Pt-Al/MCM-41催化剂制备及其芳烃加氢性能研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fangfang200805
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负载型贵金属催化剂是工业生产中用于加氢降低柴油中芳烃含量的重要催化剂。然而,这类催化剂在含硫条件下易失活。载体酸性是影响贵金属催化剂芳烃加氢活性和耐硫性能的重要因素。本文以Pt为活性组分,MCM-41分子筛为载体,AlCl3、Al(NO3)3和Al(CH3)3为促进剂,制备了不同Al-Pt作用方式的Pt-Al/MCM-41催化剂,采用XRD、TEM、NH3-TPD、Py-FTIR、CO-FTIR和TG等方法研究了催化剂的性质,以四氢萘(-苯并噻吩)-正十二烷和苯并噻吩-正十二烷为模型原料对催化剂的芳烃加氢性能、耐硫性能和加氢脱硫性能进行了研究,探讨了酸性位-贵金属协同作用提高催化剂活性和耐硫性能的机理。通过研究获得以下主要结果和结论:1.以四氢萘-正十四烷、四氢萘-正癸烷、四氢萘-正辛烷为模型原料,研究了反应物料相态的变化对催化剂芳烃加氢活性及产物选择性的影响,结合相平衡计算结果,发现反应物料相态由气-液两相转化为气相时催化剂的活性迅速下降。提出采用较高沸点烃为溶剂的模型原料,在气-液-固三相反应条件下进行芳烃加氢催化剂性能的评价比较合适。2.以AlCl3为促进剂,研究了Al-Pt作用顺序对催化剂性质和性能的影响。发现含Al催化剂的酸量增加、酸强度增强、Pt分散度提高以及Pt晶粒的电子密度降低。先负载Pt再接枝Al时催化剂的Pt分散度最高,缺电子程度适中,四氢萘加氢活性、耐硫性能和苯并噻吩加氢脱硫活性较好。提出苯并噻吩竞争吸附阻碍了四氢萘的吸附和反应是催化剂失活的主要原因。3.研究了AlCl3、Al(CH3)3和Al(NO3)3促进剂对催化剂性质和性能的影响,发现AlCl3有利于增加催化剂的L酸量,Al(CH3)3有利于增加催化剂表面的羟基量。不同Al促进剂所得催化剂的Pt分散度由高到低为Al(CH3)3>AlCl3>Al(NO3)3≈无Al促进剂,Pt缺电子程度由高到低为Al(NO3)3>AlCl3>Al(CH3)3≈无Al促进剂。Al(CH3)3为促进剂时催化剂的四氢萘加氢活性、耐硫性能和苯并噻吩加氢脱硫活性最好。4.研究了AlCl3和Al(CH3)3为促进剂时Al/Pt摩尔比对催化剂性质和性能的影响。发现随Al/Pt比的增大,催化剂的酸量增加,酸强度增强,Pt晶粒缺电子程度增大,Pt的分散度先提高后降低。以AlCl3和Al(CH3)3为促进剂的催化剂分别在Al/Pt=2和Al/Pt=10时加氢和耐硫性能最好。Al(CH3)3为促进剂,Al/Pt=10时,催化剂四氢萘加氢的表观一级反应速率常数提高到无Al促进剂催化剂的9.9倍(无硫原料)和14.27倍(含硫原料)。5.分析了Al-Pt作用机理及其对催化剂性能的影响机制。提出Al促进剂通过“隔离”和“锚定”作用提高了Pt的分散程度;通过吸电子效应降低了Pt晶粒的电子密度,促进了缺电子Ptδ+的形成;Al锚定在载体表面,提供了酸性位,改变了催化剂的氢溢流能力;Pt电子密度的降低和催化剂酸性位的增加增强了苯并噻吩的竞争吸附和反应。提出Pt分散度和缺电子程度是决定催化剂加氢活性和耐硫性能的关键因素。催化剂的Pt分散度越高,缺电子程度越低,四氢萘加氢活性越好;Pt分散度越高,缺电子程度适当高,耐硫性能和苯并噻吩加氢活性越好。
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