重油模型硫化物在介孔硅基催化剂中HDS反应及扩散研究
发布时间：2023-06-01 02:29
重质油占世界石油资源总量约70%,其合理开发及高效转化逐渐成为全球各大石油公司所面临的一个重要课题。渣油加氢和重油催化裂化相结合的加工路线可以最大限度地将重质油转化为清洁油品和化工原料,进而展现出较大的发展潜力。由于重质油分子尺寸较大,在催化剂孔道内受到显著的扩散阻力,催化剂孔道尺寸对重质油分子扩散影响的相关研究可为高效重油加氢催化剂设计与优化提供依据和指导。目前,重油扩散的研究多以重质油及其馏分为原料,其易缔合性与复杂性使得难以获得较为准确的受限扩散结果;此外,研究中多采用工业氧化铝催化剂,但工业催化剂孔径分布过广且弯曲因子不固定,同样会干扰受限扩散结果的准确性。基于此,本论文合成了代表性的大分子重油模型硫化物2,8-二(4-戊基苯基)二苯并噻吩(2,8-DPPDBT),并选取了2,8-二甲基二苯并噻吩(2,8-DMDBT)及二苯并噻吩(DBT)作为探针分子,在孔径均一的介孔硅基催化剂中进行受阻扩散研究,进而建立了受限因子关联模型。同时,采用高效液相色谱(UHPLC)、Orbitrap Fusion MS与色质联用(GC-MS)对合成重油模型硫化物加氢脱硫反应路径进行分析,为分子层次...
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文献综述
1.1 重油中含硫化合物类型及加氢脱硫(HDS)反应
1.1.1 重油中含硫化合物类型
1.1.2 石油馏分的加氢脱硫反应
1.2 加氢脱硫催化剂的研究现状
1.2.1 加氢脱硫催化剂的活性组分与助剂
1.2.2 加氢脱硫催化剂载体
1.3 重油分子的受阻扩散
1.4 重油分子的受限扩散相关模型
1.5 受阻扩散的影响因素
1.5.1 反应温度的影响
1.5.2 催化剂孔径的影响
1.5.3 分子尺寸的影响
1.6 文献小结
第2章 研究方案
2.1 实验药品、气体及仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验气体
2.1.3 实验仪器
2.2 载体及催化剂的表征方法
2.2.1 X射线小角散射(SAXS)
2.2.2 X射线粉末衍射(XRD)
2.2.3 吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)
2.2.4 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.5 透射电子显微镜(TEM)
2.2.6 低温N2-吸附脱附实验(BET)
2.2.7 拉曼光谱(Raman)
2.2.8 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.9 高倍投射电镜(HRTEM)
2.3 溶剂的相平衡实验
2.4 模型化合物HDS评价
2.5 反应动力学计算
2.6 产物分析
第3章 溶剂体系对二苯并噻吩加氢脱硫反应的影响
3.1 NiMo/Al-SBA-15 催化剂的制备
3.1.1 SBA-15 材料的制备
3.1.2 载体Al改性
3.1.3 活性金属浸渍
3.2 载体及催化剂的表征
3.2.1 XRD表征
3.2.2 27Al MAS NMR表征
3.2.3 SEM和 TEM表征
3.2.4 BET表征
3.2.5 HRTEM表征
3.2.6 Py FT-IR表征
3.3 溶剂相平衡实验
3.4 DBT加氢脱硫反应
3.4.1 催化剂长周期活性检测
3.4.2 空白实验
3.4.3 消除外扩散实验
3.4.4 本征条件下不同溶剂体系DBT的加氢脱硫反应
3.4.5 DFT方法探索DBT与溶剂分子的竞争吸附
3.4.6 不同溶剂体系内DBT加氢脱硫反应路径
3.4.7 表观条件下不同溶剂体系DBT的加氢脱硫反应
3.4.8 反应动力学分析
3.5 本章小结
第4章 催化剂孔道结构对模型硫化物加氢脱硫反应的影响
4.1 载体及催化剂制备
4.1.1 载体的制备
4.1.2 催化剂的制备
4.2 载体的表征
4.2.1 XRD、SAXS表征
4.2.2 BET表征
4.2.3 TEM表征
4.3 催化剂的表征
4.3.1 广角XRD
4.3.2 BET表征
4.3.3 SEM-EDS表征
4.3.4 HAADF-STEM和 EDS Elemental Mapping表征
4.3.5 Raman表征
4.3.6 XPS表征
4.3.7 HRTEM表征
4.3.8 Py FT-IR表征
4.4 DBT加氢脱硫反应
4.4.1 不同空速的本征反应
4.4.2 不同温度的本征反应
4.4.3 不同空速的表观反应
4.4.4 不同温度的表观反应
4.4.5 扩散反应动力学
4.5 4 ,6-DMDBT加氢脱硫反应
4.5.1 不同空速的本征反应
4.5.2 GC-MS产物分析
4.5.3 不同空速的表观反应
4.5.4 反应动力学
4.6 本章小结
第5章 重油模型硫化物加氢反应与受阻扩散
5.1 载体及催化剂制备
5.1.1 载体的制备
5.1.2 催化剂的制备
5.2 载体与催化剂的表征
5.2.1 XRD表征
5.2.2 BET表征
5.2.3 SEM表征
5.2.4 TEM表征
5.2.5 Raman表征
5.3 模型硫化物加氢脱硫反应
5.3.1 2 ,8-DPPDBT合成与表征
5.3.2 模型硫化物热裂化考察
5.3.3 模型硫化物本征反应
5.3.4 2 ,8-DPPDBT加氢反应路径
5.3.5 模型硫化物表观反应
5.3.6 模型硫化物反应动力学
5.3.7 模型硫化物反应条件下受阻扩散
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
在学习期间的研究成果
本文编号：3826472
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【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文献综述
1.1 重油中含硫化合物类型及加氢脱硫(HDS)反应
1.1.1 重油中含硫化合物类型
1.1.2 石油馏分的加氢脱硫反应
1.2 加氢脱硫催化剂的研究现状
1.2.1 加氢脱硫催化剂的活性组分与助剂
1.2.2 加氢脱硫催化剂载体
1.3 重油分子的受阻扩散
1.4 重油分子的受限扩散相关模型
1.5 受阻扩散的影响因素
1.5.1 反应温度的影响
1.5.2 催化剂孔径的影响
1.5.3 分子尺寸的影响
1.6 文献小结
第2章 研究方案
2.1 实验药品、气体及仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验气体
2.1.3 实验仪器
2.2 载体及催化剂的表征方法
2.2.1 X射线小角散射(SAXS)
2.2.2 X射线粉末衍射(XRD)
2.2.3 吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)
2.2.4 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.5 透射电子显微镜(TEM)
2.2.6 低温N2-吸附脱附实验(BET)
2.2.7 拉曼光谱(Raman)
2.2.8 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.9 高倍投射电镜(HRTEM)
2.3 溶剂的相平衡实验
2.4 模型化合物HDS评价
2.5 反应动力学计算
2.6 产物分析
第3章 溶剂体系对二苯并噻吩加氢脱硫反应的影响
3.1 NiMo/Al-SBA-15 催化剂的制备
3.1.1 SBA-15 材料的制备
3.1.2 载体Al改性
3.1.3 活性金属浸渍
3.2 载体及催化剂的表征
3.2.1 XRD表征
3.2.2 27Al MAS NMR表征
3.2.3 SEM和 TEM表征
3.2.4 BET表征
3.2.5 HRTEM表征
3.2.6 Py FT-IR表征
3.3 溶剂相平衡实验
3.4 DBT加氢脱硫反应
3.4.1 催化剂长周期活性检测
3.4.2 空白实验
3.4.3 消除外扩散实验
3.4.4 本征条件下不同溶剂体系DBT的加氢脱硫反应
3.4.5 DFT方法探索DBT与溶剂分子的竞争吸附
3.4.6 不同溶剂体系内DBT加氢脱硫反应路径
3.4.7 表观条件下不同溶剂体系DBT的加氢脱硫反应
3.4.8 反应动力学分析
3.5 本章小结
第4章 催化剂孔道结构对模型硫化物加氢脱硫反应的影响
4.1 载体及催化剂制备
4.1.1 载体的制备
4.1.2 催化剂的制备
4.2 载体的表征
4.2.1 XRD、SAXS表征
4.2.2 BET表征
4.2.3 TEM表征
4.3 催化剂的表征
4.3.1 广角XRD
4.3.2 BET表征
4.3.3 SEM-EDS表征
4.3.4 HAADF-STEM和 EDS Elemental Mapping表征
4.3.5 Raman表征
4.3.6 XPS表征
4.3.7 HRTEM表征
4.3.8 Py FT-IR表征
4.4 DBT加氢脱硫反应
4.4.1 不同空速的本征反应
4.4.2 不同温度的本征反应
4.4.3 不同空速的表观反应
4.4.4 不同温度的表观反应
4.4.5 扩散反应动力学
4.5 4 ,6-DMDBT加氢脱硫反应
4.5.1 不同空速的本征反应
4.5.2 GC-MS产物分析
4.5.3 不同空速的表观反应
4.5.4 反应动力学
4.6 本章小结
第5章 重油模型硫化物加氢反应与受阻扩散
5.1 载体及催化剂制备
5.1.1 载体的制备
5.1.2 催化剂的制备
5.2 载体与催化剂的表征
5.2.1 XRD表征
5.2.2 BET表征
5.2.3 SEM表征
5.2.4 TEM表征
5.2.5 Raman表征
5.3 模型硫化物加氢脱硫反应
5.3.1 2 ,8-DPPDBT合成与表征
5.3.2 模型硫化物热裂化考察
5.3.3 模型硫化物本征反应
5.3.4 2 ,8-DPPDBT加氢反应路径
5.3.5 模型硫化物表观反应
5.3.6 模型硫化物反应动力学
5.3.7 模型硫化物反应条件下受阻扩散
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
在学习期间的研究成果
本文编号：3826472
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