碳五石油樹脂加氫催化劑開發(fā)研究

吳明亮

【摘? 要】本文研究探討的是碳五石油樹脂加氫催化劑的開發(fā)，通過具體實驗來予以制備開發(fā)，最終結(jié)果顯示開發(fā)制備的碳五石油樹脂加氫催化劑完全可以勝任各項進(jìn)口催化劑方可勝任的工作。

【關(guān)鍵詞】碳五石油樹脂;加氫催化劑;開發(fā)策略

引言

石油化工行業(yè)的穩(wěn)定建設(shè)和發(fā)展使得各種各樣的新型技術(shù)開始出現(xiàn)在行業(yè)當(dāng)中，尤其是近幾年，特種膠粘劑、新型涂料與油墨的需求日漸增長，伴隨而來的就是對加氫催化劑的需要的飛速增加。本文認(rèn)為碳五石油樹脂加氫催化劑可以極大程度地滿足現(xiàn)階段社會對于加氫催化劑的需要，因而將會對其進(jìn)行重點探究，旨在通過研究的方式研發(fā)出性能和國外企業(yè)生產(chǎn)的催化劑處于相同甚至是更高的水平。

1.實驗內(nèi)容

1.1實驗原料

在本次實驗當(dāng)中應(yīng)用到的主要原料包含金屬鈀、碳五石油樹脂、氧化鋁。

1.2主要試劑

在本次實驗當(dāng)中應(yīng)用到的主要試劑包含硝酸、鹽酸、醋酸和硫代硫酸鈉等。

1.3實驗儀器

在本次實驗當(dāng)中應(yīng)用到的主要儀器包含真空泵、電熱恒溫干燥箱、實驗用玻璃儀器、J-W微型柱塞計量泵以及箱式電阻爐等。

1.4實驗原理

本文中針對催化劑的研究和開發(fā)是將碳五石油樹脂所出現(xiàn)的加氫反應(yīng)作為核心進(jìn)行的，碳五石油樹脂本身為低聚物，非常難以有效地進(jìn)入到催化劑的內(nèi)部孔洞當(dāng)中，催化劑的成品當(dāng)中的各種活性組環(huán)則流于載體的表面，也就是說宛如載體的外殼般存在，在制備催化劑的時候，采用的方法是與常規(guī)浸漬法存在差異的特殊浸漬法。

1.5催化劑活性評價

針對本次開發(fā)實驗來看，為有效地完成催化劑活性評價工作，先行自己制作了固定床加氫反應(yīng)器，而后將碳五石油樹脂加入到反應(yīng)器當(dāng)中，并在反應(yīng)器當(dāng)中輸入氫氣，以此來實現(xiàn)加氫反應(yīng)的重要目標(biāo)，在相應(yīng)的溫度、液體空速和壓力的作用下獲得碳五石油樹脂，并針對性地予以檢測探究。

2.實驗結(jié)果

2.1催化劑的制備

從本質(zhì)上來看，碳五石油樹脂加氫催化劑的核心特征為負(fù)載型，催化劑主要包含主催化劑、負(fù)催化劑以及最為重要的載體這三大部分，三者缺一不可，催化劑自身的功效以及其壽命都將會受到載體的直接影響。對我國不同生產(chǎn)廠家所提供的氧化鋁的載體進(jìn)行明確的篩除審核以后，認(rèn)為應(yīng)該將某廠的氧化鋁作為核心載體，以便于項目的后續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行，樣本氧化鋁無論是在強(qiáng)度、孔徑還是比表面積方面均明顯好于其他樣品。

最終的實驗結(jié)果明確表示，于國外進(jìn)口的催化劑產(chǎn)品的性能更好，以氧化鋁為基礎(chǔ)載體制作出的催化劑的性能則相對較弱，結(jié)合此項實驗結(jié)果，決定將浸漬法的溶液予以更換，轉(zhuǎn)變?yōu)橄⊥料跛猁}溶液，后續(xù)的載體處理結(jié)果更為良好。結(jié)果顯示，沒有進(jìn)行浸漬處理的載體的加氫轉(zhuǎn)化率大約是78%，而進(jìn)行浸漬處理以后的載體的加氫轉(zhuǎn)化率則高達(dá)83.4%。載體在經(jīng)受相應(yīng)的處理以后，制備出的催化劑的加氫活性更為良好顯著，加氫轉(zhuǎn)化率更高，并且實際堆密度與此前未處理的時候相比更小，所需要應(yīng)用的金屬鈀的數(shù)量也更少，因為金屬鈀的價格相對較高，所以用量的減少就證明著催化劑生產(chǎn)成本的減少。

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)來看，鈀系催化劑作為加氫催化劑的重要組成部分，其具備的優(yōu)勢更為顯著，所以選擇金屬鈀作為主催化劑。實驗先行將活性成分確定為單組分鈀，制作生產(chǎn)出含量為1%的負(fù)載型催化劑，但是最終的活性評價卻證明催化劑本身與進(jìn)口催化劑的差距相當(dāng)顯著，根本原因在于制備的具體流程和應(yīng)用的工藝具備相當(dāng)明顯的影響。在經(jīng)受多次實驗處理以后，發(fā)現(xiàn)將稀土金屬、過渡金屬作為助催化劑可以極大程度地解決上述各項問題，所以實驗決定將稀土金屬、過渡金屬確定為助催化劑。

以上述兩種方法為基礎(chǔ)制備出的催化劑能夠在相應(yīng)溫度下利用氫氣或者其他類型的還原性物質(zhì)進(jìn)行活化處理，而此種過程便被稱之為對催化劑的還原。在制備研發(fā)催化劑的過程中，結(jié)合實際生產(chǎn)需要選擇將還原劑確定為氫氣，明確還原溫度對于催化劑自身的性能的影響是相當(dāng)顯著的。為充分明確溫度所將會造成的沖擊，分別在不同溫度下對其進(jìn)行檢驗分析，溫度差異分別是150℃、200℃、250℃、300℃、350℃，在度過兩小時的還原時間以后，發(fā)現(xiàn)不同溫度下的加氫轉(zhuǎn)化率存在本質(zhì)上的差異，分別是90.3%、92.6%、93.8%、92.1%、89.6%。由此可以明確，還原溫度對于碳五石油樹脂加氫催化劑來講，影響是非常顯著且巨大的，在250℃下的加氫轉(zhuǎn)化率最高，所以判定在此溫度下的催化劑的還原活性更為良好。

2.2催化劑的性能測試、性能表征和性能評價

結(jié)合此前所論述探討的催化劑制備方法以及溫度條件、環(huán)境條件等進(jìn)行審視分析，制備出當(dāng)前課題研發(fā)的碳五石油樹脂加氫催化劑，通過掃描電鏡的處理以后發(fā)現(xiàn)進(jìn)口催化劑以及自制催化劑當(dāng)中都含有不同大小的孔結(jié)構(gòu)，尤其是在自制催化劑當(dāng)中，孔洞的直徑要更大，身為相對分子質(zhì)量非常高的低聚物催化劑，想要其內(nèi)部出現(xiàn)堵塞情況的難度還是非常高的，因而可以極大程度地促進(jìn)催化劑的使用壽命的延長。

為充分實現(xiàn)對自制催化劑的活性以及選擇性的考察，將碳五石油樹脂作為基礎(chǔ)原理，和進(jìn)口的催化劑進(jìn)行對比分析，分別進(jìn)行加氫實驗，最終所獲得的結(jié)果如下：自制催化劑的加氫轉(zhuǎn)化率和進(jìn)口催化劑的加氫轉(zhuǎn)化率基本上是相同的，而產(chǎn)品本身的光澤度則要比進(jìn)口催化劑的光澤度更好，實驗的最終結(jié)果證明自制催化劑完全可以實現(xiàn)對進(jìn)口催化劑的取代處理，

當(dāng)然，僅僅完成加氫轉(zhuǎn)化率的實驗探究顯然是不夠的，對于催化劑而言，對其壽命的確定也是相當(dāng)重要的工作，所以決定將碳五石油樹脂作為基礎(chǔ)原理，和進(jìn)口催化劑進(jìn)行實驗對比分析，最終所獲得的結(jié)果為：在經(jīng)過長達(dá)1200h的運(yùn)作以后，無論是自制催化劑還是進(jìn)口催化劑，仍然還在保持相當(dāng)穩(wěn)定的反應(yīng)速度，由此可以確定進(jìn)口催化劑的使用壽命和自制催化劑的使用壽命也是基本相同的。

3.結(jié)束語

總而言之，在本次實驗研究當(dāng)中，對于碳五石油樹脂加氫催化劑的制備是相當(dāng)成功的，在與進(jìn)口催化劑進(jìn)行對標(biāo)制備的過程中，經(jīng)過的步驟相當(dāng)復(fù)雜且流程極多，所以最終才獲得了想要的成果，最終研究制備出的自制催化劑無論是在反應(yīng)促進(jìn)能力還是使用壽命方面，均和進(jìn)口的催化劑相互持平，所以對其進(jìn)行深度應(yīng)用顯然是非常有益處的，在經(jīng)受加氫性能對比分析以后，認(rèn)為如果今后實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展目標(biāo)，那么利用其來替代國外的各種同種類型的催化劑，顯然是利大于弊的。

參考文獻(xiàn)

[1]王廷，侯煥娣，龍軍.分散型渣油加氫催化劑硫化的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工，2021，41（03）：68-73.

[2]李路，劉靈惠，徐金銘，黃延強(qiáng)，張濤.負(fù)載釕的氮摻雜石墨烯催化劑的制備及應(yīng)用[J].化工學(xué)報，2020，71（10）：4800-4807.

[3]李景鋒，高海波，姚文君，向永生，張永澤，王高峰，瞿朝霞，邊虎.介孔H-ZSM-5分子篩的制備及以其為載體的催化劑的催化裂化汽油加氫性能[J].石油煉制與化工，2020，51（08）：37-42.