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MoO3含量对MoO3-ZrO2-Al2O3结构及HDS性能的影响

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第47卷第4期 2018年4月 当 代 化 工 Contemporary Chemical Industry Vo1.47.NO.4 April,2018 MoO3含量对MoO3一Zr02一AI203结构及 H DS性能的影响 林婷婷,周浩,白英芝,王海彦 (辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺1 13001) 摘 要:共沉淀法制备了不同MoO,质量分数的MoO 一ZrO 一A1 O,三元复合氧化物,利用x射线衍射、N 吸附一脱附分析不同MoO,质量分数的MoO,一ZrO 一A1:O 晶相结构和形貌。以FCC柴油馏分为原料,在固定床反 应器上进行MoO,一ZrO:一A1:O 的HDS活性评价。结果表明:适量MoO,的添加未形成新的物种,但使 MoO 一ZrO 一AI O,的比表面积增大,催化剂活性中心数目增多。当MoO,含量达30%(wt)l ̄,MoO 在复合氧化物 表面高度分散,其FCC柴油馏分的脱硫率达83.7%。 关键词:MoO,;含量;MoO 一ZrO:一A12O ;HDS 文献标识码:A 文章编号: 1671—0460(2018)04—0677—03 中图分类号:TQ 426。64 Effect of MoO3 Content on the Structure and HDS Performance of MoO3-ZrO2一A1203 LIN Ting—ting,ZHOUHao BAI Ying-zhi,WANG Hai-yan (Liaoning Shihua University,Fushun Liaoning 1 1 300 1,China)) Abstract:MoO3一ZrO2-A1203 composite with diferent MoO3 mass fraction was synthesized by coprecipitation method. The MoO3一ZrO2一A1203 was characterized by X—ray diffraction,N2 adsorption—desorption to research the structure and morphology of MoO3一ZrO2一A1203 with difference MoO3 content.The FCC diesel fraction HDS experiment on MoO3-ZrO2-A12O3 catalyst was carried out in a fixed bed reactor.The results showed that,after the introduction of appropriate amount MoO3,no new species were produced,but the speciic surface area and actifviy sitte amount of MoO3一ZrO2一A1203 were increased.When the content of MoO3 was 30%(wt)in MoO3一ZrO2一A1203,MoO3 was highly dispersed on the surface of composite.The hydrodesulfurization conversion rate of FCC diesel fraction with MoO3一ZrO2·A1203 catalyst reached 83.7%. Key words:Mo03;Content;MoO3-ZrO2-A1203;HDS 环境问题越来越受到人们的重视,各国对清洁 好的加氢脱硫活性。Samantaray等 研究表明:四 方相ZrO 的存在减弱了MoO 物种的团聚。Satish Samantaray等人 指出随着MoO3一ZrO2中MoO3含量 的增加,复合氧化物的比表面积和酸量均呈现先增 大后减小,表明MoO 在复合氧化物表面分散有阙 值。MoO,作为催化剂中的主要活性组分,其含量对 催化剂的催化活性均有较大影响。本论文采用共沉 燃料生产的要求日趋严格,因此降低柴油中的硫含 量对提高柴油品质、减少环境污染具有重要的现实 意义 。非负载型催化剂具有超高活性的特点,满 足了生产超低硫、低氮、低芳烃的优质清洁油品的 市场需求和环保要求。因此,非负载型催化剂得到 越来越广泛的应用陋 。Mo—Zr—A1非负载型催化剂, 既能结合ZrO 和A1 O,的结构与物化性能优势,又 淀法合成了MoO 一ZrO:一MoO,三元复合氧化物,研 究了MoO 含量对复合氧化物结构及其FCC柴油馏 分加氢脱硫性能的影响。 能有效地提高活性组分Mo的含量,改善负载型催 化剂中活性组分负载量有限的劣势,在加氢催化领 域具有良好的发展前景 。 Weikun Lai等 采用沉淀法制备了NiMo—A1:O。, A1 O 具有更适宜的比表面积和较小的纳米粒子,使 Ni、Mo分散性更好,MoS 堆叠程度减小,具有更 基金项目:大学生创新创业训练计划项目,项目号:201 510148048。 牧稿日期:201 7-09-14 1实验部分 1.1试剂和仪器 八水氧氯化锆、七钼酸铵、硫酸铝、聚乙二醇 作者简介:林婷婷(1993一),女,海城市人,学生。E-mail:251 2475771@qq.corn。 通讯作者: 白英芝(1976一),女,讲师,硕士,清洁燃料生产。E-mail:byz051O@163.corn。 2万、十六烷基 甲基溴化铵、浓氨水和无水乙醇 均南同药集团化学试剂有限公司提供,去离子水为 实验室自制,FCC柴油馏分抚顺石化公司石油二厂 提供。 利用D/max—RBX射线衍射仪进行样品的晶相 分析; ASAP 2010型吸附仪测定进行物理吸附实 验,以BET法计算比表面积,DFT法进行孔体积和 孑L径分布计算;原料和产物中硫化物含量用 TS一3000荧光定硫仪进行分析。 1.2 MoO3一ZrO2一Al2O3的韦0备 量取适量的聚乙二醇2万(PEG20000)和十六 烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液混合均匀,置 于三口烧瓶,记为A溶液。0.4 tool·L 的氧氯化锆 水溶液200 mL,记为B溶液。适量铝 (n(Zr):n(A1)=l:1)溶于200 mL蒸馏水中,记为C 溶液。称取一定量的钼酸铵溶于蒸馏水中,记为D 溶液。70℃水浴中,剧烈搅拌条件下,依次将D、 B和C溶液缓慢滴加到A溶液中,搅拌1 h充分混 合。向混合液中滴加氨水,调节pH值至9~9.5,继 续搅拌1 h,室温下老化24 h。用去离子水反复洗涤 沉淀物,至AgNO3检测不到洗液中cl一,再用无水 乙醇洗涤三次。将沉淀物置于干燥箱中120℃干燥 12 h,马弗炉中程序升温至550。C焙烧4 h,即得 MoO3分别为 15%、30%和50%(wt)的 MoO3一ZrO2.MoO3白色粉末,压片粉碎筛分取20~40 目颗粒备用。 1.3 MoO3一ZrO 一AIzO3的HDS活性评价 住80 mL的不锈钢管式反应器中部装填10 mL MoO 一ZrO 一MoO 颗粒,上下用石英砂填封。在H 流速1 h一,压力4 MPa,用含CS 3%(wt)的环己烷进 行两段预硫化,230和340℃下分别保持4和6 h。 以FCC柴油馏分为原料,进行MoO。一ZrO —MoO 加 氢脱硫活性评价实验,催化剂的活性用脱硫率描述。 2结果与讨论 2。1 XRD表征 不同MoO 含量的MoO,一ZrO 一MoO 复合氧化物 的XRD分析结果如图1所示。 南冈1可见,i个样品的谱图都在2 0=30.2。 处出现一个宽峰,这归属于四方相ZrO (T—ZrO ) 的衍射峰,峰宽化说明结晶不完整。图中均未出现 A1 0,的特征衍射峰,而在2 0为45。~65。的位置 出现弥散峰,说明复合氧化物中A1 O,以非晶态形 式存在 . 化 工 图1 不同MoO。含量MoO。一ZrO 一AI 0。的XRD谱图 Fig.1 XRD of MoO3-ZrO2-Al2Oa with different MoO3 content 这是由于复合氧化物中的锆铝之间相互作用, A1 0 的存在可以提高ZrO 晶相的热稳定性,从而抑 制了ZrO 四方晶相的形成,而zr的加入也使 一 A1 0,的结晶度降低。在a、b曲线中均未出现MoO, 的特征峰,说明样品中MoO叔 于高度分散状态。C 曲线在2 0:12.46。处出现了一个MoO,的特征峰, 说明随着MoO,含量的增加,开始有MoO,晶相形成, 因此出现了MoO,的特征峰,表明样品表面的MoO, 有分散阙值。同时部分MoO 抑制了ZrO 和A1 0, 晶相形成,造成宽峰和弥散峰峰强度减弱 。 2.2 N 吸附一脱附表征 0 0.2 0.4 0.6 0.8 l 0 Relative Pressure.P/P 图2不同MoO。含量MoO。一ZrOz—AI203N2吸附脱附曲线 Fig.2 N2 adsorption-desorption curve of MoO3-ZrO2-A1203 with different MoOa content 图2为不同MoO 含量的样品的N 吸附脱附等 温线和DFT法孔径分布曲线。根据IuPAC的分类, 三组样品的N 吸附脱附等温线均为典型的IV类曲 线。在相对压力 ’=0.4~0.95的范同内,均出现了 滞后环,表现出了典型的介孔特征。滞后环形状归 属于H3型,根据H3型滞后环的特征,样品中的孔 结构很可能是片状粒子堆积产生的堆积孑L。在低压 分区,N 分子在孔壁上从单层吸附到多层吸附的过 程,N:的吸附量缓慢增加;在 ’=0.4开始出现了 滞后环,样品中有狭缝孔存在,Nz分子发生了毛细 第47卷第4期 林婷婷,等:MoO 含量对MoO。-ZrO -Al 0。结构及其HDS性能的影响 679 凝聚现象;在pl/>o.95的高压分区并未出现吸附限 制,说明合成的样品中可能有孔径大于50 nm的大 孔存在。但MoO 的含量从3O%增加到50%(wt)后, 滞后环出现的范围从0.4~0.95增加到0.55~0.95,滞 后环明显变小,说明毛细凝聚过程中Nz的吸附量逐 渐减少,C样品介孔数量减少,这可能是该样品中 过多的MoO,造成了部分孔道的堵塞,进而影响了 介孔结构。 由图3可见三组样品的孔径分布较宽,主要分 布在2.5~20 nm之间,三组样品均存在较多的3、7.8、 10.7和15.6 nm左右的介孔,但最可几孔径均在3 nm 左右。a、b样品的孔容明显比c样品的孔容大,这 与吸附曲线的结果一致。 . 0一∞矗 目0u口0 lJnJ一080 ∞ :3 Pore IJmmeter/nm 图3不同MoO。含量MoO。一ZrO 一AI 0。孑L径分布 Fig.3 Pore size distribution of MoOs—Zr02一AI2Os with different MoOs content 这是由于MoO 含量达到50%(wt)Fl ̄,高出MoO, 分散阙值部分形成了MoO 晶相,在复合氧化物表 面造成了颗粒富集,并在一定程度上堵塞了孔道。 表1为不同MoO 含量MoO,一ZrO —MoO,的比表 面积、孔径和孔体积分析结果。可以看出,共沉淀 法制备的复合氧化物中,随着MoO,含量的增加, 样品的比表面积和孔容逐渐减小,而孔径先增大后 减小。增加MoO 会在ZrO 一A1 0,表面团聚形成大的 MoO,晶粒,从而减少比表面积,或者是MoO 逐渐 渗入到其孔道中,堵塞了部分孔道。 表1 不同MoO。含量样品比表面积、孔径和孔体积 Table 1 Speciifc surface area,pore size and pore volume of samples with different MoOa content 2.3 MoO3一ZrO2一AI2O3催化齐0 HD8性能 在温度340℃,压力4 MPa,体积空速1 h~, 氢油比400:1的条件下,不同MoO 含量的 MoO,一ZrO 一MoO 催化剂上FCC柴油馏分的加氢脱 硫实验结果如图4所示。 第47卷第4期 宫兆波,等:采出水中模拟悬浮颗粒沉降规律研究 683 产生明显影响,聚合物的净化效果和溶液粘度相互 作用,致使颗粒沉降效果发生微弱改变。 参考文献: [1]邓述波,周抚生,余刚,等.油田采出水的特性及处理技术l J『l工 业水处理,2000,20(7):10—12. 1 2 J“H T A Comprehensive Study on Strategy to Improve the Operation and Management of Well Injection System[J].SPE53987,1999. 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[1O]林梅钦,王浩,田丹,等.二元复合驱采出液的油水界面性质和 破乳条件的关系lJJ.石油化工,2011,40(7):753—758. 3结论 1)絮凝剂是影响颗粒沉降的最主要因素,在 水处理去除悬浮颗粒的过程中,最有效快速的方式 就是选择适宜的絮凝剂。针对油田矿场采出水, 聚合氯化铝是较为适宜的一种无机絮凝剂。 2)pH值和离子强度对悬浮颗粒的沉降也有较 为明显的促进作用。采出水的碱性越大,矿化度越 高,颗粒越易于自然下沉。 3)采出水中聚合物的存在,对颗粒沉降不会 [11]董朝霞,罗婷,林梅钦.固体颗粒对O/W乳状液稳定性的影响l J1. 石油化工高等学校学报,2013,26(6):55—60. [12]曲虎,刘静,王鹤松,等.成垢离子对油田采出水水质稳定程度 应用研究『J1l当代化工,2015,44(8):1778—1780. [13]刘汝晓,林琳,徐强,等.含聚污水曝气降解机理的研究【Jl_石 油化工,2015,44(10):1246—1250. [14]尚领军,党琳,张伊鲜,等.微滤膜污水处理一体化装置在低渗 透油田的应用『JI.油气田地面工程,2016,35(2):50—52. [15]解凤强.固体颗粒对扶杨油层伤害的评价[J]l石油化工高等学校 学报,2016,29(6):43—46. 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