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油脂加氢工业已有百年发展历史,油脂氢化是指在催化剂的作用下,氢与甘油脂的不饱和脂肪酸反应而使其双键饱和的过程。油脂和氢气只有在催化剂的存在下才能进行加氢反应,因此,催化剂的活性对加氢反应的影响是至关重要的条件。
非晶态合金催化剂是20世纪80年代发展起来的一种新型催化剂,由于其短程有序而长程无序的独特结构,使其具有优良的催化性能,并已广泛应用于油脂加氢反应。目前,关于非晶态合金催化剂的研究已经相当深入,文献报道很多。但非晶态合金催化剂是热力学不稳定体系,催化剂不易存储使其工业化应用受到一定的限制。如何进一步提高非晶态合金催化剂的晶化反应温度,防止晶化和活性组份的流失是主要的研究目标。在众多的改性方法中,负载法和添加助剂法是两种较为有效的方法。
本文采用化学还原法,制备了Ni-P、Ni-B非晶态合金催化剂,应用于大豆油加氢反应,比较了他们的催化活性。研究结果表明,非晶态Ni-B与Ni-P合金催化大豆油氢化性能均优于Rahey-Ni,Ni-B合金催化大豆油加氢性能优于Ni-P合金。并对非晶态Ni-B合金催化剂的最佳操作条件进行了考察,其最佳操作条件为:温度180℃、反应时间为3h、氢化压力1.2MPa,催化剂的适宜浓度为2.0 mg·g<-1>。
本文还采用浸渍化学还原法制备了负载型Ni-B/γ-Al<,2>O<,3>和Ni-B/SiO<,2>非晶态合金催化剂,并研究了制备条件对催化剂活性的影响。研究结果表明,负载型Ni-B/γ-Al<,2>O<,3>和Ni-B/SiO<,2>非晶态合金催化剂的催化活性要优于非负载型Ni-B合金催化剂,Ni-B/SiO<,2>的催化活性优于Ni-B/γ—Al<,2>O<,3>。ICP结果显示,在同样的制备条件下,以SiO<,2>为载体Ni的负载量高于以γ-Al<,2>O<,3>为载体的催化剂,有利于增加活性中心的数目,B的负载量也有所提高(Ni-B/Al<,2>O<,3>中含B1.01%,Ni-B/SiO<,2>中含B1.40%),有利于减少Ni的团聚。催化剂的制备条件对催化活性也有较大的影响,最佳的制备条件为:镍含量23%,KBH4:Ni<2+>(摩尔比)为2:1。
最后,本文考察了添加不同含量的Co及w对Ni-B/SiO<,2>催化活性的影响。研究结果表明,添加金属助剂之后,Ni-B/SiO<,2>催化剂的加氢性能有所提高,产品的碘值下降,转化率升高。并且,Ni-W-B及Ni-Co-B系列负载型非晶态合金催化剂的油脂加氢活性均随Ni:Co(W)物质的量比呈现先增后减趋势变化,但这一变化较为平缓。当Ni:Co(W)物质的量比为10:1时,催化活性最佳。