of First- and Second-Stage Hydrocracking Catalysts Using Kuwait Vacuum Gas Oil Feedstocks

In a two-stage hydrocracking process, two types of catalyst are used to remove undesirable contaminants (such as S, N, hydrogenation of aromatic compounds, etc.) and convert the heavy feedstock to lighter products. In the present work, individual set of experiments were conducted to obtain information regarding activity and selectivity with emphasis on the evaluation of kinetic parameters of first- and second-stage commercial catalysts used in hydrocracking process. The performance tests were conducted in a down-flow fixed-bed hydrocracking pilot plant using a single reactor. The hydrotreating type A catalyst and hydrocracking type B catalyst were used individually with typical Kuwaiti refinery feedstocks, namely, hydrotreated vacuum gas oil (HVGO) and unconverted residual oil (UCRO), respectively. The order of reaction in this study shows first-order kinetics for HDS and HDN over CAT-A, and first-order hydrocracking conversion over CAT-B. For CAT-A the activation energies were found for HDS and HDN reactions at 22 and 27.3 kcal/gmole, while for CAT-B activation energies were 27.4 kcal/gmole.     

MCM-22分子筛溶胀处理对四氢萘加氢裂化性能的影响规律

采用溶胀法对实验室制备的MCM-22分子筛进行剥层处理后制得RZMCM分子筛,分别以MCM-22分子筛和RZMCM分子筛作为酸性组分,制备了2种加氢裂化催化剂(NiMo/MCM-22和NiMo/RZMCM).采用氮气吸-脱附、X射线衍射、吡啶吸附红外、透射电镜、扫描电镜-元素分布扫描等物化表征手段对2种分子筛及加氢裂化...     

载体对Ni-W加氢催化剂活性相及芳烃饱和性能的影响

 采用浸渍法制备了FCC汽油叠合生产柴油催化剂，考察了活性金属Ni负载量、助催化剂、催化剂制备条件对催化剂性能的影响，以及催化剂的稳定性和再生性能。结果表明，在活性金属Ni质量分数为8%、助剂Sn质量分数为1.0%、浸渍时间6h、焙烧温度500℃、焙烧时间4.0h的条件下制备的叠合催化剂具有良好的催化性能、稳定性和再生性能。在反应温度210℃、压力2.5Mpa、体积空速1.0^-1的条件下，叠合柴油体积收率到50.1%，符合-35^#柴油质量标准。     

吐温-80助剂对加氢裂化催化剂性能的影响

以聚山梨酯-80(吐温-80)作为助剂,采用共浸渍法制备加氢裂化催化剂,考察不同吐温-80加入量对催化剂性质及其加氢裂化性能的影响。采用N_2-物理吸附,XRD,FTIR,TPR和TEM等手段对催化剂进行表征,以正十二烷为模型化合物对催化剂进行微反评价,以伊朗减压渣油为原料对催化剂进行小试评价。结果表明:吐温-80的加入可以增大催化剂的孔容、比表面积和总酸量,调节催化剂酸分布,改善活性金属在催化剂表面的分散,提高催化剂活性并且不会改变催化剂的晶体结构;当吐温-80加入量为3%时,催化剂的比表面积最大、B/L比值最小,微反运转的模型化合物转化率为87.76%,C_4~C_8选择性达最大值93.32%,小试装置运转370℃以上尾油收率为34.10%,中间馏分油选择性为81.00%。     

Hydrocracking of Tetralin over Mo-Ni/Usy Dual Functional Catalysts

Tetralin was chosen as a model compound to investigate the reaction networks and kinetics of hydrocracking of polynuclear aromatic hydrocarbons on modified zeolite Y based molybdenum-nickel dual functional catalysts using a continuous flow microreactor at 320-380°C, 8.5 MPa. According to the product distributions, the reaction network of hydrocracking of tetralin was proposed. The pseudo-first-order kinetics rate constants of each step in the network of hydrocracking of tetralin were evaluated by the nonlinear parameter estimation method. The results showed that reaction of hydrocracking of tetralin was a complicated parallel and serial reaction including hydrogenation, isomerization, and cracking (ring opening and dealkylation). The key steps of hydrocracking of tetralin, the conversion of double ring compounds and the yields of mono-ring compounds were affected by reaction temperature and acidity of supports on the catalysts.