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《北京石油化工学院》 2018年
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轻质石脑油加氢脱苯催化剂的研究

杨雪  
【摘要】:随着人民对物质生活水平要求的持续增长,以及工业技术的不断进步,溶剂油产品向着更加无害、绿色的方向发展。轻质石脑油作为生产溶剂油的原料之一,由于其烷烃、环烷烃较多,苯较少的特点,得到了广泛的关注。现如今由于对溶剂油环保要求的不断提高,在以轻质石脑油为原料生产溶剂油的基础上,还需要对其中的少量苯进行脱除。在轻质石脑油加氢脱苯催化剂的研究过程中,最主要的技术核心是催化加氢技术。该技术主要关注如何在温和的工艺条件下最大限度地脱除轻质石脑油中的苯,目前已成为脱苯领域的研究热点。本文较为详细地论述了Ni/Al_2O_3、Ni-B/Al_2O_3和Raney Ni/Al_2O_3三类催化剂的制备方法,系统考察了影响三种催化剂催化活性的主要因素,并利用XRD、BET等表征方法从微观角度探究了这些因素的影响原理。采用正交试验,评价了三种催化剂对轻质石脑油加氢脱苯反应的各种工艺条件对最终转化率的影响,并给出了最佳的实验条件。(1)Ni/Al_2O_3催化剂以Al_2O_3为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni/Al_2O_3催化剂。通过正交试验对四种制备条件进行研究,它们分别为Ni负载量、浸渍时间、焙烧时间和焙烧温度。从正交试验结果中可以看出制备条件中Ni负载量和焙烧温度对催化活性的影响较大,浸渍时间与焙烧时间对实验结果的影响相对较小。通过XRD、TPR等表征手段结合加氢活性评价结果对四个影响因素进行了进一步探究,结果表明:适当增加负载量有利于提高催化剂的催化活性,过高的焙烧温度会使催化剂活性降低,焙烧时间与浸渍时间对实验影响不大,但较短的焙烧时间与浸渍时间下制得的催化剂催化性能略高。负载量为25wt%、焙烧温度为550℃、焙烧时间为3h、浸渍时间3h时,所制催化剂作用下的苯的转化率较高,能达到98wt%以上。(2)Ni-B/Al_2O_3催化剂采用液相沉积法制备了Ni-B/Al_2O_3催化剂,采用正交试验考察了活化时间、活化温度、Ni:B比及镍含量这四个因素对催化剂活性的影响。从结果中可以看出:活化温度和镍含量对催化剂活性的影响较大。通过单因素试验以及XRD、BET表征手段,得到最佳的催化剂活化条件为:5wt%镍的负载量,镍硼比为1:3,220℃下活化30min。以此条件制备的Ni-B/Al_2O_3催化剂在最佳工艺操作条件下,轻质石脑油中苯的转化率为60wt%。(3)Raney Ni/Al_2O_3催化剂采用混捏法制备了Raney Ni/Al_2O_3催化剂,通过正交试验对不同反应条件下轻质石脑油加氢脱苯活性进行了评价。从结果中可以看出,反应压力影响最大,其次是反应温度和氢油体积比,而空速的影响较小。通过单因素工艺条件的实验考察,得出最适宜的反应条件为:温度140℃、反应压力为0.2 MPa、氢油体积比为120和空速2h~(-1)。在此条件下,苯转化率接近100wt%。综上所述,使用Raney Ni/Al_2O_3催化剂可使轻质石脑油加氢脱苯反应转化率最高,能够接近100wt%。在Ni/Al_2O_3催化剂作用下转化率为98wt%左右,而在Ni-B/Al_2O_3催化剂作用下的转化率较低,仅为60wt%左右。因此,以镍铝合金粉和拟薄水铝石为原料所制得的Raney Ni/Al_2O_3催化剂,具有较高的加氢活性,可广泛地应用于轻质石脑油加氢脱苯领域。
【学位授予单位】:北京石油化工学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TE624.9

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