加氢裂化技术

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第十一届全国化工催化加氢技术交流大会预通知
全国化工催化加氢技术指导委员会全国化工催化加氢技术交流大会组委会联盟秘[号第十一届全国化工催化加氢技术交流大会预通知有关单位:
指委会决定,第十一届全国化工催化加氢技术交流大会定于2015年8月上旬在山西省太原市召开。相关事宜通知如下。
一、会议背景
全国化工催化加氢技术交流大会已成功举办十届,深受企业界和科研界欢迎,是名副其实的化工催化加氢行业产学研合作盛典。大会始终坚持求真务实、讲究实效会风,每届会议都组织多场最新科技成果报告,全国化工催化加氢技术指导委员会的专家现场答疑解惑,尽最大力量帮助企业解决问题,每届会议均能达成数十项产学研合作项目。
二、本届会议主题
本届会议将安排20场左右主题报告,扩大发言专家邀请范围。
本届会议内容包括:1、催化加氢技术综述。2、油品加氢精制。3、煤化工加氢技术。4、加氢装备技术最新进展。5、加氢催化技术最新进展。6、间歇反应连续化、含硫有机化合物的加氢等新技术。
本届会议将增加产学研合作洽谈时间,广泛邀请高校和科研单位更多科技专家和科研人员参加,同时邀请更多油品加工企业,煤化工企业,以及其他化工企业参加,为产学研合作创造机会,搭建平台。
三、与会对象
1、化工、石化、焦化、材料加氢企业;2、在建拟建扩建加氢项目企业;3、加氢催化剂、设备企业;4、高校、科研单位及科技公司。
四、会带展
本届会议继续设立展销厅。需求展销产品和广告的企业请于6月底之前与组委会联系。
五、时间地点
时间:-9日。7日报到。
地点:太原市(具体地点预报名后再行通知)
1、会务费:2800元/人。含会务费,资料费,餐饮费,组委会协助安排住宿,费用自理。
2、展销费:5800元。含1个展位费,1P《会刊》广告费(多加1P优惠收费500元),会议期间2人餐饮费,组委会协助安排住宿,费用自理。
七、会务组
联系人:徐冰() 邮箱:
电话:7 传真:6 team
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催化加氢技术及催化剂
1.具有绿色化的化学反应,原子经济性。
催化加氢一般生成产物和水,不会生成其它副产物(副反应除外),具有很好的原子经济性。绿色化学是当今科研和生产的世界潮流,我国已在重大科研项目研究的立项上向这个方向倾斜。
2.产品收率高、质量好,普通的加氢反应副反应很少,因此产品的质量很高。
3.反应条件温和;
4.设备通用性
二、催化加氢的内容
1.加氢催化剂
Ni系催化剂
(1)应用最广泛的一类Ni系加氢催化剂,也称Renay-Ni,顾名思义,即为Renay发明。具有很多微孔,是以多孔金属形态出现的金属催化剂,该类形态已延伸到骨架铜、骨架钴、骨架铁等催化剂,制备骨架形催化剂的主要目的是增加催化剂的表面积,提高催化剂的反应面,即催化剂活性。
(2) 具体的制备方法:将Ni和Al, Mg, Si, Zn等易溶于碱的金属元素在高温下熔炼成合金,将合金粉碎后,再在一定的条件下,用碱溶至非活性组分,在非活性组分去除后,留下很多孔,成为骨架形的镍系催化剂。
(3) 合金的成分对催化剂的结构和性能有很大的影响,镍、铝合金实际上是几种金属化合物,通常所说的固溶体,主要组分为NiAl3, Ni2Al3, NiAl, NiAl2等,不同的固熔体在碱中的溶解速度有明显差别,一般说,溶解速度快慢是NiAl3>Ni2Al3>NiAl>NiAl2, 其中后二种几乎不溶,因此,前二种组分的多少直接影响骨架Ni催化剂的活性。
(4) 多组分骨架镍催化剂,就是在熔融阶段,加入不溶于碱的第二组分和第三组分金属元素,如添加Sn, Pb, Mn, Cu, Ag, Mo, Cr, Fe, Co等,这些第二组分元素的加入,一般能增加催化剂的活性,或改善催化剂的选择性和稳定性。
(5)使用骨加镍催化剂需注意:骨架镍具有很大表面,在催化剂的表面吸符有大量的活化氢,并且Ni本身的活性也很,容易氧化,因此该类催化剂非常容易引起燃烧,一般在使用之前均放在有机溶剂中,如乙醇等。也可以采用钝化的方法,降低催化剂活性和保护膜等,如加入NaOH稀溶液,使骨架镍表面形成很薄的氧化膜,在使用前再用氢气还原,钝化后的骨架镍催化剂可以与空气接触。
其它镍系催化剂
从1897年Sabatier将乙烯和氢气通到还原镍使之生成乙烷开始,这是最古老的镍催化剂,工业上几乎没有单独使用镍的,而广泛使用的却是加有各种单体或助催化剂的镍,一般的制法是把硅藻土加进硝酸镍水溶液中,一边搅拌一边加碳酸钠,使碱式碳酸镍(或氢氧化镍)沉淀在硅藻土上。充分地水洗过滤干燥。将制成的催化剂在使用之前,在350-450 ℃的氢气流中进行还原。鉴于还原的催化剂与空气接触会着火而失去活性,使用必须注意。
此外,还有把硝酸镍溶液和硅藻土的混合物蒸干,在400-500 ℃热分解为NiO-硅藻土后,用氢气还原的方法。通常,还把少量金属氧化物作为助催化剂加到NiO-硅藻土中,例如NiO-氧化钍-硅藻土,NiO-Cu-硅藻土等,均属于高活性的催化剂。
可用作载体的物质还有浮石、氧化铝、硅胶、酸性白土、氧化锌、CaSO4、MgSO4、木炭、石墨等。
分解镍一般由甲酸镍热分解制得,它是活性低于骨架镍,可以几次反复用于同一反应的非燃烧性催化剂。甲酸催化剂早在1912年的专利中即已出现,它作为工业用的油脂加氢催化剂,久已为人所知。
甲酸镍Ni(HCO3)2&#O约在140 ℃开始脱水,无水物约在210 ℃分解,210-250 ℃时分解激烈进行,约在270 ℃分解完毕。关于甲酸镍的分解机理,有以下3种报导。
Ni(HCO3)2&#O →Ni+H2+2CO2+2H2O
Ni(HCO3)2&#O →Ni+3H2O+CO2+CO
2 Ni(HCO3)2&#O →2Ni+H2+3CO2+5H2O+CO
甲酸镍催化剂的性质仅次于骨架镍催化剂,在油脂类加氢中选择性好,甲酸镍催化剂用于其它有机化合物加氢的实例很少,如稀丙醇加氢,芳烃硝基化合物苯酚的加氢等。
甲酸镍催化剂选择性良好,一个分子存在几个可加氢部位,只要选择合适的反应温度,在按阶段进行的反应中,就可以防止发生副反应,以高得率获取所得产物
而且,它不与卤素或磺基反应,所以适用于含有这类成分的化合物加氢。Leicester等研究了Ni的醋酸盐,络酸盐,辛酸盐等的热分解,主要生成物是Ni2O3,极富于多孔性,估计应能作为催化剂使用。草酸镍的研究也很多,它所制得催化剂与甲酸催化剂大体相同,但因其成本高,工业上几乎不用。
漆原镍催化剂是为了避免采用Schwenk等取得的用骨架合金和碱催化剂的制造专利而出现的。它是应用过量的镍粉从镍盐中沉淀出镍,使它与雌酮的碱水溶液混合而还原成功,并取得专利。目前通用的漆原镍有:碱处理沉淀而得的漆原镍B(U-Ni-B),用酸处理而得的漆原镍A(N-Ni-A)。用Al作镍盐的还原剂制得的沉淀镍,再用碱处理而得到的漆原镍BA(U-Ni-BA),用酸处理而得到的漆原镍AA(U-Ni-AA)。
用还原剂处理镍盐制得的催化剂,因为Ni比H的离子化倾向更强,所以不能用氢气使镍盐溶液析出金属镍,但用某些具有还原能力的化合物却可以达到这一目的,如Parl等用NaBH4溶液还原NiCl2制得的硼化镍催化剂,能在常温常压下进行糠醛、苄腈等加氢,通常比骨架镍略低。若以格氏试剂为还原剂,则生成被认为黑色的镍氢化物,据报导对苯乙烯、丙酮等具有加氢活性。
还有范崇正等报道的经化学结构处理后所得含有助剂的超细金属镍(含镍量高于65%wt,比表面积为84 m2/g),对羰基的催化加氢,发现Ni对该体系是双向催化作用,并推测镍催化剂表面的“活性中心”,应该是由一族原子共同作用而形成的。
该催化剂是一种超细粒子,粒径大小一般为0.1-0.001微米,具有高表面能和表面活性及易烧结等特点。超细粒子催化剂具有高活性和优良的选择性,但单独存在不稳定,常制成高分散负载型催化剂,其制备方法已有详细综述。当用粒径为300埃的超细镍对环辛二烯加氢制环辛烯的反应时,选择性为210,当用普通镍催化剂时,选择性为24,说明使用超细镍时,环辛烯的加氢被极大地抑制了。
Pt系催化剂
铂是最早应用的加氢催化剂之一,主要是以下几种催化剂
在碱溶液中用甲醛、肼、甲酸钠等还原剂还原氯铂酸,能制得Pt黑催化剂,具体的方法:在80ml氯铂权溶液(含20g铂,难溶时加入汪时的盐酸)中加入150ml35%甲醛水溶液,冷却至-10℃以下激烈搅拌,向其中滴加入420ml50%的KOH,保持4-6℃以下。滴完后在30min内温度上升至55-60℃,使还原进行完毕。冷却后倾泻
& && &法除去不部澄清液,反复操作,去除碱和氯离子再吸滤出沉淀物,在干燥器中干燥。吸滤时如催化剂不被水覆盖,就会起火,在高真空下排气数日后,会失去所含氧而失去活性,但与空气混合后,则又回打电报活性。在常温下,常驻压下,这些催化剂对芳环加氢显示活性。
一般以铂的离子和金属铂的胶体形式存在,如:在1g氯铂酸钾和1g阿拉伯胶的水溶液中加入48.2ml0.1N的氢氧化钠(也可用溶有1g NaCO3的水溶液),于搅拌下煮沸,热至液体呈暗棕色为止,生成胶体的氢氧化铂。用透析法进行精制并于真空干燥后保存,可直接使用,或预先用氢还原后再使用。胶体铂催化剂一般比氧化催化剂活性弱。
Adams氧化铂将3.5g氯铂(4价)酸无水盐置于坩埚中,便溶于10ml水,加入35gNaNO3,激烈搅拌下蒸干,再急剧升温,在350-370 ℃产生NO2,加热至无气体为止,将温度保持在500-550 ℃,加热10min放置冷却,用水洗至不含硝酸盐止,并在干燥器中干燥保存,可得约1.6g的PtO2.H2O,即使充分水洗,催化剂中仍含微量的碱,使这种催化剂在氢气中与溶液振荡混合,很容易转变成铂黑而表现活性。不进行预还原也可用于加氢反应。这时在反应初期有数秒到2-3min的吸氢阶段,催化剂活性越强,吸收氢的时间越短。此外,加热温度越高,还原所需时间越长。在无载体铂中,以Adams氧化铂活性最强,被用于各种加氢反应。
将氯铂(4价)酸溶于水,使渗入适当的载体并进行干燥,用氢或其它还原剂还原后,即得负载铂。
Pt/C:最常用的加氢催化剂之一,广泛应用于双键、硝基、羰基等的加氢,而且效率高、选择性好,就是贵金属催化剂价格贵,但是由于是分散型催化剂,仅含1-5%的贵金属量,相对来讲不是很贵,用起来可以承受,特别对于高附加值产品。制备方法:将1g活性炭与40ml无水乙醇,1ml 0.2 克分子的氯铂(4价)酸溶液一起充分搅合,在室温下用注射器加入5ml 1克分子的NaBH4溶液。1分钟后加入4 ml 6克分子浓度的盐酸溶液以分解过量的NaBH4,即可供使用。在辛烯-1或硝基苯加氢中,该催化剂活性比Adams氧化铂活性要高出数倍。
先后用碱和硝酸处理石棉,用温水洗净然后借水浴加热而使氯铂酸(4价)水溶液渗入石棉,冷却后加入35-40%的甲醛水溶液,使深入充分,对每1g铂大约用30ml甲醛水,在冷却的同时,缓慢加入相当于甲醛水重量一半的40-50%NaOH溶液,然后在水浴上加热,使反应完成,用水充分洗净后浸没于稀醋酸中充分洗涤,过滤后再用水洗净,在110℃时干燥,得黑色催化剂,用于苯或吡啶的气相加氢。
它用于粗汽油的改性,即所谓的铂重整。Haensel在AlCl3溶液中加入氨水,将所得的氧化铝凝胶水洗至残留一定量的氯化物,加入氢氟酸或其铵盐,再与通了H2S的氯铂酸溶液搅拌混合,高温下用氢还原后,成型供用。广泛用于双键、硝基化合物、醛酮的加氢,并具有较好的活性和选择性。
均相催化剂:
SnCl3--PtCl42-对多种烯烃加氢具有活性,但该催化剂本身很复杂,因为它的性质取决于两者相对浓度、介质酸度温度等,而对其活性物种如3-、-、HPtCN(Pph3)2都不能做活性测试。其催化行为必定与所溶解的能活化底物的组分有关。现已发现,过量的SnCl3-配体降低加氢速率,HCl、HBr、LiCl或LiBr的添加促进加氢。
SnCl3-是很强的接受者,因为Sn的5d空轨道大小和能量与Pt 5d满轨道相匹配,则配体SnCl3-就减少了Pt上的电子密度,易被亲核物质如H、C=C等所进攻,SnCl3-的强接受π电子性质稳定了Pt(H)(C=C)Xn络合物的稳定性,阻止了Pt2+的还原。
钯基催化剂
金属钯是催化加氢的能手。在石油化学工业中,乙烯、丙稀、丁稀、异戊二稀等稀烃类是最重要的有机合成原料。由石油化工得到的稀烃含有炔烃及二稀烃等杂质,可将它们转化为稀烃除去。由于形成的稀烃容易被氢化成烷烃,必须选择合适的催化剂。钯催化剂具有很大的活性和极优良的选择性,常用作稀烃选择性加氢催化剂,如Lindlar催化剂(测定在BaSO4上的金属钯,加喹啉以降低其活性)。从乙烯中除去乙炔常用的催化剂是0.03%
文献报道,在乙烯中加入CO可以改进Pd/Al2O3对乙炔的加氢选择性,并已工业化。甚至有工艺可将稀烃中的乙炔降至1%以下。常用的加氢反应钯催化剂有Pd、Pd/C、Pd/BaSO4、Pd/硅藻土、PdO2、Ru-Pd/C等。
迄今为止,钯催化剂制备的方法有浸渍法、金属蒸汽沉淀法、溶剂化金属原子浸渍法、离子交换法、溶剂—凝胶法等。钯催化剂一般都为负载型催化剂,载体一般为活性炭、γ-Al2O3及目前研究较多的高分子载体和钯基金属膜催化剂。以下主要介绍几类目前研究较多的钯催化剂及相应的催化剂反应现状。
Pd/C催化剂是催化加氢最常用的催化剂之一。因为活性炭具有大的表面积、良好的孔结构、丰富的表面基团,同时有良好的负载性能和还原性,当Pd负载在活性炭上,一方面可制得高分散的Pd,另一方面炭能作为还原剂参与反应,提供一个还原环境,降低反应温度和压力,并提高催化剂活性。
Pd/C主要用于NO2的还原及选择还原C=C。自从1872年钯黑对苯环上的硝基加氢还原反应具有催化作用以来,Pd-C催化加氢以其流程少,转化率高,产率高,三废少等优点,引起了国内外极大的关注,相继有大量的专利及文献报道。如喻素娟等以邻硝基苯胺为原料,以Pd/C为催化剂低压催化加氢还原合成邻笨二胺,收率>90%,产品质量分数>98%,并减少了“三废”污染。申凯华等采用Pd/C催化剂,硝基丁酸混合物不经提纯,催化加氢制备了1-氨基-3,6,8-奈磺酸。而以R-Ni或贵金属硫化物作催化剂,反应剧烈,设备要求高。相对而言,Pd/C条件缓和,收率高,稳定性好,三废少。
另外,还有许多用于C=C双键还原的,特别是与C=O共扼的情况下Pd/C,显示了较好的立体选择性。
Pd/γ-Al2O3
Pd/γ-Al2O3催化剂作为一种工业成品催化剂,具有良好的加氢活性,广泛用于加氢。对于用浸渍法制备的Pd/γ-Al2O3催化剂,Dodg Son详细考察了高温熔烧对催化剂钯分散度的影响。近年来对催化剂的研究主要集中于催化剂的制备及表面性质的研究。如对环戊二稀的选择性加氢反应,选择性不好,表现为深度加氢。从应用角度出发,选择金属铅作为修饰剂的Pd/γ-Al2O3催化剂,该催化剂具有修饰剂不易损失,制备方便等优点,且可以大大提高环戊二稀的选择性(达到98%),环戊二稀亦完全转化,反应空速较大,催化剂寿命较长,可望应用工业生产。
姜恒等发现在少量碱的存在下,PVC-PdCl2(PVC,聚乙烯吡咯烷酮负载)对硝基化合物显示了较多的催化加氢活性。PVC-PdCl2进一步负载到γ-Al2O3上,得到双重负载的钯催化剂。这种双重负载的钯催化剂对硝基化合物的加氢,在常温常压下对硝基苯的催化加氢,即有很高的活性和选择性,又容易从反应体系中分离,实验结果表明,催化剂的制备方法对活性有很大的影响。PVC-Pd/γ-Al2O3对硝基苯和p-甲基硝基苯加氢的TOF max(maximum turnover frequent (H2)/(n(Pd),t)),分别为256/min和234/min,多次累计转化数可达60000以上,说明催化剂的制备方法对活性有很大的影响。
高分子负载钯和高分子络合钯
自从Holy首次报道用改进性聚苯乙烯负载钯催化剂催化硝基苯加氢以来,此领域一直受到研究工作者的重视。负载型催化剂中的载体作为一个复杂的大配体,它对负载型催化剂的活性及选择性具有很大的影响,特别是有机高分子载体,由于其链结构交联度及饶性的不同,常会引起催化剂活性中心的结构和配体环境的变化,从而影响到催化剂的活性和选择性。不同主链的高分子载体对催化剂的活性及选择性也有较大的影响。如高汗荣等报导了几种以聚2, 6-二甲基1, 4-苯醚(PPO)和聚砜(PSu)为主链的负载钯催化剂对1-辛稀和条件下的催化加氢活性与选择性。官能团化的PPO负载钯对1-辛稀催化加氢活性大于官能团化的PSu负载钯催化剂的活性,但前者在加氢过程中的活性下降比后者快的多,官能团化的PPO负载钯催化剂在1-辛稀加氢过程中活性很快下降的原因与其强的异构化性能和异构化产物有关。相同配体的两种负直载钯催化剂对环戊二烯的催化加氢表现在活性上,PPO低于PSu,而选择性PPO高于PSu。表明除了按预计与钯直接配位的配体外,载体主链结构对负载钯催化剂的加氢性能也有显著影响。另外,还有以高分子作为配体的金属钯络合物催化剂。以高分子为配体的金属络合物催化剂具有高活性,高选择性和可重复使用的特点,在以往的研究中
发现,二氧化硅负载聚-γ-氨丙基烷-钯、二氧化硅负载聚硅氨烷-钯络合物等在催化加氢反应中显示了优良的性能,这些配体都是合成高分子,还有以天然高分子作为配体的,如唐黎则等研究一种新型天然高分子催化剂,二氧化硅负载羧甲基纤维素钯络合物(5,-CMC-Pd)的催化加氢性能。结果表明。络合物中COO/Pd摩尔比、溶剂及PH值对催化性能有很大的影响。该催化剂在30 ℃,常压下硝基苯,各种稀烃化合物,苯甲醇和苯乙酮具有很高的加氢活性和选择性。同时,该催化剂还具有优良的稳定性和重复使用性能。
钯基金属膜催化剂
致密钯金属膜是一类重要的无机催化膜,已成为脱氢或选择加氢反应的重要材料。  Gryaznov等用致密的钯金属管式膜反应器进行选择加氢,一步合成了维生素K4,产率95%。目前,致密钯基膜的商用仅限于氢的纯化,其原因之一是上述的钯膜较厚,氢的渗透速度降低,膜组件的成本高。近年来,有关工作主要集中在钯基金属复合膜的制备及应用研究上。
人们通常把钯基金属层担载在机械稳定的多孔衬底,目的是通过降低膜的厚度来提高氢的渗透速率。可用此种方法制备钯基金属复合膜,如物理气相沉积、化学气相沉积、热喷和化学镀饰等。物理气相沉积适合制备多组分的钯合金膜,易控制膜的厚度,制备过程较快,膜材料纯度高,但金属与衬底结合力较差。化学气相沉积可在复杂的衬底上制得多组合钯合金膜,金属与衬底结合好,但过程优化复杂。
钯基双金属催化剂
金属Pd被公认为是最出色的快键和双烯键选择加氢催化剂活性组分,但仍存在许多缺点,如齐聚副反应的发生,易被炔键络合,易中毒,稳定性差等等。针对单Pd催化剂的缺点,研究人员从活性组分Pd与反应产物和载体之间,在具体的空间结构与物理化学微环境的相互作用关系上进行了分析,通过添加第二金属助催化组分来进一步改善催化剂功能。Pd基双金属催化剂对炔/双烯加氢的选择性、活性、稳定性和寿命比单Pd催化剂有很大的提高,在6~4烯烃的选择加氢催化剂中形成了一个优势,可视为该领域的第三代催化剂。
如黄小军等。选择金属铅作为修饰剂制得铅修饰Pd/Al2O3催化剂,对环戊火烯的选择性大大提高,催化剂稳定,不易流失;吴琼等合成了均相Pd-Fe负载催化剂,研究了对卤代艿番硝基化合物的催化氢化性能,发现该催化剂的活性和选择性高,寿命较长,减少脱卤。赵维君等合成均相Pd-Mo双核络合物催化剂考察了对1,5,9-环十二碳三烯的选择加氢性能,发现加氢选择性与转化率是很高。
PdCl2或其它钯类络合物遇氢不稳定,故很少用作均相催化剂,但若Sn2+存在下,钯络合物就有加氢活性,如(ph3P)2PdCl在SnCl2.2H2O或GeCl2作助剂时,对大豆油脂加氢有活性。不过,最近发现(ph2PCH2Pph2)3Pd2对端烯、环烯烃、共扼双烯和炔有加氢活性,端烯加氢速率随碳链增长而降低。
钌作为加氢反应的催化剂用的较多,在F-T合成,芳烃化合物(特别是芳香族胺类)的加氢等反应中,均发现有良好的活性和选择性。在钌催化剂上进行的液相加氢中,水的存在显著地促进反应。它对醛酮的加氢也有较高的活性,与其他铂系催化剂相比,常能表现某些特异性质。
将用碱熔法制得的钌酸盐溶于水中,加以酸化后,所得沉淀用过氧化氢处理,并在空气中强热,便得到在有机化合物的加氢中显示高活性的RuO2。
用盐酸将氯化钌水溶液略加酸化后加热至85-90℃,在激烈搅拌下逐次少量地假加入超过当量的浓度为10%NaOH溶液。将生成的黑色沉淀滤集在滤纸上,用蒸馏水反复洗涤,直至洗液PH值到7.8-8.0为止。然后在室温下真空干燥。Ru(OH)4中含钌量为65%,用该法容易得到碱残留量少的催化剂,这种催化剂可以用于芳烃化合物的加氢,比RuO2的活性高得多。
使氯化钌溶液渗透到载体中在加氢还原,或使钌的氧化物或氢氧化物在载体上析出后,再用氢还原,均可制成钌的负载催化剂。Naghara等详细论述了其不同的制备方法,以及选择某些金属氧化物和沸石等多种物质作载体时的钌催化剂的加氢性能。实验证明了疏水物质不宜作载体,而亲水物质则是很好的载体。因此载体的主要作用是提高催化剂的表面亲水性,增大催化剂的有效表面积和防止催化剂的表面积碳。具体载体有SiO2、Al2O3、沸石、锌和镧的复合氧化物,BaSO4,分子筛等,对苯的部分加氢有不同的活性。
在负载钌催化剂中加入K、Fe、Co、Cu、Ag等金属元素作催化剂,可以显著提高催化剂的活性和选择性。另外,水的含量对催化活性也有影响。
自从1960年Halpern等证实RuCl2水溶液对烯烃加氢有活性以来,Adamson系统地研究了RuCl2,RuCl3,RuCl4的活性,认为其中的活性物种是Ru(H2O)2Cl4-,Ru(H2O)Cl52-,RuCl63-,他们认为可能机理如下图所示:
RuCl(ph2P)3是端烯加氢很好的催化剂,能保留90%的立体结构,RuCl2(Pph3)3催化还原查尔酮,C=C选择性100%,且反应极为迅速。RuCl2(BINAP)/2氢化不对称α,β-不饱和环酮得手性烯丙酮具有极高的立体选择性。还有利用金属钌,铑络合手性膦、手性碳等配体制成手性催化剂对某些烯酮等化合物进行均相加氢,可以选择性地得到带有光学活性的物质,光学产率几近理论值。当然其中手性膦配体的设计对钌铑的立体选择加氢十分重要,这方面已有详细综述。
另外,均相络合加氢的一个核心问题是过渡金属催化剂的分离和循环使用。为解决该问题普遍采用的均相催化多相化方法,原则上分为2类:一是将钌、铑等催化剂静态固定在高分子或无机载体上的固载均相催化,另一类是采用水溶性膦的配体,将均相催化剂动态负载在与产物互不相溶的水相而实现水/有机两相催化。两者在这方面都已有很大的进展,实现立体均相催化工业化应是指日可待。
铑(Rh)、铱(Ir)、锇(Os)
三种金属催化剂类型差不多,都有氧化物、氢氧化物、负载型、络合型金属催化剂,其制备方法同钌、铂相似。铑的产量和少,极贵重对芳烃加氢具有较高活性和选择性。胶体铑催化剂相当稳定,放置数月活性不下降。常见负载催化剂是Rh/Al2O3,Rh/CeO2,Rh/SiO2等多用于CO加氢成醇,芳烃和硝基加氢;铱的固体催化剂、均相催化剂形式、活性与铑相近。尤其在均相催化加氢中,也许是三价阳离子d6电子分配相似的原因,但铑加氢活性比铱要高得多,如RhCl(Pph3)3是有效的加氢催化剂,而IrCl(Pph3)3则不是。但RhCl(CO)(Pph2)3、和IrCl(CO)(Pph3)2都具有良好的加氢活性。催化剂活性还取决于实验条件、溶剂极性等。
锇的氧化物易挥发,有刺激性和毒性,不用作催化剂,常用作环氧化物氢解成伯醇的反应,其负载型催化剂有Os-石棉、Os/Al2O3、Os/C等,其络合加氢催化剂研究不多,有报道OsHCl(CO)(Pph3)3、OsHCl2(Pph3)3对烯烃加氢有活性。
Rh、Ir的均相加氢研究与Ru很相近,尤其是`Rh,广泛由于不对称加氢,Ir相对少些,Os则更不常见。
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我们单位是把煤焦油粗加工,然后两苯塔蒸馏,得到轻苯、萘油、洗油、酚油以及沥青。轻苯和回收车间得到的重苯再深加工,也就是苯加氢。 以下是我搜索的
  人类赖以生存的自然环境在不断恶化,如:世界性能源危机不断升级、淡水短缺、大气污染等。石油作为一种不可再生的自然资源正在日渐减少,价格不断上涨。煤炭虽然也是一种不可再生的自然资源,但世界煤炭储量丰富,至今没有象石油一样大规模开采利用,因此,将煤炭作为石油的后备或补充能源是大势所趋。
  煤炭资源的利用主要有如下几种:煤的直接燃烧、煤的直接液化、煤的间接液化和煤焦化(包括煤气化)。其中煤炭燃料油性利用的是煤的直接液化、煤的间接液化和煤焦化。由于煤直接液化和间接液化装置的建设投资大、运行成本高(主要是需要庞大的电力和水资源做支撑),国内是以能源储备技术的方式在开发,目前无工业化装置。煤焦化是为炼钢企业提供焦炭,但它副产焦炉煤气和煤焦油,以往炼焦企业的焦炉煤气直接外排大气,不但污染环境也造成能源浪费;煤焦油则以低附加值产品形式流入燃料油市场,虽可补充石油燃料油市场,但煤焦油中含有的大量硫、氮则会以SOx和NOx进入大气污染环境。
  煤焦油加氢技术就是采用固定床加氢处理技术将煤焦油所含的S、N等杂原子脱除,并将其中的烯烃和芳烃类化合物进行饱和,来生产质量优良的石脑油馏分和柴油馏分。一般煤焦油加氢后生产的石脑油S、N含量均低于50ppm,芳潜含量均高于80%;生产的柴油馏分S含量低于50ppm,N含量均低于500ppm,十六烷值均高于35,凝点均低于-35℃~-50℃,是优质的清洁柴油调和组分。
1.煤焦油加氢技术概述
1.1煤焦油的主要化学反应
  煤焦油加氢为多相催化反应,在加氢过程中,发生的主要化学反应有加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属、烯烃和芳烃加氢饱和以及加氢裂化等反应:
①加氢脱硫反应
②加氢脱氮反应
③芳烃加氢反应
④烯烃加氢反应
⑤加氢裂化反应
⑥加氢脱金属反应
1.2影响煤焦油加氢装置操作周期、产品质量的因素
  主要影响煤焦油加氢装置操作周期、产品收率和质量的因素为:反应压力、反应温度、体积空速、氢油体积比和原料油性质等。
1.2.1反应压力
  提高反应器压力和/或循环氢纯度,也是提高反应氢分压。提高反应氢分压,不但有利于脱除煤焦油中的S、N等杂原子及芳烃化合物加氢饱和,改善相关产品的质量,而且也可以减缓催化剂的结焦速率,延长催化剂的使用周期,降低催化剂的费用。不过反应氢分压的提高,也会增加装置建设投资和操作费用。
1.2.2反应温度
  提高反应温度,会加快加氢反应速率和加氢裂化率。过高的反应温度会降低芳烃加氢饱和深度,使稠环化合物缩合生焦,缩短催化剂的使用寿命。
1.2.3体积空速
  提高反应体积空速,会使煤焦油加氢装置的处理能力增加。对于新设计的装置,高体积空速,可降低装置的投资和购买催化剂的费用。较低的反应体积空速,可在较低的反应温度下得到所期望的产品收率,同时延长催化剂的使用周期,但是过低的体积空速将直接影响装置的经济性。
1.2.4氢油体积比
  氢油体积比的大小主要是以加氢进料的化学耗氢量为依据,描述的是加氢进料的需氢量相对大小。煤焦油加氢比一般的石油类原料,要求有更高的氢油比。原因是煤焦油组成是以芳烃为主,在反应过程中需要消耗更多氢气;另外芳烃加氢饱和反应是一种强放热反应过程,需要有足够量的氢气将反应热从反应器中带走,避免加氢装置“飞温”。
1.2.5煤焦油性质
  煤焦油的性质会影响加氢装置的操作。
  氮含量
  氮化物主要集中在芳环上,它的脱除是先芳环加氢饱和,后C-N化学键断裂,因此,原料中氮含量的增加,对加氢催化剂活性有更高的要求,同时,反应生成的NH3也会降低反应氢分压,影响催化剂的使用周期和加氢饱和能力。
  硫含量
  原料中的硫在加氢过程中生成H2S,因此,硫含量主要影响反应氢分压,高的硫含量增加,会明显降低反应氢分压,从而影响催化剂的使用周期和加氢饱和能力。
  沥青质
  沥青质对加氢装置影响主要是造成催化剂结焦、积碳,引起催化剂失活,加速反应器的提温速度,缩短催化剂的使用寿命。
  微量金属杂质
  原料中含的微量金属杂质主要有Fe、Cu、V、Pb、Na、Ca、Ni、Zn等,这些金属在加氢过程中会沉积在催化剂上,堵塞催化剂孔道,造成催化剂永久失活。
2. 煤焦油的加氢结果(举例)
2.1高温煤焦油的重洗油加氢
  加氢后产品性质
  密度(20℃) /g/cm-3 0.8730 总环烷 80.6
  馏程/℃其中: 一环 38.2
  IBP/10% 120/196 二环 40.4
  30%/50% 213/218 三环 2.0
  70%/90% 224/232 总芳烃 19.4
  95%/EBP 242/274 其中: 一环 18.1
  十六烷值 33.1 二环 0.3
  由于洗油处于石油中的柴油沸程内,因此洗油加氢后只有一种产品,那就是好的柴油调和组分。由加氢生成的柴油馏分性质可以看出,其密度为0.8730、十六烷值提高为约33,已是很好的柴油调和组分。
2.2高温煤焦油的蒽油加氢
  蒽油加氢的产品分布
  项目           数据,%
  气体             2.31
   <65℃            2.51
  65~177℃(石脑油馏分)   24.44
   >177℃(柴油馏分)     70.74
  C5+液收           97.69
  蒽油加氢石脑油(65~177℃)的性质
  密度(20℃)/g/cm-3 0.786 环烷烃 90.0
  辛烷值(RON) 65 C5/C6 0.2/19.0
  S/mg×g-1 <0.5 C7/C8 23.4/17.6
  N/mg×g-1 <0.5 C9/C10 14.3/13.5
  组成分析,            %
   C11               2.0
   烷烃               6.2
   芳烃               3.8
   C4/C5               0.2/0.9
   C6/C7               1.4/0.8
   C6/C7               1.9/1.7
   C8/C9               0.6/0.9
   C8/C9               0.9/0.5
   C10                0.1
   芳潜               88.53
  蒽油加氢柴油馏分(>177℃)性质
  密度(20℃)/g/cm-3 0.8904 闪点/℃ 56
  馏程/℃凝点/℃ <-50
  IBP/10% 176/213 冷滤点/℃ <-41
  30%/50% 226/240 十六烷值 37.8
  70%/90% 260/296 S/?g?g-1 <5
  95%/EBP 311/346 N/?g?g-1 <1.0
  从上述表中数据可以看出,石脑油(65~177℃)产品是优质的化工石脑油原料,尤其用作生产“三苯”的重整进料;而柴油馏分(>177℃)则是优质的清洁柴油调和组分。
3.煤焦油的加氢结果讨论
3.1原料选择
  通过对各种煤焦油原料加氢的分析,为延长加氢装置的运转周期,最大化提高经济效益,煤焦油加氢装置的优化进料为:低温煤焦油(含煤气化焦油)、高温煤焦油的洗油、高温煤焦油的洗油和蒽油的混合物、高温煤焦油的蒽油、中温煤焦油。总之是不含游离炭和无机物的煤焦油有机馏分。
3.2加氢工艺流程选择
  通过对各种煤焦油原料加氢的分析,为了从煤焦油中获得优质的石脑油馏分和柴油调和组分,应根据煤焦油加氢装置的进料的不同,选择加氢精制、加氢改质和加氢裂化等不同工艺流程,以满足对产品的要求。
4.煤焦油加氢的经济性
  煤焦油加氢技术装置主要包括:煤焦油加氢装置、制氢装置。制氢装置按焦化厂的焦炉煤气作原料制氢来计,以目前市场价格,一套10万吨/年的煤焦油加氢项目投资约16311万元,其中建设投资14300万元。年均销售收入50534 万元,年均总成本费用32392万元,年均所得税后利润 8868万元,投资利润率为81.14 %,静态投资回收期为3.53 年(含建设期1.5年)。各项经济评价指标远好于行业基准值,项目经济效益较好,并具有较强的抗风险能力。是一个利于环境保护、利于煤炭焦化行业深发展、利于目前煤炭综合利用的具有较高经济回报的项目。
5.1煤焦油加氢装置的优化进料为:低温煤焦油(含煤气化焦油)、高温煤焦油的洗油、高温煤焦油的洗油和蒽油的混合物、高温煤焦油的蒽油、中温煤焦油。
5.2为满足产品要求,煤焦油加氢工艺根据煤焦油性质的不同,可选择加氢精制、加氢改质和加氢裂化等工艺。
  5.3煤焦油加氢生产优质石脑油和柴油调和组分项目的经济效益较好,也具有较强的抗风险能力。是一个利于环境保护、利于煤炭焦化行业深发展的项目。 加氢可以提高热值以及稳定性~技术应该已经比较成熟了吧 是不是煤化工的前沿领域??? 小女子在煤焦油加氢化工公司工作,欢迎各位同行多多交流哦!:P Originally posted by 张成刚 at
是不是煤化工的前沿领域??? 应该我不是煤化工的前沿领域,但是对科学研究来说,煤焦油加氢还是很有研究价值的,另外其应用价值也不错,我认为这一研究的核心还是催化剂研制问题,楼主如果做这方面的研究,建议留心催化剂问题 本人对其中所用的加氢反应器挺感兴趣的,以前做高压容器。现在想做这方面的拓展。 煤焦油中的很多东西现在国内工业界还提炼不出
当今国内最大的煤焦油加工项目在曹妃甸,用的考伯斯的技术,一期工程60万吨每年
:cool: 煤焦油加氢方法很多:
1 天元的延迟焦化+固定床加氢(已产业化,11年转让两套(1.3亿RMB*2))
2 富油的全馏分固定床加氢(正在试车)
3 山西煤化所的小于360度馏分固定床加氢(已设计)
4 美国KBR公司(和延长集团合作)的悬浮床+固定床工艺(正在设计)
估计富油的效益会最好,因为生产的石脑油、柴油等轻质油品多。
另外,国外的有美国COED,澳大利亚csiro加氢工艺等。 kk法好像有不少啊 本人从事煤焦油加氢制燃料油工作3年,有感兴趣的可以交流一下! 煤焦油加氢技术可以说是比较成熟吧,国内的有七台河宝泰隆、神木锦界天元、富油等,天元采用延迟焦化技术、富油采用全馏分加氢技术,各项技术最大差别还是在于催化剂,反应深度决定了汽柴油的产率不一样。 国内有好几家做的不错呢,有山西煤化所,盛邦,天元。我们准备用煤化所的技术。感觉中科院系统还是比较可靠的。 煤焦油加氢现在是不是很有潜力啊!自己要不要转向这个方向呢! 陕西工业技术研究院也有煤焦油加氢中试项目,正在寻找中试合作伙伴。 煤焦油加氢技术在我国有成熟的技术了,你可以联系联系。。。。

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