煤焦油加氢脱硫催化剂性能的研究

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煤焦油是煤炭在高温干馏、热解以及气化过程中产生的液体副产物。由于煤焦油密度大,多环芳烃类含量高,且含有较高的氮、硫元素,若将煤焦油作为燃料直接进行粗放燃烧,不仅造成资源的极大浪费,同时因燃烧时排放出大量的NOx和SOx等酸雨气体而对环境造成污染。在催化剂作用下对煤焦油进行催化加氢处理来制取清洁燃料油,既可以有效利用煤化工的下游副产,同时也能改善我国日益严重的环境问题。本研究所用中温煤焦油的硫元素含量(0.66%)高于氮元素含量(0.40%),且硫化物产生的SOx污染物会严重影响后续加氢裂化过程中催化剂的活性与稳定性,因此对煤焦油进行加氢脱硫成为其制取清洁燃料油过程中必须解决的关键问题。本研究以等体积饱和浸渍法制备了一系列Mo-Co催化剂,并用磷酸对催化剂进行了P改性。通过X射线衍射(XRD),程序升温还原(H2-TPR),氮气吸附,X射线光电子能谱(XPS),高分辨率透射电镜(HRTEM)等手段对催化剂进行了表征。以内蒙古赤峰中温煤焦油为原料,在固定床上对催化剂进行了活性评价。利用微库仑仪、气质联用仪对产物进行了硫含量、产物组成的分析。本论文的主要工作和结论如下:  1.详细探讨了催化剂的孔结构分布、酸性、活性组分还原性以及硫化度对MoCo催化剂加氢脱硫活性的影响。  2.考察了磷酸质量分数为1%、2%、4%、6%、8%时,Mo-Co/P-γ-Al2O3催化剂对中温煤焦油的加氢脱硫性能的影响。结果表明当磷酸质量分数为4%时,催化剂的加氢脱硫性能最佳,在获得较高产物收率的同时达到了96.98%的硫脱除率。  3.以不同的磷酸改性顺序制备了三种P改性催化剂:Mo-Co/P-γ-Al2O3、Mo-CoP/γ-Al2O3、MoP-Co/γ-Al2O3。考察了不同P改性方式对催化剂加氢脱硫性能的影响。结果表明不同的P改性方式对催化剂的孔结构、酸分布、活性组分还原性和硫化性等理化性质有不同影响,从而改变了催化剂的加氢脱硫性能。只有预浸渍磷酸制备的催化剂对煤焦油表现出较佳的加氢脱硫活性,硫脱除率达到96.98%,而其它P改性方式制备的催化剂则表现出较差的加氢脱硫活性。  4.P改性的Mo-Co/γ-Al2O3催化剂,在提高对煤焦油加氢脱硫活性的同时也促进了不饱和烃的加氢饱和与多碳化合物的分解,有利于煤焦油的加氢轻质化。
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