加氢催化剂

加氢催化剂

加氢精制催化剂是由活性组分、助剂和载体组成的。其作用是加氢脱除硫、氮、氧和重金属以及多环芳烃加氢饱和。该过程原料的分子结构变化不大，，根据各种需要，伴随有加氢裂化反应，但转化深度不深，转化率一般在10%左右。加氢精制催化剂需要加氢和氢解双功能，而氢解所需的酸度要求不高。

一、加氢精制催化剂的活性组分

加氢精制催化剂的活性组分是加氢精制活性的主要来源，属于非贵金属的主要有ⅥB族和Ⅷ族中几种金属氧化物和硫化物，其中活性最好的有W，Mo和Co，Ni；贵金属有Pt，Pd等。

催化剂的加氢活性和元素的化学特征有密切关系。加氢反应的必要条件是反应物以适当的速度在催化剂表面上吸附，吸附分子和催化剂表面之间形成弱键后再反应脱附。这就要求催化剂应具有良好的吸附特性。而催化剂的吸附特性与其几何特性和电子特性有关。催化剂的电子特性决定了反应物与催化剂表面原子之间键的强度。

研究表明，提高活性组分的含量，对提高活性有利。但综合生产成本及活性增加幅度分析，活性组分的含量应有一最佳范围。目前加氢精制催化剂活性组分含量一般在15%～35%之间。

在工业催化剂中，不同的活性组分常常配合使用。例如，钼酸钴催化剂中含钼和钴，铝酸镍催化剂中含钼和镍等。在同一催化剂内，不同活性组分之间有一个最佳配比范围。

2、加氢精制催化剂中的助剂

为了改善加氢精制催化剂某方面的性能，在制备过程中，常常添加一些助剂。大多数助剂是金属化合物在制备过程中，也有非金属元素。

助剂的作用按机理不同可分为结构性助剂和调变性助剂。结构性助剂的作用是增大表面，防止烧结，提高催化剂的结构稳定性；调变性助剂的作用是改变催化剂的电子结构、表面性质或者晶型结构。

助剂本身活性并不高，但与主要活性组分搭配后却能发挥良好作用，可以改变催化剂的活性并提高选择性。主金属与助剂两者应有合理的比例。

3、加氮精制催化剂的担体

加氢精制催化剂的担体有两大类:

一类为中性担体，如活性氧化铝、活性碳、硅藻土等；另一类为酸性担体，如硅酸铝、硅酸镁、活性白土、分子筛等。

一般来说，担体本身并没有活性，但可提供较大的比表面。使活性组分很好地分散在其表面上从而节省活性组分的用量。此外，担体可作为催化剂的骨架，提高催化剂的稳定性和机械强度，并保证催化剂具有一定的形状和大小，使之符合工业反应器中流体力学条件的需要，减少流体流动阻力。担体还可与活性组分相配合而使活性、选择性、稳定性变化。

4、加氢精制催化剂的其他性能

除了催化剂的化学组成影响其活性外，催化剂的物性，如比表面、孔容、孔径分布、颗粒度以及外形都会影响活性组分作用的发挥。

随着加氢精制原料变重，特别是对重质油加氢精制，由于原料分子变大，加氢情制催化剂的孔径分布就有一定的要求。研究表明，重油加氮脱金属反应是扩散控制，较合适的孔径范围应在15～25nm；并且当采用双重孔催化剂时，由于大孔的引入，增加了反应分子扩散的通道，催化剂脱金属活性会显奢增加；渣油的加氢脱硫反应，不仅要考虑扩散的影响，还要考虑催化剂加氢活性，一般认为最佳孔径应位于8～15nm之间；加氢脱氮位阻很大，因此脱氮反应要求非常强的加氢能为，这类催化剂要求有高的比表面，孔径以在8～12二为宜。国内外各大石油公司多有自己牌号的加氢精制催化剂。由于原料不同、生产目的不同其品种繁多。近十几年，我国自行研制的一些加氢精制催化剂也已达到国际先进水平。