FCC廢觸媒負(fù)載鎳催化松脂加氫性能表征及其GC-MS法研究反應(yīng)歷程.pdf

1、在高壓攪拌反應(yīng)釜中,以松脂為原料、松節(jié)油為溶劑進(jìn)行松脂催化加氫反應(yīng),考察再生FCC廢觸媒負(fù)載鎳催化劑的催化加氫性能。使用單因素實驗方法考察催化劑制備過程中的六個因素:焙燒溫度、還原溫度、負(fù)載量、還原時間、浸漬時間和浸漬次數(shù),并采用正交實驗設(shè)計法獲得催化劑制備工藝最優(yōu)條件。結(jié)果表明,單因素最優(yōu)條件為:焙燒溫度450℃、還原溫度450℃、負(fù)載量15wt.％、還原時間2.5h、浸漬時間為2h、浸漬次數(shù)為1次。正交最優(yōu)條件為:催化劑制備最優(yōu)條件

2、為負(fù)載量15 wt.%,焙燒溫度550℃,還原時間3h、還原溫度450℃和浸漬時間4h。經(jīng)極差分析得出5個因素對反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響大小順序均為:負(fù)載量>焙燒溫度>還原時間>浸漬時間>還原溫度。從方差分析可得到5個因素對轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響大小均為:負(fù)載量>焙燒溫度>還原時間>浸漬時間>還原溫度,Ni負(fù)載量對松脂加氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的選擇性的影響顯著性較大。
　　采用N2物理吸附、XRD、IR、SEM和粒度分析技術(shù)對所得較優(yōu)

3、催化劑制備過程中各階段的形貌、孔結(jié)構(gòu)、物象、基團(tuán)結(jié)構(gòu)及顆粒大小進(jìn)行表征。結(jié)果表明,FCC廢觸媒的比表面積為65.70m2·g-1,再生之后比表面積有所增加;經(jīng)過再生后的FCC廢催化劑,顯現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu),孔道得到一定程度的清理。Ni以單質(zhì)的形式負(fù)載在催化劑載體表面,晶體呈菱形結(jié)構(gòu);Ni與催化劑載體之間沒有產(chǎn)生Si-O(H)-Ni的共價鍵,相互作用較弱;Ni還原充分,并且在常溫下較難被氧化。新FCC催化劑的粒徑主要分布在20μm~70μm,而F

4、CC廢觸媒的粒徑分布范圍明顯增大。再生FCC廢觸媒負(fù)載鎳催化劑的粒徑小于100μm,但主要的粒徑分布在0μm~50μm范圍內(nèi)。對催化劑的重復(fù)使用效果進(jìn)行考察,發(fā)現(xiàn)催化劑的使用效果穩(wěn)定,而且壽命較長,是一種適宜工業(yè)化開發(fā)的催化劑。
　　采用再生FCC廢觸媒負(fù)載鎳催化松脂進(jìn)行加氫反應(yīng),其單因素最優(yōu)反應(yīng)條件是:溫度195℃、壓力5 MPa、催化劑用量5wt.%和反應(yīng)時間為60min;攪拌轉(zhuǎn)速為400 r·min-1時,基本消除外擴(kuò)散影響

5、;催化劑的粒徑小于100μm時,消除了內(nèi)擴(kuò)散的影響。選擇反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、催化劑用量和反應(yīng)時間這四個因素作為正交實驗因素,正交結(jié)果為,松脂加氫反應(yīng)最優(yōu)反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度200℃、反應(yīng)壓力6MPa、催化劑用量5wt.%、反應(yīng)時間為100min。反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力對轉(zhuǎn)化率的影響有顯著性,4個因素對選擇性的影響沒有顯著性。4個因素對反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響順序為:反應(yīng)壓力>反應(yīng)溫度>催化用量>反應(yīng)時間;4個因素對產(chǎn)物的選擇性的影響順序為:反應(yīng)溫度

6、>反應(yīng)時間>催化劑用量>反應(yīng)壓力。
　　采用GC-MS法分析松脂催化加氫反應(yīng)產(chǎn)物,樹脂酸加氫部分共鑒定出14種化合物,根據(jù)分析結(jié)果構(gòu)造松脂催化加氫樹脂酸部分反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)圖和探討反應(yīng)機(jī)理,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)過程中不僅有加氫反應(yīng)而且還存在脫氫反應(yīng)。松脂加氫反應(yīng)產(chǎn)物氫化松節(jié)油部分共檢出35個峰,均被鑒定出。松節(jié)油加氫分為三種類型的反應(yīng),分別是雙鍵加氫、水合異構(gòu)和分子不參加反應(yīng)。產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜和紫外分析,產(chǎn)物中的樅酸和去氫樅酸含量符合氫化松香國家標(biāo)準(zhǔn)G