活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭载体对原油镍钼催化剂的影响

　　原油中含有大量极差质量的重化合物。因为对于优质低硫的理想燃料油和原料的需求，流化催化裂化和加氢裂化的需求正不断增加，而可用的重质原油变多了。因此，将重质原油转化为高价值产品的精炼工艺对精炼厂至关重要。但是，最重的馏分称为真空残留物，其中包含大量杂质，例如金属，氮，硫和聚芳族化合物。在一般工业中使用氧化铝为载体的镍钼催化剂来处理，但是载体的性质会影响加氢处理反应。所以这次我们测试了活性炭载体和二氧化硅载体的镍钼催化剂来对比这几种载体的对催化剂的影响。

　　活性炭和其他载体的材料分析

　　进行了镍钼硫化催化剂的TEM分析，以收集有关硫化钼在载体上的分散性的信息。TEM图像如图1所示。对于氧化铝和活性炭催化剂，在二氧化硅催化剂中未观察到MoS 2条纹。氧化铝催化剂中会明显出现两到三层MoS 2堆叠，可能是II型活性位。然而，这种类型的活性位点对于活性炭负载的催化剂是不可见的。氧化铝催化剂的计算平均平板长度为3.19nm。较大的平均平板长度可能与氧化铝催化剂中较弱的金属-载体相互作用有关。

　　图1：制备的镍钼催化剂(1)活性炭，(2)氧化铝和(3)二氧化硅的透射电子显微镜。

　　活性炭催化剂活性研究

　　使用原油中的真空残留物作为原料，在间歇反应器中评估了加氢处理活性。因为所有反应都是在几乎相同的条件下进行的，所以转化率的差异主要归因于所用催化剂的性质。原料的性质包含高沥青质(22%)，硫(5.45%)和其它金属含量。在图2中，已经提出了不同催化剂的加氢处理活性，使用活性炭，二氧化硅和氧化铝为载体的催化剂获得的加氢脱硫转化率分别为70%，58%和61%。负载在氧化铝上的催化剂具有高的加氢脱硫转化率。

　　图2：催化剂的加氢处理转化率。

　　二氧化硅，活性炭和氧化铝催化剂的金属去除效率或加氢脱金属分别为77%，97%和91%。与加氢脱硫相比，加氢脱金属活动更高。其原因是，加氢脱金属反应机制取决于为硫化氢分压。在加氢处理反应期间，硫化氢生成并累积在间歇式反应器内部。随着反应时间的增加，硫化氢的浓度以活性氢为代价而增加。硫化氢的增加浓度对加氢脱金属有积极影响，但对加氢脱硫有不利影响。

　　加氢裂化活动

　　使用活性炭和其它两种催化剂研究了残留物转化率和产物分布方面的加氢裂化活性。结果示于图3。在真空残留物的>550℃馏分经改质是一种热驱动的过程。在本研究中，发现催化剂之间的巨大差异表明该过程是催化控制的。就残余物转化而言，催化性能为：二氧化硅<氧化铝<活性炭。

　　图3：催化剂的残留转化。

　　氢处理过的产品也分为四个馏出物：石脑油(<150°C)，中间馏出物(150-350°C)，减压瓦斯油(350-550°C)和残余物(>550°C)。发现与活性炭负载的镍钼催化剂相比，在二氧化硅和氧化铝负载的催化剂中石脑油产率比较低。中间馏分和真空粗柴油的馏分产率与氧化铝催化剂非常相似。相反，活性炭催化剂显示出较低沸点物质，即31%的石脑油和54%的中间馏分的产率更高。

　　用活性炭，二氧化硅和中孔氧化铝载体制备加氢处理催化剂，并在410°C的温度和10MPa的压力下进行真空残留物加氢处理反应的测试。对比性能显示，尽管二氧化硅负载的催化剂具有非常高的表面积，但由于其较低的孔径，它在残渣提质过程中极易形成焦炭。反过来，这导致转化率低和液体产品收率低。与二氧化硅负载的催化剂相比，活性炭负载的催化剂表现出更高的转化率。原因之一是活性炭的孔径分布比二氧化硅高。活性炭催化剂的有效性可归因于其较大的孔径，较高的孔体积以及活性金属的较好分散性。这些对于残余物加氢处理催化剂是有利的性质。

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