CN102451745A - 一种含y型分子筛/无定形硅铝的加氢裂化催化剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含Y型分子筛/无定形硅铝的加氢裂化催化剂及制备方法;催化剂的载体含有Y型分子筛/无定形硅铝复合材料,催化剂的活性组分包括至少一种W或Mo,至少一种Ni或Co,助活性组分为P;所使用的Y型分子筛/无定形硅铝复合材料在制备时加入了表面活性剂,使用本发明的方法,可有效、方便地得到Y型分子筛、Y型分子筛/无定形硅铝复合材料及加氢裂化催化剂,与现有技术相比,简化了工艺,降低了成本,在具有足够的活性基础上提高了选择性,使得目的产物收率提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种包含Y型分子筛复合材料的加氢裂化催化剂及其制备方法,具体地说,是一种含Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的加氢裂化催化剂及其制备方法。
背景技术
纳米分子筛是指颗粒尺寸介于1~100nm的分子筛,其表面原子数与体相总原子数之比随粒径尺寸的减小而急剧增大,从而使纳米分子筛成为具有独特催化性能的新材料。纳米分子筛的特点表现在:1)具有更大的外表面积,使更多的活性中心得到暴露,有效地消除了扩散效应,使催化剂效率得到充分发挥;2)具有更多暴露在外部的孔口,不易被反应沉积物堵塞,有利于延长反应运转周期。但纳米分子筛的高表面能其使不能稳定地单独存在,易于聚集,聚集后使表面积、孔结构受到影响,而且由于颗粒小而在制备时过滤和回收困难,从而阻碍了纳米分子筛在工业中的应用。
《催化学报》(2001,22(1):31-34)上描述了一种为解决纳米分子筛的过滤问题,在高岭土微球上生长纳米分子筛Y的合成方法。制备过程分为两步:1)称取适量的硅溶胶、氢氧化钠、十八水硫酸铝和去离子水在室温下老化作为导向剂;2)加入高岭土、滴入硫酸,机械混合均匀后于100℃晶化12小时,得到原位晶化产物。
中国专利CN02100379.3描述了一种含纳米分子筛的催化材料的制备方法,是将pH为1~4、SiO2和/或Al2O3含量为10~50重量%的酸性硅溶胶或酸性铝溶胶或酸性硅溶胶与铝溶胶的混合物与含有10~50重量%纳米分子筛的、pH为9~14的分子筛浆液按照(SiO2和/或Al2O3)/分子筛=0.2~2∶1的重量比在搅拌下混合,使混合后所得混合物的pH为7~9.5,从而形成凝胶;然后将所得凝胶干燥并且粉碎或成形。
中国专利200410039452.7描述了具有高催化活性的均匀纳米分子筛材料的制备方法,它是以正硅酸乙酯、十一水硫酸铝、氢氧化钠、钛酸四丁酯和水相均匀的高分子聚合物小球为原料,以有机胺为模板剂来制备前驱体,并通过混合、水热合成和焙烧而得。在100~140℃放置0.5~5.5小时,然后和粒度在100~300nm的水相均匀的高分子小球搅拌5~8小时以利于均匀混合,然后在100~140℃下静置4~5天,即得目的产物。
CN200610165597.0提供了一种纳米分子筛/硅铝氧化物复合催化材料的制备方法,先采用导向剂法合成纳米分子筛,合成中的沉化步骤采用微波和/或超声波进行处理,然后在含纳米分子筛的浆液中加入水玻璃和铝源的混合物水溶液,加酸调节至pH为7~9.5形成凝胶;然后将凝胶干燥、焙烧,即得该复合催化材料,其中铝源选自偏铝酸钠或硫酸铝,该方法使得产品分子筛的颗粒保持在100nm以下而且其中的纳米分子筛不易聚集,不经过酸性溶胶过程而避免分子筛被酸破坏该复合材料适合于重油大分子的催化裂化及加氢裂化反应。
Landau等人在文献Applied Catalysis A:General 115(1994)L7-L14中描述了一种在硅凝胶的孔道中原位合成纳米分子筛ZSM-5的方法,在硅胶的外表面形成粒径3~5μm的沸石,在硅胶的大孔中形成粒径0.5~2μm的沸石,在硅胶的中孔中形成粒径0.02~0.035μm的沸石。
Landau等人在Chem.Mater 1999,Vol.11,P2030-2037中描述了一种将颗粒大小为10-15nm的β分子筛稳定于铝溶胶中的方法:首先将氢氧化铝凝胶滤饼分散于水中,制成pH=9.05的氢氧化铝乳液:将其在室温下pH=12.7的β分子筛浆液按照Al2O3/分子筛=1∶1的重量比混合至pH=11.8(在另两批样品的制备中在所说混合后加入稀硝酸使混合后浆液的pH分别为11.0和10.0);搅拌2小时后,室温下老化24小时;通过倾析分离出沉淀,并在50℃真空干燥至水含量为70重量%。挤压造粒并在120℃干燥5小时,然后程序升温焙烧。该方法的缺点是制备时间较长。
上述文献或专利中合成纳米分子筛的方法要么过程比较复杂、时间长,要么合成的纳米分子筛的颗粒大,超出了纳米范围;CN02100379.3描述的含纳米分子筛的催化材料的制备中由于包括了酸性的硅溶胶或酸性铝溶胶过程,纳米分子筛的结构会受到一定程度地破坏。CN200610165597.0在合成纳米Y型分子筛的过程中加入了微波和/或超声波处理过程,增加了辅助设备,使合成纳米Y型分子筛的成本大幅度增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有Y型分子筛复合材料的加氢裂化催化剂及其制备方法,特别是提供一种含Y/无定形硅铝(ASA)复合材料的加氢裂化催化剂及其制备方法。本发明在具有足够的活性基础上提高了选择性,使得目的产物收率提高。
本发明提供了一种包含Y型分子筛/无定形硅铝(ASA)的加氢裂化催化剂,含有载体、活性组分、助活性组分,其特征在于:
(1).催化剂的载体含有Y型分子筛/无定形硅铝复合材料,催化剂的活性组分包括至少一种W或Mo,至少一种Ni或Co,助活性组分为P;以催化剂量为100wt%计,活性组分以氧化物计为25~45wt%,助活性组分以以P2O5计为0~3.0wt%,载体的量为余量;Y型分子筛占载体量的10~70wt%,无定形硅铝占载体量的90~30wt%;
(2).催化剂载体中Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的制备方法包括:步骤1:合成导向剂;步骤2:采用水热晶化法通过导向剂合成Y型分子筛;步骤3:在含该Y型分子筛的浆液中加入由水玻璃和/或其它铝源组成的溶液,加酸调节pH为7~9.5以形成凝胶,将凝胶干燥、焙烧;步骤4:进行洗涤、铵交换、焙烧,使其由钠型转为氢型;在合成导向剂时,在水玻璃溶液中加入表面活性剂,以导向剂的量为100wt%计,表面活性剂的加入量为1~30wt%,优选6.5~16wt%;在合成Y型分子筛的步骤中加入表面活性剂,以凝胶量为100wt%计,表面活性剂的加入量为1~20wt%,优选4.5~15wt%。
本发明所述的表面活性剂可以是非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及两性表面活性剂。优选非离子表面活性剂,如聚乙二醇,聚丙二醇等多元醇类、烷基醇酰胺类、脂肪醇聚氧乙烯醚类(如AEO)、脂肪酸聚氧乙烯酯类、烷基酚聚氧乙烯醚类(如APE)、失水山梨醇酯聚氧乙烯醚类(如Tween20~85)、失水山梨醇脂肪酸酯类(如Span20~85)等非离子型表面活性剂。合成导向剂与合成Y型分子筛时加入表面活性剂种类可以一致,也可以不一致。
本发明中合成导向剂时采用了通用方法(包括原料和条件),但不同的是在合成导向剂的步骤中加入了表面活性剂,表面活性剂最好是在配制水玻璃溶液时加入。
本发明中合成时Y型分子筛采用了通用方法(包括原料和条件),但不同的是在合成Y型分子筛的步骤中加入了表面活性剂,表面活性剂最好是在配制氢氧化钠与偏铝酸钠构成的溶液时加入。
本发明中所用的酸为本技术领域通用的酸,最好为无机酸,如硝酸、盐酸或硫酸,优选硫酸。用酸调节使上述混合物溶液(碱性溶液)的pH为7~9.5,从而形成凝胶。
本发明中采用的水玻璃是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的可溶性碱金属硅酸盐材料,又称泡花碱。水玻璃可根据碱金属的种类分为钠水玻璃和钾水玻璃,其分子式分别为Na2O·nSiO2和K2O·nSiO2,式中的系数n称为水玻璃模数,是水玻璃中的氧化硅和碱金属氧化物的分子比(或摩尔比),本发明所述的水玻璃最好选自钠水玻璃和钾水玻璃,模数最好选自1.5~3.5。
本发明未特别强调的条件均可采用现有技术,如上述的水玻璃和/或其它铝源的溶液可以采用CN200610165597.0中所述的水玻璃和/或其它铝源混合物的水溶液,其它铝源可以为硫酸铝或偏铝酸钠;凝胶焙烧温度为450~550℃、焙烧时间2~6小时。
本发明中合成Y型分子筛时的水热晶化时间也可采用本技术领域的通用条件,最好为10~48小时,优选12~32小时;水热晶化温度最好为90~120℃,优选100~105℃。
在所述Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的制备过程步骤1合成导向剂中,除表面活性剂外,其它各种物质的摩尔比最好为:(5~30)Na2O∶Al2O3∶(14~25)SiO2∶(180~520)H2O,优选(15~20)Na2O∶Al2O3∶(18~23)SiO2∶(400~450)H2O。
本发明所述的Y型分子筛最好是纳米Y型分子筛。
本发明还特别推荐制备Y型分子筛/无定形硅铝复合材料时合成导向剂的方法,该方法包括:在水玻璃溶液中加入表面活性剂,在10~20℃下以100~500转/分钟的搅拌速度搅拌1~3小时,得溶液A;先将氢氧化钠溶解在水中,再加偏铝酸钠到氢氧化钠溶液中,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在2000~5000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B快速倒入A溶液中,继续在2000~5000转/分钟搅拌速度下搅拌1~5小时,最后在10~20℃下以100~500转/分钟搅拌速度搅拌老化10~14小时,老化后可再加入水,继续在上述条件下搅拌0.5~2小时,得到本发明所述含表面活性剂的导向剂。
以导向剂为100%计,表面活性剂的含量为1~30%,其余各物质的摩尔比为:(5~30)Na2O∶Al2O3∶(14~25)SiO2∶(180~520)H2O。
本发明还特别推荐制备Y型分子筛/无定形硅铝复合材料时合成Y型分子筛的方法,该方法包括:将氢氧化钠溶解在水中,再加入偏铝酸钠搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入表面活性剂至全部溶解,得溶液C;将硫酸铝溶解在水中,得溶液D。以2000~5000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液、导向剂、溶液D,得溶胶E。在10~20℃下以2000~5000转/分钟搅拌速度搅拌10~60分钟,再以100~500转/分钟搅拌速度搅拌1~2小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到合成釜中,在90~120℃下水热晶化10~48小时。
本发明特别推荐Y型分子筛/无定形硅铝复合材料更具体的制备方法:将本发明含所述的Y型分子筛的浆液,最好是制备Y型分子筛时得到的含Y型分子筛及未转化的硅和铝的浆液(俗称母液)冷却至15~30℃,之后将偏铝酸钠溶液加入到含Y型分子筛的浆液中,在1000~3000转/分钟的搅拌速度下搅拌1~5小时。将酸加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7~9.5。最后将上述得到的凝胶干燥、焙烧,再进行洗涤、铵交换、焙烧得到Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的白色粉末。
本发明的上述方法由于对制备Y型分子筛工艺过程中的导向剂制备及凝胶制备步骤中加入表面活性剂,并对表面活性剂的加入方式进行了优化,使得分子筛的颗粒多保持在100nm以下。
上述含Y型分子筛的浆液为合成后得到的Y型分子筛和合成母液,即在合成釜中,合成所得到的Y型分子筛不经过滤,其直接与合成母液一起作为制备复合材料的原料-Y型分子筛的浆液,简化了操作并降低了成本,同时在具有足够的活性基础上提高了选择性,使得目的产物收率提高。
本发明的上述复合材料制备方法优选采用导向剂法合成Y型分子筛,在合成导向剂的过程中加入表面活性剂;然后在含分子筛和母液的合成釜中加入偏铝酸钠和/或水玻璃水溶液,搅拌同时用酸调节含分子筛浆液使混合后体系的pH为7~9.5,从而形成凝胶;然后将所得凝胶干燥、焙烧并且再经过洗涤、铵交换、焙烧成氢型。在所得到的复合材料中,以Y型分子筛/无定形硅铝复合材料为100wt%计,所述的Y型分子筛占10~70wt%,优选为30~60wt%,无定形硅铝中SiO2/Al2O3摩尔比为0.1~20,优选为0.5~10。
本发明的制备方法其特点在于采用含表面活性剂的导向剂合成Y型分子筛,采用原位溶胶-凝胶酸碱法制备Y型分子筛/无定形硅铝复合材料,即在含Y型分子筛的浆液中加入偏铝酸钠和/或水玻璃溶液,在搅拌下用酸调节pH值为7~9.5以形成复合物凝胶,从而将分子筛包裹在无定形硅铝凝胶中。
凝胶干燥、焙烧的条件采用本技术领域的通用条件即可,如焙烧温度可以是350~550℃,时间为1~10小时。
用本发明方法制成的Y型分子筛/无定形氧化物复合材料,经重复水洗、干燥也都不会降低其中的Y型分子筛的含量;可以将得到的Y型分子筛/无定形硅铝复合材料进行洗涤、铵交换、焙烧脱除表面活性剂,由钠型转为氢型,以获得可实际应用的催化材料。
在所述Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的制备过程步骤(4)中使Y型分子筛/无定形硅铝复合材料由钠型转为氢型的铵交换、焙烧过程和条件,本发明并不特别限制,如使用“四交二焙”、“二交二焙”都可以,一般交换条件为铵盐选自硫酸铵、硝酸铵或氯化铵中的一种,铵盐与复合材料的质量比为1∶0.5~1∶2,优选1∶0.8~1∶1.5;交换温度为50~95℃,优选70~90℃;交换时间为0.5~8小时,优选1~5小时;焙烧温度为400~700℃,优选450~650℃。
本发明的包含Y/ASA复合材料的加氢裂化催化剂最佳组成为:活性组分为W和/或Mo及Ni和/或Co,并添加P助活性组分。以催化剂量为100%计,活性组分(以氧化物计)的量为25~45%,优选30~40wt%;助活性组分P2O5的量为0~3%。
本发明还提供一种含Y/ASA复合材料的加氢裂化催化剂的制备方法,具体如下:
(1)将经铵交换、焙烧获得的Y型分子筛/无定形氧化物复合材料干粉加入到混练机中,再加入铝溶胶、田菁粉进行混练,然后挤条成型,干燥,焙烧,得到加氢裂化催化剂载体。
(2)配制浸渍液,在去离子水中依次加入镍盐和/或钴盐,可溶性磷化合物,钼盐和/或钨盐,在搅拌下,得到澄清的浸渍液。
采用浸渍法,最好按照等体积浸渍法,将步骤(2)制备的浸渍液加入到步骤(1)得到的加氢裂化催化剂载体中,静止熟化,干燥,焙烧,得到加氢裂化催化剂。其中铝溶胶、田菁粉的加入量,以及熟化,干燥,焙烧条件均可使用本技术领域的通用条件,本发明并不特别要求。
本发明还提供了加氢裂化催化剂载体制备过程的最佳条件:所述的铝溶胶中氧化铝的含量为1~10%Al2O3,最好为3~7%;田菁粉的加入量占载体重量的0.5~5%,最好为1~3%;混练时间0.1~5小时,最好为0.8~3小时;成型后的载体干燥温度90~150℃,最好为100~120℃;干燥时间为2~24小时,最好为5~15小时,焙烧温度350~550℃,最好为450~530℃,焙烧时间为1~10小时,最好为2~8小时。
本发明中催化剂制备所述的镍盐选择碱式碳酸镍、硝酸镍、醋酸镍等,可以是其中一种或多种,最好是碱式碳酸镍;钴盐选择碱式碳酸钴、硝酸钴、醋酸钴等,可以是其中一种或多种,最好是碱式碳酸钴。可溶性磷化合物可以是磷酸、磷酸铵等,最好是磷酸;所述的钼盐最好为钼酸铵;所述的钨盐最好为偏钨酸铵。所述的温度为30~90℃,最好为50~75℃;所述的搅拌时间为1~10小时,最好为2~5小时。
所述的浸渍加氢活性组分后的熟化时间最好为1~6小时,最佳为2~4小时;干燥温度最好为100~120℃,干燥时间最好为5~10小时,焙烧温度最好为400~550℃,焙烧时间最好为1~5小时。
加氢裂化催化剂的评价方法如下:在常温常压下将氧化态催化剂装入反应器中,通入氢气置换反应器中及反应器前后管线中的空气,将反应系统的压力提高到所需压力,温度调节到指定温度,通入硫化油(CS2与正己烷的体积比为1∶9的混合物),硫化完毕,通入反应烃原料进行加氢裂化反应。
上述加氢裂化反应压力、反应温度、氢烃体积比和烃进料空速由反应的烃原料性质和目的产品要求所决定。一般反应条件为:反应压力1.0~10.0MPa、反应温度250~420℃、氢烃体积比500~1500、液态烃进料体积空速0.8~3.8h-1。催化剂的硫化过程按公知的方法进行。
所用的反应烃原料可以是通常加氢裂化所使用的各种原料,包括分子中碳原子数大于6的直连烷烃及其混合物,以及所述直连烷烃与其他类型有机物特别是有机硫化物以及有机氮化物的混合物。
加氢裂化活性由正癸烷的转化率表示,而选择性由“产物中含有5个碳原子及5个以上碳原子的烷烃摩尔数除以产物总摩尔数”表示,记为选择性。这是因为在加氢裂化工艺中,希望一次裂解产物多而二次裂解产物少,当以正癸烷为反应原料时,产物中含有至少5个碳原子的烷烃都是一次裂解产物,所以选择性表征了产物中一次裂解产物的相对量。
使用本发明的方法,可有效、方便地得到Y型分子筛、Y型分子筛/无定形硅铝复合材料及加氢裂化催化剂,与现有技术相比,简化了工艺,降低了成本,在具有足够的活性基础上提高了选择性,使得目的产物收率提高。
具体实施方式
分析测试方法:
相对结晶度的测试:采用德国Bruker公司生产的D8Advance测定,测定条件为:CuKα射线,Ni滤波,管压40kY,管流40mA,扫描步长为0.02°,每步0.2s,收集2θ为15~35°的衍射图谱,算出[331](15.7)、[333](18.7)、[440](20.4)、[533](23.6)、[624](27.1)、[660](30.8)、[555](31.5)、[664](34.2)8个衍射峰的面积,假设NaY分子筛的结晶度为100%,待测样品与NaY峰面积之比为样品相对结晶度,用Xc表示。
用纯硅(28.443°,110)粉末作内标,准确测定样品31.02°左右的衍射峰,再用布拉格公式计算样品的晶胞参数α0。硅铝比的计算采用布莱克曲线法,计算公式为:
SEM分析采用英国LEO公司生产的435VP型扫描电子显微镜,加速电压为20kV,样品在测试前用物理方法镀金。
比表面积和孔容测试:催化剂和分子筛的比表面积和孔结构的测定采用Micromeritics公司生产的ASAP2020M比表面及孔隙度分析仪,用液态氮吸附容量法,样品在350℃和低于6.67×10-2Pa真空度下脱气5h,然后在液氮温度(77.4K)下测定吸附量。根据BET法计算比表面积;BJH方法计算孔容。
红外酸量的测定:采用MAGNA-IR 560ESP型FTIR光谱仪测定,测试方法:将样品压成自撑片,抽真空至10-2Pa,升温至350℃,净化2h,降至室温,吸附吡啶10min,分别在200℃和350℃下脱附30min,记录红外光谱。由1540cm-1附近的红外吸收峰面积计算B酸酸量,由1450cm-1附近的红外吸收峰面积计算L酸酸量;B酸酸量与L酸酸量之比即为B酸/L酸。
Y型分子筛/无定形硅铝复合材料由钠型转为氢型的铵交换、焙烧过程和条件为铵盐与复合材料的质量比为1∶1,交换温度为90℃,交换时间为2小时,焙烧温度为550℃。
实施例1:Y型分子筛/无定型硅铝复合材料及加氢裂化催化剂的制备方法。
(1)合成导向剂:以水玻璃为硅源,偏铝酸钠为铝源。取48g水玻璃(模数为3.0),加8g聚乙二醇PEG-2000,在15℃下以200转/分钟的搅拌速度搅拌1小时,得溶液A;将7.8g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在3000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B倒入溶液A中,继续在3000转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充20.4mL水,继续在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。除表面活性剂外,其余各组分的摩尔比为18Na2O∶Al2O3∶22SiO2∶426H2O,表面活性剂占导向剂总重量(含表面活性剂)的7.3%。放置10小时备用。
(2)合成纳米Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入10.5g聚乙二醇200(PEG-200)至全部溶解,得溶液C;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,得溶液D。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂10.6g、溶液D和溶液C,得溶胶E。将溶胶E在15℃下以3000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在104℃下水热晶化32小时,得纳米Y型分子筛,粒子大小为20~100nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将0.8g氢氧化钠溶解在6.2mL水中,再加入1g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液F。将步骤(2)得到的纳米Y型分子筛及母液冷却至室温,转移到500mL的塑料烧杯中,静止分层,取出上层母液32mL,在20℃及2000转/分钟的搅拌速度下搅拌纳米Y型分子筛和母液的混合悬浮物,加入溶液F,加完后继续搅拌1小时,将硫酸加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“四交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料,即Y/ASA复合催化材料,其中Y分子筛的含量为62wt%。经XRD测试计算,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5,相对结晶度为83%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为8.5∶1。
Y/ASA的颗粒大小为500~1000nm。
(4)加氢裂化催化剂载体的制备:将步骤(3)制备的Y/ASA复合材料样品50g置于混练机中,加20g铝溶胶和20g去离子水,1g田菁粉,室温下混练1小时,用直径3毫米的孔板挤条成型,在120℃下干燥5小时,500℃下焙烧3小时,得到催化剂载体。
(5)配制浸渍液:在150mL烧杯中依次加入去离子水50mL,加10.5g碱式碳酸镍,25g偏钨酸铵,3.2g 85%的磷酸,在65℃下搅拌2小时,得到澄清的浸渍液。
(6)催化剂的制备:取步骤(4)得到的载体50g于150mL烧杯中,取步骤(5)得到的浸渍液喷淋到载体上,喷淋完毕,在室温下熟化2小时。最后在120℃下干燥5小时,500℃下焙烧3小时,得加氢裂化催化剂74.29。催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
(7)催化剂的评价:将1.0mL催化剂装入反应管内,通入氢气,置换反应器中及反应器前后管线中的空气,将反应系统的压力提高到4.0MPa,温度调节到320℃,H2的流量为20mL/min,硫化油的流量为1.2mL/h,硫化时间为5小时。硫化完毕,转换为通入正癸烷,正癸烷的流量为2.0mL/h,反应温度调节到340℃,其他不变,反应4小时开始采集样品,检测催化剂在反应条件下的加氢裂化活性和选择性,转化率和选择性结果见表2。
实施例2
(1)合成导向剂:取42g水玻璃(模数为3.0),加10g吐温-20,在15℃下以200转/分钟的搅拌速度搅拌1小时,得溶液A;将7.8g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在3000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B倒入溶液A中,继续在3000转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充18mL水,继续在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。除表面活性剂外,其余各组分的摩尔比为_18Na2O∶Al2O3∶20SiO2∶380H2O,表面活性剂占总重量(含表面活性剂)的9.7%。放置15小时备用。
(2)合成纳米Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入8g吐温-20至全部溶解,得溶液C;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,得溶液D。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂10.6g、溶液D和溶液C,得溶胶E。将溶胶E在15℃下以3000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在101℃下水热晶化32小时,得纳米Y型分子筛,颗粒大小为20~80nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将7.5g氢氧化钠溶解在57.9mL水中,再加入9.2g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液F。将步骤(2)得到的纳米Y型分子筛及母液冷却至室温,转移到500mL的塑料烧杯中,在以2000转/分钟的搅拌速度下依次加入水玻璃7.8g,溶液F,在20℃及2000转/分钟的搅拌速度下搅拌1小时,将硫酸溶液加入到上述搅拌的混合物中,最终使体系的pH值为7.5。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“二交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料即Y/ASA复合催化材料,其中Y分子筛的含量为35wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5,相对结晶度为85.3%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为5∶1。
Y/ASA的颗粒大小为500~1000nm。
(4)加氢裂化催化剂载体的制备:同实施例1中的步骤(4)。
(5)配制浸渍液:用24.9g硝酸镍替代10.5g碱式碳酸镍,用4.2g磷酸铵替代3.2g磷酸,其余物质的质量及过程同实施例1中的步骤(5)。
(6)催化剂的制备:取步骤(4)得到的载体50g于150mL烧杯中,取步骤(5)得到的浸渍液喷淋到载体上,喷淋完毕,在室温下熟化2.5小时。最后在110℃下干燥5小时,520℃下焙烧3小时,得加氢裂化催化剂。催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
实施例3
(1)合成导向剂:取36g水玻璃(模数为3.0),加5g聚丙二醇-1000,在15℃下以200转/分钟的搅拌速度搅拌1小时,得溶液A;将5.4g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在3000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B倒入溶液A中,继续在3000转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充20.4mL水,继续在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。除表面活性剂外,其余各组分的摩尔比为15Na2O∶Al2O3∶18SiO2∶360H2O,表面活性剂占导向剂总重量(含表面活性剂)的5.4%。放置12小时备用。
(2)合成纳米Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入12g聚丙二醇-1000至全部溶解,得溶液C;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,得溶液D。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂11.2g、溶液D和溶液C,得溶胶E。将溶胶E在15℃下以3000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在103℃下水热晶化18小时,得纳米Y型分子筛。经TEM分析,颗粒大小为30~90nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将3.6g氢氧化钠溶解在27.6mL水中,再加入4.4g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液F。将步骤(2)得到的纳米Y型分子筛及母液冷却至室温,取出母液90mL,然后将剩余的母液和纳米Y型分子筛的混合物转移到500mL的塑料烧杯中,在以2000转/分钟的搅拌速度下加入溶液F,在18℃及2000转/分钟的搅拌速度下搅拌1小时,将硫酸溶液加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7.8。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“四交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料,即Y/ASA复合催化材料。以Y/ASA为基准,Y型分子筛的含量为60wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5,相对结晶度为80%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为4.5∶1。
经SEM分析,颗粒大小为500~1000nm。
(4)加氢裂化催化剂载体的制备:与实施例1步骤(4)不同之处为挤条成型后的载体在105℃下干燥8小时,480℃下焙烧5小时,其余与实施例1中的步骤(4)相同。
(5)配制浸渍液:在150mL烧杯中依次加入去离子水50mL,加21g醋酸镍,22.5g钼酸铵,2.5g 85%的磷酸,在70℃下搅拌1.5小时,得到澄清的浸渍液。
(6)催化剂的制备:取步骤(4)得到的载体50g于150mL烧杯中,取步骤(5)得到的浸渍液喷淋到载体上,喷淋完毕,在室温下熟化3小时。最后在120℃下干燥5小时,500℃下焙烧8小时,得加氢裂化催化剂。催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
实施例4
(1)合成导向剂:取48g水玻璃(模数为3.0),加20g聚氧化乙烯烷基酚醚,在15℃下以200转/分钟的搅拌速度搅拌1小时,得溶液A;将7.8g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在3800转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B倒入溶液A中,继续在3800转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充20mL水,继续在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。除表面活性剂外,其余各组分的摩尔比为18Na2O∶Al2O3∶22SiO2∶424H2O的导向剂,表面活性剂占导向剂总重量(含表面活性剂)的16.5%。放置12小时备用。
(2)合成纳米Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入8g聚氧化乙烯烷基酚醚至全部溶解,得溶液C;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,得溶液D。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂10.6g、溶液D和溶液C,得溶胶E。将溶胶E在15℃下以3000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在102℃下水热晶化20小时,得纳米Y型分子筛。经TEM分析,分子筛颗粒大小为50~100nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将3.6g氢氧化钠溶解在37.6mL水中,再加入4.4g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液F。将步骤(2)得到的纳米Y型分子筛及母液冷却至室温,取出母液90mL,然后将剩余的母液和纳米Y型分子筛的混合物转移到500mL的塑料烧杯中,在以2000转/分钟的搅拌速度下加入溶液F,在20℃及2500转/分钟的搅拌速度下搅拌1小时,将硫酸溶液加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7.0。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“四交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料,即Y/ASA复合催化材料。以Y/ASA为基准,Y型分子筛的含量为60wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5,相对结晶度为78%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为4.5∶1。
经SEM分析,Y/ASA复合材料颗粒大小为500~1500nm。
(4)加氢裂化催化剂载体的制备:同实施例1的步骤(4)。
(5)配制浸渍液:在150mL烧杯中依次加入去离子水50mL,加8g碱式碳酸钴,25g偏钨酸铵,3.2g 85%的磷酸,在70℃下搅拌3小时,得到澄清的浸渍液。
(6)催化剂的制备:取步骤(4)得到的载体50g于150mL烧杯中,取步骤(5)得到的浸渍液喷淋到载体上,喷淋完毕,在室温下熟化4小时。最后在105℃下干燥5小时,500℃下焙烧5小时,得加氢裂化催化剂。催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
实施例5
(1)合成导向剂:取48g水玻璃(模数为3.0),加15g聚氧化乙烯脂肪醇醚,在15℃下以200转/分钟的搅拌速度搅拌1小时,得溶液A;将7.8g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在3000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B倒入溶液A中,继续在3000转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充20mL水,继续在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。除表面活性剂外,其余各组分的摩尔比为18Na2O∶Al2O3∶22SiO2∶424H2O的导向剂,表面活性剂占导向剂总重量(含表面活性剂)的12.9%。放置12小时备用。
(2)合成纳米Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入10g聚氧化乙烯脂肪醇醚至全部溶解,得溶液C;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,得溶液D。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂10.6g、溶液D和溶液C,得溶胶E。将溶胶E在15℃下以3000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在102℃下水热晶化24小时,得纳米Y型分子筛。经TEM分析,Y型分子筛的颗粒大小为80~100nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将3.6g氢氧化钠溶解在27.6mL水中,再加入4.4g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液F。将步骤(2)得到的纳米Y型分子筛及母液冷却至室温,取出母液90mL,然后将剩余的母液和纳米Y型分子筛的混合物转移到500mL的塑料烧杯中,在以2000转/分钟的搅拌速度下加入溶液F,在16℃及2000转/分钟的搅拌速度下搅拌1小时,将硫酸加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7.0。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“四交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料,即Y/ASA复合催化材料,以Y/ASA为基准,Y型分子筛的含量为60wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5,相对结晶度为81%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为4.5∶1。
经SEM分析,Y/ASA复合材料颗粒大小为1~2μm。
(4)加氢裂化催化剂载体的制备:同实施例1的步骤(4)。
(5)配制浸渍液:在150mL烧杯中依次加入去离子水51.5mL,加25.2硝酸钴,12.1g偏钨酸铵,12g钼酸铵,1.5g 85%的磷酸,在67℃下搅拌3.5小时,得到澄清的浸渍液。
(6)催化剂的制备:同实施例4的步骤(6)。催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
实施例6
(1)合成导向剂:取48g水玻璃(模数为3.0),加10g Span-40,在15℃下以200转/分钟的搅拌速度搅拌1小时,得溶液A;将7.8g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在3000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B倒入溶液A中,继续在3000转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充20mL水,继续在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。除表面活性剂外,其余各组分的摩尔比为18Na2O∶Al2O3∶22SiO2∶424H2O的导向剂,表面活性剂占导向剂总重量(含表面活性剂)的9%。放置12小时备用。
(2)合成纳米Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入8g吐温-20至全部溶解,得溶液C;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,得溶液D。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂10.6g、溶液D和溶液C,得溶胶E。将溶胶E在15℃下以3000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在100℃下水热晶化28小时,得纳米Y型分子筛。经TEM分析,Y型分子筛的颗粒大小为40~80nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将3.6g氢氧化钠溶解在27.6mL水中,再加入4.4g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液F。将步骤(2)得到的纳米Y型分子筛及母液冷却至室温,取出母液90mL,然后将剩余的母液和纳米Y型分子筛的混合物转移到500mL的塑料烧杯中,在以2000转/分钟的搅拌速度下加入溶液F,在18℃及2000转/分钟的搅拌速度下搅拌1小时,将硫酸加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7.0。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“四交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料,即Y/ASA复合催化材料,以Y/ASA为基准,Y型分子筛的含量为60wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5,相对结晶度为80%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为4.5∶1。
经SEM分析,Y/ASA复合材料颗粒大小为1~1.5μm
(4)加氢裂化催化剂载体的制备:同实施例1的步骤(4)。
(5)配制浸渍液:在150mL烧杯中依次加入去离子水50mL,加2.4g碱式碳酸镍,3.5g碱式碳酸钴,25g偏钨酸铵,3.0g 85%的磷酸,在60℃下搅拌5小时,得到澄清的浸渍液。
(6)催化剂的制备:同实施例4的步骤(6)。催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
实施例7
(1)合成导向剂:取48g水玻璃(模数为3.0),加10g烷基醇酰胺(又称尼诺尔),在15℃下以200转/分钟的搅拌速度搅拌1小时,得溶液A;将7.8g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在3000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B倒入溶液A中,继续在3000转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充20mL水,继续在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。除表面活性剂外,其余各组分的摩尔比为18Na2O∶Al2O3∶22SiO2∶424H2O的导向剂,表面活性剂占导向剂总重量(含表面活性剂)的9%。放置12小时备用。
(2)合成Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入8g十二烷基磺酸钠,至全部溶解,得溶液C;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,得溶液D。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂10.6g、溶液D和溶液C,得溶胶E。将溶胶E在15℃下以3000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在100℃下水热晶化28小时,得Y型分子筛。经TEM分析,Y型分子筛的颗粒大小为80~120nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将3.6g氢氧化钠溶解在27.6mL水中,再加入4.4g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液F。将步骤(2)得到的Y型分子筛及母液冷却至室温,取出母液90mL,然后将剩余的母液和Y型分子筛的混合物转移到500mL的塑料烧杯中,在以2000转/分钟的搅拌速度下加入溶液F,在16℃及2000转/分钟的搅拌速度下搅拌1小时,将硫酸加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7.0。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“四交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料,即Y/ASA复合催化材料,以Y/ASA为基准,Y型分子筛的含量为60wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5.1,相对结晶度为75%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为4.5∶1。
经SEM分析,Y/ASA复合材料颗粒大小为1~1.5μm
(4)加氢裂化催化剂载体的制备:同实施例1的步骤(4)。
(5)配制浸渍液:在150mL烧杯中依次加入去离子水50mL,加4.1g碱式碳酸镍,3.6g碱式碳酸钴,12.5g钼酸铵,12.5g偏钨酸铵,2.0g 85%的磷酸,在67℃下搅拌2小时,得到澄清的浸渍液。
(6)催化剂的制备:同实施例4的步骤(6)。催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
实施例8
(1)合成导向剂:取48g水玻璃(模数为3.0),加10g十二烷基苯磺酸钠(阴离子表面活性剂),在15℃下以200转/分钟的搅拌速度搅拌1小时,得溶液A;将7.8g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在3000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B倒入溶液A中,继续在3000转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充20mL水,继续在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。除表面活性剂外,其余各组分的摩尔比为18Na2O∶Al2O3∶22SiO2∶424H2O的导向剂,表面活性剂占导向剂总重量(含表面活性剂)的9%。放置12小时备用。
(2)合成纳米Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入8gPEG-2000,至全部溶解,得溶液C;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,得溶液D。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂10.6g、溶液D和溶液C,得溶胶E。将溶胶E在15℃下以3000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在100℃下水热晶化28小时,得纳米Y型分子筛。经TEM分析,Y型分子筛的颗粒大小为80~100nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将3.6g氢氧化钠溶解在27.6mL水中,再加入4.4g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液F。将步骤(2)得到的纳米Y型分子筛及母液冷却至室温,取出母液90mL,然后将剩余的母液和纳米Y型分子筛的混合物转移到500mL的塑料烧杯中,在以2000转/分钟的搅拌速度下加入溶液F,在16℃及2000转/分钟的搅拌速度下搅拌1小时,将硫酸加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7.0。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“四交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料,即Y/ASA复合催化材料,以Y/ASA为基准,Y型分子筛的含量为60wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5.0,相对结晶度为66%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为4.5∶1。
经SEM分析,Y/ASA复合材料颗粒大小为1~1.5μm
(4)加氢裂化催化剂载体的制备同实施例1的步骤(4)。
(5)配制浸渍液:在150mL烧杯中依次加入去离子水53.2mL、10.5g碱式碳酸镍、25g偏钨酸铵,在65℃下搅拌2小时,得到澄清浸渍液。
(6)催化剂的制备:同实施例1的步骤(7)。
实施例9
(1)合成导向剂:取48g水玻璃(模数为3.0),加10g十六烷基三甲基溴化铵(阳离子表面活性剂),在15℃下以200转/分钟的搅拌速度搅拌1小时,得溶液A;将7.8g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在3000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B倒入溶液A中,继续在3000转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充20mL水,继续在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。除表面活性剂外,其余各组分的摩尔比为18Na2O∶Al2O3∶22SiO2∶424H2O的导向剂,表面活性剂占导向剂总重量(含表面活性剂)的9%。放置12小时备用。
(2)合成Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入8g十六烷基三甲基溴化铵,至全部溶解,得溶液C;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,得溶液D。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂10.6g、溶液D和溶液C,得溶胶E。将溶胶E在15℃下以3000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在100℃下水热晶化28小时,得Y型分子筛。经TEM分析,Y型分子筛的颗粒大小为100~150nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将3.6g氢氧化钠溶解在27.6mL水中,再加入4.4g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液F。将步骤(2)得到的Y型分子筛及母液冷却至室温,取出母液90mL,然后将剩余的母液和Y型分子筛的混合物转移到500mL的烧杯中,在以2000转/分钟的搅拌速度下加入溶液F,在16℃及2000转/分钟的搅拌速度下搅拌1小时,将硝酸加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7.0。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“四交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料,即Y/ASA复合催化材料,以Y/ASA为基准,Y型分子筛的含量为60wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5.1,相对结晶度为80%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为4.5∶1。
经SEM分析,Y/ASA复合材料颗粒大小为1~1.5μm
(4)加氢裂化催化剂载体的制备、浸渍液的配制及催化剂的制备同实施例1的步骤(4)至步骤(6),催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
实施例10
(1)合成导向剂:取48g水玻璃(模数为3.0),加10g吐温-40,在15℃下以200转/分钟的搅拌速度搅拌1小时,得溶液A;将7.8g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在3000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B倒入溶液A中,继续在3000转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充20mL水,继续在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。除表面活性剂外,其余各组分的摩尔比为18Na2O∶Al2O3∶22SiO2∶424H2O的导向剂,表面活性剂占导向剂总重量(含表面活性剂)的9%。放置12小时备用。
(2)合成Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入8g十二烷基叔铵盐BS-12(两性表面活性剂),至全部溶解,得溶液C;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,得溶液D。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂10.6g、溶液D和溶液C,得溶胶E。将溶胶E在15℃下以3000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在100℃下水热晶化28小时,得Y型分子筛。经TEM分析,Y型分子筛的颗粒大小为100~180nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将3.6g氢氧化钠溶解在27.6mL水中,再加入4.4g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液F。将步骤(2)得到的Y型分子筛及母液冷却至室温,取出母液90mL,然后将剩余的母液和Y型分子筛的混合物转移到500mL的塑料烧杯中,在以2000转/分钟的搅拌速度下加入溶液F,在16℃及2000转/分钟的搅拌速度下搅拌1小时,将盐酸加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7.0。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“二交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料,即Y/ASA复合催化材料,以Y/ASA为基准,Y型分子筛的含量为60wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5.0,相对结晶度为77%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为4.5∶1。
经SEM分析,Y/ASA复合材料颗粒大小为1~1.5μm
(4)加氢裂化催化剂载体的制备、浸渍液的配制及催化剂的制备同实施例1的步骤(4)至步骤(6),催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
实施例11
(1)合成导向剂:将7.8g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,再加20g聚乙二醇-4000,得溶液A;取48g水玻璃(模数为3.0),在3000转/分钟的搅拌速度下将溶液A快速倒入溶液A中,继续在3000转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充20.4mL水,继续在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。放置10小时备用。
(2)合成Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入21g聚乙二醇-4000至全部溶解,得溶液B;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,得溶液C。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌B溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂10.6g、溶液C,得溶胶D。将溶胶D在15℃下以3000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在100℃下水热晶化18小时,得Y型分子筛。经SEM分析,Y型分子筛的颗粒大小为60~200nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将7.5g氢氧化钠溶解在57.9mL水中,再加入9.2g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液E。将步骤(2)得到的Y型分子筛及母液冷却至室温,转移到500mL的塑料烧杯中,在以2500转/分钟的搅拌速度下依次加入水玻璃7.8g、溶液E,在20℃及2000转/分钟的搅拌速度下搅拌1小时,将硫酸加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7.5。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“四交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料,即Y/ASA复合催化材料。以Y/ASA复合材料为基准,Y型分子筛的含量为40wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5.1,相对结晶度为85.3%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为5∶1。
经SEM测试,Y/ASA的颗粒大小为1~2μm。
(4)加氢裂化催化剂载体的制备、浸渍液的配制及催化剂的制备同实施例1的步骤(4)至步骤(6),催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
实施例12
(1)合成导向剂:取48g水玻璃(模数为3.0),加15g十六烷基三甲基氯化铵,在20℃下以300转/分钟的搅拌速度搅拌1小时,得溶液A;将7.8g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在4000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B快速倒入溶液A中,继续在4000转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充20.4mL水,继续在15℃下以400转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。放置14小时备用。
(2)合成Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液C;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,在搅拌下加入21g聚乙二醇-4000至全部溶解,得溶液D。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂10.6g、溶液D和溶液C,得溶胶E。将溶胶E在15℃下以4000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在101℃下水热晶化18小时,得Y型分子筛。Y型分子筛的颗粒大小为60~180nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将7.5g氢氧化钠溶解在57.9mL水中,再加入9.2g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液F。将步骤(2)得到的Y型分子筛及母液冷却至室温,转移到500mL的塑料烧杯中,在以3500转/分钟的搅拌速度下依次加入水玻璃7.8g、溶液F,在20℃及2000转/分钟的搅拌速度下搅拌2小时,将硫酸溶液加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7.5。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“四交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料,即Y/ASA复合催化材料,其中Y分子筛的含量为40wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5,相对结晶度为75%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为5∶1。
经SEM测试分析,Y/ASA的颗粒大小为1~2μm。
(4)加氢裂化催化剂载体的制备、浸渍液的配制及催化剂的制备同实施例1的步骤(4)至步骤(6),催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
(5)催化剂的评价:同实施例1的步骤(7)。转化率和选择性结果见表2。
对比例1(使用实施例1的条件,但在合成导向剂、分子筛时不加入表面活性剂)
(1)合成导向剂:取48g水玻璃(模数为3.0),得溶液A;将7.8g氢氧化钠溶解在24mL水中,再加入偏铝酸钠1.6g,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在3000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B倒入溶液A中,继续在3000转/分钟搅拌速度下搅拌1.5小时,最后在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌老化12小时,老化后再补充20.4mL水,继续在15℃下以200转/分钟搅拌速度搅拌0.5小时。各组分的摩尔比为18Na2O∶Al2O3∶22SiO2∶426H2O。放置10小时备用。
(2)合成Y型分子筛:将3g氢氧化钠溶解在23.3mL水中,再加入3.7g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液C;将15g硫酸铝溶解在25mL水中,得溶液D。以3000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液90g、导向剂10.6g、溶液D和溶液C,得溶胶E。将溶胶E在15℃下以3000转/分钟搅拌速度搅拌20分钟,再以200转/分钟搅拌速度搅拌1小时,得到无色凝胶。将得到的无色凝胶转移到内衬聚四氟乙烯的合成釜中,在104℃下水热晶化32小时,得Y型分子筛,粒子大小为500~800nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:将0.8g氢氧化钠溶解在6.2mL水中,再加入1g偏铝酸钠,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液F。将步骤(2)得到的Y型分子筛及母液冷却至室温,转移到500mL的塑料烧杯中,静止分层,取出上层母液32mL,在20℃及2000转/分钟的搅拌速度下搅拌Y型分子筛和母液的混合悬浮物,加入溶液F,加完后继续搅拌1小时,将硫酸加入到上述搅拌的混合物中,调节pH值为7。最后将上述得到的固体物质过滤、洗涤、120℃干燥12小时、500℃焙烧4小时,“四交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料,即Y/ASA复合催化材料,其中Y分子筛的含量为62wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为4.8,相对结晶度为85%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为8.5∶1。
经SEM分析,Y/ASA的颗粒大小为1~1.5μm。
(4)加氢裂化催化剂载体的制备、浸渍液的配制及催化剂的制备同实施例1的步骤(4)至步骤(6),催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
(5)催化剂的评价:同实施例1的步骤(7)。转化率和选择性结果见表2。
对比例2
按CN200610165597.0的实施例1的方法制备Y/ASA复合材料。
(1)导向剂制备:取150ml水玻璃(模数为3.0)与200ml水混合,得溶液A;将9.5g偏铝酸钠和40g氢氧化钠加入到200ml水中至完全溶解,得溶液B;将A导入B中,在0~20℃下搅拌1小时,即制备出摩尔比为:9Na2O∶Al2O3∶8SiO2∶100H2O的导向剂,陈化6~48小时备用。
(2)纳米Y型分子筛的制备:将32g偏铝酸钠与5g氢氧化钠溶解在400ml水中,得溶液C;将300ml水玻璃与300ml混合,再加入50ml吐温-20,得溶液D。将溶液D倒入溶液C中,得溶胶E,将E在0℃下搅拌0.5小时。在E中加入50ml导向剂,继续搅拌1小时,然后放入微波炉至800W处理10分钟,最后转至合成釜中110℃晶化12h,得纳米Y型分子筛。
(3)纳米Y型分子筛/无定型硅铝复合催化材料的制备:将得到的含母料液的Y型分子筛转移到500ml的塑料烧杯中,加入19.2g偏铝酸钠,在50℃下,用硝酸将体系的pH值调到8.0以形成凝胶。然后过滤,洗涤,120℃干燥12h,500℃焙烧4h,“四交二焙”后得到纳米Y/ASA复合催化材料,其中Y分子筛的含量为40wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为4.85,相对结晶度为26.3%。硅铝氧化物的硅铝摩尔比为4.2∶1。
经Ar离子刻蚀,高分辨透射电镜(HRTEM)分析,纳米Y型分子筛的颗粒大小为5nm。
(4)加氢裂化催化剂载体的制备、浸渍液的配制及催化剂的制备同实施例1的步骤(4)至步骤(6),催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
(5)催化剂的评价:同实施例1的步骤(7)。转化率和选择性结果见表2。
对比例3(使用实施例1的条件,但在合成导向剂时不加入表面活性剂)
(1)合成导向剂:与实施例1的区别在于合成导向剂时不加入表面活性剂。
(2)合成Y型分子筛:合成步骤及条件同实施例1中的步骤(2),只是加入的导向剂中不含表面活性剂。得到Y型分子筛粒子大小为400~800nm。
(3)Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的合成:步骤和条件同实施例1,区别之处在于所用的Y型分子筛为步骤(2)中得到的Y型分子筛。得到Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料其中Y分子筛的含量为65wt%。经XRD测试,Y分子筛的SiO2/Al2O3比为5,相对结晶度为85%,硅铝氧化物的硅铝摩尔比为8.5∶1。
Y/ASA的颗粒大小为500~1000nm。
“四交二焙”后得到氢型Y型分子筛/硅铝氧化物复合催化材料。
(4)加氢裂化催化剂载体的制备、浸渍液的配制及催化剂的制备同实施例1的步骤(4)至步骤(6),催化剂的组成、结构及酸性质见表1。
对包含Y/ASA复合材料的加氢裂化催化剂应用效果进行比较。
将实施例1~12和对比例1~3的催化剂作为加氢裂化催化剂进行加氢裂化反应评价。过程如下:
将1.0mL催化剂装入反应管内,通入氢气,置换反应器中及反应器前后管线中的空气,将反应系统的压力提高到4.0MPa,温度调节到320℃,H2的流量为20mL/min,硫化油的流量为1.2mL/h,硫化时间为5小时。硫化完毕,转换为通入正癸烷,正癸烷的流量为2.0mL/h,反应温度调节到340℃,其他不变,反应4小时开始采集样品,检测催化剂在反应条件下的加氢裂化活性和选择性,转化率和选择性结果见表2。
本发明的包含Y/ASA复合材料的加氢裂化催化剂上C10加氢裂化反应的活性、选择性及收率均高于对比催化剂,表明本发明的包含Y/ASA复合材料的加氢裂化催化剂更适合于裂化大分子的反应。
表1催化剂的组成、结构及酸性质
表2催化剂上正癸烷加氢裂化反应结果
Claims (9)
1.一种包含Y型分子筛/无定形硅铝的加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于:
(1).催化剂载体中Y型分子筛/无定形硅铝复合材料的制备
步骤1:合成导向剂;
在水玻璃溶液中加入表面活性剂,在10~20℃下以100~500转/分钟的搅拌速度搅拌1~3小时,得溶液A;先将氢氧化钠溶解在水中,再加偏铝酸钠到氢氧化钠溶液中,搅拌至偏铝酸钠全部溶解,得溶液B;将溶液A在2000~5000转/分钟的搅拌速度下搅拌,将溶液B快速倒入A溶液中,继续在2000~5000转/分钟搅拌速度下搅拌1~5小时,最后在10~20℃下以100~500转/分钟搅拌速度搅拌老化10~14小时,老化后可再加入水,继续在上述条件下搅拌0.5~2小时,得到含表面活性剂的导向剂,各成分摩尔比为:(5~30)Na2O∶Al2O3∶(14~25)SiO2∶(180~520)H2O,以导向剂的量为100wt%计,表面活性剂的加入量为1~30wt%;
步骤2:采用水热晶化法通过导向剂合成Y型分子筛;
将氢氧化钠溶解在水中,再加入偏铝酸钠搅拌至偏铝酸钠全部溶解,在搅拌下加入表面活性剂至全部溶解,得溶液C;将硫酸铝溶解在水中,得溶液D;以2000~5000转/分钟的搅拌速度搅拌C溶液,依次加入水玻璃溶液、导向剂、溶液D,得溶胶E;在10~20℃下以2000~5000转/分钟搅拌速度搅拌10~60分钟,再以100~500转/分钟搅拌速度搅拌1~2小时,得到无色凝胶;将得到的无色凝胶转移到合成釜中,在90~120℃下水热晶化10~48小时,以凝胶量为100wt%计,表面活性剂的加入量为1~20wt%;
步骤3:将含Y型分子筛的浆液冷却至15~30℃,之后将偏铝酸钠溶液加入到含Y型分子筛的浆液中,在1000~3000转/分钟的搅拌速度下搅拌1~5小时;将酸加入到上述搅拌的混合物中,调节体系的pH值为7~9.5;最后将上述得到的凝胶干燥、焙烧;
步骤4:洗涤、经铵交换、焙烧获得的Y型分子筛/无定形氧化物复合材料干粉加入到混练机中,再加入铝溶胶、田菁粉进行混练,然后挤条成型,干燥,焙烧,得到加氢裂化催化剂载体;
步骤5配制浸渍液,在去离子水中依次加入镍盐和/或钴盐,可溶性磷化合物,钼盐和/或钨盐,在搅拌下,得到澄清的浸渍液;
将制备的浸渍液加入到加氢裂化催化剂载体中,静止熟化,干燥,焙烧,得到加氢裂化催化剂。
以催化剂重量为100%计,活性组分以氧化物计为25~45%,助活性组分以氧化物计为0~3.0%,其余为载体重量;Y型分子筛占载体量的10~70wt%,无定形硅铝占载体量的90~30wt%。
2.根据权利要求1所述的包含Y型分子筛/无定形硅铝的加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于:在合成导向剂时,在水玻璃溶液中加入表面活性剂,表面活性剂的加入重量为6.5~16%。
3.根据权利要求1所述的包含Y型分子筛/无定形硅铝的加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于:在合成Y型分子筛的步骤中加入表面活性剂,表面活性剂的加入重量为4.5~15%。
4.根据权利要求1所述的包含Y型分子筛/无定形硅铝的加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于:表面活性剂为非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及两性表面活性剂;合成导向剂与合成Y型分子筛时加入表面活性剂种类一致或不一致。
5.根据权利要1所述的包含Y型分子筛/无定形硅铝的加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于:表面活性剂为聚乙二醇,聚丙二醇等多元醇类、烷基醇酰胺类、脂肪醇聚氧乙烯醚类、脂肪酸聚氧乙烯酯类、烷基酚聚氧乙烯醚类、失水山梨醇酯聚氧乙烯醚类或失水山梨醇脂肪酸酯类。
6.根据权利要求1所述的包含Y型分子筛/无定形硅铝的加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于:铝溶胶中氧化铝的含量为1~10%Al2O3,田菁粉的加入量占载体重量的0.5~5%。
7.根据权利要求1所述的包含Y型分子筛/无定形硅铝的加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于:成型后的载体干燥温度90~150℃,干燥时间为2~24小时,焙烧温度350~550℃,焙烧时间为1~10小时。
8.根据权利要求1所述的包含Y型分子筛/无定形硅铝的加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于:浸渍液加入至加氢裂化催化剂载体后的熟化时间为1~6小时;干燥温度为100~120℃,干燥时间为5~10小时,焙烧温度为400~550℃,焙烧时间为1~5小时。
9.一种包含Y型分子筛/无定形硅铝的加氢裂化催化剂,其特征在于:由权利要求1所述的制备方法制备的包含Y型分子筛/无定形硅铝的加氢裂化催化剂。
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