加氢脱氮催化剂课件.ppt
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- 加氢 催化剂 课件
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1、炼油催化剂基础石油化学工程系石油化学工程系张春兰张春兰 参考书:参考书: 陈茂涛编著陈茂涛编著 催化作用原理催化作用原理 吴吴 越编著越编著 催化化学催化化学 黄仲涛黄仲涛 主编主编 工业催化工业催化 李岳君李岳君 主编主编炼油催化剂生产技术炼油催化剂生产技术 张云良主编张云良主编工业催化剂制造与应用工业催化剂制造与应用 林西平主编林西平主编石油化工催化概论石油化工催化概论 教材教材催化剂与催化作用基础催化剂与催化作用基础石油炼制催化剂石油炼制催化剂其他炼油催化剂其他炼油催化剂固体催化剂的制备及使用技术固体催化剂的制备及使用技术课程主要内容课程主要内容绪论绪论催化裂化催化剂催化裂化催化剂1催化
2、加氢催化剂催化加氢催化剂3烷基化催化剂烷基化催化剂4催化重整催化剂催化重整催化剂2石油炼制催化剂石油炼制催化剂第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂催化加氢化学反应催化加氢化学反应1加氢精制催化剂加氢精制催化剂3加氢裂化催化剂加氢裂化催化剂4加氢催化剂分类加氢催化剂分类2润滑油加氢催化剂润滑油加氢催化剂5加氢催化剂的使用加氢催化剂的使用6一、催化加氢化学反应一、催化加氢化学反应(一)加氢处理反应(一)加氢处理反应 加氢脱硫反应(加氢脱硫反应(HDSHDS) 加氢脱氮反应加氢脱氮反应(HDN)(HDN) 加氢脱氧反应加氢脱氧反应(HDO)(HDO) 加氢脱金属反应加氢脱金属反应(HDM)(H
3、DM) 加氢处理脱除氧、氮、硫及金属杂质进行不同加氢处理脱除氧、氮、硫及金属杂质进行不同类型的反应,这些反应一般是在同一催化剂床层进类型的反应,这些反应一般是在同一催化剂床层进行,此时要考虑各反应之间的相互影响。行,此时要考虑各反应之间的相互影响。第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂 (二)烃类加氢反应(二)烃类加氢反应 1.烷烃加氢反应烷烃加氢反应 R1R2+H2R1H+R2H nCnH2n+2 iCnH2n+2 2.环烷烃加氢反应环烷烃加氢反应 CH3C4H9CH3C4H9i-C10H12第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂 3. 3.芳香烃加氢反应芳香烃加氢反应 烷基苯加氢裂
4、化反应主要有脱烷基、烷基转移、烷基苯加氢裂化反应主要有脱烷基、烷基转移、异构化、环化等反应,使得产品具有多样性。异构化、环化等反应,使得产品具有多样性。 4.4.烯烃加氢反应烯烃加氢反应 烯烃在加氢条件下主要发生加氢饱和及异构化烯烃在加氢条件下主要发生加氢饱和及异构化反应。反应。 第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂 二、加氢催化剂分类二、加氢催化剂分类 (一)加氢精制(处理)及其催化剂(一)加氢精制(处理)及其催化剂 如加氢脱硫催化剂,加氢脱氮催化剂,重整原如加氢脱硫催化剂,加氢脱氮催化剂,重整原料预加氢催化剂,汽油选择性加氢催化剂。料预加氢催化剂,汽油选择性加氢催化剂。 (二)加氢裂
5、化催化剂(二)加氢裂化催化剂 加氢裂化催化剂不但需要具备加氢精制催化剂加氢裂化催化剂不但需要具备加氢精制催化剂的功能,而且应具有充分的裂化功能,是典型的双的功能,而且应具有充分的裂化功能,是典型的双功能催化剂功能催化剂。第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂 (三)润滑油加氢催化剂润滑油加氢催化剂 用以代替润滑油的溶剂精制和白土精制。用以代替润滑油的溶剂精制和白土精制。 催化剂是催化加氢的技术核心。加氢装置的投催化剂是催化加氢的技术核心。加氢装置的投资、操作费用。资、操作费用。产品质量、甚至装置流程都与催化产品质量、甚至装置流程都与催化剂的性质密切相关剂的性质密切相关。催化加氢技术的水平和
6、发展,。催化加氢技术的水平和发展,在很大程度上取决于催化加氢催化剂的开发与应在很大程度上取决于催化加氢催化剂的开发与应用,在当前清洁燃料的生产成为炼油业共同课题的用,在当前清洁燃料的生产成为炼油业共同课题的时候,作为其核心技术的加氢工艺,必将促进催化时候,作为其核心技术的加氢工艺,必将促进催化加氢催化剂进一步发展。加氢催化剂进一步发展。第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂三、加氢精制催化剂三、加氢精制催化剂载体的作用是提供适载体的作用是提供适宜反应与扩散所需的宜反应与扩散所需的孔结构,担载分散金孔结构,担载分散金属均匀的有效表面积属均匀的有效表面积和一定的酸性,同时和一定的酸性,同时改善
7、催化剂的压碎、改善催化剂的压碎、耐磨强度与热稳定性耐磨强度与热稳定性;加氢精制剂的载体主加氢精制剂的载体主要为要为Al2O3。 金属组分主要提供金属组分主要提供加氢活性及能够加加氢活性及能够加速速CN键氢解的弱键氢解的弱酸性,由酸性,由Vl B族或族或族的金属。族的金属。助剂的作用是调节助剂的作用是调节载体性质及金属组载体性质及金属组分结构和性质、催分结构和性质、催化剂的活性、选择化剂的活性、选择性、氢耗和寿命的性、氢耗和寿命的目的。目的。 常用的助常用的助剂是剂是P2O5。 金属组分金属组分载体载体助剂助剂第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂 (一)加氢精制催化剂的组成(一)加氢精制催
8、化剂的组成 1.1.活性组分活性组分 催化加氢的活性主要来源于催化加氢的活性主要来源于加氢金属组分加氢金属组分,金,金属组分属组分主要提供加氢活性及能够加速主要提供加氢活性及能够加速C CN N键氢解的键氢解的弱酸性,由弱酸性,由VlBVlB族或族或族的金属族的金属。不同的非贵金属组。不同的非贵金属组分和贵金属组分搭配取决于原料性质和要求达到的分和贵金属组分搭配取决于原料性质和要求达到的主要目的。典型的二组分搭配有:主要目的。典型的二组分搭配有:Ni-WNi-W、Co-MoCo-Mo、Ni-MoNi-Mo等,典型的三组分搭配有:等,典型的三组分搭配有:W-Ni-MoW-Ni-Mo、Co-Mo-
9、Co-Mo-NiNi等等。 第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂反应活性反应活性在在H H2 2S S存在下存在下无无H H2 2S S存在下存在下加氢脱氮活性加氢脱氮活性Ni- Mo-CoCo-MoCo-W加氢脱硫活性加氢脱硫活性 Co-MoNi- MoNi-WCo-W加氢脱氧活性加氢脱氧活性Ni-MoCo-MoNi-WCo-W芳烃饱和活性芳烃饱和活性Ni-W- Ni-MoCo-MoCo-WNi-W- Ni-MoCo-MoCo-W异构化活性异构化活性Ni-WNi-MoCo-MoCo-WNi-WNi-MoCo-MoCo-W加氢裂化活性加氢裂化活性Ni-MoNi-WCo-MoCo-WNi-
10、MoNi-WCo-MoCo-W不同的非贵金属组分搭配产生的反应活性不同的非贵金属组分搭配产生的反应活性 第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂反应活性反应活性无无H H2 2S S存在下存在下芳烃饱和性芳烃饱和性PtPdNi-W- Ni-MoCo-MoCo-W异构化活性异构化活性PtPdNi-WNi-MoCo-MoCo-W加氢裂化活性加氢裂化活性PtPdNi-MoNi-WCo-MoCo-W贵金属组分反应活性与非贵金属组分反应活性的对比贵金属组分反应活性与非贵金属组分反应活性的对比 贵金属催化剂容易被硫、氮组分中毒而失活,故只能用于贵金属催化剂容易被硫、氮组分中毒而失活,故只能用于无硫、无氮
11、或微量硫、微量氮的原料中。无硫、无氮或微量硫、微量氮的原料中。 第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂 2. 2.助剂助剂 为了改善加氢精制催化剂某一方面的性能,如为了改善加氢精制催化剂某一方面的性能,如活性,选择性、寿命、热稳定性或强度等,常常添活性,选择性、寿命、热稳定性或强度等,常常添加一些助剂,如硅、磷、氟、硼、钾、钙和镁等元加一些助剂,如硅、磷、氟、硼、钾、钙和镁等元素,国内加氢精制催化剂常添加硅、氟、硼、磷等。素,国内加氢精制催化剂常添加硅、氟、硼、磷等。硅的加入,可提高催化剂的热稳定性,改变表面酸硅的加入,可提高催化剂的热稳定性,改变表面酸性物质,有利于再生处理。氟可以减少镍
12、铝尖晶石性物质,有利于再生处理。氟可以减少镍铝尖晶石和钴铝尖晶石的生成,调整表面酸性物质。磷在沉和钴铝尖晶石的生成,调整表面酸性物质。磷在沉淀或打浆时,可以增加孔容和比表面积,磷还可以淀或打浆时,可以增加孔容和比表面积,磷还可以调整表面酸性物质调整表面酸性物质。这些助剂可以提高催化剂的活。这些助剂可以提高催化剂的活性。性。钾、钙、镁可提高催化剂的热稳定性以及催化钾、钙、镁可提高催化剂的热稳定性以及催化剂加氢脱硫的选择性剂加氢脱硫的选择性。第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂 3. 3.载体载体 载体具有高的表面积,可高度分散活性的金载体具有高的表面积,可高度分散活性的金属;具有理想的孔结
13、构(孔体积和孔分布),有利属;具有理想的孔结构(孔体积和孔分布),有利于反应分子的扩散;为容纳积炭提供空间,载体能于反应分子的扩散;为容纳积炭提供空间,载体能改善催化剂的导热性、防止活性组分因局部过热而改善催化剂的导热性、防止活性组分因局部过热而烧结失活;作为催化剂的骨架,提高催化剂的稳定烧结失活;作为催化剂的骨架,提高催化剂的稳定性和机械强度,并使催化剂具有一定的形状和大性和机械强度,并使催化剂具有一定的形状和大小,以适应工业过程中流体力学的需求。小,以适应工业过程中流体力学的需求。第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂(二)加氢精制催化剂分类(二)加氢精制催化剂分类轻质油加氢精制催化剂
14、轻质油加氢精制催化剂 柴油馏分加氢精制催化剂柴油馏分加氢精制催化剂直馏煤油加氢精制催化剂直馏煤油加氢精制催化剂 选择性加氢催化剂选择性加氢催化剂 第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂 (三)加氢精制催化剂的选择(三)加氢精制催化剂的选择 选择催化剂首先应考虑是选择催化剂首先应考虑是选择活性高、选择性选择活性高、选择性好、稳定性好、寿命长好、稳定性好、寿命长 。 脱硫率脱硫率= =(1 1生成油硫含量生成油硫含量/ /原料油硫含量)原料油硫含量)100%100% 脱氮率脱氮率= =(1 1生成油氮含量生成油氮含量/ /原料油氮含量)原料油氮含量)100%100% 催化剂应具有催化剂应具有良
15、好的再生性能良好的再生性能,一般应可再生,一般应可再生一到两次。此外,在催化剂性能相同的情况下,考一到两次。此外,在催化剂性能相同的情况下,考虑价格、密度等。虑价格、密度等。第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂 (四)加氢精制催化剂的制备(四)加氢精制催化剂的制备 加氢精制催化剂常用的制备方法有加氢精制催化剂常用的制备方法有沉淀法、混合沉淀法、混合法、浸渍法法、浸渍法等。目前等。目前普遍采用浸渍法普遍采用浸渍法生产生产 。浸渍法。浸渍法是将载体在有活性组分的溶液中浸泡(称之为浸是将载体在有活性组分的溶液中浸泡(称之为浸渍),浸渍后,经干燥、焙烧制得催化剂。渍),浸渍后,经干燥、焙烧制得催
16、化剂。 第五章第五章 催化加氢催化剂催化加氢催化剂拟薄水铝石混捏挤条干燥焙烧浸助剂干燥焙烧浸钨、镍干燥焙烧成品包装水、硝酸助挤剂助剂溶液钨、镍溶液 四、加氢裂化催化剂四、加氢裂化催化剂 (一)加氢裂化催化剂的组成及作用(一)加氢裂化催化剂的组成及作用 1.金属组分金属组分 适宜作加氢裂化催化剂加氢活性组分的适宜作加氢裂化催化剂加氢活性组分的B族和族和族中的金属元素族中的金属元素有:贵金属铂(有:贵金属铂(Pt)、钯()、钯(Pd)、)、非贵金属钨(非贵金属钨(W)、钼()、钼(Mo)、铬()、铬(Cr)、钴)、钴(Co)、镍()、镍(Ni)、和铁()、和铁(Fe)等金属及其氧化物)等金属及其氧
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