煤焦油加氢催化剂组分浅析

结合煤焦油加氢催化剂研究现状，对其组分进行分析。关键词:组分;催化剂;煤焦油中图分类号:TQ523.6；TQ426

文献标识码：A 文章编号：1008-021X（ 2020） 23-0140-01煤焦油加氢装置是氢气在高温高压、催化剂作用下进行的 改质反应，将复杂的煤焦油提炼成1*加氢油、2#加氢油以及液 化石油气等有机燃料。煤焦油加氢技术提炼燃料油不但缓解 了日趋紧张的原油供应而且其副产品也得到了充分利用。煤焦油成分复杂，含有一定量的碳元素、硫元素、氢元素、 氧元素、氮元素以及少量的金属元素，如果直接将煤焦油作为 燃料进行燃烧利用,会导致大量的硫氧化物和氮氧化物排入大 气,给大气环境带来巨大的负担，也不符合低碳环保要求,既浪 费资源，又污染环境（1）。基于以上原因煤焦油加氢技术便成为

由于煤焦油复杂的组分，性能优良的催化剂要求具有适宜 的孔径、活性中心及其助剂，因此催化剂的制备必须具有催化 活性强、选择性高、稳定性好、较强的抗积碳能力。在以前,人 们按照工作中积累的经验制备煤焦油加氢催化剂，现在由于科 学的进步,更加精密的仪器逐渐被发明，另外表面化学、有机催 化机理等各种学科的研究不断深入，制备高效、专一的加氢催 化剂越来越便捷。3.1主活性组分

催化剂主活性组分主要由金属硫化物组成，常见为］ （Ni）、钳（Me）、钻（Co）、鸨（W-）、铁（Fe）等，这类催化剂主活性 组分中的金属元素具有立方晶格或六方晶格、面心或体心的晶 体结构,d轨道电子处于未充满状态，因此，从电子云的排布和 立体空间结构上看,这些金属都能够作为主活性组分用来制备 加氢脱氮反应催化剂。但是具有高效、专一催化性能的催化剂 并不是由单一活性组分制备，而是由多个活性组分有机结合制 备而来的，所以煤焦油加氢催化剂的主活性组分几乎都是根据 煤焦油性质差异，由多个活性组分进行配比调整制备而成。贵 金属在较低的温度以及硫、氮含量下就能够表现出较高的催化 活性，活性顺序PdS>Re2S7 >TH2S3 >RuS2>PtS2，但由于其价格 昂贵且遇到高含量的硫、氮时容易失活、中毒，在工业应用上受 到，以］、钻、鸨、铁等非贵金属为代表的主活性组分，用三 氧化二铝、二氧化硅作为载备的催化剂得到了广泛应用。了现阶段解决日趋紧张的原油供应关键问题，因此研究效率较 高的煤焦油加氢催化剂来解决能源问题尤为重要。1煤焦油特性煤在干憎及热分解过程中产生黑色具有较强刺激性气味 的煤焦油粘稠液体。根据干憎温度及热解温度的高低将分解

分成 温煤 油、 温煤 油及低温煤 油' 煤 油的

主要组分有烷T、烯T、芳T及杂环化合物等，但中低温煤焦油 组分中，烷T的含量较高、烯T含量较少,所以在煤化工行业中 主要用来炼制1#加氢油、2#加氢油以及液化石油气等有机燃 料。2煤焦油加氢概述煤焦油加氢是指氢气与煤焦油在特定的条件（压力、温度、 催化剂作用）下发生的化学反应,主要包括杂环的裂解、烯T的 饱和以及加氢脱氮反应、加氢脱氧反应、加氢脱硫反应等。目 前工艺条件下，煤焦油加氢以后生成汽油、柴油组分（1#加氢 油、2#加氢油）,通过特定的调节手段调和后得到汽油、柴油’在我国煤焦油加氢技术分为:煤焦油脱酚的加氢、煤焦油 加氢裂化、煤焦油全憎分加氢精制-加氢裂化，而影响燃料油品 质的主要因素取决于油品中芳T的含量，所以解决中低温煤焦 油中芳环含量是煤焦油加氢的主要方向。多环芳T化合物的 加氢不仅能够改善油品质量，还可以提高油品收率，并且在温 度、压力及原料性质稳定的情况下还会延长催化剂使用寿命, 因此多环芳T的加氢手段越来越受到人们关注。制备的煤 油加 化 主活性 分主 以 NiMo

和CoMe为主，其微观层面的研究也主要是以NW Co体系制备 的催化剂，且NwCo体系制备的煤焦油加氢催化剂具有活性 高、寿命长、价格廉价等优点，所以在煤焦油加氢领域的研究比 较广泛*4）。3-2载体体为活性金属 骨架支撑作用, 化 成 主化剂、助催化剂的黏合剂和分散剂，同时载体在催化剂组成中 还起着稀释、传热等作用，因此载体具有适当的比表面积、孔径 和孔容。常见的加 化 体分为 化合 体 多 化合成的复合 体' 化合 体主 为三氧化 、 氧3加氢催化剂的组成煤 油加 用的 化 多 化合 合成的，主要分为三部分，分别是主活性组分、助剂和载体。主活 性组分及含量起主要催化作用，助剂的种类及含量可以提高主 活性组分的催化作用，载体主要起骨架支撑作用，而且主活性 分、 体的性 够 煤 油加 反应'催化剂的主要成分为活性组分，在化学反应过程中，主活 性组分对催化剂的活性、化学反应速率以及选择性起到决定性 作用;催化剂载体承载其活性组分及助剂,它具有复杂孔道结 构和较高的比表面积，主要作用是提供更多的反应活性位;催 化剂助剂本身不具有催化活性,但能够起到调变催化剂的载 体、活性组分的化学结构、酸碱性、离子价态等性质，使催化剂 的抗积碳、耐热性、耐硫性等性能得到进一步增强。化硅 , 三氧化 化性 格低廉, 泛应用于炼油行业制备催化剂载体。但是用钳化］硫化物制备的催 化剂与三氧化二铝之间存在较强的相互作用力,会影响其活性 金属的活化硫化,因此在使用三氧化二铝为载备钳化］硫 化物催化剂时，可以添加其它助剂来降低二者之间的相互作 用, 活性金属的活化硫化'其次在加氢反应中,比较载体的较大孔径和较高比表面

积，大孔径更为重要，且主要孔径分布在100-300 nm之间，而 较高比表面积并不能在任何条件下都能提高催化剂的活性。 另外，由多种化合物构成的复合载体，通过调节化合物的配比（下转第142页）收稿日期：2020-08-26作者简介:王建龙,甘肃嘉峪关，工程师，主要从事煤焦油加氢。-142 -山东化工SHANDONGCHEMICALINDUSTRY2020年第49卷大型仪器的年度效益考核流于程序，缺少严格的审核监管，而 且仪器运行的好坏并不会影响所属部门和管理人员的业绩考 核，导致“用好用不好都一样”的想法存在V此外，尽管现在 各高校新进仪器管理人员几乎都是硕士或博士,但由于很多人 禁锢于传统观念，该群体仍得不到重视甚至受歧视，有的高校 连教师资格证都不予发放,有些是职称考核只重视实验教学、 忽视大仪管理，再加之缺乏相应的绩效鼓励，严重挫伤管理人 员的积极主动性,影响大型仪器的高效运行。的规章制度，用以规范各种程序环节，可涵盖大型仪器申购论 证、验收入账、安全使用、检修维护、经费收支、效益评估等方 面，并配套相应的奖惩办法，在一定程度上从源头解决设备重 购轻管、维护经费不足等问题。再者需引入高水平专业人员来

具体管理设备，并安排技术水准达标人员实际操作仪器，避免 由于管理人员专业素养和责任心不够，以及实验人员流动性太 大造成的设备利用率低下、维护经费过多的问题。最后再制定 严谨合理的仪器效益评估办法和人员绩效考核、职称晋升制

2大型仪器运行模式探索20建设开放共享平台为保障大型仪器的高效管理运行，学校有必要建设一个大 型仪器开放共享平台，由学校相应机构如实验室管理处统领, 不同角色的用户区分授予权限，同时保证校外临时用户也可登 录访问，最大限度开放平台仪器。尤其针对重复购置或“冲动” 购买的大型仪器，加强院际、校际共享，或者承接公司企业的测 试使用需求，充分发挥其功能效用,既能提高设备利用率，又能 创造收益用作仪器维护经费。对于未加入共享平台的实验室

度，即给予相应的约束和激励:年度效益考核不过的设备调拨 给其他更需要的单位、部门，超额完成考评任务或者开发拓展 仪器新功能新应用领域的赋予相应的荣誉表彰和绩效奖励，这 样才能充分调动大家的工作积极性，发挥主观能动性，以期最 大限度管好用好仪器。3结语大型仪器的管理维护和开放运行是各高校近年来普遍关 注、亟待解决的一项重要议题。通过建设共享平台、健全运行 等一系列举措，有效解决设备管理中凸显的诸多问题，保 障大型仪器的安全高效运行，营造良好的高校教学、科研氛围，

大型仪器，可以考虑酌情收取合理的仪器占用费,给予相应单 位和个人一定的压力，对于提高设备利用率有积极作用。平台系统可包含仪器设备、预约管理、授权管理、收支管 理、培训考核等模块，针对不同用户可彳微调，如增加用户管理 或使用记录等栏目，最大力度保证大型仪器物尽其用，开放收 支公开透明，使用人员应知尽知、应守尽守。这样能从很大程 度上规避沟通缺乏造成的仪器共享问题,降低设备损毁频率, 保证仪器高效运行，并有效缩减维护成本。对于共享收费问题,仪器管理人员应针对不同用户分别制 定科学合理的收费标准，在保证优先满足校内师生教学与科研 求的

并进一步服务于国家发展和社会进步。参考文献[1] 刘加彬，熊宏齐,孙岳明，等.大型仪器设备共享管理体系的

构建与实践[J].实验技术与管理,2015,32(5) : 8-11,15.[2] 胡宁，张万光,许宏山，等.南开大学大型仪器共享管理的

探索及建设效果[J].实验技术与管理,2015,32( 1)： 13-17.[3] 王明泉，彭利军,李莉.提高高校大型仪器使用效益的实

践与探索[J].实验技术与管理,2015,32(4)： 1-3.[4] 蔺丽，李世雄,陈虹锦，等.大型仪器管理探讨和实践[J].

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及对策研究[J].实验室科学,2009(2) : 169-171.(本文文献格式:赵婉凝，贾黎明.高校实验室大型仪器管理及运

， 实现设备 化， 保障 平 的 性开放运行。此外，还可利用部门网站、手机软件、多媒体教学以及qq 群等多种途径方式更丰富形象地做好大型仪器的一系列功能 展示、应用宣传和操作培训工作。2.2健全管理运行高校要健全完善大型仪器管理，首先应建立相应的专 管机构，可由负责仪器账、物问题的资产管理处和处理仪器运 行问题的实验室管理处组成，二者各尽其责、相辅相成,对大型 仪器的共享运行实现强有力的监管。其次要制定一系列具体

行探索[J].山东化工，2020,49(23) : 141-142.)C—N键的断裂，生成选择性较强的戊烷,所以在加氢催化剂中

粘㈠咪粘评咪粘㈠咪粘㈠咪粘评咪粘㈠咪粘㈠咪粘㈠咪粘评咪粘㈠咪粘㈠咪粘评咪粘㈠咪粘㈠咪粘评咪粘㈠咪粘㈠咪粘㈠咪粘评咪粘㈠咪粘㈠咪粘评咪粘㈠咪粘㈠咪(上接第140页)

能够得到性能优异的复合新载体，利用新载体来制备活性高、 选择性强、性质稳定的加氢催化剂备受关注，例如在加氢裂化 反应中，由SiV2-A12O3构成的复合载体可以提供较强的质子酸 中心,对制备加氢催化剂提供条件。加入助剂]不仅提高了毗)加氢脱氮反应的转化率，还增加了

催化剂的选择性。参考文献[1 ]韩 芳.可再生能源发展现状和前景[J].可再生能源,2010,

28( 4): 137-140.[2] 黎成勇，黄 华.载体酸性对]金属催化剂芳T加氢抗硫性

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剂的研究进展[J].化工进展,2003,22(6):583-588.[4] KOPYSCINSKI J, CHOI J, HUL J M . Comprehensive kinetic

siuds ooe psecdcne hsdeodencieogenaicon on ( Nc) WPPScO2 catalysts(J]. Applied CohyWs A：Gene—1,2012,445/446：50-

60.3.3助剂在催化剂制备过程中助剂的投加量很少，但对催化剂的活 性影响非常大。目前，作为加氢催化剂的助剂分为金属助剂和

非金属助剂两类，金属助剂以N、Co、Fe、Cr为代表，非金属助 剂以P、F、B为代表。助剂的加入可以调节催化剂载体的酸 性，降低活性金属与催化剂载体之间的相互作用、改善活性金 属在催化剂载体表面的分散程度,从而达到提高催化剂加氢活 性之目的。研究表明(5],在以三氧化二铝为载体的催化剂中，助剂磷

的加入对加氢催化剂的脱氮作用明显，添加助剂磷可以使催化 剂载体表面的酸性位得到修饰，生成的磷酸铝能够增加活性金 属在催化剂助剂表面的分散度，降低催化剂载体与活性金属化

[5] 刘维桥，周 虎,雷卫宁，等•助剂对WNa/TiO2血-AI2O3催

化剂物化性质及加氢脱硫性能影响[J].化学学报,2011,69(14):1622-1626.(本文文献格式:王建龙•煤焦油加氢催化剂组分浅析[J].山东

合物间的相互作用力。加氢精制领域中，加氢作用显著、应用较为广泛的助剂大 多采用金属]，由于]的加入能够加快毗)环的加氢速率和

化工，2020,49(23) ： 140+142.)