粘结剂对柴油加氢脱硫催化剂NiMo/AAC性能的影响(2)
在最初的研究中加氢脱硫催化剂最早采用具有加氢功能的纯物质，如纯W、S2等，后来慢慢的探索中才逐步采用双组分或多组分的活性金属元素，活性组分一般为过渡金属元素和第八族的金属元素，如Ni、Mo、Co、W等。现在使用的加氢脱硫催化剂多为负载型催化剂。所谓负载型催化剂就是将活性组分负载于载体上所制得的催化剂。载体是活性组分的分散剂、粘合物或支撑体，是负载活性组分的框架[6]。载体的主要功能有以下几方面[7]：（1）提供有效的的表面和适宜的孔结构；（2）增强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定的形状；（3）改善催化剂的传导性；（4）减少活性组分的含量；（5）载体提供附加的活性中心；（6）活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用；（7）降低成本，提高经济效益。所以载体的性质对催化剂活性和稳定性有着十分重要的作用。目前加氢脱硫催化剂常用的载体成分主要是氧化铝或含硅氧化铝。使用氧化铝或含硅氧化铝作为载体是由于氧化铝或含硅氧化铝不仅在高温下具有稳定性及机械强度，而且具有大的比表面积和适宜可调的孔径，金属组分可以在其表面高度分散，因而金属组分的利用率比起其他负载型催化剂要高得多[8]。有关Co(Ni)-Mo(W)/γ-Al2O3催化剂的研究已有很多报道[9,10]。近年来，炭材料负载的催化体系受到了催化界的广泛关注，炭材料负载的Co-Mo催化剂的加氢脱硫活性高于其他载体负载的Co-Mo催化体系，并且前者具有更低的结焦倾向[11]。有研究表明[12]，同氧化物负载的催化剂相比，炭载型催化剂在某些反应中显示出极佳的催化活性、选择性和稳定性。活性炭具有比较丰富的孔结构，较大的比表面积和独特的表面化学性质等特点，广泛用于催化剂、催化剂载体的制备、吸附剂等。国外的一些研究发现，当把碳加入到氧化铝中混合，然后焙烧，发现生成的物质具有较大的孔径[13]。在一定范围内，载体孔径随着在氧化铝中加入活性炭的量的增加而加大。γ-A12O3作为载体存在着对活性组分的影响较小，表面酸性较弱，不能很好满足深度脱硫的缺点。但是新型的氧化铝-活性炭载体具有活性高，结焦程度低等特点[14]。所以新型的氧化铝-活性炭载体比以前单单使用氧化铝作为载体更具有优势，更具经济效益。
催化剂的制备方法有沉淀法，浸渍法，混合法，离子交换法，熔融法等。浸渍法又包括过量浸渍法，等体积溶液浸渍法，多次浸渍法，蒸汽浸渍法。本文采用过量溶液浸渍法制备催化剂。过量浸渍法是将载体浸泡在过量的含有活性组分（主、助催化剂组分）的可溶性化合物溶液中，接触一定的时间待吸附平衡后除去过剩的溶液，再经干燥、焙烧和活化，即可制得催化剂[15]。浸渍法优化的余地比较大，研究工作也较为深入，已接近达到分子设计水平。进行浸渍时，通常并不是用活性组分本身配制成溶液，而是用活性组分金属的易溶盐配制成溶液。这种方法常用于已经成型的大颗粒载体的浸渍，具有能使催化剂完全浸入，使活性组分更易渗入孔内得到均匀的分布。
粘结剂是加入到催化剂中的少量物质，是催化剂的辅助部分，是为了支撑载体的骨架，是载体骨架搭建完全，更有助于活性组分进入，提高粒子间的结合度，使催化剂易于成型，增加机械强度。粘结剂是磨料和基体之间粘结强度的保证，是为了提高压坯的强度或防止粉末偏析而添加到粉末中的可在烧结前或烧结过程中除掉的物质[16]。近年来，由于加氢脱硫催化剂的研究发展，粘结剂是影响氧化铝，活性炭结合及性能的重要因素，国内外学者使用不同的粘结剂制备新型氧化铝-活性炭复合载体[17]。实验结果表明，不同的粘结剂，同一种粘结剂使用不同的量都对催化剂具有较大的影响。经常使用的粘结剂有酚醛树脂，环氧树脂，聚丙烯酰胺，膨润土，甲基纤文素，羧甲基纤文素，煤焦油，淀粉，蔗糖，田菁粉，干胶粉，复合粘结剂等。本文尝试使用田菁粉和羧甲基纤文素两种粘结剂分别加入10%，20%，30%的量来探究粘结剂种类和含量对催化剂性能的影响。