CN106311315A - 一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106311315A
CN106311315A CN201610592912.1A CN201610592912A CN106311315A CN 106311315 A CN106311315 A CN 106311315A CN 201610592912 A CN201610592912 A CN 201610592912A CN 106311315 A CN106311315 A CN 106311315A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
selectively hydrodesulfurizing
alkali
metal
slaine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610592912.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106311315B (zh
Inventor
赵亮
高金森
董立霞
王郁现
徐春明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Petroleum Beijing
Original Assignee
China University of Petroleum Beijing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum Beijing filed Critical China University of Petroleum Beijing
Priority to CN201610592912.1A priority Critical patent/CN106311315B/zh
Publication of CN106311315A publication Critical patent/CN106311315A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106311315B publication Critical patent/CN106311315B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/48Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/391Physical properties of the active metal ingredient
    • B01J35/393Metal or metal oxide crystallite size
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/615100-500 m2/g
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/02Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing
    • C10G45/04Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used
    • C10G45/12Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used containing crystalline alumino-silicates, e.g. molecular sieves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/10After treatment, characterised by the effect to be obtained
    • B01J2229/20After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements in the catalyst composition comprising the molecular sieve, but not specially in or on the molecular sieve itself
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/30After treatment, characterised by the means used
    • B01J2229/38Base treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/70Catalyst aspects

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用。本发明的选择性加氢脱硫催化剂的主体成分是以经金属盐处理的金属氧化物和经碱处理的分子筛作为复合载体负载活性金属成分而得到;其中,所述活性金属选自周期表IA、VIII、VIB和VIIB族中的两种以上元素。利用本发明的选择性加氢脱硫催化剂对汽油进行脱硫时的脱硫率高,对烯烃的选择性加氢和烷烃异构化的催化效果好,脱硫汽油的辛烷值损失小。

Description

一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种脱硫催化剂,特别涉及一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
在我国的商品汽油中,有70%以上来自于催化裂化汽油(FCC汽油),其不仅含有大量的硫,并且带来了较多维持高辛烷值的烯烃。2017年1月1日,我国即将实施国五汽油质量标准,其中规定含硫量不得高于10ppm,因此在我国特有的汽油组成及成熟的生产工艺现状下,研究具有高脱硫和高选择性效果的催化剂成为关键。
目前,脱硫技术主要分为加氢脱硫和非加氢脱硫。非加氢脱硫技术虽然辛烷值损失低,然而脱硫吸附剂的比表面积和硫容较低,吸附剂再生相对困难,从而制约了其工业化应用的进程;而加氢脱硫技术以其较高的脱硫效率、较高的经济效益和较广的工业实用性成为主要的脱硫途径。
当前应用较为广泛的选择性加氢脱硫工艺是法国Axens公司开发的Prime-G+技术,其先将汽油全馏分预加氢从而将较轻的硫化物转化成高沸点硫化物,经切割后重馏分进入加氢脱硫反应器进行选择性加氢脱硫。在该脱硫工艺中,选择性加氢脱硫步骤是汽油脱硫的主要反应过程,同时也是造成烯烃饱和从而辛烷值损失的主要步骤。
兰州石化工业的应用结果表明:硫含量为195μg/g的FCC汽油全馏分经上述Prime-G+工艺加工后,硫含量降低至38.5μg/g,脱硫率为80.25%;此外,汽油中的烯烃含量由33.4%降至27.6%,烯烃饱和率达到17.36%,辛烷值损失1个单位。对于该加氢脱硫工艺而言,在临氢环境下全馏分中长链烯烃的加氢饱和成为辛烷值损失的主要原因,因此提高催化剂的加氢选择性以降低烯烃饱和成为当前研究的重点。
发明内容
本发明提供一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用,该选择性加氢脱硫催化剂在对汽油进行脱硫时的脱硫率高,对烯烃的选择性加氢和烷烃异构化的催化效果好,脱硫汽油的辛烷值损失小。
本发明提供一种选择性加氢脱硫催化剂,其主体成分是以经金属盐处理的金属氧化物和经碱处理的分子筛作为复合载体负载活性金属成分而得到;其中,所述活性金属选自周期表IA、VIII、VIB和VIIB族中的两种以上元素。
本发明的上述选择性加氢脱硫催化剂可用于对汽油进行选择性加氢脱硫,特别是其对汽油全馏分中的主要硫化物(如大分子硫醇硫醚、噻吩及其衍生物等)的脱硫率高,并且对烯烃的选择性加氢与烷烃异构化具有良好的催化效果,脱硫汽油的辛烷值损失小;原因可能在于:1)本发明对金属氧化物进行金属盐处理,从而改变了催化剂表面酸性强度(酸性位数量、强酸中心数量等)以及活性相的分散和相态,进而提高了催化剂的脱硫活性与加氢选择性;2)本发明对分子筛进行碱处理,从而改变了分子筛的酸性,提高了分子筛的异构化能力。
本发明的选择性加氢脱硫催化剂可不添加其它助剂,即直接以经金属盐处理的金属氧化物和经碱处理的分子筛作为复合载体负载活性金属成分而得到的主体成分作为选择性加氢脱硫催化剂。
此外,本发明的选择性加氢脱硫催化剂也可以包括助剂,所述助剂在所述选择性加氢脱硫催化剂中的质量含量可以为1-7%。在本发明中,所述助剂的主要作用是通过引入新的金属或非金属元素调节载体的供电子性能来提高活性相的分散度及活性相电子云分布,可选用本领域常规适用于脱硫催化剂的助剂,例如含有P、F、B等元素的助剂、含有部分碱金属或碱土金属(例如K、Ca、Mg、Na等)元素的助剂等,其主要通过改变催化剂表面酸位的分布或活性相的分散和相态影响催化剂的活性与选择性。
本发明对所述活性金属成分在所述复合载体上的负载方式不作严格限制,可以采用本领域的常规负载方式。在一实施方式中,所述活性金属成分是通过原子层沉积方式负载在所述复合载体上;本发明人经大量研究发现:采用原子层沉积方式在所述复合载体上负载活性金属成分,可以得到分散效果更好的活性相,从而大大提高催化剂的活性。
在本发明中,所述原子层沉积是将活性金属以单原子膜形式一层一层的镀在复合载体上,在负载两种以上活性金属时可以采用同步原子层沉积进行。可以采用本领域的常规方法进行所述原子层沉积,在本发明的具体方案中,所述原子层沉积可以包括:以脉冲方式先后通入所述活性金属的可溶性盐溶液的蒸汽→N2吹扫→水蒸气吹扫→N2吹扫,此为一个操作周期,可形成一层单原子膜;可重复进行上述操作150-300次,从而得到所需的选择性加氢脱硫催化剂。
特别是,在进行原子层沉积时,可以氮气作为载气和净化气体;其中,沉积温度可以为60-300℃,进一步为100-250℃;气体流量可以为60-300cm3/min,进一步为200-300cm3/min。在该条件下进行原子层沉积易于得到本发明所需的选择性加氢脱硫催化剂。
进一步地,可以将本发明的选择性加氢脱硫催化剂中活性金属的平均粒径和/或高径比控制在特定范围,从而使活性金属在催化剂上具有特定的负载形态;其中,活性金属的平均粒径指的是催化剂上所负载的活性金属(活性相晶体)的平均直径,高径比指的是催化剂上所负载的活性金属的堆垛高度与平均粒径之比。在本发明的具体方案中,活性金属的平均粒径可以为1-15nm,进一步为2-10nm,更进一步为3-5nm,例如为3-3.5nm;堆垛高度由原子层沉积的次数所决定,原子层沉积次数例如可以为150-300次,进而控制所述高径比。
更进一步地,可以将本发明的选择性加氢脱硫催化剂的酸性位数量控制为0.8-2.5mmol/g,进一步为1.5-2.5mmol/g;还可以将所述选择性加氢脱硫催化剂的强酸中心数量控制为0.2-1.2mmol/g,进一步为0.3-1.1mmol/g,更进一步为0.4-1.0mmol/g。此外,上述选择性加氢脱硫催化剂的比表面积可以为150-300m2/g。
本发明的选择性加氢脱硫催化剂满足下述条件中的至少一种:
1)所述选择性加氢脱硫催化剂中活性金属的平均粒径为1-15nm;
2)所述选择性加氢脱硫催化剂的酸性位数量为0.8-2.5mmol/g;
3)所述选择性加氢脱硫催化剂的强酸中心数量为0.2-1.2mmol/g。
本发明人经研究发现,控制在上述特定范围的选择性加氢脱硫催化剂的脱硫率及选择性更佳,原因可能在于:1)该选择性加氢脱硫催化剂中活性金属的粒径较小,活性金属在催化剂上的分散程度好,活性金属在相同的负载量下具有更多的活性中心,催化剂的活性高;2)该选择性加氢脱硫催化剂中活性金属的高径比较大,依据活性相模型(假想为圆柱形)得出脱硫活性位位于活性相棱边,而烯烃加氢活性位位于辐缘边,因此大的高径比在不改变加氢活性位数量的同时增加脱硫活性位,从而宏观表现为提高催化剂加氢脱硫的选择性。
在本发明中,对所述金属氧化物进行处理的金属盐和对所述分子筛进行处理的碱不作严格限制;具体地,所述金属盐可以选自碱金属(K、Na等)和碱土金属(Ca、Mg等)中的一种以上金属元素的可溶性盐,例如硝酸盐等;所述碱可以为NaOH、Na2CO3等。此外,对所述金属盐处理和碱处理的方式不作严格限制,金属盐处理可以采用浸渍法等,例如等体积浸渍;碱处理可以为搅拌处理等。
在本发明中,对所述金属氧化物和所述分子筛的类型不作严格限制,所述金属氧化物可以为Al2O3、TiO2、MgO或SiO2,例如Al2O3;所述分子筛可以为X型分子筛、Y型分子筛、ZSM-5分子筛或β分子筛,例如ZSM-5分子筛。
进一步地,在本发明的复合载体中,经金属盐处理的金属氧化物与经碱处理的分子筛的质量比可以为(30-80):(70-20),例如1:1。
在本发明中,选自周期表IA族的活性金属例如为钾(K)、钠(Na)等;选自周期表VIII族的活性金属例如为铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钯(Pd)等;选自周期表VIB族的活性金属例如为钼(Mo)等;选自周期表VIIB族的活性金属例如为锰(Mn)等。
进一步地,所述活性金属选自Ni、Mo、Co、K、Fe和Pd中的两种以上。其中,Ni在复合载体上的负载量可以为3-10%;Mo在复合载体上的负载量可以为5-20%;Co在复合载体上的负载量可以为3-15%;K在复合载体上的负载量可以为3-15%;Fe在复合载体上的负载量可以为3-10%;Pd在复合载体上的负载量可以为3-10%。上述负载量为每种活性金属的氧化物各自在复合载体上的负载量。
进一步地,所述活性金属在复合载体上的总负载量可以为2-30%,优选为5-25%,进一步优选为10-20%。
在一实施方式中,所述活性金属为Co和Mo;进一步地,Co在复合载体上的负载量为5-15%,Mo在复合载体上的负载量为8-20%;更进一步地,复合载体上负载的Co与Mo的质量比为1:(1-4),例如1:2。
本发明还提供一种上述选择性加氢脱硫催化剂的制备方法,包括以下步骤:
对金属氧化物进行金属盐处理,并对分子筛进行碱处理;
将经金属盐处理的金属氧化物和经碱处理的分子筛制成复合载体;
将所述活性金属的可溶性盐溶液负载在所述复合载体上,焙烧,得到所述选择性加氢脱硫催化剂。
在一实施方式中,所述金属盐处理包括:按照金属氧化物:金属盐:水为(0.1-9):(0.05-2):(4-15)的质量比,将金属氧化物与金属盐的水溶液等体积浸渍,随后干燥,并在300-650℃下焙烧4-12h;其中,浸渍后的干燥温度可以为80-150℃,干燥时间可以为4-8h。
在一实施方式中,所述碱处理包括:按照分子筛:碱:水为(0.1-2):(0.05-2):(4-15)的质量比混合,并维持0-120℃的温度条件下搅拌处理0.1-24h后干燥,且所述碱处理过程包括至少一次。
进一步地,所述碱可以采用2-8mol/L的Na2CO3溶液;搅拌处理的温度可以为30-100℃,时间可以为1-10h;搅拌处理后的干燥温度可以为100-120℃,时间可以为5-8h;所述碱处理过程可以为一次或两次。
进一步地,所述焙烧可分段进行,其条件可以为:以3-8℃/min速度从室温升温至350-450℃,再以3-8℃/min速度升温至500-600℃,保温焙烧3-6h。在本发明的具体方案中,焙烧条件为:以4℃/min速度从室温升温至400℃,再以3℃/min速度升温至550℃,保温焙烧4h。
在本发明的选择性加氢脱硫催化剂的制备过程中,焙烧条件对活性金属的均匀分散具有重要影响,过高的焙烧温度易于使活性金属发生团聚,而过低的焙烧温度不足以使负载的活性金属盐全部转化为氧化态;此外,升温速率影响活性金属在载体上的负载形式。在本发明上述特定条件下进行焙烧,可使负载的活性金属颗粒均匀稳定地负载于复合载体上而不发生迁移团聚,从而获得性质稳定的催化剂。
本发明还提供一种汽油脱硫方法,利用上述任一所述的选择性加氢脱硫催化剂对汽油进行选择性加氢脱硫。
本发明对利用上述选择性加氢脱硫催化剂处理的汽油原料无严格限制,例如可以为催化裂化汽油等。此外,汽油可以是全馏分汽油;特别是,汽油中烯烃的含量可以为20-50%。
进一步地,在对汽油进行选择性加氢脱硫之前,可以先对所述选择性加氢脱硫催化剂进行预硫化;其中,预硫化可以采用含硫有机物进行,例如质量含量为1-10%的CS2溶液(预硫化液)等,通过其与氢气反应生成H2S,催化剂中的活性金属在H2S氛围下生成硫化态,从而形成具有加氢脱硫活性的相态。
进一步地,所述预硫化的条件可以为:预硫化温度为100-600℃,进一步为200-400℃;预硫化液空速为0.5-2h-1;氢油比(H/O,氢气与原料的进料流量体积比)为300-1000;绝对压力为0.5-5.5MPa,进一步为1.5-3.0MPa;预硫化时间为2-5h。
在本发明中,对所述选择性加氢脱硫的条件不作严格限制,例如可以控制所述选择性加氢脱硫的温度为100-340℃,进一步为200-280℃;绝对压力为1.0-5.0MPa,进一步为1.5-3.0MPa;体积空速为1-5h-1;氢油体积比为300-600。
本发明的实施,至少具有以下优势:
1、本发明的选择性加氢脱硫催化剂以经金属盐处理的金属氧化物和经碱处理的分子筛作为复合载体,其对汽油全馏分中的主要硫化物的脱硫率高,并且使选择性加氢脱硫催化剂的加氢选择性与异构化具有良好的催化效果,脱硫汽油的辛烷值损失小。
2、本发明通过原子层沉积方式在复合载体上负载两种以上活性金属成分,能够得到分散效果更好的活性相,催化剂的活性大大提高。
3、本发明的方法能够控制选择性加氢脱硫催化剂中活性金属的粒径和高径比,从而有利于增加催化剂的活性中心和催化的选择性;在利用该方法制备的选择性加氢脱硫催化剂进行脱硫时,硫含量可由600ppm以上降至30ppm以下,脱硫率可高达95%以上,特别是脱硫汽油的辛烷值损失仅为0.2个单位。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的选择性加氢脱硫催化剂的透射电镜图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
1、金属氧化物的金属盐处理
按照γ-Al2O3:KNO3:水为6:0.3:9的质量比,将γ-Al2O3与KNO3溶液等体积浸渍,浸渍后在120℃下干燥4h,再在550℃下焙烧4h,得到经金属盐处理的金属氧化物(即经KNO3溶液浸渍处理的γ-Al2O3)。
2、分子筛的碱处理
将500mL浓度为4mol/L的Na2CO3溶液水浴升温至70℃左右后,向其中加入25g的ZSM-5型分子筛,搅拌200分钟左右后,立即将混合物用冰浴降至常温,过滤并用去离子水过滤洗涤滤饼多次,直至滤出液的pH值为7左右后,将所得滤饼置于110℃的烘箱中干燥4h,制得经碱处理的ZSM-5型分子筛。
3、制备复合载体
分别对上述制备的经金属盐处理的金属氧化物和经碱处理的分子筛进行研磨,随后按照质量比1:1混合,制得复合载体。
4、原子层沉积
以氮气作为载气和净化气体,以脉冲方式向装有100质量份的上述复合载体的反应器中分别通入10.3质量份的CoSO4蒸汽和21.3质量份的(NH4)6Mo7O24蒸汽,随后依次进行N2吹扫、水蒸气吹扫和N2吹扫,其中控制沉积温度为250℃,气体流量为250cm3/min,即完成一次沉积;重复进行上述操作200次,即完成200次沉积。
5、焙烧
以4℃/min的速度将经上述原子层沉积的复合载体从室温升温至400℃,再以3℃/min速度升温至550℃,保温焙烧4h,制得选择性加氢脱硫催化剂,其组成见表1,透射电镜图见图1。
图1结果表明:上述选择性加氢脱硫催化剂的活性相在载体上的分散性良好,并且无明显的堆垛结构。
此外,采用扫描电镜(SEM)测定上述选择性加氢脱硫催化剂中活性金属的平均粒径,采用吡啶吸附红外光谱(简称为Py-FTIR或Py-IR法)测定催化剂的酸性位数量和强酸中心数量,结果见表2。
实施例2
1、金属氧化物的金属盐处理
按照γ-Al2O3:KNO3:水为6:0.6:9的质量比,将γ-Al2O3与KNO3溶液等体积浸渍,浸渍后在120℃下干燥4h,再在550℃下焙烧4h,得到经金属盐处理的金属氧化物(即经KNO3溶液浸渍处理的γ-Al2O3)。
2、分子筛的碱处理
将500mL浓度为4mol/L的Na2CO3溶液水浴升温至70℃左右后,向其中加入25g的ZSM-5型分子筛,搅拌200分钟左右后,立即将混合物用冰浴降至常温,过滤并用去离子水过滤洗涤滤饼多次,直至滤出液的pH值为7左右后,将所得滤饼置于110℃的烘箱中干燥4h,制得经碱处理的ZSM-5型分子筛。
3、制备复合载体
分别对上述制备的经金属盐处理的金属氧化物和经碱处理的分子筛进行研磨,随后按照质量比3:1混合,制得复合载体。
4、原子层沉积
以氮气作为载气和净化气体,以脉冲方式向装有100质量份的实施例1制备的复合载体的反应器中分别通入10.3质量份的CoSO4蒸汽和21.3质量份的(NH4)6Mo7O24蒸汽,随后依次进行N2吹扫、水蒸气吹扫和N2吹扫,其中控制沉积温度200℃,气体流量为250cm3/min;重复进行上述操作200次。
5、制备选择性加氢脱硫催化剂
以4℃/min的速度将经上述原子层沉积的复合载体从室温升温至400℃,再以3℃/min速度升温至550℃,保温焙烧4h,制得主体成分。
向所述主体成分中加入氧化镁作为助剂,混合均匀,制得选择性加氢脱硫催化剂,其中助剂在选择性加氢脱硫催化剂中的质量含量为1%,催化剂的组成和质量参数分别见表1和表2。
此外,透射电镜结果表明:该选择性加氢脱硫催化剂的活性相在载体上的分散性良好,并且无明显的堆垛结构。
实施例3
以氮气作为载气和净化气体,以脉冲方式向装有100质量份的实施例1制备的复合载体的反应器中分别通入20质量份的CoSO4蒸汽和40质量份的(NH4)6Mo7O24蒸汽,随后依次进行N2吹扫、水蒸气吹扫和N2吹扫,其中控制沉积温度250℃,气体流量为250cm3/min;重复进行上述操作400次。
以4℃/min的速度将经上述原子层沉积的复合载体从室温升温至400℃,再以3℃/min速度升温至550℃,保温焙烧4h,制得选择性加氢脱硫催化剂,其组成和质量参数分别见表1和表2。
此外,透射电镜结果表明:该选择性加氢脱硫催化剂的活性相在载体上的分散性良好,并且无明显的堆垛结构。
对照例1
对实施例1制备的经金属盐处理的金属氧化物进行研磨,制得载体;采用实施例1方法对上述载体进行原子层沉积和焙烧,制得选择性加氢脱硫催化剂,其组成和质量参数分别见表1和表2。
对照例2
将实施例1的γ-Al2O3和ZSM-5型分子筛按照质量比1:1混合,制得复合载体;采用实施例1方法对上述复合载体进行原子层沉积和焙烧,制得选择性加氢脱硫催化剂,其组成和质量参数分别见表1和表2。
对照例3
采用浸渍法在实施例1制备的复合载体上负载Co和Mo;具体地,先采用CoSO4溶液对复合载体进行等体积浸渍,经洗涤、干燥和焙烧后,再采用(NH4)6Mo7O24 .4H2O的水溶液对已浸渍CoSO4溶液的复合载体进行等体积浸渍,经洗涤、干燥和焙烧后,制得选择性加氢脱硫催化剂,其组成与实施例1相同,质量参数见表2。
此外,透射电镜结果表明:该选择性加氢脱硫催化剂存在大量明显的堆垛结构。
表1选择性加氢脱硫催化剂的组成(质量含量:%)
催化剂组成 Al2O3 ZSM-5 CoO MoO3 K2O MgO
实施例1 41.00 41.00 5.50 10.50 2.00 0.00
实施例2 55.95 19.97 5.90 11.36 5.82 1.00
实施例3 36.75 36.75 8.10 15.90 2.50 0.00
对照例1 80.19 0.00 5.26 10.02 4.53 0.00
对照例2 42.10 42.10 5.26 10.54 0.00 0.00
对照例3 40.50 41.00 5.50 10.50 2.50 0.00
表2选择性加氢脱硫催化剂的质量参数
试验例1
以沧州催化裂化全馏分汽油为原料(其组成见表3),并分别以实施例1-3和对照例1-3制备的选择性加氢脱硫催化剂作为催化剂,在固定床装置上进行选择性加氢脱硫。
在选择性加氢脱硫之前,先对各选择性加氢脱硫催化剂进行预硫化,预硫化采用5%的CS2溶液进行,预硫化条件为:预硫化温度为320℃,预硫化液空速为1.5h-1,H/O比为1000,绝对压力为2.6MPa,预硫化时间为4h。
在反应温度为250℃、绝对压力为2.0MPa、空速为1h-1、氢油体积比为300的条件下对上述原料汽油进行选择性加氢脱硫,连续运转60小时后,脱硫汽油的组成见表3。
表3汽油的组成
表1至表3结果表明:
本发明通过对金属氧化物进行金属盐处理和对分子筛进行碱处理,从而改变了催化剂的酸性位数量、强酸中心数量以及活性相的分散和相态,进而提高了催化剂的活性与加氢选择性,并提高了分子筛的异构化和芳构化能力;此外,通过原子层沉积方式在复合载体上负载活性金属成分,大大降低了活性金属的平均粒径,从而得到了分散效果更好的活性相,催化剂的活性得到大大提高。
脱硫试验结果表明:本发明的选择性加氢脱硫催化剂对汽油全馏分中的主要硫化物的脱硫率高,脱硫率达到95%以上;并且,本发明的选择性加氢脱硫催化剂对烯烃的选择性加氢与异构化具有良好的催化效果,其中烯烃在加氢过程中倾向性地进行异构化而生成异构烷烃,从而大幅度提高了脱硫汽油中异构烷烃的含量,脱硫汽油的辛烷值小。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种选择性加氢脱硫催化剂,其特征在于,其主体成分是以经金属盐处理的金属氧化物和经碱处理的分子筛作为复合载体负载活性金属成分而得到;其中,所述活性金属选自周期表IA、VIII、VIB和VIIB族中的两种以上元素。
2.根据权利要求1所述的选择性加氢脱硫催化剂,其特征在于,还包括助剂,所述助剂在所述选择性加氢脱硫催化剂中的质量含量为1-7%。
3.根据权利要求1或2所述的选择性加氢脱硫催化剂,其特征在于,所述活性金属成分是通过原子层沉积方式负载在所述复合载体上。
4.根据权利要求3所述的选择性加氢脱硫催化剂,其特征在于,所述原子层沉积以氮气作为载气,并且沉积温度为60-300℃,气体流量为60-300cm3/min。
5.根据权利要求1至4任一所述的选择性加氢脱硫催化剂,其特征在于,所述选择性加氢脱硫催化剂满足下述条件中的至少一种:
1)所述选择性加氢脱硫催化剂中活性金属的平均粒径为1-15nm;
2)所述选择性加氢脱硫催化剂的酸性位数量为0.8-2.5mmol/g;
3)所述选择性加氢脱硫催化剂的强酸中心数量为0.2-1.2mmol/g。
6.根据权利要求1至5任一所述的选择性加氢脱硫催化剂,其特征在于,所述金属盐选自碱金属和碱土金属中的一种以上金属元素的可溶性盐。
7.权利要求1-6任一所述的选择性加氢脱硫催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
对金属氧化物进行金属盐处理,并对分子筛进行碱处理;
将经金属盐处理的金属氧化物和经碱处理的分子筛制成复合载体;
将所述活性金属的可溶性盐溶液负载在所述复合载体上,焙烧,得到所述选择性加氢脱硫催化剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述金属盐处理包括:
按照金属氧化物:金属盐:水为(0.1-6):(0.05-2):(4-15)的质量比,将金属氧化物与金属盐的水溶液等体积浸渍,随后干燥,并在300-650℃下焙烧4-12h。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述碱处理包括:
按照分子筛:碱:水为(0.1-2):(0.05-2):(4-15)的质量比混合,并维持0-120℃的温度条件下搅拌处理0.1-24h后干燥,且所述碱处理过程包括至少一次。
10.一种汽油脱硫方法,其特征在于,利用权利要求1-6任一所述的选择性加氢脱硫催化剂对汽油进行选择性加氢脱硫。
CN201610592912.1A 2016-07-25 2016-07-25 一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用 Expired - Fee Related CN106311315B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610592912.1A CN106311315B (zh) 2016-07-25 2016-07-25 一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610592912.1A CN106311315B (zh) 2016-07-25 2016-07-25 一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106311315A true CN106311315A (zh) 2017-01-11
CN106311315B CN106311315B (zh) 2019-01-08

Family

ID=57739403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610592912.1A Expired - Fee Related CN106311315B (zh) 2016-07-25 2016-07-25 一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106311315B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101037614A (zh) * 2006-03-17 2007-09-19 中国石油天然气股份有限公司 一种加氢精制催化剂、制备方法及应用
CN101439291A (zh) * 2007-11-19 2009-05-27 中国石油大学(北京) 多元助剂修饰的选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法
CN102335612A (zh) * 2010-07-22 2012-02-01 中国石油天然气股份有限公司 一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法
CN105170147A (zh) * 2015-06-17 2015-12-23 中国科学技术大学 一种加氢催化剂及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101037614A (zh) * 2006-03-17 2007-09-19 中国石油天然气股份有限公司 一种加氢精制催化剂、制备方法及应用
CN101439291A (zh) * 2007-11-19 2009-05-27 中国石油大学(北京) 多元助剂修饰的选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法
CN102335612A (zh) * 2010-07-22 2012-02-01 中国石油天然气股份有限公司 一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法
CN105170147A (zh) * 2015-06-17 2015-12-23 中国科学技术大学 一种加氢催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
魏民 等: "碱处理法制备微介孔ZSM-5及其加氢脱硫性能的研究", 《石油炼制与化工》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106311315B (zh) 2019-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106221794B (zh) 一种选择性加氢脱硫方法
CN106390989A (zh) 一种汽油加氢脱硫催化剂及其调控制备方法与应用
CN109718760A (zh) 一种以催化裂化柴油为原料生产轻质芳烃的方法
CN102125846A (zh) 一种硫醇醚化催化剂
CN109926103A (zh) 一种失活催化剂的再生方法
CN112844416A (zh) 一种加氢催化剂及其制备方法
CN108624357B (zh) 一种催化柴油转化工艺
CN106311316A (zh) 一种选择性加氢脱硫催化剂和脱硫方法
CN104673378B (zh) 一种脱硫汽油的生产方法
CN106669774A (zh) 一种改性y分子筛的制备方法及应用
CN105582963B (zh) 一种硫化型汽油选择性加氢脱硫催化剂的制备方法
CN100478423C (zh) 催化裂化汽油选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法
CN112705225B (zh) 一种油品捕硅剂及其制备方法
CN104673379B (zh) 一种汽油深度脱硫方法
CN102744078B (zh) 一种含硫液化气低温加氢催化剂及其制备方法和应用
CN112387300A (zh) 一种加氢脱硫催化剂及其制备方法和加氢脱硫方法
CN104673376B (zh) 一种汽油脱硫方法
CN106311315B (zh) 一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用
CN113828289B (zh) 一种复合氧化物载体以及加氢精制催化剂及其制备方法和应用
CN110860285B (zh) 用于低温硫醚化和二烯烃选择加氢催化剂的制备方法
CN105709801B (zh) 一种化工型加氢裂化催化剂的制备方法
CN109370645B (zh) 一种催化裂化汽油改质方法
CN106669710B (zh) 一种催化柴油加氢裂化催化剂的再生方法
CN106669788B (zh) 加氢裂化催化剂的制备方法
CN114029083B (zh) 一种加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190108

Termination date: 20210725