摘要:随着原油变得越来越重质和劣质,从原油生产清洁燃料的挑战进一步激发了高活性加氢处理催化剂的研究和探索。 本文通过程序升温还原法制备了新型加氢精制催化剂过渡金属磷化物(Ni2P和MoP)。 传统的磷化物钝化处理是采用惰性气体中含有低浓度O2的混合气体来减少产生的新鲜磷。 磷化物缓慢钝化,因此在加氢精制研究之前需要对磷化物进行高温还原处理,因为磷化物的氧钝化层不具有催化活性。 为了考察钝化处理对该类磷化物催化剂加氢精制的影响,我们使用H2S和NH3对新鲜磷化物进行钝化。 分别使用含有 10 mol% H2S (H2S/H2) 和纯 NH3 的气体在室温下钝化新鲜的 Ni2P 催化剂。 利用 XRD、TEM 以及加氢脱氮 (HDN) 和加氢脱氧 (HDO) 催化活性之间的关系对不同方法钝化的 Ni2P 催化剂进行了表征。 HDS反应结果表明,与O2钝化法相比,H2S钝化后的Ni2P/MCM-41催化剂具有更高的HDS活性,且H2S钝化后的Ni2P/MCM-41催化剂可在空气中稳定放置150天以上。 。 HDS 活性几乎没有损失。
与传统O2钝化Ni2P/MCM-41催化剂在HDS反应前必须进行高温还原相比,H2S钝化Ni2P/MCM-41催化剂无需高温还原处理,可直接用于HDS反应。 因此,对于Ni2P催化剂,H2S钝化法比O2钝化法更优越。 与H2S和O2钝化的Ni2P/MCM-41相比,NH3钝化的Ni2P/MCM-41催化剂的HDS活性最差。 在H2S钝化的Ni2P/MCM-41催化剂上进行HDS-HDN-HDS加氢精制催化反应结果表明,Ni2P/MCM-41催化剂表面氮原子和硫原子之间存在相互取代,且氮原子取代硫原子的速率大于硫原子取代氮原子的速率。 H2S钝化的Ni2P/MCM-41催化剂在HDS-HDO-HDS连续加氢精制过程中的反应结果表明,Ni2P/MCM-41催化剂对苯酚具有很好的HDO活性,并且在HDS过程中氧原子被取代。 -HDO-HDS工艺。 硫原子取代氧原子的速率小于硫原子取代氧原子的速率。 通过测量不同加氢精制反应后Ni2P/MCM-41催化剂上的硫含量,发现Ni2P/MCM-41催化剂上的硫含量与HDS活性具有良好的相关性:Ni2P/MCM-41催化剂上残留的硫41催化剂含量越高,Ni2P/MCM-41的HDS活性越高。 因此,磷化镍表面的硫物种或相在Ni2P/MCM-41催化剂HDS反应中起到活性中心或活性相的作用。
此外,本文通过模型化合物考察了添加剂(TiO2、Ga2O3、La2O3 和 Y2O3)对 MoP 催化剂加氢精制性能的影响。 喹啉与十氢喹啉(DHQ)的HDN反应结果表明,TiO2对MoP/MCM-411的HDN反应有良好的辅助作用。 TiO2增强MoP/MCM-41催化剂的CN键断裂活性并抑制其脱氢活性; TiO2质量分数为5%时添加效果最佳。 表征结果表明,Ti物种以TiO2的形式富集在含钛MoP/MCM-41催化剂表面,并且TiO2部分被还原为低价Tin+(n<4)物种。 这种Tin+(n<4)物种TiO2的存在可能是TiO2对MoP/MCM-41催化剂促进作用的主要因素; 此外,Ga2O3对MoP/MCM-41催化剂的HDN反应也有类似TiO2的促进作用,但La2O3和Y2O3对MoP/MCM-41催化剂的HDN活性没有辅助作用。