原油重质化的逐渐加剧产生了两方面的影响。一是渣油产量增加，使得渣油加氢处理技术越来越受到关注;二是渣油中的金属镍和钒杂质含量随之提升，这对于整个加氢处理过程有很多不利的影响。因此，研究镍、钒的脱除机理和方法包括相关催化剂对渣油深加工意义重大。　　 本文主要研究内容和获得的重要结果如下。　　 (1)开发一种制备加氢脱金属催化剂的方法，即以氯化铝、碱式碳酸镍和钼酸铵为原料，尿素和碳酸铵为添加剂，通过一步控制组分析出法制备MoNi-Al2O3HDM催化剂。此方法由于无需过滤和洗涤，缩短了制备时间和降低过程成本。研究表明，制备的催化剂具有较好的孔隙率，且Ni、Mo等活性组分分散均匀。　　 以溶解在液体石蜡中的模型化合物镍卟啉(Ni-TPP)为评价对象，对所制备的MoNi-Al2O3催化剂进行活性评价，并与浸渍法制备的相同组分催化剂进行对比。实验结果表明，一步法制备的MoNi-Al2O3催化剂对于镍卟啉的脱镍反应(以下简记为HDM)具有优异的活性。　　 (2)选用不同的制备方法如水热和溶胶凝胶法及不同的添加剂制备NiW非负载型HDM催化剂，运用XRD、BET、TPR和XPS等手段对催化剂进行表征，结果表明:(a)无论是采用水热合成法还是溶胶凝胶法制备NiW非负载型加氢脱金属(HDM)催化剂时，若加入合适的添加剂，则其HDM活性显著提高，尤其以加入尿素效果最佳。(b)无添加剂所制NiW催化剂的孔隙性质较差，当加入添加剂后，孔隙性质明显改善，尤其以添加尿素最为显著。(c)尿素不仅可以络合金属离子，而且还具有燃烧和助燃作用。这些作用提高了金属组分的分散性，同时促进催化剂的还原硫化，从而提高其HDM活性。　　 (3)研究不同预处理方法（还原或硫化）对NiW非负载型催化剂物化性质及HDM活性的影响。选用NiW非负载型催化剂作为研究对象是因为:①此类催化剂不存在载体的影响，金属组分间相互作用较为简单，其作用机理容易了解;②此类催化剂有可能提供较多的活性中心数目。利用BET、XRD、TPR、H2-TPD、XPS和TEM等手段，对上述系列催化剂分别进行表征，以建立不同预处理方法与催化剂还原（硫化）程度及活性相结构与催化性能之间的关系，探讨其内在规律。结果表明:　　 (a)无论是硫化态催化剂还是还原态催化剂，在合适的W/Ni比条件下，都能得到较高的HDM活性，脱镍转化率高于99.0％。对于硫化态催化剂，合适的W/Ni比较大，范围为0.25-0.35，而还原态催化剂合适的W/Ni比为0.1-0.25。可见，高活性还原态催化剂需要更多的Ni组分。　　 (b)对于硫化态NiW非负型催化剂，XRD和TEM图显示其存在诸多相关物种（相），如Ni、Ni3S2、NiOx、WS2、WOx、WO3和NiWO4等，这些物相体量分布可以通过变动W/Ni比和硫化条件（强度）来控制。　　 在低的W/Ni比条件下，主要存在五种物相Ni3S2、NiOx、WOx、WS2和WO3，并且这些物相的量应当在合适的比例范围内，才能获得高的HDM活性。当W/Ni比过低时，后面三种物相过少，将使总体HDM活性降低;当W/Ni比过大时，催化剂难以硫化，也使活性减弱。　　 (c)对于还原态NiW非负型催化剂，原位XRD图及相关研究结果显示存在诸多相关物种，如Ni0、NixOy、WOy、NiWO4和WO3等，这些物相体量分布可以通过变动W/Ni比和还原条件（强度）来控制。　　 还原态NiW双组分催化剂，也显示了较高的HDM活性，说明非硫化的催化剂也有内在活性。从原位XRD及H2-TPD结果推测可知，H2在Ni0或者NixOy上吸附形成解离的活泼氢原子，然后氢原子迁移到酸性位WOy，这与HDS催化剂的遥控模型类似。　　 在低的W/Ni比条件下，Ni0位点较多，H2-TPD第一脱附峰面积较大，且随着W含量逐渐提高，WO3点位也增多，使溢流氢数量增大。对于高W/Ni比或单W催化剂，Ni0数量很小或者不存在，所以难以检测到第一脱附峰。　　 (4)加氢脱金属催化反应的动力学研究一直是人们关注的热点之一，这方面的研究不仅在理论上有重要的意义，而且对相应工艺条件的优化也具有参考价值。因此，进一步考察经不同预处理方法获得的NiW非负载型催化剂的HDM活性与反应条件如反应温度和反应时间，以期对反应历程有所了解。　　 对溶解在液体石蜡中的卟啉镍模型化合物进行HDM反应，结果表明，延长反应时间和提高反应温度将会促进卟啉镍的加氢反应，有效地提高脱镍率。　　 (a)对于硫化态催化剂，通过分析、综合先前和本文的研究试验结果，初步提出如下反应历程和活性相模型。反应历程:H2SNi-TPP+H2(→←)-H2Ni-TPCH2S→NiS