Ni改性Y分子筛的制备及其在劣质柴油加氢脱硫中的应用

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:iours
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随着环保法规的日益严格,车用清洁柴油的生产需要进一步降低硫含量,加氢精制是工业上生产清洁柴油的主要方法。催化剂是加氢工艺的核心,而单纯的氧化铝基载体制备的催化剂无法达到包括欧美及我国在内的众多国家要求的低硫含量标准(10μg·g-1),尤其是对4-位或6-位含取代甲基的二苯并噻吩类硫化物的脱除活性很低。为达到深度脱硫目的,迫切需要开发能在较低苛刻度的条件下生产清洁柴油的高性能催化剂。载体性质与催化活性密切相关,故研究载体性质与复杂结构硫化物吸附及反应脱除路径的关联有助于开发高活性催化剂。Y型分子筛因其孔性质和可调的酸性,在石油化工中得到了重要应用,但是其过强的酸性容易造成催化剂积碳或反应物分子的过度裂化,从而造成催化剂失活或影响柴油产品的质量,需要在使用前对其改性。论文采用两步水热法合成了Y型分子筛,通过浸渍改性、离子交换改性和原位改性等方法制备了不同方式Ni改性的Y分子筛,改性金属Ni的含量(以NiO质量分数计)在2 wt.%5 wt.%变化,考察了金属Ni改性方式及Ni含量对分子筛结构、酸性等理化性质的影响;以纯分子筛为载体材料制备了模型催化剂,以不同方式Ni改性的分子筛和拟薄水铝石粉按比例混合挤条成型制备了载体,并采用等体积共浸渍法制备了负载型NiMo加氢脱硫催化剂。以4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)为模型硫化物,比较了Ni改性分子筛对复杂结构硫化物吸附性能的影响,考察了Ni改性方式对模型硫化物加氢脱硫反应活性及反应路径选择性的影响;并比较了相应催化剂对实际柴油体系加氢脱硫的影响。实验结果表明,Ni含量在3 wt.%以内,不同方式Ni改性的Y分子筛均可保持较好的织构性质;Ni改性后,Y分子筛的弱酸量均显著增加,B/L酸比例降低;不同方式Ni改性的Y分子筛对4,6-DMDBT的吸附能力均比HY有明显提高,其中原位改性NiY具有最佳吸附效果。浸渍Ni改性可最大限度提高金属分散度,离子交换Ni改性可最大限度提高NiMo物种的硫化度,三种方式改性均增强了催化剂对4,6-DMDBT的加氢脱硫性能,而具有最佳脱硫性能的是原位Ni改性催化剂。原位Ni改性降低了载体与金属活性组分的相互作用,使相应催化剂中低活性的单层MoS2片晶减少,增加了24层堆垛的MoS2片晶比例,片晶长度主要集中在24 nm范围内。此外,NiMo/USNiY(原位Ni改性)催化剂具有最高的NiMoS相比例,达到48%,对4,6-DMDBT的转化率最高,主要是其加氢脱除路径(HYD)选择性提高。原位3 wt.%Ni改性的NiMo/A3NiY催化剂对劣质柴油的脱硫率最高,在360℃、6 MPa、2 h-1条件下柴油的硫含量由4842μg·g-1降至23μg·g-1,相较于未改性的NiMo/AHY催化剂处理的柴油产品中的硫含量降低了35%左右,加氢液体产品收率从93.1%提高到98%以上。
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