活性炭載體對(duì)原油鎳鉬催化劑的影響

　　原油中含有大量極差質(zhì)量的重化合物。因?yàn)閷?duì)于優(yōu)質(zhì)低硫的理想燃料油和原料的需求，流化催化裂化和加氫裂化的需求正不斷增加，而可用的重質(zhì)原油變多了。因此，將重質(zhì)原油轉(zhuǎn)化為高價(jià)值產(chǎn)品的精煉工藝對(duì)精煉廠至關(guān)重要。但是，最重的餾分稱為真空殘留物，其中包含大量雜質(zhì)，例如金屬，氮，硫和聚芳族化合物。在一般工業(yè)中使用氧化鋁為載體的鎳鉬催化劑來(lái)處理，但是載體的性質(zhì)會(huì)影響加氫處理反應(yīng)。所以這次我們測(cè)試了活性炭載體和二氧化硅載體的鎳鉬催化劑來(lái)對(duì)比這幾種載體的對(duì)催化劑的影響。

　　活性炭和其他載體的材料分析

　　進(jìn)行了鎳鉬硫化催化劑的TEM分析，以收集有關(guān)硫化鉬在載體上的分散性的信息。TEM圖像如圖1所示。對(duì)于氧化鋁和活性炭催化劑，在二氧化硅催化劑中未觀察到MoS 2條紋。氧化鋁催化劑中會(huì)明顯出現(xiàn)兩到三層MoS 2堆疊，可能是II型活性位。然而，這種類型的活性位點(diǎn)對(duì)于活性炭負(fù)載的催化劑是不可見(jiàn)的。氧化鋁催化劑的計(jì)算平均平板長(zhǎng)度為3.19nm。較大的平均平板長(zhǎng)度可能與氧化鋁催化劑中較弱的金屬-載體相互作用有關(guān)。

　　圖1：制備的鎳鉬催化劑(1)活性炭，(2)氧化鋁和(3)二氧化硅的透射電子顯微鏡。

　　活性炭催化劑活性研究

　　使用原油中的真空殘留物作為原料，在間歇反應(yīng)器中評(píng)估了加氫處理活性。因?yàn)樗�有反�?yīng)都是在幾乎相同的條件下進(jìn)行的，所以轉(zhuǎn)化率的差異主要?dú)w因于所用催化劑的性質(zhì)。原料的性質(zhì)包含高瀝青質(zhì)(22%)，硫(5.45%)和其它金屬含量。在圖2中，已經(jīng)提出了不同催化劑的加氫處理活性，使用活性炭，二氧化硅和氧化鋁為載體的催化劑獲得的加氫脫硫轉(zhuǎn)化率分別為70%，58%和61%。負(fù)載在氧化鋁上的催化劑具有高的加氫脫硫轉(zhuǎn)化率。

　　圖2：催化劑的加氫處理轉(zhuǎn)化率。

　　二氧化硅，活性炭和氧化鋁催化劑的金屬去除效率或加氫脫金屬分別為77%，97%和91%。與加氫脫硫相比，加氫脫金屬活動(dòng)更高。其原因是，加氫脫金屬反應(yīng)機(jī)制取決于為硫化氫分壓。在加氫處理反應(yīng)期間，硫化氫生成并累積在間歇式反應(yīng)器內(nèi)部。隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，硫化氫的濃度以活性氫為代價(jià)而增加。硫化氫的增加濃度對(duì)加氫脫金屬有積極影響，但對(duì)加氫脫硫有不利影響。

　　加氫裂化活動(dòng)

　　使用活性炭和其它兩種催化劑研究了殘留物轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物分布方面的加氫裂化活性。結(jié)果示于圖3。在真空殘留物的>550℃餾分經(jīng)改質(zhì)是一種熱驅(qū)動(dòng)的過(guò)程。在本研究中，發(fā)現(xiàn)催化劑之間的巨大差異表明該過(guò)程是催化控制的。就殘余物轉(zhuǎn)化而言，催化性能為：二氧化硅<氧化鋁<活性炭。

　　圖3：催化劑的殘留轉(zhuǎn)化。

　　氫處理過(guò)的產(chǎn)品也分為四個(gè)餾出物：石腦油(<150°C)，中間餾出物(150-350°C)，減壓瓦斯油(350-550°C)和殘余物(>550°C)。發(fā)現(xiàn)與活性炭負(fù)載的鎳鉬催化劑相比，在二氧化硅和氧化鋁負(fù)載的催化劑中石腦油產(chǎn)率比較低。中間餾分和真空粗柴油的餾分產(chǎn)率與氧化鋁催化劑非常相似。相反，活性炭催化劑顯示出較低沸點(diǎn)物質(zhì)，即31%的石腦油和54%的中間餾分的產(chǎn)率更高。

　　用活性炭，二氧化硅和中孔氧化鋁載體制備加氫處理催化劑，并在410°C的溫度和10MPa的壓力下進(jìn)行真空殘留物加氫處理反應(yīng)的測(cè)試。對(duì)比性能顯示，盡管二氧化硅負(fù)載的催化劑具有非常高的表面積，但由于其較低的孔徑，它在殘?jiān)�提質(zhì)過(guò)程中極易形成焦炭。反過(guò)來(lái)，這導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率低和液體產(chǎn)品收率低。與二氧化硅負(fù)載的催化劑相比，活性炭負(fù)載的催化劑表現(xiàn)出更高的轉(zhuǎn)化率。原因之一是活性炭的孔徑分布比二氧化硅高�；钚蕴看呋瘎┑挠行�性可歸因于其較大的孔徑，較高的孔體積以及活性金屬的較好分散性。這些對(duì)于殘余物加氫處理催化劑是有利的性質(zhì)。

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