CN106669799B - 最大量生产低凝柴油的加氢裂化催化剂制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种最大量生产低凝点柴油的催化剂制备方法，包括如下内容：（1）将大孔氧化铝粉、改性USY分子筛和改性β沸石粉末混合均匀，然后加入酸溶液，充分碾压后成型，然后干燥、焙烧，得到催化剂载体；（2）用含有活性金属组分的浸渍溶液浸渍步骤（1）得到的催化剂载体，然后干燥、焙烧，得到加氢裂化催化剂。该方法制备的催化剂采用新型的改型分子筛使得催化剂具有加氢裂化活性高、异构性能好的特点，得到的加氢裂化柴油产品凝点低。

Description

最大量生产低凝柴油的加氢裂化催化剂制备方法

技术领域

本发明涉及一种最大量生产低凝点柴油的催化剂制备方法，该方法制备的催化剂具有加氢裂化活性高、异构性能好的特点，生产的柴油产品凝点低。

背景技术

加氢裂化技术具有原料适应性强、生产操作和产品方案灵活性大、产品质量好等特点，能够将各种重质劣质进料直接转化为市场急需的优质喷气燃料、柴油、润滑油基础料以及化工石脑油和尾油蒸汽裂解制乙烯原料，已成为现代炼油和石油化学工业最重要的重油深度加工工艺之一，在国内外获得日益广泛的应用。

加氢裂化催化剂是由加氢功能和裂化功能组成的双功能催化剂，其中加氢功能是由加氢活性金属提供，提高加氢裂化催化剂的加氢性能，有利于芳烃的饱和；裂化功能是由无定型硅铝或是分子筛提供的，它可以裂解长链的大分子和使饱和后多环芳烃进一步开环转化，这不仅有利于处理更重质、劣质的加氢裂化原料油，提高液体产品收率及生产高质量的加氢裂化产品，还能进一步提高催化剂的抗有机氮中毒的能力，减少生焦、积炭，延长催化剂的使用寿命。

CN103007999、CN103041482、CN103100400、CN103100427、CN103100430、CN103100412、CN103191772、CN103191773和CN103191774等专利中分别采用不同的改性方法制备不同催化性能的催化剂，其中CN103191773和CN103191774分别先对氧化铝粉进行了改性后制备了加氢裂化催化剂，催化性能得到了改善。

加氢裂化柴油中的直链烷烃，尽管具有很高的十六烷值，但当大量存在时，尾油产品的凝点较高，会影响柴油的低温流动性，应将其除去。加氢裂化-异构脱蜡-临氢降凝组合工艺是当前降低柴油凝点，生产低凝点柴油较为成熟和先进的工艺技术。其通过异构脱蜡-临氢降凝组合技术将加氢裂化柴油中的非理想组分进行异构化而转化为理想组分，并保留在柴油馏分中来达到降低凝点的目的，使脱蜡油凝点得到明显降低。由此可知，选择适宜的加氢裂化催化剂，是生产低凝柴油的关键环节。

改性分子筛作为加氢裂化催化剂中提供裂解活性的组分，其性能对加氢裂化催化剂的性能至关重要，采用性能优异的改性分子筛有利于进一步提高加氢裂化催化剂的催化性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种生产低凝点柴油的催化剂制备方法。本发明制备的催化剂采用新型的改型分子筛使得催化剂具有加氢裂化活性高、异构性能好的特点，得到的加氢裂化柴油产品凝点低。

本发明最大量生产低凝点柴油的催化剂制备方法，包括如下内容：

（1）将大孔氧化铝粉、改性USY分子筛和改性β沸石粉末混合均匀，然后加入酸溶液，充分碾压后成型，然后干燥、焙烧，得到催化剂载体；

（2）用含有活性金属组分的浸渍溶液浸渍步骤（1）得到的催化剂载体，然后干燥、焙烧，得到加氢裂化催化剂。

本发明方法中，步骤（1）所述的改性USY分子筛经过焙烧后具有如下性质：孔径为3~6nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的15~40%，优选20~35%；孔径为7~9nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的20~50%，优选22~45%；分子筛中氧化硅/氧化铝摩尔比为7~25之间，优选12~20之间；比表面积为680~980m²/g之间，优选750~950m²/g之间；孔容为0.42~0.75ml/g之间，优选孔容为0.45~0.71ml/g之间。

本发明方法中，步骤（1）所述的改性USY分子筛的制备步骤如下：

配制浓度为0.15~0.80mol/L的有机碱水溶液，有机碱为四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵，向溶液中加入USY分子筛，加入的USY分子筛为氢型，氧化硅/氧化铝摩尔比为7~35，比表面积为650~800m²/g，USY分子筛的加入量与无机碱水溶液中的水质量比为1:5~20，首先在50~90℃下处理0.5~3小时，然后洗涤至pH值小于10，最后得到改性USY分子筛。

本发明方法中，步骤（1）所述的改性β沸石经过焙烧后具有如下性质：分子筛氧化硅/氧化铝摩尔比为15~80；比表面积为650~980m²/g，优选720~940m²/g；孔容为0.45~1.15cm³/g，优选0.52~0.95cm³/g。

本发明方法中，步骤（1）所述的改性β沸石的制备步骤如下：

将合成后未焙烧模板剂的具有介孔结构特征的β沸石洗涤至pH值小于10，然后将β沸石进行1次铵交换得到改性β沸石，交换温度为60~110℃，优选80~100℃，所用的铵盐为氯化铵、硫酸铵或是硝酸铵，铵盐的浓度为0.1~2mol/L，优选铵盐为硝酸铵，优选浓度为0.2~1.5mol/L，交换过程的液固比（ml/g）为5~30，优选10~20；交换时间为0.5~2.0小时，优选1~1.5小时。

本发明方法中，步骤（1）所述的大孔氧化铝粉的比表面积为400~820m²/g，优选450~750 m²/g，孔容为0.55~1.55 ml/g，优选0.75~1.05 ml/g；大孔氧化铝的粒径在5~100nm之间，优选10~50nm。

本发明方法中，步骤（1）所述的酸溶液，可以是硫酸、盐酸和硝酸等无机酸，也可以是乙酸和柠檬酸等有机酸，优选硝酸溶液；酸溶液浓度为2wt%~10wt%，优选3wt%~6wt%。

本发明方法中，步骤（1）所述的干燥温度为50~150℃，优选100~120℃，干燥时间为6~12小时；焙烧温度为450~650℃，焙烧时间为2~12小时。

本发明方法中，步骤（2）所述的含有活性金属组份是VIB族金属和VIII族金属；VIB族金属优选钨（W）和钼（Mo），VIII族金属优选钴（Co）和镍（Ni），浸渍溶液的配制为本领域技术人员熟知；浸渍方法采用过饱和浸渍。

本发明方法中，步骤（2）所述的干燥温度为50~150℃，优选100~120℃，干燥时间为6~12小时；焙烧温度为450~650℃，时间为2~12小时。

本发明方法制备的加氢裂化催化剂，按催化剂重量百分比计，催化剂中各组分的含量为：改性USY分子筛组分一般为6~25%，优选10~15%；改性β沸石一般为15~70%，优选25~60%；氧化铝一般为5%~25%，优选8~20%；VIB族金属（以氧化物计）一般为10%~35%，优选15~28%；VIII族金属（以氧化物计）一般为2%~10%，优选4~8%。

本发明催化剂在处理VGO时，反应条件均在氢气存在条件下，反应压力10~20MPa，反应温度350~430℃，氢油体积比500~1800，液时体积空速0.5~5.0h^-1。

本发明方法相比于现有技术，具有如下优点：本催化剂在制备过程采用了具有双介孔结构的改性USY分子筛和具有介孔结构特征的改性β沸石，强化了在反应过程中VGO原料的加氢开环反应和链烷烃尤其是直链烷烃的异构化反应，使最终得到的反应产物中的环烷烃和直链烷烃含量大幅下降，加氢裂化产品中柴油的凝点得到了大幅降低。其中在分子筛的改性过程中模板剂一直保持在分子筛的骨架结构内，因此减少了改性过程对分子筛的结构破坏，最大程度的保持了分子筛的异构化性能，同时减少了分子筛的改性步骤，降低了成本。因此，本发明催化剂具有加氢开环能力好、异构化性能强以及制备成本低的特点。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的制备过程，但以下实施例不构成对本发明方法的限制。以下实施例采用的大孔氧化铝粉的比表面积为466 m²/g，孔容为0.78ml/g；氧化铝的粒径为35nm。

实施例1

（1）将大孔氧化铝粉、改性USY分子筛以及改性β沸石粉末混合均匀，然后加入酸溶液，充分碾压后成型，然后干燥、焙烧，得到催化剂载体；

（2）用含有活性金属组分的浸渍溶液浸渍步骤（1）得到的催化剂载体，然后干燥、焙烧，得到加氢裂化催化剂C1。催化剂性质如表1。

步骤（1）改性USY分子筛的制备步骤如下：将氧化硅/氧化铝摩尔比为20，比表面积为760m²/g的氢型USY分子筛加入到0.55mol/L的四乙基氢氧化铵溶液中，USY分子筛的加入量与溶液中的水质量比为1:10，然后在70℃下处理1.5小时，最后洗涤至pH值小于10，得到改性USY分子筛。改性USY分子筛经过焙烧后具有如下性质：孔径为3~6nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的30%，孔径为7~9nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的28%，分子筛中氧化硅/氧化铝摩尔比为14，比表面积为868m²/g，孔容为0.58ml/g。

步骤（1）改性β沸石的制备步骤如下：将合成后未焙烧模板剂的具有介孔结构特征的β沸石洗涤至pH值小于10，然后将β沸石在90℃条件下进行1次铵交换得到改性β沸石，所用的铵盐为0.5mol/L的硝酸铵溶液，交换过程的液固比（ml/g）为10，交换时间为1.5小时。改性β沸石经过焙烧后具有如下性质：分子筛氧化硅/氧化铝摩尔比为28，比表面积为790m²/g，孔容为0.72cm³/g。

实施例2

（1）将大孔氧化铝粉、改性USY分子筛以及改性β沸石粉末混合均匀，然后加入酸溶液，充分碾压后成型，然后干燥、焙烧，得到催化剂载体；

（2）用含有活性金属组分的浸渍溶液浸渍步骤（1）得到的催化剂载体，然后干燥、焙烧，得到加氢裂化催化剂C2。催化剂性质如表1。

步骤（1）改性USY分子筛的制备步骤如下：将氧化硅/氧化铝摩尔比为33，比表面积为820m²/g的氢型USY分子筛加入到0.60mol/L的四丙基氢氧化铵溶液中，USY分子筛的加入量与溶液中的水质量比为1:15，然后在80℃下处理1.0小时，最后洗涤至pH值小于10，得到改性USY分子筛。改性USY分子筛经过焙烧后具有如下性质：孔径为3~6nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的31%，孔径为7~9nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的30%，分子筛中氧化硅/氧化铝摩尔比为18，比表面积为925m²/g，孔容为0.70ml/g。

步骤（1）改性β沸石的制备步骤如下：将合成后未焙烧模板剂的具有介孔结构特征的β沸石洗涤至pH值小于10，然后将β沸石在80℃条件下进行1次铵交换得到改性β沸石，所用的铵盐为1.5mol/L的氯化铵溶液，交换过程的液固比（ml/g）为20，交换时间为1.0小时。改性β沸石经过焙烧后具有如下性质：分子筛氧化硅/氧化铝摩尔比为45，比表面积为864m²/g，孔容为0.65cm³/g。

实施例3

（1）将大孔氧化铝粉、改性USY分子筛以及改性β沸石粉末混合均匀，然后加入酸溶液，充分碾压后成型，然后干燥、焙烧，得到催化剂载体；

（2）用含有活性金属组分的浸渍溶液浸渍步骤（1）得到的催化剂载体，然后干燥、焙烧，得到加氢裂化催化剂C3。催化剂性质如表1。

步骤（1）改性USY分子筛的制备步骤如下：将氧化硅/氧化铝摩尔比为16，比表面积为735m²/g的氢型USY分子筛加入到0.23mol/L的四丁基氢氧化铵溶液中，USY分子筛的加入量与溶液中的水质量比为1:16，然后在60℃下处理2.0小时，最后洗涤至pH值小于10，得到改性USY分子筛。改性USY分子筛经过焙烧后具有如下性质：孔径为3~6nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的34%，孔径为7~9nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的26%，分子筛中氧化硅/氧化铝摩尔比为12，比表面积为816m²/g，孔容为0.58ml/g。

步骤（1）改性β沸石的制备步骤如下：将合成后未焙烧模板剂的具有介孔结构特征的β沸石洗涤至pH值小于10，然后将β沸石在70℃条件下进行1次铵交换得到改性β沸石，所用的铵盐为0.4mol/L的硝酸铵溶液，交换过程的液固比（ml/g）为8，交换时间为1.5小时。改性β沸石经过焙烧后具有如下性质：分子筛氧化硅/氧化铝摩尔比为68，比表面积为924m²/g，孔容为0.82cm³/g。

实施例4

（1）将大孔氧化铝粉、改性USY分子筛以及改性β沸石粉末混合均匀，然后加入酸溶液，充分碾压后成型，然后干燥、焙烧，得到催化剂载体；

（2）用含有活性金属组分的浸渍溶液浸渍步骤（1）得到的催化剂载体，然后干燥、焙烧，得到加氢裂化催化剂C4。催化剂性质如表1。

步骤（1）改性USY分子筛的制备步骤如下：将氧化硅/氧化铝摩尔比为26，比表面积为6765m²/g的氢型USY分子筛加入到0.75mol/L的四乙基氢氧化铵溶液中，USY分子筛的加入量与溶液中的水质量比为1:12，然后在70℃下处理1.0小时，最后洗涤至pH值小于10，得到改性USY分子筛。改性USY分子筛经过焙烧后具有如下性质：孔径为3~6nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的26%，孔径为7~9nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的38%，分子筛中氧化硅/氧化铝摩尔比为10.1，比表面积为918m²/g，孔容为0.73ml/g。

步骤（1）改性β沸石的制备步骤如下：将合成后未焙烧模板剂的具有介孔结构特征的β沸石洗涤至pH值小于10，然后将β沸石在85℃条件下进行1次铵交换得到改性β沸石，所用的铵盐为0.6mol/L的氯化铵溶液，交换过程的液固比（ml/g）为11，交换时间为1.0小时。改性β沸石经过焙烧后具有如下性质：分子筛氧化硅/氧化铝摩尔比为35，比表面积为853m²/g，孔容为0.76cm³/g。

对比例1

采用常规的USY分子筛、大孔氧化铝以及常规改性β沸石混合均匀，然后加入酸溶液，充分碾压后成型，其余制备条件同实施例1，得到加氢裂化催化剂BC1。催化剂性质如表1。

催化性能评价。

评价装置采用200m1小型加氢装置进行，活性评价前对催化剂进行预硫化。评价催化剂活性所用原料油性质及反应工艺条件见表2和表3，催化剂反应性能对比结果见表4。评价催化剂时，原料油先经过加氢精制催化剂床层然后直接进入加氢裂化催化剂床层，经过加氢精制催化剂床层时控制原料油中的有机氮含量低于10ppm。

表1催化剂的组成

表2工艺条件

表3原料性质

表4催化剂反应性能

加氢裂化反应结果表明，本发明的催化剂与对比例催化剂相比，转化率相同时，反应温度低3~13℃，柴油产品的凝点和直链烷烃含量均比对比例的要低。说明本发明方法制备的催化剂具有加氢开环性能好、加氢异构化能力强的特点。

Claims (16)

1.一种最大量生产低凝点柴油的催化剂制备方法，其特征在于：包括如下内容：

（1）将大孔氧化铝粉、改性USY分子筛和改性β沸石粉末混合均匀，然后加入酸溶液，充分碾压后成型，然后干燥、焙烧，得到催化剂载体；

（2）用含有活性金属组分的浸渍溶液浸渍步骤（1）得到的催化剂载体，然后干燥、焙烧，得到加氢裂化催化剂；

其中，步骤（1）所述的改性USY分子筛经过焙烧后具有如下性质：孔径为3~6nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的15%~40%；孔径为7~9nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的20%~50%；分子筛中氧化硅/氧化铝摩尔比为7~25；比表面积为680~980m²/g；孔容为0.42~0.75mL/g。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：孔径为3~6nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的20%~35%；孔径为7~9nm的孔体积占改性USY分子筛总孔容的22%~45%；分子筛中氧化硅/氧化铝摩尔比为12~20；比表面积为750~950m²/g；孔容为0.45~0.71mL/g。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的改性USY分子筛的制备步骤如下：配制浓度为0.15~0.80mol/L的有机碱水溶液，有机碱为四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵，向溶液中加入USY分子筛，加入的USY分子筛为氢型，氧化硅/氧化铝摩尔比为7~35，比表面积为650~800m²/g，USY分子筛的加入量与无机碱水溶液中的水质量比为1:5~20，首先在50~90℃下处理0.5~3小时，然后洗涤至pH值小于10，最后得到改性USY分子筛。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的改性β沸石经过焙烧后具有如下性质：分子筛氧化硅/氧化铝摩尔比为15~80；比表面积为650~980m²/g；孔容为0.45~1.15cm³/g。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：比表面积为720~940m²/g；孔容为0.52~0.95cm³/g。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的改性β沸石的制备步骤如下：将合成后未焙烧模板剂的具有介孔结构特征的β沸石洗涤至pH值小于10，然后将β沸石进行1次铵交换得到改性β沸石，交换温度为60~110℃，所用的铵盐为氯化铵、硫酸铵或是硝酸铵，铵盐的浓度为0.1~2mol/L，交换过程的液固比为5~30 mL/g；交换时间为0.5~2.0小时。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：交换温度为80~100℃，铵盐为硝酸铵，浓度为0.2~1.5mol/L，交换过程的液固比为10~20 mL/g；交换时间为1~1.5小时。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的大孔氧化铝粉的比表面积为400~820m²/g，孔容为0.55~1.55mL/g；大孔氧化铝的粒径为5~100nm。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的大孔氧化铝粉的比表面积为450~750 m²/g，孔容为0.75~1.05mL/g；大孔氧化铝的粒径在为10~50nm。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的酸溶液浓度为2wt%~10wt%。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的干燥温度为50~150℃，干燥时间为6~12小时；焙烧温度为450~650℃，焙烧时间为2~12小时。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述的含有活性金属组份是VIB族金属和VIII族金属；VIB族金属选自钨和钼，VIII族金属选自钴和镍，浸渍方法采用过饱和浸渍。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述的干燥温度为50~150℃，干燥时间为6~12小时；焙烧温度为450~650℃，时间为2~12小时。

14.权利要求1至13任一方法制备的催化剂，其特征在于：按催化剂重量百分比计，催化剂中各组分的含量为：改性USY分子筛组分为6%~25%；改性β沸石为15%~70%；氧化铝为5%~25%；VIB族金属，以氧化物计，为10%~35%；VIII族金属，以氧化物计，为2%~10%。

15.根据权利要求14所述的催化剂，其特征在于：按催化剂重量百分比计，催化剂中各组分的含量为：改性USY分子筛组分为10%~15%；改性β沸石为25%~60%；氧化铝为8%~20%；VIB族金属，以氧化物计，为15%~28%；VIII族金属，以氧化物计，为4%~8%。

16.权利要求14所述催化剂在处理VGO时的应用，其特征在于：反应条件均在氢气存在条件下，反应压力10~20MPa，反应温度350~430℃，氢油体积比500~1800，液时体积空速0.5~5.0h^-1。