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高岭土载体催化剂加氢脱金属研究

作　者: 刘光轩
导　师: 张玉贞
学　校: 中国石油大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 镍钒渣油高岭土加氢脱金属
分类号: TE624.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

重油中镍、钒金属杂质含量较高,且绝大多数存在于减压渣油中,它们会使催化裂化催化剂中毒失活。因此研究镍、钒的脱除机理和方法对重油深加工意义重大。本课题是以高岭土为原料制备催化剂,研究其反应-吸附协同作用下对塔河减渣和辽河常渣中镍钒金属的脱除效果并探讨脱除机理。高岭土高温煅烧后晶体结构破坏,反应活性增强。煅烧后高岭土通过酸碱改性可以获得较好的孔结构和表面性质,可以作为良好的催化裂化、加氢裂化等催化剂载体。实验表明,高岭土经600℃煅烧后活性Al2O3含量较高,适宜用酸改性,经900℃煅烧后活性SiO2含量较高,适宜进行碱改性。N2吸附实验可知,随着酸碱改性时间的增长,高岭土平均孔径减小,但比表面积增大。Py-IR分析可知,酸碱改性高岭土都获得了较好的表面酸性,酸改性高岭土表面酸性较强且随着酸洗时间延长而增强。对卟啉镍和卟啉钒模型化合物白油溶液进行加氢脱金属反应,发现卟啉先发生可逆加氢反应生成中间产物卟吩,然后继续加氢使卟吩环断裂脱除金属,在相同的反应条件下,钒卟啉比镍卟啉具有更高的脱金属率和卟啉转化率。延长反应时间,提高反应温度,增大反应压力都会促进镍钒卟啉的加氢反应,有效提高脱镍钒率。酸改性高岭土具有较强的表面酸性,增强了催化剂表面的吸附能力和加氢活性;硫化物对镍钒卟啉的加氢脱金属反应有促进作用,而氮化物对镍钒卟啉的加氢脱金属反应具有抑制作用,但它们的加入并不会改变加氢脱金属的反应历程。塔河减渣和辽河常渣经过加氢脱镍钒反应后渣油中金属镍、钒含量明显减少,脱除率高达60-80%,有效的解决了渣油作为重油催化裂化原料而带来的催化剂中毒失活的问题。渣油经过加氢脱镍钒反应后,产物的粘度和密度都明显减小,很好的改善了渣油的流动性,同时轻馏分含量明显增加,加工性能得到改善,可以作为重油催化裂化原料进行深加工,有效的解决了催化裂化原料来源不足的问题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-31
  1.1 选题的背景和意义  10-12
    1.1.1 当前世界石油资源现状  10
    1.1.2 重油深加工手段  10-11
    1.1.3 重油深加工面临的困境  11-12
  1.2 重油中金属元素概述  12-14
    1.2.1 重油中金属元素种类和来源  12
    1.2.2 重油金属元素对重油加工过程的危害  12-13
    1.2.3 重油脱金属方法  13-14
  1.3 重油中的镍钒存在形式和危害  14-23
    1.3.1 石油中镍、钒元素的存在形态  14-16
    1.3.2 石油中镍、钒化合物的性质  16
    1.3.3 石油中镍、钒化合物的危害  16-20
    1.3.4 石油中镍、钒化合物的脱除方法  20-23
  1.4 脱金属催化剂研究现状  23-24
    1.4.1 目前加氢脱金属催化剂种类  23-24
    1.4.2 影响催化剂脱金属因素  24
  1.5 高岭土催化剂研究现状  24-30
    1.5.1 高岭土的性质和应用  24-25
    1.5.2 高岭土的改性研究现状  25-30
    1.5.3 高岭土的性能表征  30
  1.6 课题研究的目的意义  30-31
第二章催化剂的制备与分析  31-49
  2.1 高岭土催化剂的制备  31-35
    2.1.1 实验原料  31
    2.1.2 实验仪器和试剂  31-32
    2.1.3 高岭土催化剂制备步骤  32-35
  2.2 高岭土催化剂的表征分析  35-48
    2.2.1 改性高岭土孔径和比表面积分析  35-40
    2.2.2 改性高岭土表面酸性分析  40-42
    2.2.3 改性高岭土晶体结构分析  42-43
    2.2.4 煅烧高岭土中活性硅铝分析  43-48
  2.3 小结  48-49
第三章镍钒卟啉加氢脱除反应机理及影响因素研究  49-68
  3.1 实验部分  49-52
    3.1.1 实验原料  49-50
    3.1.2 反应装置  50
    3.1.3 测试仪器  50-51
    3.1.4 实验步骤  51-52
    3.1.5 反应产物分析测试  52
  3.2 实验结果与讨论  52-66
    3.2.1 NiOEP 的催化加氢脱镍机理研究  52-54
    3.2.2 VOOEP 的催化加氢脱钒机理研究  54-55
    3.2.3 NiOEP 和VOOEP 的催化加氢脱金属反应对比  55-56
    3.2.4 镍钒卟啉催化加氢脱镍钒反应HDM 的影响因素研究  56-66
  3.3 小结  66-68
第四章渣油加氢脱镍钒机理及影响因素研究  68-85
  4.1 实验部分  68-69
    4.1.1 实验原料  68-69
    4.1.2 实验主要设备  69
  4.2 实验步骤  69-70
    4.2.1 加氢脱镍钒催化剂的预硫化  69
    4.2.2 加氢脱镍钒反应  69-70
    4.2.3 反应后渣油中镍钒含量的测定  70
    4.2.4 渣油粘度、密度、四组分的测定  70
  4.3 实验结果和讨论  70-84
    4.3.1 反应温度对脱镍钒率的影响  70-72
    4.3.2 反应氢压对脱镍钒率的影响  72-74
    4.3.3 催化剂加入量对脱镍钒率的影响  74-76
    4.3.4 酸洗时间对脱镍钒率的影响  76-78
    4.3.5 负载活性组分种类和负载量对脱镍钒率的影响  78-79
    4.3.6 塔河减渣和辽河常渣HDM 反应产物性质研究  79-84
  4.4 小结  84-85
结论  85-86
参考文献  86-91
致谢  91

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