论文部分内容阅读
褐煤中低温焦油是煤热解过程中一种重要产物。中低温煤焦油含有大量的脂肪烃和芳香烃,可以通过催化加氢的方式制取高品质燃料,是一种很有潜力的石油补充能源,然而中低温煤焦油中大量的含氧化合物会造成油品热值低和稳定性差等问题。催化加氢脱氧（HDO）能有效的脱除煤焦油中的杂原子氧,提高油品品质。由于Ni基催化剂具有较高的加氢活性,在催化加氢脱氧过程中具有广泛的应用。通过选取中低温煤焦油中典型的含氧化合物二苯并呋喃（DBF）作为加氢脱氧的模型化合物,在高压加氢间歇反应釜中考察了不同载体类型以及载体酸性对二苯并呋喃加氢脱氧反应性能的影响。首先选取有序介孔氧化铝（OMA）、介孔二氧化硅SBA-15和商用γ-Al2O3三种不同性质的载体,采用等体积浸渍法制备了三种不同载体的负载型Ni基催化剂,通过比较二苯并呋喃在三种催化剂上的加氢脱氧性能和产物分布,探究活性金属Ni、载体的孔道结构和Lewis酸在二苯并呋喃加氢脱氧反应中的作用。其次,通过硅原子的掺杂调变有序介孔氧化铝载体表面酸性,探究Br?nsted酸在二苯并呋喃加氢脱氧反应中的作用,并实现合成和制备酸性有序介孔SiO2-Al2O3载体提高催化剂加氢脱氧性能的目的。综合本文的研究结果得出如下研究结论:（1）根据二苯并呋喃在三种催化剂上的反应活性及产物分布可知:由于Ni金属具有较强的加氢活性,二苯并呋喃在三种Ni基催化剂上只发生加氢脱氧（HYD）反应,没有直接脱氧（DDO）反应发生。Ni金属对苯环加氢和C-O键的氢解起作用,而载体表面的Lewis酸可以协同Ni金属活化含氧中间产物并促进sp3 C-O键的断裂。载体规整有序的孔道结构可以减小反应物与产物的传质阻力,提高催化剂加氢脱氧性能。（2）根据二苯并呋喃在不同掺硅量的Ni/SiO2-Al2O3催化剂上的反应活性和产物分布变化知:载体表面的Br?nsted酸可以协同Ni金属促进sp3 C-O键的断裂、促进含氧中间产物醇的羟基脱水反应。（3）硅的掺杂不仅可以改变载体表面酸性,同时还会引起载体的孔道结构和比表面积的改变,当掺杂过量时生成的无定型氧化硅会堵塞载体孔道,使Ni金属的分散度降低,使催化剂催化活性降低。（4）当硅的掺杂量为20wt%,Ni/20Si-Al2O3催化剂加氢脱氧效果最佳:二苯并呋喃转化率98.2%,脱氧率95%,目标产物BCHs收率84.5%。