FCC废触媒负载镍催化松脂加氢性能表征及其GC-MS法研究反应历程

摘要

在高压搅拌反应釜中,以松脂为原料、松节油为溶剂进行松脂催化加氢反应,考察再生FCC废触媒负载镍催化剂的催化加氢性能。使用单因素实验方法考察催化剂制备过程中的六个因素:焙烧温度、还原温度、负载量、还原时间、浸渍时间和浸渍次数,并采用正交实验设计法获得催化剂制备工艺最优条件。结果表明,单因素最优条件为:焙烧温度450℃、还原温度450℃、负载量15wt.％、还原时间2.5h、浸渍时间为2h、浸渍次数为1次。正交最优条件为:催化剂制备最优条件为负载量15 wt.%,焙烧温度550℃,还原时间3h、还原温度450℃和浸渍时间4h。经极差分析得出5个因素对反应转化率和选择性的影响大小顺序均为:负载量>焙烧温度>还原时间>浸渍时间>还原温度。从方差分析可得到5个因素对转化率和选择性的影响大小均为:负载量>焙烧温度>还原时间>浸渍时间>还原温度,Ni负载量对松脂加氢反应的转化率和产物的选择性的影响显著性较大。
　　采用N2物理吸附、XRD、IR、SEM和粒度分析技术对所得较优催化剂制备过程中各阶段的形貌、孔结构、物象、基团结构及颗粒大小进行表征。结果表明,FCC废触媒的比表面积为65.70m2·g-1,再生之后比表面积有所增加;经过再生后的FCC废催化剂,显现层状结构,孔道得到一定程度的清理。Ni以单质的形式负载在催化剂载体表面,晶体呈菱形结构;Ni与催化剂载体之间没有产生Si-O(H)-Ni的共价键,相互作用较弱;Ni还原充分,并且在常温下较难被氧化。新FCC催化剂的粒径主要分布在20μm~70μm,而FCC废触媒的粒径分布范围明显增大。再生FCC废触媒负载镍催化剂的粒径小于100μm,但主要的粒径分布在0μm~50μm范围内。对催化剂的重复使用效果进行考察,发现催化剂的使用效果稳定,而且寿命较长,是一种适宜工业化开发的催化剂。
　　采用再生FCC废触媒负载镍催化松脂进行加氢反应,其单因素最优反应条件是:温度195℃、压力5 MPa、催化剂用量5wt.%和反应时间为60min;搅拌转速为400 r·min-1时,基本消除外扩散影响;催化剂的粒径小于100μm时,消除了内扩散的影响。选择反应温度、反应压力、催化剂用量和反应时间这四个因素作为正交实验因素,正交结果为,松脂加氢反应最优反应条件为:反应温度200℃、反应压力6MPa、催化剂用量5wt.%、反应时间为100min。反应温度和反应压力对转化率的影响有显著性,4个因素对选择性的影响没有显著性。4个因素对反应转化率的影响顺序为:反应压力>反应温度>催化用量>反应时间;4个因素对产物的选择性的影响顺序为:反应温度>反应时间>催化剂用量>反应压力。
　　采用GC-MS法分析松脂催化加氢反应产物,树脂酸加氢部分共鉴定出14种化合物,根据分析结果构造松脂催化加氢树脂酸部分反应网络图和探讨反应机理,发现反应过程中不仅有加氢反应而且还存在脱氢反应。松脂加氢反应产物氢化松节油部分共检出35个峰,均被鉴定出。松节油加氢分为三种类型的反应,分别是双键加氢、水合异构和分子不参加反应。产物经气相色谱和紫外分析,产物中的枞酸和去氢枞酸含量符合氢化松香国家标准GB/T14020-2006特级产品的技术指标。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 FCC废触媒及其应用

1.3松脂催化加氢反应

1.4选题的目的和意义

1.5主要研究内容

第二章 催化剂制备与表征

2.1 引言

2.2 材料与仪器

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5验证实验

2.6催化剂表征结果

2.7 小结

第三章 松脂催化加氢过程优化

3.1 引言

3.2 试剂与设备

3.3 实验方法

3.4 结果与讨论

3.5 小结

第四章 GC-MS分析法研究松脂加氢反应历程

4.1 引言

4.2 试剂与设备

4.3 实验方法

4.4 结果与讨论

4.5小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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