苯加氢制环己烷的超细镍基负载型催化剂研究

摘要

本课题主要在实验室研究的基础上,侧重于催化剂的中试成型工艺条件研究,通过小试、中试评价,考察中试成型条件对催化剂性能的影响,这一工作,对该催化剂的工业化应用具有十分重要的意义.本文围绕这一中心问题工作,作了以下几方面的研究考察.1.首先采用热脉冲的方法对比了3种不同的催化剂的热稳定性(三种催化剂分别为第一次挤条成型催化剂长岭2＃,NCG型苯加氢催化剂,涂膜型催化剂JZ007),近似推算出3种催化剂的热失活速率方程.催化剂前驱体的物化性能用BET、TPR、XRD、TG-DTA、TEM及强度测定仪进行表征.用固定床连续流动微反装置,以苯加氢生成环己烷的反应对催化剂的催化性能进行实验室评价.2.考察了催化剂组成对镍基负载型催化剂性能的影响,制备了8个催化剂,实验从3种途径考察了催化剂的性能:(1)氢苯比为3.1:1,3.5:1催化剂的反应活性温度,(2)当反应温度为160℃,220℃,氢苯比为3.1:1,3.5:1催化剂的反应空速范围,(3)通过飞温实验考察催化剂的热稳定性.3.为解决催化剂侧压强度的不足,我们在实验室进行了超细镍基负载型催化剂实验室小试成型工艺条件研究,用硅溶胶及Ni<'2+>-硅溶胶两种不同的胶粘剂进行挤条成型,通过BET、FT-IR、XRD、TPR等技术考察了催化剂在成型过程中,胶粘剂的浓度、粘度,湿/干粉比,催化剂老化时间,以及焙烧温度等因素对催化剂的强度以及催化剂的比表面积和孔结构的影响.结果表明:胶粘剂的性质、胶粘剂浓度、湿/干粉比对催化剂的比表面积、强度,有较大的影响.合适的成型工艺条件下,催化剂不但有较高的强度,而且催化剂的孔径分布很均匀,分布范围在1.1nm到3.3nm.4.在实验室小试成型工艺条件的研究基础上,放大制备10公斤NiO/SiO<,2>-TiO<,2>工业中试用催化剂粉料,加胶粘剂A进行挤条成型,着重考察成型过程中加入胶粘剂后对催化剂性能的影响.研究结果表明,溶胶—凝胶法制备得到的催化体系有大的比表面(>300m<'2>/g),孔径分布单一.加入胶粘剂A时,催化剂的强度随着胶粘剂含量的增大而增大,当胶粘剂含量达到18﹪的时候,NiO/SiO<,2>-TiO<,2>体系产生了新的晶相.胶粘剂的含量对催化剂的性能并无较大的影响,用固定床连续流动微反装置,考察催化剂苯加氢生成环己烷的催化性能,苯转化率均为100﹪,环己烷的选择性均达到99.0﹪以上.5.催化剂的中试评价结果与实验室小试评价结果非常接近,催化剂在P<,H2>=1.0MPa,LHSV=2.0h<'-1>,220℃,氢油比3.3:1的条件下,苯转化率100﹪,环己烷选择性99.92﹪,显示出优异的性能,与0510镍基催化剂的催老对比实验可以看出,300℃;2.0/h;1.0MPa氢苯比3.3:1条件下,运转70小时后,超细镍基负载型催化剂苯转化率仍然有,96.75﹪,而0510催化剂已经下降到88.56﹪,由此可以看出在比较苛刻的条件下,超细镍基负载型催化剂的热稳定性能更佳,这对以后工业侧线试验提供有利的保证.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1国内外苯加氢催化剂研究状况

1.2超细粒子催化剂的分类及其特性

1.2.1超细粒子催化剂

1.2.2负载型超细粒子催化剂

1.2.3超细粒子负载型催化剂的特性

1.3超细粒子负载催化剂的制备

1.4溶胶-凝胶法制备超细例子负载型催化剂的优越性

1.5溶胶-凝胶法制备负载型催化剂的研究趋势

1.5.1相关研究趋势

1.5.2相关专利报道

1.6论文工作的内容和目的意义

第二章实验部分

2.1实验原料

2.2实验主要仪器设备

2.3催化剂的制备

2.4催化剂的装填与还原

2.4.1催化剂的装填

2.4.2催化剂的还原

2.5产物分析系统

2.6催化剂的物化性能分析手段

2.6.1比表面和孔径结构(BET)

2.6.2程序升温还原(H2-TPR)

2.6.3热失重分析(TG-DTA)

2.6.4粉末衍射分析(XRD)

2.6.5电镜分析(TEM)

2.7催化剂评价装置

第三章催化剂的热稳定性研究

3.1引言

3.2催化剂热稳定性研究的意义

3.3热失活实验方法

3.3.1实验设计思路

3.3.2热脉冲方案流程图

3.4实验使用的三种催化剂介绍

3.5热失活实验结果与讨论

3.5.1催化剂的TPR分析

3.5.2催化剂的比表面积和孔结构数据

3.5.3三种催化剂的热失活曲线拟合

3.6本章结论

第四章催化剂组成对镍基负载型催化剂性能的影响

4.1引言

4.2催化剂的制备

4.3结果与讨论

4.3.1催化剂的体系织构特征(BET)

4.3.2催化剂的TPR分析

4.3.3催化剂活性评价

4.3.4催化剂飞温性能

4.3.5不同空速和氢苯比条件下催化剂的性能

4.4本章结论

第五章超细镍基负载型催化剂小试成型工艺条件研究

5.1引言

5.2催化剂制备

5.3实验结果与讨论

5.3.1采用四因素三水平试验建立成型催化剂前驱体数学模型

5.3.2不同目数的催化剂原粉对催化剂强度的影响

5.3.3不同成胶温度的催化剂原粉对催化剂的影响

5.3.4不同胶粘剂对催化剂的影响

5.3.5不同焙烧温度对催化剂的影响

5.3.6催化剂程序升温还原

5.4本章结论

第六章超细镍基负载型催化剂中试成型工艺条件研究

6.1引言

6.2催化剂的制备

6.3结果与讨论

6.3.1由BET数据分析NiO/SiO2-TiO2体系织构特征

6.3.2 NiO/SiO2-TiO2体系的XRD

6.3.3 NiO/SiO2-TiO2体系的TG-DTA和TEM分析

6.3.4成型后催化剂活性的评价

6.4本章结论

第七章催化剂中试

7.1中试方案

7.1.1催化剂的还原

7.1.2操作条件

7.2中试评价数据

7.3本章结论

第八章论文工作总结

参考文献

硕士论文期间所发表的论文情况

致谢