天然矿物合成Beta分子筛及其催化柴油加氢裂化性能的研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:oyfeng168
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,在经济全球化发展的趋势中,我国经济迅猛发展,汽车销量持续增高,因此对汽油的需求也将变得更加旺盛。预计到2030年,汽油的消费量将持续高于柴油,所以柴汽比将会持续走低至1.0以下。采用原料适应性强、目的产品选择性高的加氢裂化工艺将劣质的催化裂化柴油裂化为汽油组分将是炼厂增产汽油、降低柴汽比的重要方法,其核心是加氢裂化催化剂的开发。加氢裂化催化剂是双功能催化剂,一般是由具有酸功能的分子筛,如Y、Beta、ZSM-12、丝光沸石等和具有加氢功能的金属组分,如贵金属Pt、非贵金属Ni、Mo、W中的一种或几种组分等构成的。其中,Beta分子筛是唯一具有三维十二元环孔道体系的高硅分子筛,其孔道呈现无笼状结构,有利于开环产物的扩散并减少二次裂化反应发生的几率,且它独特的拓扑结构还使其具有良好的热稳定性、耐酸性和抗结焦性能。因此,由Beta分子筛所制备的加氢裂化催化剂具有催化性能好、产品质量高、抗氮能力强和失活速率慢等优点。但传统的以化学试剂为原料合成的Beta分子筛仅具有微孔结构,且酸性过强,在使用过程中有可能导致反应物和中间产物的过度裂化,从而降低中间馏分的选择性和收率,同时会使催化剂结焦失活。本文借鉴实验室以天然硅铝矿物为原料合成Y、ZSM-5分子筛材料的方法,以累托土、硅藻土等天然硅铝矿物为原料合成Beta分子筛,考察了合成条件和不同硅源对所得Beta分子筛孔结构和酸性等物理化学性质的影响,并制备出双功能催化剂Ni-W/Beta,以催化柴油的模型化合物四氢萘为反应原料,评价了其加氢裂化反应性能,得到如下研究结果:(1)以累托土与硅藻土为原料,提供分子筛合成所需的全部硅铝源,合成了Beta分子筛,考察了合成条件对所得Beta分子筛结晶度、晶体形貌等物理化学性质的影响;并负载Ni、W制备成NiW/Beta催化剂,评价了其加氢裂化反应性能。结果表明,在晶化温度为150 oC,晶化时间为60 h,反应物料配比为:7Na2O:1K2O:1Al2O3:50 SiO2:6.5(TEA)2O:750H2O的反应条件下,所合成的Beta分子筛结晶度较高,与商业Beta分子筛相比,其相对结晶度最高可达106%,晶粒为类球形,晶粒大小均一,且具有较大的外比表面积和介-微复合的孔道结构以及更高的Lewis(L)酸量、更低的Br?nsted(B)酸量;将其负载Ni、W后用于加氢裂化反应时,与以商业Beta分子筛所制备的催化剂相比,具有较高的四氢萘转化率和液体收率,较低的催化剂积炭量和较低的汽油收率。(2)通过改变投料硅铝比调变了Beta分子筛的酸性,并评价了其加氢裂化反应性能。结果表明,在投料SiO2/Al2O3摩尔比为40-60时,以天然硅铝矿物为原料均能够合成出纯相的Beta分子筛,且随着投料硅铝比的增大所合成的Beta分子筛中L酸量逐步减小,B酸量有所增大;用于加氢裂化反应时,随着投料硅铝比的增大,所得催化剂的四氢萘转化率、总液收以及汽油收率均逐渐增大。以投料SiO2/Al2O3摩尔比为60所制备的Beta分子筛为催化剂载体时,其四氢萘转化率和总液收分别达到78.8%和91.3%,汽油收率达到50.4%,比商业催化剂的汽油收率提高9.2个百分点。(3)通过在Beta分子筛合成体系中引入介孔模板剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)调变了Beta分子筛的孔结构,制备了具有更高比表面积和更大介孔孔容的Beta分子筛。结果表明,随着介孔模板剂加入量的逐渐增大,所得Beta分子筛的BET比表面积、外表面积、总孔容和介孔孔容逐渐增大,而介孔孔径逐渐减小。加氢裂化评价结果表明,与未加入介孔模板剂的所得样品相比,随着介孔模板剂加入量的增加,所得Beta分子筛催化剂的四氢萘转化率和液收明显增加,催化剂积炭量明显逐渐减少,而汽油收率略有提高,说明介孔孔容的增大有利于反应体系中物质的传质,减少中间产物的二次裂化和聚合。(4)分别以白炭黑、硅溶胶和粗孔硅胶为补充硅源,代替硅藻土,合成了Beta分子筛。结果表明,与以硅藻土为补充硅源所合成的Beta分子筛相比,以上述三种物质为硅源所合成的Beta分子筛均具有较低的相对结晶度,较低的BET比表面积和外表面积,属于典型的微孔分子筛;而其具有的L酸量有所降低,B酸量有所增加,B/L值增大。以它们为载体所制备的NiW/Beta催化剂的加氢裂化反应性能评价结果表明,与以商业Beta分子筛所制备的催化剂相比,以白炭黑为硅源所制备的Beta分子筛催化剂的四氢萘转化率和总液收分别达到76.7%和88.9%,汽油收率达到45.7%,比商业催化剂提高4.5个百分点。
其他文献
随着人类的进步和社会的发展,水资源对经济发展和社会稳定等方面所起的作用越来越重要,但由于人类的不合理利用,水资源量逐渐减少,水资源污染严重等问题导致人与水资源的关系
在研究区实际地质背景的基础上,参考借鉴前人的一些相关成果,结合研究区岩心取心所得的分析化验数据做重矿物分析,碎屑成分分析,研究发现研究区北部斜坡带的物源受控于通扬隆
煤与瓦斯安全共采重点之一是矿井瓦斯灾害的防治,这与煤体的微观结构特征和瓦斯吸附规律密不可分。论文通过核磁共振和容量法瓦斯吸附实验,结合理论分析,研究了成型压力与粒度对型煤的孔隙结构特征和瓦斯吸附特性的影响。通过核磁共振实验,测试得到核磁共振乃谱,得出型煤主要呈现微孔、中大孔两峰;不同粒径和成型压力的型煤,颗粒间间隙、颗粒破碎程度和密度不同,内部结构表现出个体差异性,从而引起了型煤孔隙比表面积的变化
近年来,贝壳珍珠层以其独特的“砖-浆”结构引起人们的广泛关注。本文选用二维层状结构的氧化石墨烯(GO)和性能优异的高分子分别作为复合材料中的“砖”、“浆”两种组分,制备仿贝壳结构导电复合膜。但高分子作为层间粘结剂会阻碍电子的传输,使复合膜电性能变差。因此,引入羧基化单壁碳纳米管(SWCNT)作为第三相提高复合膜电性能,并进行了如下研究:(1)以聚乳酸(PLLA)为模型高分子,探究了GO/高分子仿贝
同步磁阻电机近年来受到广泛关注,尤其是在一些低成本、高性能的工业领域,例如风机和水泵这些采用同步磁阻电机作为驱动的通用设备。同步磁阻电机驱动系统的可靠运行对这些设
精原干细胞(Spermatogonial stem cells,SSCs)是位于雄性动物睾丸曲细精管基膜,既能自我更新维持自身数量恒定,又能定向分化产生精子的一类原始精原细胞,在雄性动物睾丸中只占
二次硬化型超高强度钢M54因其具有优异的强韧匹配性、显著的抗应力腐蚀能力、成本廉价等优点,在高端装备制造业有着很强的应用潜力。但是其锻后开裂的问题还有待解决,并且其应用前景还可以进一步的拓展。本文针对M54以上的两个问题展开了系统的研究,首先借助于Gleeble-1500D热模拟实验机研究了变形温度、应变速率对M54热塑性(断面收缩率)的影响规律;此外,通过Gleeble-1500D热模拟二次拉伸
常规石油资源的日渐衰竭和能源需求的强劲促进了重油的开发和利用。重油的催化转化已成为各大石油公司面临的重要课题,此过程不可避免的会涉及到重油分子的扩散传质。当前,重
汞是一种剧毒的物质,给生态环境和人类健康带来威胁。烧结烟气所排放的汞是钢铁行业最主要的汞排放源,如何加强对烧结过程及烟气中的汞的控制,已成为亟待解决的环境问题。本文的研究成功合成了一种有机金属骨架材料(MOFs)——Cu-BTC及其改性材料,并研究了它们在烧结烟气条件下的脱汞性能。实验结果表明,虽然没有HCl存在时,Cu-BTC的除汞效果有限,但烟气中引入HCl后,Cu-BTC的除汞效果能够大幅提
近年来,随着烧结原料的变化,烧结矿中MgO作为高炉炼铁过程的重要组成元素,其对烧结矿冶金性能及对高炉炉渣的相关影响越发受到人们的重视。随着烧结矿SiO_2含量的降低软熔性能差、易自然粉化明显改善,MgO在烧结矿中的负面影响已成事实。所以,烧结矿适宜氧化镁含量的确定,已经成为各大钢铁企业,亟待解决的一项研究课题。通过热态工艺实验,研究了MgO含量对低镁烧结矿各项冶金性能的影响,并结合FactSage