DCPD石油树脂加氢负载型镍金属催化剂的制备、表征及催化性能研究

【摘要】双环戊二烯(DCPD)脂环C5石油树脂，简称DCPD石油树脂，是由C5馏分中的DCPD经自由基聚合或阳离子聚合生成的热塑性功能树脂。由于其分子结构中含有较多双键，石油树脂采用催化加氢改性。加氢石油树脂饱和度高、色泽浅、稳定性强，可作为高附加值产品应用于特种胶粘剂、化妆品、印刷行业等精细化工领域。本文主要从制备方法、催化性能评价及表征分析等方面对负载型Ni金属催化剂用于DCPD石油树脂加氢进行了研究，从多个方面考察了不同因素对催化剂活性的影响，并结合N2低温物理吸附、H2脉冲化学吸附、H2-TPR、XRD等表征方法对催化剂表面及本体结构进行了分析研究。结果表明：经900℃煅烧的Al2O3具有较大的孔径，可以消除原料大分子的扩散阻力，且具有合适的比表面积，适合作为载体；碱土金属氧化物可以显著提高Al2O3的热稳定性，促进活性金属Ni在催化剂表面的分散，其中MgO的催化性能最好；MgO与Al2O3结合形成结构性质稳定的尖晶石，抑制Al2O3的烧结和相变，与NiO结合形成MgO-NiO固溶体，促进NiO的分散，抑制还原后Ni晶粒的团聚和长大，其最佳负载量为2%；分步浸渍法制备的催化剂比共浸渍法催化剂表现出更高的催化活性；活性金属Ni的最佳负载量为25%，Ni(NO3)2·6H2O更适合作为催化剂的Ni源。本文还探索了DCPD石油树脂加氢的最佳工艺条件，在反应温度260~280℃、压力8 MPa、反应时间7~14 h条件下，可得到外观无色透明、溴值为83℃的高品质加氢石油树脂。DCPD石油树脂加氢机理研究表明，该反应以内扩散为控速步骤，降低催化剂粒径可明显消除反应过程中内扩散的阻滞效应，使反应转入动力学区。