環(huán)境友好磷化鎳催化劑的HDN 性能研究論文
1 實驗部分
1.1 實驗藥品
隨著人們環(huán)保意識的增強對油品中的硫氮含量要求越來越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的催化劑已不能滿足日益提高的要求。過渡金屬磷化物與 TiO2改性γ-Al2O3作為一種新型的加氫催化劑有著優(yōu)越的潛力[1,2]。本文采用原位還原技術(shù)制備出 Ni2P/TiO2-Al2O3催化劑，以喹啉為模型化合物對催化劑的加氫脫氮性能進行評價，結(jié)果表明該催化劑具有優(yōu)良加氫脫氮效果，應(yīng)用前景非常廣闊。
1.2 催化劑的制備
1.2.1 TiO2-Al2O3復(fù)合載體的制備
將一定量的`鈦酸四正丁酯溶解在無水乙醇中，加冰醋酸使之與鈦酸四正丁酯形成螯合物，得到顆粒細(xì)小且均勻的膠體溶液。將無水乙醇、去離子水以及鹽酸的混合液溶滴加到溶膠中，加入一定量的模板劑，攪拌 2 h;緩慢加入 A12O3水溶液，形成堅硬凝膠，放入干燥箱中，在 120 ℃下恒溫干燥 24 h。將制得的晶體研成粉末后放入馬弗爐中 550 ℃恒溫焙燒 4 h，得到 TiO2-Al2O3復(fù)合載體。對應(yīng)不同鈦鋁比，制備了四種載體，其 TiO2與 A12O3比分別為 1∶2、1∶4、1∶6 和 1∶8，將其分別記為 TA12、TA14、TA16、TA18。
1.2.2 催化劑的制備
將計量好的硝酸鎳和磷酸二氫銨溶于去離子水中，將溶液逐滴滴加到鈦鋁復(fù)合載體粉末上。室溫下浸漬 12 h，在干燥箱中 120 ℃恒溫 12 h，再于馬弗爐中程序升溫至 550 ℃焙燒 4 h，制得催化劑前驅(qū)體。前驅(qū)體氧化鎳的還原在連續(xù)固定床高壓微反裝置上進行，首先將催化劑前驅(qū)體壓片破碎，采用程序升溫法進行還原，得到 Ni2P/TiO2-Al2O3催化劑。制得磷化鎳負(fù)載量不同的載體，其負(fù)載量分別為10%、15%、25%和 35%。
2 結(jié)果與討論
2.1 催化劑活性評價
2.1.1 不同 TA 摩爾配比的復(fù)合載體對催化劑 HDN活性的影響
以含 1%(wt)喹啉的正十二烷溶液為模型化合物，考察催化劑的 HDN 活性，在反應(yīng)壓力 3.0 MPa，溫度 360 ℃，氫油比 500，空速 3.0 h-1的條件下進行 HDN 反應(yīng)。
2.1.2 模板劑用量對催化劑加氫脫氮性能影響
模板劑對復(fù)合載體的結(jié)構(gòu)有著重要影響，模板劑的加入對改善載體的比表面積和孔結(jié)構(gòu)起重要作用。本實驗以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板劑，以模板劑和鈦酸丁酯摩爾比分別為 1/2，1/3，1/5，1/8 和 1/10 的復(fù)合載體制成 Ni2P/TiO2-Al2O3催化劑，考察不同模板劑用量對催化劑加氫活性的影響，選用 TA14 載體，Ni2P 負(fù)載量為 25%( wt)的催化劑進行實驗，在反應(yīng)壓力 3.0 MPa，溫度 360 ℃，氫油比 500，空速 3.0 h-1的條件下進行 HDN 反應(yīng)。
2.1.3 活性組分負(fù)載量對催化劑 HDN 活性的影響
活性組分是催化劑主要活性中心，負(fù)載量不同對催化劑活性有較大的影響，實驗中進一步考察活性組分負(fù)載量對催化劑 HDN 性能的影響，實驗采用磷化態(tài)的 Ni 作為催化劑的活性組分，鎳磷摩爾比為 2:1.3，分別采用 10%，15%，25%和 35%(wt)的Ni2P 活性組分負(fù)載量，并以 TA14 作為載體，考察Ni2P 活性組分負(fù)載量對催化劑活性的影響，在反應(yīng)壓力 3.0 MPa，溫度 360 ℃，氫油比 500，空速 3.0 h-1的條件下進行 HDN 反應(yīng)。
3 結(jié) 論
(1)試驗結(jié)果表明：制備復(fù)合載體最佳鈦鋁比n(Ti)/n(Al)=1/4，在壓力為 3 MPa，體積空速為 3 h-1，氫油體積比為 500，反應(yīng)溫度為 360 ℃的條件下，催化劑的加氫脫氮活性最高，可達 98%。
(2)復(fù)合載體制備過程中模板劑用量對Ni2P/TiO2-Al2O3催化劑的加氫脫氮性能的影響顯著，確定模板劑和鈦酸四正丁酯最優(yōu)摩爾比為 0.2。
(3)當(dāng)負(fù)載量為 25%(wt)時，達到了 Ni2P 在TA14 載體上的分散闞值，此時 Ni2P 催化劑的 HDN活性達到最大。
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