失活S-RHT渣油加氢催化剂表征与失活原因探讨

摘要

本研究对运转后S-RHT渣油加氢催化剂进行了剖析。采集了S-RHT反应器不同位置运转后的催化剂样品：四种保护剂(HG)、两种脱金属(HDM)催化剂、以及加氢脱硫(HDS)催化剂和加氢脱氮(HDN)催化剂，利用物理吸附、电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)、扫描电镜(SEM)、程序升温氧化(TPO)、X射线衍射仪(XRD)等手段对其物化性质和对应的新鲜剂、再生剂性质进行了详细的剖析。 对渣油加氢催化剂样品中金属物种的沉积和分布研究结果发现，渣油中几种主要的重金属，Fe在HG上沉积量较高，并聚集在催化剂颗粒外表面。Ni主要沉积在HDM催化剂上，V在HG和HDM催化剂上均有大量沉积。而HDS和HDN催化剂上，这些金属的沉积量较少。催化剂上的金属沉积量随着床层深度增加而减少。HDM催化剂上，重金属Ni和V在单一颗粒上不存在径向分布梯度，而HDN催化剂上，Ni在径向分布均匀，V则大量存在于外表面。 对渣油加氢催化剂样品中碳、硫的沉积及分布研究结果表明，部分保护剂HG-2、HG-3和HDN催化剂上积炭严重；大部分的HG上C/H原子比较高；HDM催化剂和HDS催化剂上积炭较少。另外，对于HG和HDM催化剂，C含量与Fe的沉积量有着密切的关系，Fe的沉积量较高的样品，积炭也较多。 研究还发现，HDM催化剂的失活主要由重金属沉积引起，再生后，催化剂上生成了大量的V2O5，使Al2O3“骨架”破坏，并“熔”于载体微孔内，使催化剂比表面和机械强度大幅度降低。因此，这些催化剂不能够再生使用。而HDS和HDN催化剂失活原因归结为积炭。再生过程中，活性金属聚集严重(生成大量的β-NiMoO4)，红外总酸大量损失。因此，HDS和HDN催化剂再生意义也不大。HG失活则受积炭和重金属沉积的双重影响，也不具有再生价值。 此外，通过本研究，也发现催化剂级配装填技术还需要进一步完善。

目录

文摘

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1文献综述

1.1渣油加氢技术发展现状

1.2固定床渣油加氢技术特点

1.2.1渣油固定床加氢处理工艺特点

1.2.2催化剂组合装填技术

1.3渣油加氢反应

1.3.1渣油的特点

1.3.2渣油加氢过程化学反应

1.4失活研究概况和研究意义

2实验部分

2.1样品的采集及处理

2.2样品表征

2.2.1碳、氢、硫含量

2.2.2金属沉积

2.2.3物相分析

2.2.4热分析

2.2.5程序升温氧化

2.2.6催化剂比表面、孔容和平均孔径测定

2.2.7表面酸性测定

3结果与讨论

3.1渣油加氢催化剂样品中金属物种的沉积和分布研究

3.1.1沉积金属的种类和沉积量分析

3.1.2沉积金属的分布状况分析

3.2催化剂上碳、硫沉积及分布

3.3渣油加氢催化剂样品的物化性质研究

3.3.1物相结构研究

3.3.2比表面和孔结构研究

3.3.3热分析研究

3.3.4表面酸性的研究

3.4渣油加氢催化剂的失活机理和积炭失活动力学研究

3.4.1焙烧再生过程的研究

3.4.2积炭机理分析

3.4.3催化剂积炭失活动力学

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢