以多级孔AlKIT-1为载体制备柴油深度加氢脱硫催化剂的研究

The key parameter in deep hydrodesulfurization of diesel fuel is the efficient elimination of sulfur atom of 4, 6-DMDBT. The key solution is the development of new hydrodesulfurization catalysts. In this study two new materials with hierarchical pore structure, nano Al-KIT mesoporous molecular sieve and ZSM-5/KIT-1 (KIT-1) micro-mesoporous molecular sieve, are used as the supports for multi-metal oxides catalysts for deep hydrodesulfurization. The new materials have high surface area and three dimensional hierarchical pore structure. Its acidity and hydrothermal stability is better than those of MCM-41. The catalytic performance will be evaluated on a fixed-bed reactor by using DBT and 4.6-DMDBT as the feedstock. The structure of the catalysts will be characterized by different techniques. We also study the impact of the surface area, pore structure and acidity of the support on the preparation and catalytic performance. The reaction pathway will be investigated as well. This study will provide the foundation for the design of the deep hydrodesulfurization of diesel fuel based on mesoporous materials.

柴油深度加氢脱硫的关键是对反应活性最低的4, 6- 二甲基二苯并噻吩类化合物中硫原子进行有效脱除，研制高效柴油深度加氢脱硫催化剂具有重要的理论意义和应用前景。本项目拟采用两种多级孔新材料，纳米AlKIT-1介孔分子筛和ZSM-5/KIT-1介微孔复合分子筛（ZK-1）为载体，以双元或多元过渡金属作为活性组分制备高效深度加氢脱硫催化剂。这两种新材料具有大的比表面积, 三维短蠕虫状孔道和多级孔的孔结构,其酸性和水热稳定性都高于MCM-41分子筛。本项目拟采用柴油馏分中最难脱除的DBT和4,6-DMDBT作模型化合物，在固定床反应器上评价其催化活性。利用不同表征技术对催化剂的结构进行研究，探讨载体比表面、孔结构和酸性等特征对HDS催化剂制备和反应性能的影响，研究HDS催化反应机理。本研究将为以介孔分子筛为载体的深度加氢脱硫催化剂的研制提供理论基础。

近年来,随着发动机排放尾气对环境污染日趋严重，世界各国对汽柴油中的硫含量进行严格限制，研制高效深度加氢脱硫催化剂具有重要的理论意义和应用前景。本项目采用两种多级孔新材料，纳米AlKIT-1介孔分子筛和ZSM-5/KIT-1介微孔复合分子筛（ZK-1）为载体，以双元过渡金属(CoMo 或NiMo)作为活性组分制备了高效深度加氢脱硫催化剂。首先利用氩气吸附法研究了这两种多级孔分子筛的孔结构，该研究为其他种类多级孔分子筛的孔结构分析提供了指导。探究了载体的酸性、活性金属的浸渍方法、金属担载量及Ni 助剂对催化剂制备及反应性能的影响。采用DBT和4,6-DMDBT作模型化合物，在固定床反应器上评价了催化剂的加氢脱硫活性，并和其他载体制备的催化剂进行了对比。实验结果表明，CoMo/ZK-1催化剂的加氢脱硫活性明显高于以γ-Al2O3、ZSM-5、AlKIT-1以及ZSM-5和AlKIT-1混合物为载体制备的催化剂。在较温和的反应条件下，CoMo/ZK-1对DBT的脱硫率在93%以上，而NiMo/Nano-AlKIT-1对4,6-DMDBT的脱硫率达到了97%，表现出很高的催化活性。究其原因，主要是（1）多级孔AlKIT-1的大比表面积使活性组分高度分散在载体表面;（2）载体与金属之间较适中的相互作用有利于活性组分的还原与硫化;（3）多级孔AlKIT-1具有较多的弱酸和中强酸中心，有利于提高HDS反应的活性。本研究为以介孔分子筛和多级孔分子筛为载体的深度加氢脱硫催化剂的研制提供了指导。