加氢脱氮催化剂
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炼油催化剂基础
张春兰
石油化学工程系
教材
• 参考书： 陈茂涛编著
吴 越编著
《催化作用原理》
《催化化学》
黄仲涛 主编
《工业催化》
李岳君 主编《炼油催化剂生产技术》
张云良主编《工业催化剂制造与应用》
林西平主编《石油化工催化概论》
课程主要内容
绪论 催化剂与催化作用基础 固体催化剂的制备及使用技术 石油炼制催化剂 其他炼油催化剂
脱氮率=（1－生成油氮含量/原料油氮含量）×100%
催化剂应具有良好的再生性能，一般应可再生 一到两次。此外，在催化剂性能相同的情况下，考 虑价格、密度等。
第五章 催化加氢催化剂
（四）加氢精制催化剂的制备 加氢精制催化剂常用的制备方法有沉淀法、混合 法、浸渍法等。目前普遍采用浸渍法生产 。浸渍法 是将载体在有活性组分的溶液中浸泡（称之为浸 渍），浸渍后，经干燥、焙烧制得催化剂。
第五章 催化加氢催化剂
3.芳香烃加氢反应 烷基苯加氢裂化反应主要有脱烷基、烷基转移、 异构化、环化等反应，使得产品具有多样性。 4.烯烃加氢反应 烯烃在加氢条件下主要发生加氢饱和及异构化
反应。
第五章 催化加氢催化剂
二、加氢催化剂分类
（一）加氢精制（处理）及其催化剂 如加氢脱硫催化剂，加氢脱氮催化剂，重整原
第五章 催化加氢催化剂
不同的非贵金属组分搭配产生的反应活性
反应活性 在H2S存在下 无H2S存在下
加氢脱氮活性
Ni- Mo-Co＞Co-Mo＞Co-W
加氢脱硫活性 Co-Mo＞Ni- Mo＞Ni-W＞Co-W
加氢脱氧活性 Ni-Mo＞Co-Mo＞Ni-W＞Co-W 芳烃饱和活性
异构化活性
Ni-W- Ni-Mo＞Co-Mo＞Co-W
载体性质及金属组
分结构和性质、催 化剂的活性、选择 性、氢耗和寿命的 目的。 常用的助 剂是P2O5。
第五章 催化加氢催化剂
（一）加氢精制催化剂的组成 1.活性组分 催化加氢的活性主要来源于加氢金属组分，金 属组分主要提供加氢活性及能够加速C－N键氢解的 弱酸性，由VlB族或Ⅷ族的金属。不同的非贵金属组 分和贵金属组分搭配取决于原料性质和要求达到的 主要目的。典型的二组分搭配有：Ni-W、Co-Mo、 Ni-Mo等，典型的三组分搭配有：W-Ni-Mo、Co-MoNi等。
石油炼制催化剂
1 2 3
催化裂化催化剂 催化重整催化剂 催化加氢催化剂
4
烷基化催化剂
第五章 催化加氢催化剂
1 2 3
催化加氢化学反应 加氢催化剂分类 加氢精制催化剂 加氢裂化催化剂 润滑油加氢催化剂
4
5
6
加氢催化剂的使用
第五章 催化加氢催Βιβλιοθήκη Baidu剂
一、催化加氢化学反应
（一）加氢处理反应
加氢脱硫反应（HDS） 加氢脱氮反应(HDN) 加氢脱氧反应(HDO) 加氢脱金属反应(HDM)
Ni-W- Ni-Mo＞Co-Mo＞Co-W
Ni-W＞Ni-Mo＞Co-Mo＞Co-W Ni-W＞Ni-Mo＞Co-Mo＞Co-W
加氢裂化活性 Ni-Mo＞Ni-W＞Co-Mo＞Co-W Ni-Mo＞Ni-W＞Co-Mo＞Co-W
第五章 催化加氢催化剂
贵金属组分反应活性与非贵金属组分反应活性的对比 反应活性 芳烃饱和性 异构化活性 加氢裂化活性 无H2S存在下 Pt＞Pd＞Ni-W- Ni-Mo＞Co-Mo＞Co-W Pt～Pd＞Ni-W＞Ni-Mo＞Co-Mo＞Co-W Pt～Pd＞Ni-Mo＞Ni-W＞Co-Mo＞Co-W
第五章 催化加氢催化剂
3.载体 载体具有高的表面积，可高度分散活性的金 属；具有理想的孔结构（孔体积和孔分布），有利 于反应分子的扩散；为容纳积炭提供空间，载体能 改善催化剂的导热性、防止活性组分因局部过热而 烧结失活；作为催化剂的骨架，提高催化剂的稳定 性和机械强度，并使催化剂具有一定的形状和大 小，以适应工业过程中流体力学的需求。
第五章 催化加氢催化剂
三、加氢精制催化剂
金属组分
载体
助剂
载体的作用是提供适 宜反应与扩散所需的
助剂的作用是调节
金属组分主要提供
加氢活性及能够加 速C－N键氢解的弱 酸性，由Vl B族或 Ⅷ族的金属。
孔结构，担载分散金 属均匀的有效表面积 和一定的酸性，同时 改善催化剂的压碎、 耐磨强度与热稳定性; 加氢精制剂的载体主 要为Al2O3。
第五章 催化加氢催化剂
（二）加氢精制催化剂分类
轻质油加氢精制催化剂 柴油馏分加氢精制催化剂 直馏煤油加氢精制催化剂 选择性加氢催化剂
第五章 催化加氢催化剂
（三）加氢精制催化剂的选择 选择催化剂首先应考虑是选择活性高、选择性 好、稳定性好、寿命长 。
脱硫率=（1－生成油硫含量/原料油硫含量）×100%
贵金属催化剂容易被硫、氮组分中毒而失活，故只能用于
无硫、无氮或微量硫、微量氮的原料中。
第五章 催化加氢催化剂
2.助剂 为了改善加氢精制催化剂某一方面的性能，如 活性，选择性、寿命、热稳定性或强度等，常常添 加一些助剂，如硅、磷、氟、硼、钾、钙和镁等元 素，国内加氢精制催化剂常添加硅、氟、硼、磷等。 硅的加入，可提高催化剂的热稳定性，改变表面酸 性物质，有利于再生处理。氟可以减少镍铝尖晶石 和钴铝尖晶石的生成，调整表面酸性物质。磷在沉 淀或打浆时，可以增加孔容和比表面积，磷还可以 调整表面酸性物质。这些助剂可以提高催化剂的活 性。钾、钙、镁可提高催化剂的热稳定性以及催化 剂加氢脱硫的选择性。
加氢处理脱除氧、氮、硫及金属杂质进行不同
类型的反应，这些反应一般是在同一催化剂床层进
行，此时要考虑各反应之间的相互影响。
第五章 催化加氢催化剂
（二）烃类加氢反应
1.烷烃加氢反应
R1－R2+H2→R1H+R2H nCnH2n+2 →iCnH2n+2
2.环烷烃加氢反应
CH3 C4H9 CH3 C4H9 i-C10H12
料预加氢催化剂，汽油选择性加氢催化剂。
（二）加氢裂化催化剂
加氢裂化催化剂不但需要具备加氢精制催化剂
的功能，而且应具有充分的裂化功能，是典型的双 功能催化剂。
第五章 催化加氢催化剂
（三）润滑油加氢催化剂 用以代替润滑油的溶剂精制和白土精制。 催化剂是催化加氢的技术核心。加氢装置的投 资、操作费用。产品质量、甚至装置流程都与催化 剂的性质密切相关。催化加氢技术的水平和发展， 在很大程度上取决于催化加氢催化剂的开发与应 用，在当前清洁燃料的生产成为炼油业共同课题的 时候，作为其核心技术的加氢工艺，必将促进催化 加氢催化剂进一步发展。
张春兰
石油化学工程系
教材
• 参考书： 陈茂涛编著
吴 越编著
《催化作用原理》
《催化化学》
黄仲涛 主编
《工业催化》
李岳君 主编《炼油催化剂生产技术》
张云良主编《工业催化剂制造与应用》
林西平主编《石油化工催化概论》
课程主要内容
绪论 催化剂与催化作用基础 固体催化剂的制备及使用技术 石油炼制催化剂 其他炼油催化剂
脱氮率=（1－生成油氮含量/原料油氮含量）×100%
催化剂应具有良好的再生性能，一般应可再生 一到两次。此外，在催化剂性能相同的情况下，考 虑价格、密度等。
第五章 催化加氢催化剂
（四）加氢精制催化剂的制备 加氢精制催化剂常用的制备方法有沉淀法、混合 法、浸渍法等。目前普遍采用浸渍法生产 。浸渍法 是将载体在有活性组分的溶液中浸泡（称之为浸 渍），浸渍后，经干燥、焙烧制得催化剂。
第五章 催化加氢催化剂
3.芳香烃加氢反应 烷基苯加氢裂化反应主要有脱烷基、烷基转移、 异构化、环化等反应，使得产品具有多样性。 4.烯烃加氢反应 烯烃在加氢条件下主要发生加氢饱和及异构化
反应。
第五章 催化加氢催化剂
二、加氢催化剂分类
（一）加氢精制（处理）及其催化剂 如加氢脱硫催化剂，加氢脱氮催化剂，重整原
第五章 催化加氢催化剂
不同的非贵金属组分搭配产生的反应活性
反应活性 在H2S存在下 无H2S存在下
加氢脱氮活性
Ni- Mo-Co＞Co-Mo＞Co-W
加氢脱硫活性 Co-Mo＞Ni- Mo＞Ni-W＞Co-W
加氢脱氧活性 Ni-Mo＞Co-Mo＞Ni-W＞Co-W 芳烃饱和活性
异构化活性
Ni-W- Ni-Mo＞Co-Mo＞Co-W
载体性质及金属组
分结构和性质、催 化剂的活性、选择 性、氢耗和寿命的 目的。 常用的助 剂是P2O5。
第五章 催化加氢催化剂
（一）加氢精制催化剂的组成 1.活性组分 催化加氢的活性主要来源于加氢金属组分，金 属组分主要提供加氢活性及能够加速C－N键氢解的 弱酸性，由VlB族或Ⅷ族的金属。不同的非贵金属组 分和贵金属组分搭配取决于原料性质和要求达到的 主要目的。典型的二组分搭配有：Ni-W、Co-Mo、 Ni-Mo等，典型的三组分搭配有：W-Ni-Mo、Co-MoNi等。
石油炼制催化剂
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催化裂化催化剂 催化重整催化剂 催化加氢催化剂
4
烷基化催化剂
第五章 催化加氢催化剂
1 2 3
催化加氢化学反应 加氢催化剂分类 加氢精制催化剂 加氢裂化催化剂 润滑油加氢催化剂
4
5
6
加氢催化剂的使用
第五章 催化加氢催Βιβλιοθήκη Baidu剂
一、催化加氢化学反应
（一）加氢处理反应
加氢脱硫反应（HDS） 加氢脱氮反应(HDN) 加氢脱氧反应(HDO) 加氢脱金属反应(HDM)
Ni-W- Ni-Mo＞Co-Mo＞Co-W
Ni-W＞Ni-Mo＞Co-Mo＞Co-W Ni-W＞Ni-Mo＞Co-Mo＞Co-W
加氢裂化活性 Ni-Mo＞Ni-W＞Co-Mo＞Co-W Ni-Mo＞Ni-W＞Co-Mo＞Co-W
第五章 催化加氢催化剂
贵金属组分反应活性与非贵金属组分反应活性的对比 反应活性 芳烃饱和性 异构化活性 加氢裂化活性 无H2S存在下 Pt＞Pd＞Ni-W- Ni-Mo＞Co-Mo＞Co-W Pt～Pd＞Ni-W＞Ni-Mo＞Co-Mo＞Co-W Pt～Pd＞Ni-Mo＞Ni-W＞Co-Mo＞Co-W
第五章 催化加氢催化剂
3.载体 载体具有高的表面积，可高度分散活性的金 属；具有理想的孔结构（孔体积和孔分布），有利 于反应分子的扩散；为容纳积炭提供空间，载体能 改善催化剂的导热性、防止活性组分因局部过热而 烧结失活；作为催化剂的骨架，提高催化剂的稳定 性和机械强度，并使催化剂具有一定的形状和大 小，以适应工业过程中流体力学的需求。
第五章 催化加氢催化剂
三、加氢精制催化剂
金属组分
载体
助剂
载体的作用是提供适 宜反应与扩散所需的
助剂的作用是调节
金属组分主要提供
加氢活性及能够加 速C－N键氢解的弱 酸性，由Vl B族或 Ⅷ族的金属。
孔结构，担载分散金 属均匀的有效表面积 和一定的酸性，同时 改善催化剂的压碎、 耐磨强度与热稳定性; 加氢精制剂的载体主 要为Al2O3。
第五章 催化加氢催化剂
（二）加氢精制催化剂分类
轻质油加氢精制催化剂 柴油馏分加氢精制催化剂 直馏煤油加氢精制催化剂 选择性加氢催化剂
第五章 催化加氢催化剂
（三）加氢精制催化剂的选择 选择催化剂首先应考虑是选择活性高、选择性 好、稳定性好、寿命长 。
脱硫率=（1－生成油硫含量/原料油硫含量）×100%
贵金属催化剂容易被硫、氮组分中毒而失活，故只能用于
无硫、无氮或微量硫、微量氮的原料中。
第五章 催化加氢催化剂
2.助剂 为了改善加氢精制催化剂某一方面的性能，如 活性，选择性、寿命、热稳定性或强度等，常常添 加一些助剂，如硅、磷、氟、硼、钾、钙和镁等元 素，国内加氢精制催化剂常添加硅、氟、硼、磷等。 硅的加入，可提高催化剂的热稳定性，改变表面酸 性物质，有利于再生处理。氟可以减少镍铝尖晶石 和钴铝尖晶石的生成，调整表面酸性物质。磷在沉 淀或打浆时，可以增加孔容和比表面积，磷还可以 调整表面酸性物质。这些助剂可以提高催化剂的活 性。钾、钙、镁可提高催化剂的热稳定性以及催化 剂加氢脱硫的选择性。
加氢处理脱除氧、氮、硫及金属杂质进行不同
类型的反应，这些反应一般是在同一催化剂床层进
行，此时要考虑各反应之间的相互影响。
第五章 催化加氢催化剂
（二）烃类加氢反应
1.烷烃加氢反应
R1－R2+H2→R1H+R2H nCnH2n+2 →iCnH2n+2
2.环烷烃加氢反应
CH3 C4H9 CH3 C4H9 i-C10H12
料预加氢催化剂，汽油选择性加氢催化剂。
（二）加氢裂化催化剂
加氢裂化催化剂不但需要具备加氢精制催化剂
的功能，而且应具有充分的裂化功能，是典型的双 功能催化剂。
第五章 催化加氢催化剂
（三）润滑油加氢催化剂 用以代替润滑油的溶剂精制和白土精制。 催化剂是催化加氢的技术核心。加氢装置的投 资、操作费用。产品质量、甚至装置流程都与催化 剂的性质密切相关。催化加氢技术的水平和发展， 在很大程度上取决于催化加氢催化剂的开发与应 用，在当前清洁燃料的生产成为炼油业共同课题的 时候，作为其核心技术的加氢工艺，必将促进催化 加氢催化剂进一步发展。