新型核壳结构Ni基固体超强酸催化剂的制备及其异构化性能研究

发布时间：2020-08-03 18:21

【摘要】：随着环保法规的日益严格,轻质烷烃异构化是生产高辛烷值汽油的重要工艺。SO42-/Mx Oy型固体超强酸因其不污染环境、良好的低温异构化活性等优点受到广泛关注。本文提出了一种采用核壳结构载体制备高活性、高稳定性非贵金属Ni基S2O82-/Al_2O_3@Zr O_2(Ni SA@Z)固体超强酸催化剂的新思路,通过核心材料的选择,以及Al含量和柠檬酸改性研究,确定了催化剂的制备方法。采用XRD、FT-IR、Py-IR、TG、XPS、BET、TEM、C-S Analysis等表征手段对催化剂进行了表征。以正戊烷加氢异构化反应为探针,考察了催化剂的异构化反应性能,得到如下结论:(1)以Al_2O_3为核心材料时,四方晶相ZrO_2粒径小,比表面积和孔容大,酸性强,异构化活性好,在适宜反应温度180 ℃下,异戊烷收率达到64%。(2)添加Al抑制了Zr O_2从亚稳态四方晶相向热力学有利的单斜晶相的转变;适量的Al能够提高催化剂的比表面积、孔容、孔径;Al可以稳定S2O82-;当Al含量为30 wt.%时,催化剂酸性最强,异戊烷收率最高为64%。(3)核壳结构催化剂的比表面积和孔径均显著提高,强B酸和强L酸量增长明显;核壳结构催化剂表现出良好的稳定性,在最佳反应条件:温度180 ℃、压力2.0 MPa,H2/正戊烷摩尔比为4:1,质量空速1.0 h-1下,反应5000 min后,Ni SA@Z x(x=30 wt.%)催化剂上异戊烷收率维持在64%,未见失活趋势。其原因是大幅度抑制了积碳产生及S物种损失。(4)随着柠檬酸浓度的增加,催化剂比表面积和孔容提高,催化剂酸量增加,催化剂最佳反应温度先下降后增长;当柠檬酸浓度为2%时,催化剂低温异构化活性最好,最佳反应温度为140 ℃,此时异构化活性为60%。与未添加柠檬酸的催化剂相比,最佳反应温度降低了40 ℃。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36
【图文】：

模拟装置流程图

电镜图,电镜

95.1 41.9 53.2 0.089 0.067 0.022.5 40.6 18.9 21.7 0.061 0.053 0.008 99.5 40.1 59.4 0.103 0.012 0.0912.5 70.5 28.4 42.1 0.102 0.016 0.086 122.1 36.6 85.5 0.214 0.009 0.20530 94.7 39.5 55.2 0.188 0.012 0.176TEM 分析 Ni SA@Z x 催化剂电镜图为图 3.7。Mokari 等[51的明暗对比可以清晰的分辨出颜色更深的 Zr 颗粒、高度分散和极小的颗粒尺寸（0.5 nm），在电镜图可以明显看出，在明亮的核心外包覆着一层深色的图 3.9(b)可知，Ni SZA 2.5 催化剂中 ZrO2晶粒尺Z 2.5 和 Ni SA@Z 30 中 ZrO2的晶粒尺寸明显变 (c)、3.7(d)），这说明核壳结构使催化剂表面 ZrO2分RD 得到的结果一致。

失活原因,异戊烷,催化剂,学位论文

东北石油大学硕士研究生学位论文表 3.10 催化剂的活性温度/oC100 120 140 160 180 200 41 50 53 58 60 54 37 52 65 31 50 64 50 知，Ni SZA 2.5 催化剂快速失活，在 1500 min 内异失活原因主要是严重的积碳（3.74 wt.%）和 S 损失，核壳 Ni SA@Z 2.5 催化剂表现出更好的稳定性，降至 60%，5000 min 后降至 50%。值得注意的是，异戊烷收率维持 64%，未见下降趋势。

【参考文献】