催化柴油加氢裂化制取BTX反应研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:3pei
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在催化柴油加氢裂化制取轻质芳烃(即苯-甲苯-二甲苯,BTX)的过程中,催化剂的选择性加氢能力会对产物分布产生影响。不同的加氢裂化催化剂的加氢性质、酸性质、孔道结构不同,酸性质和加氢性质的匹配关系也不同,因而具有不同的选择性加氢能力,反应动力学的研究对于评价催化剂的选择性加氢能力很有帮助。本文建立了催化柴油加氢裂化制取BTX过程的反应网络和集总动力学模型,利用建立的动力学模型,研究催化剂的性质对催化柴油加氢裂化反应的影响。首先,建立催化柴油加氢裂化制取BTX过程的反应网络和动力学模型,考察负载金属种类对催化剂反应性能的影响。以Beta分子筛为载体,制备负载不同金属(Ni W、Co W、Ni Mo、Co Mo)的催化剂,并对催化剂进行表征和反应性能评价。动力学计算结果表明,Co W/Beta催化剂具有较好的选择性加氢能力;实验结果表明,Co W/Beta在反应空时为0.24 h-1时取得较高的BTX收率,主加氢活性组分钨为本文的研究重点。其次,考察催化剂酸中心和金属中心之间的平衡关系。以Beta分子筛为载体,制备不同WO3负载量(10 wt%、15 wt%、20 wt%、25 wt%)的催化剂,并对催化剂进行表征和反应性能评价。通过对反应动力学和催化剂有效活性中心数目的研究,探索催化剂酸中心和金属中心之间的最佳数量平衡(Balance index,BI)。结果表明,随着WO3负载量的增加,催化剂的酸量减小,酸中心和金属中心之间的BI值变大。15W/Beta催化剂的BI值适中,其两种活性中心达到良好的平衡;动力学计算结果表明,15W/Beta具有较好的选择性加氢能力;实验结果表明,15W/Beta在反应空时为0.31 h-1时取得较高的BTX收率。最后,考察介孔分子筛载体对催化剂反应性能的影响。水热法合成一系列介孔模板剂STL添加量(0 wt%、3.3 wt%、10 wt%、15 wt%)不同的介孔Beta分子筛,以其为载体制备加氢裂化催化剂,并对催化剂进行表征和反应性能评价。结合反应动力学结果和催化剂孔道结构特性,研究了催化剂孔道结构对反应的影响。结果表明,随着STL添加量增加,催化剂外比表面积和介孔体积变大,这有利于目标产物的转移,减少BTX进一步加氢反应;酸量明显减少,催化剂裂化活性变弱;催化剂的选择性加氢能力先由于介孔体积的增加而变强后由于酸量的减少而变弱。当STL添加量为10 wt%时,动力学计算结果表明,催化剂的选择性加氢能力最佳;实验结果表明,该催化剂在反应空时为0.31 h-1时取得最高的BTX收率34.02 wt%。
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