催化剂载体及其制备方法和加氢催化剂以及加氢裂化方法

文档序号:692226 发布日期:2021-05-04 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 催化剂载体及其制备方法和加氢催化剂以及加氢裂化方法 (Catalyst carrier, preparation method thereof, hydrogenation catalyst and hydrocracking method ) 是由 董松涛 聂红 杨平 赵阳 赵广乐 于 2019-10-31 设计创作,主要内容包括:本发明涉及载体制备领域,公开了一种催化剂载体,该载体含有耐热无机氧化物和分子筛中的至少一种;该载体的吸水率与BET孔容的差值R不低于0.2mL/g。催化剂载体的制备方法包括:(1)将载体前驱体、发泡剂、水以及可选的助挤剂、可选的粘合剂混合得到的混合物进行混捏、成型;(2)将步骤(1)得到的成型物进行焙烧。由本发明提供的载体制备的加氢催化剂在用于烃油的加氢裂化时,在获得较高的航煤收率的同时,还能够获得高的催化活性。(The invention relates to the field of carrier preparation, and discloses a catalyst carrier, which contains at least one of heat-resistant inorganic oxide and molecular sieve; the difference R between the water absorption of the carrier and the BET pore volume is not less than 0.2 mL/g. The preparation method of the catalyst carrier comprises the following steps: (1) mixing a carrier precursor, a foaming agent, water, an optional extrusion aid and an optional adhesive to obtain a mixture, kneading and molding; (2) and (2) roasting the formed product obtained in the step (1). When the hydrogenation catalyst prepared by the carrier provided by the invention is used for hydrocracking of hydrocarbon oil, high aviation kerosene yield can be obtained, and high catalytic activity can be obtained.)

催化剂载体及其制备方法和加氢催化剂以及加氢裂化方法

技术领域

本发明涉及载体制备领域,具体涉及催化剂载体及其制备方法和加氢催化剂以及加氢裂化方法。

背景技术

催化剂载体又称担体(support),是负载型催化剂的组成之一。催化活性组分担载在载体表面上,载体主要用于支持活性组分,使催化剂具有特定的物理性状,而载体本身一般并不具有催化活性。多数载体是催化剂工业中的产品,常用的有氧化铝载体、硅胶载体、活性炭载体及某些天然产物如浮石、硅藻土等。

载体能使制成的催化剂具有合适的形状、尺寸和机械强度,以符合工业反应器的操作要求;载体可使活性组分分散在载体表面上,获得较高的比表面积,提高单位质量活性组分的催化效率。如将铂负载于活性炭上。若用分子筛为载体,铂可达到接近于原子级的分散度。载体还可阻止活性组分在使用过程中烧结,提高催化剂的耐热性。对于某些强放热反应,载体使催化剂中的活性组分稀释,以满足热平衡要求;良好热导率的载体,如金属、碳化硅等,有助于移去反应热,避免催化剂表面局部过热。载体又可将某些原来用于均相反应中的催化剂负载于固体载体上制成固体催化剂,如磷酸吸附在硅藻土中制成的固体酸催化剂,酶负载在载体上制成的固定化酶。

催化剂的几何外形和几何尺寸对流体阻力、气流速度、床层温度梯度分布、浓度梯度分布等都有影响,也与催化剂活性金属的有效利用率、反应过程中的反应热的携带等有关。为了充分发挥催化剂的潜力,应当选择最优的外形和尺寸,这就需要采用最合适的载体成型和制备方法。

一个工业催化剂的几何外形和几何尺寸的选择,往往需要在多个方面进行平衡,同时要兼顾催化剂的多个特性。为了实现不同的目标,当前开发了很多种形态的催化剂。常见的有球形,常用于流化态的催化剂,或者对催化剂的流动性有特别要求的催化剂。条形,固定床催化剂,在条形的基础上,还进一步发展为圆柱条,三叶形条,四叶形条,其他多叶形条及变形多叶形条。桶形条,即圆柱中带孔的条形,如典型的拉西环,十字环、鲍尔环及阶梯环等。蜂窝载体,即在堇青石或氧化铝基体上,排布规则的孔道,常用于SCR和汽车尾气的处理等。

为了改善催化剂扩散性能,通过添加成型助剂以增加大孔或超大孔的量。

中国专利CN1115388C提出一种加氢保护剂及其制备方法,采用炭黑或有机扩孔剂作为扩孔助剂,据称具有更高的催化剂活性、更低的积碳量更好的活性稳定性和更高的强度。

中国专利CN103418441B公开了一种加氢精制催化剂,其载体为含炭、纤维素醚和水合氧化铝的成型物。其公开的加氢精制催化剂不仅具有优异的烃油加氢精制性能,同时制备方法简单、生产成本低。

中国专利CN101890382B提出一种催化剂制备方法,除了氧化铝材料外,还包含棒状纳米氧化物。其公开的该方法制备的催化剂孔容大、孔径大,孔道贯穿性好,尤其适用于渣油固定床加氢。

中国专利CN102015101B提出一种多孔体前体、成型多孔体,他们的制备方法和基于他们的终端产品,提出一种采用性质不同的多种氧化铝前驱体制造催化剂及载体,通过杂混的方式改善孔道结构。

现有技术采用的孔道改性剂,主要还是基于填充物占位造孔,或者添加助剂,或者采用不同性质的水和氧化铝前驱体,通过改善基本单元之间的连接方式来实现孔道的优化。两种方法的共同特点是需要的助剂量多,另外得到的孔道一般孔径较小。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题,提供一种催化剂载体及其制备方法和加氢催化剂以及加氢裂化方法。本发明提供的催化剂载体的制备方法通过使用较低成本改善了催化剂或载体的孔道结构,强化大分子的扩散过程,提高催化剂活性及活性中心的可接近性。由本发明提供的载体制备的加氢催化剂在用于烃油的加氢裂化时,在获得较高的中航煤收率的同时,还能够获得高的催化活性。

为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种催化剂载体,该载体含有耐热无机氧化物和分子筛中的至少一种;该载体的吸水率与BET孔容的差值R不低于0.2mL/g。

优选地,所述载体的径向抗破碎强度为14-30N/mm,进一步优选为18-26N/mm。

本发明第二方面提供一种催化剂载体的制备方法,该方法包括:

(1)将载体前驱体、发泡剂、水以及可选的助挤剂、可选的粘合剂混合得到的混合物进行混捏、成型;

(2)将步骤(1)得到的成型物进行焙烧。

优选地,所述发泡剂为动物蛋白发泡剂。

本发明第三方面提供上述制备方法制得的催化剂载体。

本发明第四方面提供一种加氢催化剂,该催化剂含有上述载体以及负载在所述载体上的第VIB族金属元素和第VIII族金属元素。

本发明第五方面提供一种加氢裂化方法,该方法包括在加氢裂化条件下,将烃油与加氢裂化催化剂接触,其中,所述加氢裂化催化剂为本发明提供的加氢催化剂。

本发明提供的催化剂载体制备方法在成型过程中,添加发泡剂,而发泡剂的添加使得气体组分可以被包裹在成型体中,从而提高载体中大孔和超大孔在整个孔容中所占比例,增加载体的孔道通畅性。采用本发明提供的载体制备的催化剂,可以有效的提高催化剂活性及活性中心的可接近性,非常适用于大分子的扩散,将其用于烃油的加氢裂化时,不仅能够获得较高的航煤收率,而且能够获得高的催化活性。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

根据本发明的第一方面,本发明提供了一种催化剂载体,该载体含有耐热无机氧化物和分子筛中的至少一种;该载体的吸水率与BET孔容的差值R不低于0.2mL/g。

本发明中,所述吸水率为擦干吸水率。无特殊说明情况下,本发明提到的擦干吸水率为干燥的载体在室温(20-25℃)下,浸泡在去离子水中30分钟以上,过滤后用滤纸擦干,得到吸水后载体的质量,该质量与未吸水载体的质量差与未吸水载体的比值则为擦干吸水率。

根据本发明的一种具体实施方式,所述催化剂载体的擦干吸水率为0.8-2mL/g,优选为0.9-1.5mL/g。

根据本发明的一种具体实施方式,所述催化剂载体的BET孔容为0.62-1mL/g,优选为0.65-0.9mL/g。

本发明中,无特殊说明情况下,BET孔容根据RIPP 151-90中规定的方法进行测定。

根据本发明,优选地,该载体的吸水率与BET孔容的差值R为0.2-0.8mL/g,进一步优选为0.2-0.5mL/g。

根据本发明,优选地,所述载体的径向抗破碎强度为14-30N/mm,优选为18-26N/mm。无特殊说明情况下,本发明中,根据GB3635-1983中规定的方法在型号为QCY-602的抗破碎强度测定仪(化工部制碱研究所制造)上测定催化剂载体的径向抗破碎强度。

优选情况下,本发明提供的载体兼顾高的机械强度和较优的孔道结构,可以有效的提高催化剂活性及活性中心的可接近性,非常适用于大分子的扩散。

根据本发明,优选地,载体的吸水率与BET孔容的差值R占载体的吸水率的比例为10-50%,进一步优选为15-40%,更优选为25-40%。本发明提供的载体该比例较大,表明本发明提供的载体大孔或超大孔在总孔容中所占的比例较大。无特殊说明条件下,本发明中,采用BET法测定载体的孔容,用吸水法测定载体的吸水率(擦干吸水率),吸水率与BET孔容之间的差值R表示为大孔或超大孔的孔容,吸水率表示该载体的总孔容。

所述催化剂载体可以根据具体的应用场合而具有各种形状。例如,所述催化剂载体可以为球形、条形、环形、蜂窝形或蝶形。本发明提到的条状可以是圆柱形条,也可以是椭圆形条(相当于双叶形条),还可以是多叶形条,本发明对条形的外形不做任何限定。本发明提到的球形可以为规则球形,也可以为不规则球形,即催化剂载体的横截面的外形曲线可以是圆形,也可以为非完美圆形。本发明对条形载体的条长及分布不做任何限定。

优选地,所述载体为球形和/或条形,进一步优选为条形,更进一步优选为多叶条形。本发明中载体为多叶条形指的是载体的横截面的外形为多叶形。本发明对多叶形的每一个叶片的尺寸以及与其他叶片尺寸的比例不做任何限定,即多叶形,可以是规整的多叶形,也可以是非规整的多叶形,也可以是变形多叶形,本发明对多叶形的叶片数量,叶片形态,叶片之间的比例不做任何限定。

根据本发明,所述多叶条形可以为三叶条形、四叶条形、五叶条形、六叶条形以及以此类推的多叶条形中的至少一种。

根据本发明的一种优选实施方式,所述载体为球形和/或条形,所述载体的当量直径不大于5mm,优选为不大于3mm,更优选为不大于2mm,更进一步优选为0.8-2mm。

根据本发明的一种具体实施方式,如果载体为其他形状,则载体的外形的最小横断尺寸不大于5mm,优选为不大于3mm,更优选为不大于2mm。

根据本发明的一种优选实施方式,所述载体的堆比为0.35-0.55g/mL,进一步优选为0.40-0.50g/mL。本发明提供的载体具有较低的堆比。

本发明中,所述载体的堆比采用常规方法进行测定,具体办法为:将载体破碎后筛取16-20目的颗粒,取500mL量筒,将筛好的颗粒倒入量筒中,称取重量G和目测体积V,堆比=G/V。

本发明中,所述催化剂载体的组成可以为本领域的常规组成,可以含有耐热无机氧化物和分子筛中的至少一种。

本发明对于所述耐热无机氧化物的具体种类没有特别限定,可以为本领域通常使用的耐热无机氧化物。例如,所述耐热无机氧化物可以选自氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化钍和氧化铍中的至少一种。其具体实例可以包括但不限于氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化镁、氧化钍、氧化铍、氧化铝-氧化钛、氧化铝-氧化镁、氧化硅-氧化镁、氧化硅-氧化锆、氧化硅-氧化钍、氧化硅-氧化铍、氧化硅-氧化钛、氧化钛-氧化锆、氧化硅-氧化铝-氧化锆、氧化硅-氧化铝-氧化钍、氧化硅-氧化铝-氧化钛或氧化硅-氧化铝-氧化镁。优选地,所述耐热无机氧化物为氧化铝、氧化硅、氧化钛和氧化锆中的至少一种。更优选地,所述耐热无机氧化物为氧化铝。

本发明提到的氧化铝是指可以用mAl2O3·nH2O代表其组成的化合物,其中m和n是任意数值,可以是整数,也可以是分数。本发明对所述氧化铝的晶相同样不作任何限制。

本发明所述的分子筛是指具有规整的晶体结构和孔道的材料,即通常所说的分子筛或沸石,它由硅铝元素构成骨架,也可以包含其它元素,如:P、Ti、Ge和Ga中的至少一种。本发明对构成分子筛的元素组成不作任何限制。

本发明所述的分子筛可以是一种、也可以是两种或更多,也可以是两种分子筛的混晶、孪晶。本发明所述的两种分子筛指两种类型不同的分子筛,也可以是一种分子筛,但是性质有所不同的两个分子筛(比如硅铝比不同)。

本发明所述的两种以上是指3种或更多种,这些分子筛可以是不同类型的分子筛,也可以是同一类型不同性质的分子筛。每一种分子筛的用量可以在0.1-80重量%(占催化剂载体的比例)之间。

本发明所述两种分子筛的用量比例可以是10:1到1:10,5:1到1:5,3:1到1:3,2:1到1:2,1:1等,两种分子筛的比例是任意的。

根据本发明,所述分子筛可以选自十元环硅铝分子筛、十二元环硅铝分子筛、十四元环硅铝分子筛和十八元环硅铝分子筛中的至少一种。本发明对所述分子筛的孔口大小和孔径不作限制。

本发明对所述分子筛的硅铝比没有限制,这里所说的硅铝比指SiO2/Al2O3

根据本发明的一种优选实施方式,所述分子筛选自ZRP分子筛、Y分子筛、beta分子筛、丝光沸石,ZSM-5分子筛、MCM-41分子筛、Ω分子筛、ZSM-12分子筛和MCM-22分子筛中的至少一种,进一步优选为Y分子筛、beta分子筛、ZSM-5分子筛和丝光沸石中的至少一种。

本发明所述的分子筛可以通过商购得到,也可以通过现有任意方法制备得到。

本发明所述Y分子筛可以是一种晶胞常数为2.452-2.475纳米范围内及氧化硅/氧化铝摩尔比在3.5-7范围内的Y分子筛;可以是通过将Y分子筛与铵离子交换后,进行一次或多次水热处理制取的超稳Y分子筛,这种Y分子筛晶胞常数为2.420-2.455纳米,骨架中氧化硅/氧化铝摩尔比可达到100,优选为达到60;还可以是通过将Y分子筛与一种或多种磷化物的无机铵溶液交换后,进行一次或多次水热处理制取的含磷超稳Y分子筛;还可以是通过将稀土化合物水溶液处理Y分子筛结合一次或多次水热处理制备的稀土Y分子筛。

根据本发明的一种优选实施方式,以载体的总量为基准,耐热无机氧化物的含量为1-99重量%,进一步优选为70-99重量%;分子筛的含量为1-99重量%,进一步优选为1-30重量%;更优选地,所述耐热无机氧化物为氧化铝,所述分子筛为Y分子筛。

本发明第二方面提供一种催化剂载体的制备方法,该方法包括:

(1)将载体前驱体、发泡剂、水以及可选的助挤剂、可选的粘合剂混合得到的混合物进行混捏、成型;

(2)将步骤(1)得到的成型物进行焙烧。

根据本发明,所述“可选的”是指可以添加,也可以不添加。本发明步骤(1)所述混合过程中可以添加助挤剂,也可以不添加,可以添加粘合剂,也可以不添加。

根据本发明提供的制备方法,其中,所述载体前驱体为通过步骤(2)所述焙烧能够转化为载体的任意物质。具体地,所述载体前驱体可以选自耐热无机氧化物、耐热无机氧化物前驱体和分子筛中的至少一种。所述耐热无机氧化物前驱体为通过步骤(2)所述焙烧能够转化为耐热无机氧化物的任意物质。所述耐热无机氧化物的选择如上所述,本发明在此不再赘述。

所述分子筛的选择如上所述,本发明在此不再赘述。

根据本发明提供的制备方法,优选地,耐热无机氧化物和/或耐热无机氧化物前驱体以及分子筛的用量使得制得的载体中,以载体的总量为基准,耐热无机氧化物的含量为1-99重量%,进一步优选为70-99重量%;分子筛的含量为1-99重量%,进一步优选为1-30重量%;更优选地,所述耐热无机氧化物为氧化铝,所述分子筛为Y分子筛。

根据本发明,所述氧化铝的前驱体的具体实例可以包括但不限于:水合氧化铝(例如:氢氧化铝、拟薄水铝石)、含有水合氧化铝的凝胶、以及含有水合氧化铝的溶胶。例如,所述氧化铝的前驱体可以为干胶粉。所述干胶粉可以通过商购得到(例如可以购自催化剂长岭分公司),也可以通过现有任意方法制备得到,本发明对此没有特别的限定。

根据本发明,所述发泡剂具有包裹气体的能力,其可以是有机物,也可以是无机物,可以是纯化学物质,也可以是多种组分的混合体。所述发泡剂可以选自物理发泡剂、化学发泡剂、合成表面活性剂发泡剂、动物蛋白发泡剂和植物发泡剂中的至少一种。优选地,所述发泡剂为动物蛋白发泡剂和/或植物发泡剂。所述动物蛋白发泡剂优选选自动物蹄角发泡剂、动物毛发发泡剂和动物血胶发泡剂中的至少一种。所述植物发泡剂优选选自松香皂类发泡剂、茶皂素和茶皂苷中的至少一种。

根据本发明的一种优选实施方式,所述发泡剂为动物蛋白发泡剂,例如为动物蹄角发泡剂和/或蛋清。本发明的发明人在研究过程中发现,在载体制备过程中,相比于传统的物理发泡剂、化学发泡剂和合成表面活性剂发泡剂,动物蛋白发泡剂在气泡的韧性和稳定性方面有明显优势。

根据本发明提供的制备方法,所述发泡剂可以以溶液的形式引入,可以采用水作为溶剂,也可以用其他有机物作为溶剂,优选为水。

根据本发明的一种优选实施方式,所述动物蛋白发泡剂以动物蛋白发泡剂水解液的形式引入。当蛋白质水解,较长肽链的蛋白质大分子变成短链的可溶性的中小分子混合物,溶于水后,可形成一定粘度的胶体溶液,由于溶液具有很强的亲水性基团,如羧基、羟基等,亲水性基团如长链烃,加上分子的不对称性能等因素,降低了表面张力,促进了界面的形成,又因为这些中小分子的肽链在截面伸展,并通过分子间氢键,形成一个保护网,使得界面得到加强,更有利于促进泡沫的形成和稳定。

本发明对于动物蛋白发泡剂经水解得到动物蛋白发泡剂水解液的方式没有特别的限定,本领域技术人员在上述记载的基础上,可以按照任意手段制备得到动物蛋白发泡剂水解液。例如可以按照马志珺,李小云,马学雷,et al.蛋白质型混凝土发泡剂的研究[J].建筑科学,2009,25(5):73-76.中公开的方法进行。

为了促进动物蛋白的水解,可以在水解过程中适当的加入水解促进剂,本发明对此没有特别的限定。

根据本发明提供的方法,优选地,所述助挤剂选自田菁粉、纤维素及其衍生物、淀粉及其衍生物、乙二醇和二甘醇中的至少一种。所述淀粉的衍生物可以是氧化淀粉、酯化淀粉、羧甲基淀粉、阳离子淀粉、羟烷基淀粉和多元淀粉中的一种或多种;所述纤维素的衍生物可以是纤维素醚、纤维素酯和纤维素醚酯中的一种或多种。本发明实施例中助挤剂以田菁粉为例进行示例性说明,本发明并不限于此。

根据本发明提供的方法,对所述粘合剂的种类选择范围较宽,例如可以为羟甲基纤维素、无机酸、淀粉及其衍生物、硅溶胶和铝溶胶中的至少一种。

根据本发明的方法,对将载体前驱体、发泡剂、水以及可选的助挤剂、可选的粘合剂混合的具体方式没有特别的限定,只要将载体前驱体、发泡剂、水以及可选的助挤剂、可选的粘合剂混合即可。优选地,步骤(1)所述混合包括:将载体前驱体、助挤剂混合,然后加入发泡剂、粘合剂和水,得到所述混合物。在该种优选实施方式下,先将载体前驱体、助挤剂混合,得到混合粉,然后加入发泡剂、粘合剂和水,更有利于提高得到的载体制得的催化剂的催化性能。

更优选地,步骤(1)所述混合包括:将载体前驱体、助挤剂混合得到混合粉;将发泡剂、粘合剂和水发泡,得到发泡液;将所述混合粉和发泡液混合。在该种优选实施方式下,更有利于提高得到的载体制得的催化剂的催化性能。所述发泡可以在发泡剂中完成。

根据本发明,优选地,所述发泡剂为动物蛋白发泡剂,相对于100g的以干基计的载体前驱体,所述发泡剂的用量为0.5-20mL,优选为1.0-10mL。采用该种优选实施方式,更有利于使得得到的载体兼顾较高的机械强度和较好的孔结构。

根据本发明,优选地,所述发泡剂为植物发泡剂,相对于100g的以干基计的载体前驱体,所述发泡剂的用量为0.1-5g,例如为1-4g。采用该种优选实施方式,更有利于使得得到的载体兼顾较高的机械强度和较好的孔结构。

根据本发明,优选地,相对于100g的以干基计的载体前驱体,所述助挤剂的用量为0.1-6g,优选为2-4g。

根据本发明,优选地,相对于100g的以干基计的载体前驱体,所述粘合剂的用量为0.1-10g。

根据本发明,所述混合物中的水作为分散介质,其用量以能够将混合物中的其余各组分混合均匀为准。

根据本发明,所述混合物中还可以可选的含有胶溶剂,优选为不含有胶溶剂。现有催化剂载体制备过程中,都需要加入胶溶剂,例如稀硝酸,而本发明提供的载体制备方法,胶溶剂可以加入,也可以不加入。

根据本发明提供的制备方法,该方法包括:将所述混合物进行混捏、成型。具体地,可以将所述混合物送入挤出机中,在所述挤出机中经混捏后挤出,得到成型物。

可以在本领域的常规条件下,将所述混合物送入挤出机进行混捏和挤出,以得到成型物。

本发明对所述成型物的形状的选择可以如上文关于载体形状的描述,本发明在此不再赘述。

本发明对于将所述成型物进行焙烧的条件没有特别限定,可以为本领域的常规条件。一般地,所述焙烧的温度可以为350-700℃,优选为450-650℃;所述焙烧的时间可以为1-10小时,优选为2-6小时。所述焙烧可以在含氧气氛中(例如空气)进行,也可以在惰性气氛中进行。所述惰性气氛是指在干燥或焙烧条件下为非活性的气体,例如:氮气和第零族元素气体(如氩气)。

在将所述成型物进行焙烧之前,还可以包括将所述成型物进行干燥,所述干燥可以在本领域的常规条件下进行,例如:所述干燥的温度可以为100-200℃,所述干燥的时间可以为2-12小时。所述干燥可以在常压的条件下进行,也可以在减压的条件下进行,没有特别限定。所述干燥可以在含氧气氛中进行,也可以在惰性气氛中进行。

本发明第三方面还提供了上述制备方法制得的催化剂载体。

本发明提供的催化剂载体适于作为各种加氢催化剂的载体。本发明第四方面提供一种加氢催化剂,该催化剂包括本发明提供的上述载体和负载在载体上的第VIB族金属元素和第VIII族金属元素。所述载体及其制备方法在前文已经进行了详细的描述,此处不再赘述。

所述第VIB族金属元素和第VIII族金属元素可以分别以本领域常规的各种形式负载在所述载体上,例如:所述第VIB族金属元素和第VIII族金属元素可以分别以氧化物的形式被负载在所述载体上。

所述第VIB族金属元素和第VIII族金属元素的负载量可以为本领域的常规选择。一般地,以所述催化剂的总量为基准,以氧化物计,所述第VIB族金属元素的含量可以为10-40重量%,优选为15-30重量%;所述第VIII族金属元素的含量可以为2-10重量%,优选为2.5-7重量%;所述载体的含量可以为50-88重量,优选为63-82.5重量%。

本发明提供的催化剂可以采用本领域常用的各种方法制备,只要使用本发明提供的载体作为载体即可。

例如,可以通过用含有第VIB族金属元素的化合物的溶液和含有第VIII族金属元素的化合物的溶液浸渍所述载体,并将负载有上述两种化合物的载体进行干燥和焙烧,从而将所述第VIB族金属元素和第VIII族金属元素负载在所述载体上。所述第VIB族金属元素的化合物和第VIII族金属元素的化合物可以各自根据第VIB族金属元素和第VIII族金属元素的种类进行选择。在所述第VIB族金属元素为钼和/或钨时,所述第VIB族金属元素的化合物可以为钨的化合物和/或钼的化合物。本发明中,所述第VIB族金属元素的化合物的实例可以为但不限于:钨酸、钼酸、偏钨酸、乙基偏钨酸、仲钼酸、钼酸铵、仲钼酸铵、偏钨酸铵和乙基偏钨酸铵中的一种或多种。在所述第VIII族金属元素为钴和/或镍时,所述第VIII族金属元素的化合物优选为以镍为阳离子的含氧酸盐、以镍为阳离子的无氧酸盐、以钴为阳离子的含氧酸盐和以钴为阳离子的无氧酸盐中的一种或多种。本发明中,所述第VIII族金属元素的化合物的实例可以为但不限于:硝酸镍、硫酸镍、醋酸镍、碱式碳酸镍、硝酸钴、硫酸钴、醋酸钴、碱式碳酸钴、氯化镍和氯化钴中的一种或多种。

根据本发明,可以采用本领域常用的各种溶剂来配制含有第VIB族金属元素的化合物的溶液以及含有第VIII族金属元素的化合物的溶液,只要所述化合物能够溶解于所述溶剂中,形成均一稳定的溶液即可。例如:所述溶剂可以为水或碳原子数为1-5的醇(如:乙醇),优选为水和/或乙醇,更优选为水。

所述浸渍的方法可以为本领域常用的各种浸渍方法,例如可以为孔饱和浸渍法。本发明对于所述浸渍的时间和浸渍的次数没有特别限定,只要能够确保最终得到的催化剂上的第VIB族金属元素和第VIII族金属元素的量满足具体的使用要求即可。一般地,所述浸渍的时间可以为0.5-12小时。

根据本发明,对于将负载有第VIB族金属元素和第VIII族金属元素的载体进行干燥的条件没有特别限定。一般地,所述干燥的温度可以为80-300℃,优选为100-200℃;所述干燥的时间可以为0.5-24小时,优选为1-12小时。

本发明对于将经干燥的负载有所述第VIB族金属元素和第VIII族金属元素的载体进行焙烧的条件没有特别限定,可以为本领域的常规条件。一般地,所述焙烧的温度可以为350-700℃,优选为400-650℃;所述焙烧的时间可以为0.2-12小时,优选为1-10小时。所述焙烧可以在含氧气氛中进行,也可以在惰性气氛中进行。

本发明提供的加氢催化剂多种烃类原料的加氢反应,包括但不限于加氢脱硫、加氢脱氮、烯烃饱和、芳烃饱和、加氢裂化和加氢异构。本发明提供的催化剂也可以用作氧化催化剂,用于芳构化反应、光催化反应、固载酶等。

所述烃类原料可以是各种重质矿物油或合成油或它们的混合馏分油,如直馏瓦斯油(straight run gas oil)、减压瓦斯油(vacuum gas oil)、脱金属油(demetallizedoils)、常压渣油(atmospheric residue)、脱沥青减压渣油(deasphalted vacuumresidue)、焦化馏出油(coker distillates)、催化裂化馏出油(cat crakerdistillates)、页岩油(shale oil)、沥青砂油(tar sand oil)和煤液化油(coal liquid)等。

本发明的发明人发现本发明提供的催化剂特别适用于作为加氢裂化催化剂,用于各种烃油进行加氢裂化,以生产具有较低沸点和较低分子量的烃类馏分。

根据本发明的第五方面,本发明提供了一种加氢裂化方法,该方法包括在加氢裂化条件下,将烃油与加氢裂化催化剂接触,其中,所述加氢裂化催化剂为本发明提供的加氢催化剂。

所述加氢催化剂及其制备方法在前文已经进行了详细的描述,此处不再详述。

所述烃油可以为本领域常见的各种加氢裂化原料,可以为各种重质矿物油、合成油或它们的混合物。具体地,所述烃油的实例可以包括但不限于:减压瓦斯油、脱金属油、常压渣油、脱沥青减压渣油、减压渣油、焦化馏出油、页岩油、沥青砂油和煤液化油。

本发明的加氢裂化方法对于加氢裂化的其余条件没有特别限定,可以为本领域的常规条件。一般地,所述加氢裂化条件包括:温度可以为200-650℃,优选为300-510℃;以表压计,压力可以为3-24兆帕,优选为4-15兆帕;氢油体积比可以为100-5000,优选200-1000;液时体积空速可以为0.1-30小时-1,优选为0.2-5小时-1

根据本发明的加氢裂化方法,所述催化剂在使用前优选进行预硫化。所述预硫化的条件可以为本领域的常规条件。例如,所述预硫化的条件可以包括:在氢气存在下,于140-370℃的温度下,用硫、硫化氢或含硫原料进行预硫化。根据本发明的加氢裂化方法,所述预硫化可在反应器外进行,也可在反应器内原位硫化。

以下结合实施例详细说明本发明,但并不因此限制本发明。

以下实施例中,BET孔容根据RIPP 151-90中规定的方法进行测定;所述吸水率为擦干吸水率,擦干吸水率为干燥的载体在室温(20-25℃)下,浸泡在去离子水中60分钟,过滤后用滤纸擦干,得到吸水后载体的质量,该质量与未吸水载体的质量差与未吸水载体的比值则为擦干吸水率;根据GB3635-1983中规定的方法在型号为QCY-602的抗破碎强度测定仪(化工部制碱研究所制造)上测定催化剂载体的径向抗破碎强度;所述载体的堆比测定方法为:将载体破碎后筛取16-20目的颗粒,取500mL量筒,将筛好的颗粒倒入量筒中,称取重量G和目测体积V,堆比=G/V。

以下实施例和对比例中,压力均以表压计,干基含量是通过将样品在600℃焙烧4小时而测定的。

实施例1

(1)将干胶粉(取自催化剂长岭分公司,干基68重量%,下同)200.0g、HY分子筛(取自催化剂长岭分公司,干基79重量%,下同)63.7g、田菁粉8g混合均匀,得到混合粉。将动物蛋白发泡剂(制备方法:牛蹄角20g,Ca(OH)26g,NaHSO32g,水200mL,水解温度80℃,水解时间6h,制得发泡液,来源:马志珺,李小云,马学雷,崔艳玲,贾永辉.蛋白质型混凝土发泡剂的研究[J].建筑科学,2009,25(05):73-76.)5mL(相等于含有牛蹄角0.5g)和羟甲基纤维素1g,加水至175mL,在发泡机中发泡完成后,与混合粉混合得到混合物。将混合物送入挤条机中反复混捏3遍(15分钟)后采用孔板挤条,得到的挤出条于120℃下烘干3小时后,于600℃、通空气的条件焙烧3小时得到催化剂载体SSA。

(2)测定催化剂载体SSA的吸收率,按照催化剂中氧化钨含量为19.5重量%、氧化镍含量为5.5重量%配制硝酸镍(分析纯,北京益利化学试剂厂)和偏钨酸铵(工业品,购自长岭催化剂厂)混合水溶液,采用孔饱和法浸渍步骤(1)制备的催化剂载体SSA。将浸渍得到的载体于120℃干燥5小时,接着于400℃焙烧3小时,得到催化剂SCA。

(3)对步骤(2)制备的催化剂进行评价

采用一次通过流程,原料油采用茂名VGO(2011年)性质:密度(20℃)为0.9122g/cm3,TIBP=272℃;T50%=422℃;TFBP=536℃。

将催化剂破碎成长度范围在3.0-5.0毫米的颗粒,在200毫升固定床反应器中装入该催化剂100g,剩余空间用瓷球填满,通油前,催化剂首先在氢分压为15.0MPa,且温度为300℃的条件下,采用DMDS作为硫化剂,干法硫化28小时,之后在氢分压为14.7MPa,在温度为350℃时通入原料油,氢油比为1200体积/体积,液时体积空速为0.85h-1,并在反应400小时后取样。

计算催化剂的催化活性和航煤(馏程160-250℃)收率和尾油95%温度,结果在表2中列出,其中:

活性是指馏出温度高于350℃的烃油的转化率为60%时需要的裂化反应温度,裂化反应温度越低说明催化剂的催化活性越高;

尾油95%温度是采用模拟蒸馏曲线中,95%馏出点的馏出温度。

对比例1

(1)将干胶粉200.0g、HY分子筛63.7g、田菁粉8g混合均匀,得到混合粉。4.5mL重量浓度为68%的硝酸加水至175mL混合均匀后加至混合粉中,混合得到混合物。将混合物送入挤条机中反复混捏3遍(15分钟)后采用孔板挤条,得到的挤出条于120℃下烘干3小时后,于600℃、通空气的条件焙烧3小时得到催化剂载体DSA。

(2)测定催化剂载体DSA的吸收率,按照催化剂中氧化钨含量为19.5重量%、氧化镍含量为5.5重量%配制硝酸镍(分析纯,北京益利化学试剂厂)和偏钨酸铵(工业品,购自长岭催化剂厂)混合水溶液,采用孔饱和法浸渍步骤(1)制备的催化剂载体DSA。将浸渍得到的载体于120℃干燥5小时,接着于400℃焙烧3小时,得到催化剂DCA。

(3)采用与实施例1步骤(3)相同的方法对对比例1步骤(2)制备的催化剂进行评价,结果在表2中列出。

实施例2

(1)将干胶粉200.0g、HY分子筛63.7g、田菁粉8g混合均匀,得到混合粉。将蛋清(取自新鲜鸡蛋)10mL和羟甲基纤维素1g,加水至175mL,在发泡机中发泡完成后,与混合粉混合得到混合物。将混合物送入挤条机中反复混捏3遍(15分钟)后采用孔板挤条,得到的挤出条于120℃下烘干3小时后,于600℃、通空气的条件焙烧3小时得到催化剂载体SSB。

(2)测定催化剂载体SSB的吸收率,按照催化剂中氧化钨含量为19.5重量%、氧化镍含量为5.5重量%配制硝酸镍(分析纯,北京益利化学试剂厂)和偏钨酸铵(工业品,购自长岭催化剂厂)混合水溶液,采用孔饱和法浸渍步骤(1)制备的催化剂载体SSB。将浸渍得到的载体于120℃干燥5小时,接着于400℃焙烧3小时,得到催化剂SCB。

(3)采用与实施例1步骤(3)相同的方法对实施例2步骤(2)制备的催化剂进行评价,结果在表2中列出。

实施例3

按照实施例1的方法制备载体及催化剂,不同的是,动物蛋白发泡剂的用量为10mL。得到载体SSC和催化剂SCC。催化剂的评价结果在表2中列出。

实施例4

按照实施例1的方法制备载体及催化剂,不同的是,动物蛋白发泡剂的用量为20mL。得到载体SSD和催化剂SCD。催化剂的评价结果在表2中列出。

实施例5

按照实施例2的方法制备载体及催化剂,不同的是,蛋清的用量为20mL。得到载体SSE和催化剂SCE。催化剂的评价结果在表2中列出。

实施例6

(1)将干胶粉200.0g、HY分子筛63.7g、田菁粉8g混合均匀,得到混合粉。将动物蛋白发泡剂(制备方法:牛蹄角20g,Ca(OH)2 6g,NaHSO3 2g,水200mL,水解温度80℃,水解时间6h,制得发泡液,来源:马志珺,李小云,马学雷,崔艳玲,贾永辉.蛋白质型混凝土发泡剂的研究[J].建筑科学,2009,25(05):73-76.)5mL、蛋清(取自新鲜鸡蛋)5mL和羟甲基纤维素1g,加水至175mL,在发泡机中发泡完成后,与混合粉混合得到混合物。将混合物送入挤条机中反复混捏3遍(15分钟)后采用孔板挤条,得到的挤出条于120℃下烘干3小时后,于600℃、通空气的条件焙烧3小时得到催化剂载体SSF。

(2)按照实施例1的方法制备催化剂,得到催化剂SCF。

(3)采用与实施例1步骤(3)相同的方法对步骤(2)制备的催化剂进行评价,结果在表2中列出。

实施例7

按照实施例1的方法,不同的是,使用植物发泡剂。具体地:

(1)将干胶粉200.0g、HY分子筛63.7g、田菁粉8g混合均匀,得到混合粉。将1.5g茶皂素(取自新沂市飞皇化工有限公司)、0.5mL重量浓度为68%的硝酸混合,加水至175mL,在发泡机中发泡完成后,与混合粉混合得到混合物。将混合物送入挤条机中反复混捏3遍(15分钟)后采用孔板挤条,得到的挤出条于120℃下烘干3小时后,于600℃、通空气的条件焙烧3小时得到催化剂载体SSG。

(2)按照实施例1的方法制备催化剂,得到催化剂SCG。

(3)采用与实施例1步骤(3)相同的方法对步骤(2)制备的催化剂进行评价,结果在表2中列出。

对上述制得的载体的物化性能进行表征,结果列于下表1中。

表1

注:所述占比是指差值R占载体的吸水率的比例;所述强度指的是载体的径向抗破碎强度。

表2

活性(℃) 航煤收率(%) 尾油95%温度/℃
实施例1 369.8 37.9 492.1
实施例2 369.6 37.6 492.6
实施例3 370.5 38.7 490.5
实施例4 372.0 40.3 486.5
实施例5 370.0 38.1 491.6
实施例6 369.8 37.9 492.1
实施例7 369.1 37.0 493.5
对比例1 368.1 35.6 495.6

通过表2的结果可以看出,采用本发明载体制得的催化剂,具有航煤收率高,活性较高,降干点能力强等特点。

以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。

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