CN102051208A - 一种烯烃临氢异构化及噻吩硫脱除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烯烃临氢异构化及噻吩硫脱除的方法;催化剂以载体重量100%计,由载体重量5.0-15.0%的钼或钨氧化物、0.5-6.0%的钴或镍氧化物和0.1-10.0%的有机螯合剂组成;载体为晶粒小于100nm的HZSM-5分子筛,无机氧化物是A12O3或TiO2;通过该方法烯烃异构化能力和噻吩硫的脱除能力明显提高;该催化剂用于催化裂化汽油改质可大幅度降低汽油中的烯烃含量和硫含量,是一种较为理想的汽油加氢脱硫催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种烯烃临氢异构化及噻吩硫脱除方法。
背景技术
美国专利USP 5,865,988介绍了Mobil公司开发的一种低品质汽油改质工艺。该工艺采用二步法对汽油进行改质,首先将粗汽油通过含有Co-Mo/Al2O3催化剂的床层,加氢脱除硫化物,同时使部分烯烃饱和;然后将前面生成的反应产物通过含有ZSM-5催化剂的床层,以恢复在加氢过程中烯烃饱和引起的辛烷值损失。该工艺可大幅度降低汽油中的硫含量和烯烃含量,增加芳烃含量,但工艺条件复杂。
Mobil公司在USP 5,041,028专利中也介绍了一种低品质汽油改质工艺,该工艺采用担载Pt、Re、Ir等的USY为催化剂,在大幅度降低烯烃和硫含量的同时芳烃含量明显增加,但该催化剂所用活性组分多为贵金属。
US 2004055936公开了一种加氢处理催化剂制备方法,该方法的特点是在含有金属活性组分的浸渍溶液中加入含氮有机物分散剂,能够促进金属组分硫化活性相的形成,催化剂的加氢脱硫脱氮性能得到一定程度的提高。
CN1552795提出了一种加氢催化剂金属组分浸渍液的制备方法,该方法在金属浸渍液的制备过程中使用了超声波,使浸渍液具有低粘度、稳定性好的特点。但这种方法对于低金属含量的浸渍溶液的效果不明显,而且由于超声波的作用,金属组分易向载体的微孔内迁移,降低了介孔表面的活性金属组分的数量,不利于反应物分子在催化剂表面上的反应。
CN1552794A提出了一种活性金属浸渍溶液及催化剂制备方法。该方法将有机羧酸类物质加入到金属盐水溶解中,使主金属和有机羧酸盐形成稳定络合物,制备的金属浸渍液具有稳定性好,粘度低的特点,在一定程度上提高了催化剂的催化活性。
CN101157058A提出了一种免焙烧的石油馏分油加氢处理催化剂的制备方法,该方法提出在金属浸渍溶液中添加适量的有机螯合剂,调节浸渍液的pH,采用共浸渍或分步浸渍法将活性金属组分担载至Al2O3、SiO2、TiO2及其二者间的复合氧化物载体上,制得一种高活性免焙烧的加氢精制催化剂,该催化剂的金属组分有较好的分散性,对石油馏分油有良好的加氢脱硫和加氢脱氮活性。
CN1594506A中介绍了一种用于催化裂化汽油改质制清洁汽油催化剂的制备方法,该方法提出由纳米ZSM-5分子筛、无机氧化物、混合稀土金属氧化物和锌、镓氧化物制备催化剂的新方法,该催化剂用于催化汽油改质可降低烯烃、硫和苯的含量,辛烷值保持不变或略有提高。
迄今为止,尚未见采用有机螯合剂改性HZSM-5分子筛催化剂用于改质催化裂化汽油生产清洁汽油的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种烯烃临氢异构化及噻吩硫脱除方法;经该方法处理可大幅度降低汽油中的硫含量和烯烃含量。用有机螯合剂改性纳米(或微米)级分子筛上担载活性金属组分做催化剂,即在制备的金属催化剂中加入有机螯合剂,通过螯合剂与金属组分及分子筛间的相互作用,改善金属活性组分的分散性和硫化性,提高催化剂的催化性能;采用此方法制得的催化剂具有适宜的酸性分布,能够提高脱除汽油中噻吩硫的反应活性及烯烃异构化性能,在脱除汽油中大量噻吩硫的同时通过烯烃异构化反应补偿由于烯烃饱和造成的汽油辛烷值损失。
本发明所述的一种烯烃临氢异构化及噻吩硫脱除的方法,所用的催化剂以载体重量100%计,由载体重量5.0-15.0%的钼或钨氧化物、0.5-6.0%的钴或镍氧化物和0.1-10.0%的有机螯合剂组成;载体为纳米HZSM-5分子筛,晶粒小于100nm;无机氧化物是Al2O3或TiO2;
镍、钴、钼或钨是选自它们的硝酸盐或硫酸盐或是它们的复合物。催化剂的制备方法:按专利CN 1,240,193所述的方法合成纳米NaZSM-5分子筛,即采用模数为3.18的水玻璃作为硅源,以分析纯硫酸铝为铝源,水为去离子水,分析纯的硫酸浓度为98%,有机胺模板剂为化学纯70%乙胺水溶液或化学纯的丙胺或正丁胺。
催化剂由如下方法制备
(1)将晶粒小于100nm的NaZSM-5分子筛与Al2O3或TiO2氧化物按重量1~10∶1混合均匀,加入上述物质重量0.1~5.0%剂田菁粉和1.0~10wt.%的HNO3水溶液,混捏,挤压成条形、圆柱形或三叶草形,切成颗粒,阴干,100~150℃干燥5~24h,500~600℃焙烧3~5h;常温下,按固液体积比1∶3~10将其放入1.0~10wt.%硝酸氨水溶液中,浸渍1~6h,用去离子水洗涤,重复上述操作3次,干燥,焙烧,制得纳米或微米HZSM-5载体,将HZSM-5放入水热处理器内,在300~700℃,以空速1~9h-1通入水蒸气1~5h,对制备的HZSM-5进行水汽改性处理;
(2)采用共浸渍或分步浸渍的方法将水汽处理后的HZSM-5载体加入到金属盐溶液中,室温浸渍5~10h,烘干,焙烧后将制备的催化剂放入有机螯合剂的氨水溶液或水溶液中,室温浸渍10~24h,在100~150℃烘干即可。
所述的有机螯合剂为柠檬酸(CA)、谷氨酸、乙二胺(EDA)、乙二胺三乙酸、氮川三乙酸(NTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、环己二胺四乙酸(CyDTA)、二乙撑三胺五乙酸(DTPA)、羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、三乙四胺六乙酸中的一种或几种。
本发明提供的催化剂可适用于处理催化裂化(FCC)汽油、催化裂解(DCC)汽油、热裂解汽油、焦化汽油。反应温度为260~350℃、压力为2.0MPa、空速为1.5~3.0h-1、氢油比为300(V/V)。经用该催化剂处理后的汽油,可大幅度降低汽油中硫、烯烃含量,是一种比较理想而又价格低廉的脱硫降烯烃催化剂。
具体实施方式
对比例1
称取6g硫酸镍和10g钼酸铵依次加入到100ml的去离子水中,适当搅拌得到蓝色澄清溶液。将84g经过水汽处理的HZSM-5完全浸渍到上述溶液中,室温浸渍5~10h,烘干,焙烧。得到对比催化剂记作Cat-1。
对比例2
称取8g硝酸钴和12g钼酸铵依次溶于96ml的去离子水中;采用等体积浸渍法将80g经水汽处理的HZSM-5加入上述溶液中,制备步骤同上,得到对比催化剂记作Cat-2。
对比例3
采用等体积浸渍法将84g成型的γ-Al2O3完全浸渍到对比例1制备的混合液中,制备步骤同上,得到对比催化剂记作Cat-3。
对比例4
采用等体积浸渍法将84g球型的SiO2完全浸渍到对比例1制备的混合液中,制备步骤同上,得到对比催化剂记作Cat-4。
实施例1
将催化剂Cat-1放入质量百分数为0.1~5.0%EDTA的氨水溶液或水溶液中,室温浸渍过夜,100-150℃烘干,得到催化剂记作Cat-5。
实施例2
将催化剂Cat-1放入质量百分数为0.2~10.0%柠檬酸的氨水溶液或水溶液中,室温浸渍过夜,100-150℃烘干,得到催化剂记作Cat-6。
实施例3
将催化剂Cat-2放入质量百分数为0.1~5.0%EDTA的氨水溶液或水溶液中,室温浸渍过夜,100-150℃烘干,得到催化剂记作Cat-7。
实施例4
将催化剂Cat-2放入质量百分数为0.1~5.0%CyDTA的氨水溶液或水溶液中,室温浸渍过夜,100-150℃烘干,得到催化剂记作Cat-8。
实施例5
将催化剂Cat-3放入质量百分数为0.1~5.0%EDTA的氨水溶液或水溶液中,室温浸渍过夜,100-150℃烘干,得到催化剂记作Cat-9。
实施例6
将催化剂Cat-4放入质量百分数为0.1~5.0%EDTA的氨水溶液或水溶液中,室温浸渍过夜,100-150℃烘干,得到催化剂记作Cat-10。
实施例7
本实施例介绍催化剂的活性评价过程。
本实例说明催化剂在处理催化裂化(FCC)汽油方面的应用。催化剂按实例制得。在反应管内装入2.0g催化剂。氢气流量用质量流量计控制并计量;反应原料——催化裂化(FCC)汽油用双柱塞泵打入,与氢气混合后进入催化剂床层进行反应。反应产物经气液分离后,液体从分离罐底部排出,气体产物经转子流量计计量后排出。催化剂在温度260~350℃、压力2.0MPa、空速1.5~3.0h-1和氢油比300(V/V)下反应,反应结果见附表:
从反应数据可以看出:本发明提供的催化剂表现出良好的加氢脱硫及加氢脱烯烃性能,且催化剂表现出较好的异构化性能,有利于弥补烯烃饱和造成的辛烷值损失,是一种较为理想的汽油后处理催化剂。由附表1.可知催化剂Cat-5脱硫率(HDS)可达92.2%,脱烯烃率(HDO)达到82.5%。由表2.可知该催化剂在较低温度(260℃)下,也表现出较好的催化活性,脱硫率(HDS)达84.8%,脱烯烃率(HDO)78.1%。由此得出,本发明提供的催化剂适用于汽油中硫和烯烃含量较高的油品改质。
表1催化剂活性评价
(注:反应条件350℃;1.5h-1;H2/Oil(V/V)=300;P=2.0MPa;
HDS=(原料硫含量-产物硫含量)/原料硫含量*100%;HDO=(原料烯烃含量-产物烯烃含量)/原料烯烃含量*100%)。
表2Cat-5催化剂132h小时反应结果
(反应条件260℃;2.0h-1;H2/Oil(V/V)=300;P=2.0MPa)
Claims (3)
1.一种烯烃临氢异构化及噻吩硫脱除的方法,其特征在于:
催化剂以载体重量100%计,由载体重量5.0-15.0%的钼或钨氧化物、0.5-6.0%的钴或镍氧化物和0.1-10.0%的有机螯合剂组成;载体为纳米HZSM-5分子筛,晶粒小于100nm;无机氧化物是Al2O3或TiO2;
催化剂由如下方法制备
(1)将纳米或微米NaZSM-5分子筛与Al2O3或TiO2氧化物按重量1~10∶1混合均匀,加入上述物质重量0.1~5.0%的粘结剂田菁粉和1.0~10%的HNO3水溶液,混捏,挤条成型,阴干,100~150℃干燥5~24h,500~600℃焙烧3~5h,常温下,按固液体积比1∶3~10将其放入1.0~10%硝酸氨水溶液中,浸渍1~6h,用去离子水洗涤,制得纳米或微米HZSM-5载体,将HZSM-5放入水热处理器内,在300~700℃,以空速1~9-1通入水蒸气1~5h,对制备的HZSM-5进行水汽改性处理;
(2)将钼或钨的金属盐,和钴或镍的金属盐依次加入到去离子水中,搅拌使其完全溶解;
(3)按照等体积浸渍法将(1)制备的HZSM-5完全浸没于(2)溶液中,室温浸渍5~10h,烘干,焙烧;
(4)将有机螯合剂加入到氨水或去离子水中,搅拌使其完全溶解;
(5)将按(3)制得的催化剂完全浸渍于按(4)制备的溶液中,室温浸渍10~24h,在100~150℃烘干;将制得的氧化态催化剂进行分段预硫化,得到所需硫化态催化剂。
2.根据权利要求1所述的烯烃临氢异构化及噻吩硫脱除的方法,其特征在于:步骤(2)所用金属盐为金属硝酸盐、金属碳酸盐或金属硫酸盐。
3.根据权利要求1所述的烯烃临氢异构化及噻吩硫脱除的方法,其特征在于:所述的有机螯合剂为柠檬酸、谷氨酸、乙二胺、乙二胺三乙酸、氮川三乙酸、乙二胺四乙酸、环己二胺四乙酸、二乙撑三胺五乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、三乙四胺六乙酸中的一种或几种。
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