CN111375429B - 一种硫化型加氢催化剂制备方法 - Google Patents

一种硫化型加氢催化剂制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硫化型加氢催化剂的制备方法,所述方法有如下几种方式:(1)在载体中分别引入第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体、第二加氢活性金属组分的前驱体、有机化合物,引入组分后均进行低温热处理;(2)将第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体和第二加氢活性金属组分的前驱体配成浸渍溶液,浸渍载体后进行低温热处理;然后引入有机化合物并进行低温热处理;(3)在载体中引入有机化合物进行低温热处理,然后将第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体溶液和第二加氢活性金属组分的前驱体溶液配成浸渍溶液,浸渍前面的催化剂前体后进行低温热处理。所述制备方法能保证活性金属在载体表面的高度分散,又能解决装置的气密难题。

Description

一种硫化型加氢催化剂制备方法
技术领域
本发明属于炼油化工领域,特别是涉及一种硫化型加氢催化剂制备方法。
背景技术
常规的加氢催化剂为氧化态,而实际使用时真正起活性作用的物质为硫化态,所以在使用前需在反应器内进行硫化。这不仅增加了生产成本,而且硫化过程容易对人和环境造成污染,因此国内外的科研人员都积极寻求解决办法。目前的研究主要集中在两方面:一方面是器外预硫化,另一方面是直接制备硫化型催化剂。器外预硫化是指采用升华、熔融或浸渍的方法将硫化剂引入氧化态催化剂的孔隙中,然后在惰性气体的存在下经升温处理使催化剂部分预硫化,最后将催化剂装入反应器中,在氢气存在下完成催化剂的最终预硫化。器外预硫化的研究较为深入,相关报道也较多,如抚顺石油化工研究院的EPRES加氢催化剂器外预硫化方法等。器外预硫化技术与器内硫化相比,具有催化剂活性高,节约开工时间,简化开工步骤,对人和环境污染小等优点,但器外预硫化与器内预硫化一样,预硫化过程中在氢气作用下,氧化态催化剂可能出现氢解反应,而且活性组分与载体结合力往往太强,使加氢催化剂不能被完全硫化,导致催化剂的活性不能进一步提高。催化剂经过氧化态再预硫化使用,使催化剂的生产步骤增加,生产成本加大,直接影响工艺的经济性。故各国对直接制备硫化型催化剂的研究极为重视。
US4,528,089介绍了一种加氢脱硫和加氢脱氮催化剂的制备方法,用硫代钼酸铵或烃基硫代钼酸铵为原料,在密闭的高压釜中氢气存在下反应得到粉末状催化剂。US4,650,563先将镍或钴的无机盐和硫代钼酸铵以及乙二胺混合,在一定条件下反应生成复合物,然后在含有硫化氢的氢气中反应得到所需催化剂。
US7,132,386报道了一种制备钴钼硫化型催化剂的方法,先将硫代钼酸铵、氯化钴和烷基溴化氨混合生成中间产物,再将其移入反应釜内,在300℃,500psi氢压下反应生成MoS2和Co9S8。US6,451,729将硫代钼酸铵溶于有机溶剂中,在高温氢气存在下产生高比表面的非负载型MoS2催化剂,该催化剂的加氢裂化活性高。CN1569331A公开了一种改性钴钼基硫化物催化剂及其制备方法,通过配制硫代钼酸铵溶液,共沉淀钼、钴和第三种过渡金属组元,在氮气保护下焙烧,制得黑色粉末状催化剂。以上技术的不足是催化剂需在保护气中焙烧,制备成本高,且只能制备粉末状催化剂,不能用于大规模的加氢装置。工艺流程复杂,加工成本高。
CN1557917A公开了一种硫化型加氢催化剂及其制备方法,该催化剂的制备方法主要是对常规催化剂的载体通过采用可溶性硫代钼酸盐和硫代钨酸盐溶液将第VIB族金属Mo和W的前驱体引入到加氢催化剂载体的孔隙中,在氮气保护下350℃焙烧4小时,再用含Ni,Co的溶液浸渍,在氮气保护下350℃焙烧4小时,从而制备Mo、W、Co、Ni的负载型硫化物催化剂。该专利的缺点是催化剂需在保护气中焙烧,加工成本高。而且先形成MoS2和WS2后形成NiS和CoS,不利于形成Co-Mo(W)-S或Ni-Mo(W)-S的活性相,影响催化剂的加氢活性。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种硫化型加氢催化剂的制备方法,所述制备方法得到的催化剂在后续开工过程中,低温下第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体与有机化合物形成的中间体稳定存在,使装置的高温气密顺利进行,当温度上升到一定时中间体才开始分解,第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体原位分解形成的硫化物片晶,同时第二加氢活性金属占据硫化物的边角棱位,形成高活性的Ⅱ类活性相。由于避免了第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体过早地分解,硫化物片晶与载体的结合力增大,最终形成了高分散的活性相。所述制备方法既能保证活性金属在载体表面的高度分散,又能解决装置的气密难题。
本发明第一方面提供一种硫化型加氢催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下内容:在载体中分别引入第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体溶液、第二加氢活性金属组分的前驱体溶液、有机化合物溶液三种组分,引入每种组分后均进行低温热处理,引入三种组分的先后顺序是任意的。
本发明第二方面提供第二种硫化型加氢催化剂制备方法,所述制备方法包括如下内容:
(1)将第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体溶液和第二加氢活性金属组分的前驱体溶液配成浸渍溶液,浸渍载体后进行低温热处理;
(2)向步骤(1)得到的载体中引入有机化合物溶液,然后进行低温热处理。
本发明第三方面提供一种硫化型加氢催化剂制备方法,所述制备方法包括如下内容:
(1)在载体中引入有机化合物溶液,进行低温热处理,
(2)将第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体溶液和第二加氢活性金属组分的前驱体溶液配成浸渍溶液,浸渍步骤(1)得到的载体,然后进行低温热处理。
本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,所述第一加氢活性金属组分为第VIB族金属,进一步优选为Mo和/或W。
本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,所述第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体为硫代钼酸盐、硫代钨酸盐、烃基硫代钼酸盐和烃基硫代钨酸盐中的一种或几种,所述烃基硫代钼酸盐和烃基硫代钨酸盐中的烃基为烷基、环烷基或烯烃,烃基的碳原子数为1~100,优选为2~20。
本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,第二加氢活性金属组分为第Ⅷ族金属,进一步优选为Ni和/或Co。所述的第二加氢活性金属组分的前驱体溶液为第Ⅷ族金属的无机盐溶液,所述无机盐可以为硝酸盐、碳酸盐、碱式碳酸盐、醋酸盐、氯化物中的一种或多种,进一步优选为硝酸镍、碱式碳酸镍、柠檬酸镍、硝酸钴、碱式碳酸钴、柠檬酸钴中的一种或几种。
本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,所述载体为氧化铝、氧化硅、无定型硅铝、氧化钛、分子筛中的一种或几种。
本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,所述的有机化合物为四羟甲基磷盐及其同系物,具体可以为四羟甲基氯化磷及其同系物、四羟甲基硫酸磷及其同系物中的一种或几种,取代的烃类可以相同,也可以不同,可以是饱和或不饱和、直链或支链、环烷基或芳香基,烃类的碳原子数可以为1~10。具体可以为四羟乙基氯化磷,四羟基苯胺甲基氯化磷,四羟基苯甲基氯化磷,四羟基丙基氯化磷,四羟基乙烯基氯化磷,四羟乙基甲基硫酸磷,四羟基苯胺甲基硫酸磷,四羟基苯甲基硫酸磷,四羟基丙基硫酸磷,四羟基乙烯基硫酸磷中的一种或几种。
本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,将第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体溶液和第二加氢活性金属组分的前驱体溶液配成浸渍溶液,浸渍溶液中第Ⅷ族金属和第VIB族金属的用量和比例为本领域技术人员所熟知,技术人员可以根据所生产催化剂的需要具体确定,以氧化物重量计一般为5%~50%。配置浸渍溶液过程中通常需要加入络合剂等,络合剂的种类和用量也是本领域技术人员所掌握的。
本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,所述第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体溶液的用量以加氢催化剂金属组分为准。
本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,所述有机化合物用量为催化剂重量的2%~50%,优选5%~30%。
本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,所述低温热处理的温度为20~200℃,优选为60~160℃,时间为1~24h,优选为3~12h。
本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,所述低温热处理可在空气、氮气或惰性气体气氛下进行。
本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,所述的加氢催化剂可以为加氢精制催化剂、加氢裂化催化剂、加氢处理催化剂中的任一种。
与现有的技术相比,本发明硫化型加氢催化剂制备方法具有如下优点:
1、本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,有机化合物与硫化物前驱体可以在催化剂的制备过程中形成中间体,生成的中间体均匀负载在催化剂的表面和孔道中,在催化剂开工过程中,低温时中间体稳定存在,使装置的高压气密顺利进行,当温度上升到一定时中间体才开始分解,第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体原位分解形成的硫化物片晶,同时第二加氢活性金属占据硫化物的边角棱位,形成高活性的Ⅱ类活性相。由于避免了第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体过早地分解,硫化物片晶与载体的结合力增大,最终形成了高分散的活性相。本制备方法既能保证活性金属在载体表面的高度分散,克服原有的活性金属硫化物与载体作用力弱的问题,又能解决装置的气密难题。
2、本发明硫化型加氢催化剂制备方法中,催化剂不经过氧化态,生产工艺简单,催化剂制备成本低;开工时易于生成高活性的二类活性相,活性金属始终保持高分散状态,催化剂使用性能进一步提高。催化剂的储存、运输和装填与氧化态催化剂相同,无附加成本。在氢气存在下升温开工即可,节约开工时间,对环境友好。
附图说明
图1为本发明实施例1所得催化剂A的TEM照片。
图2为本发明比较例1所得催化剂F的TEM照片。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明的技术特点,但这些实施例不能限制本发明。
实施例1
载体的制备:
称取拟薄水铝石(山东氧化铝厂生产,以重量计干基为73%)900g,田菁粉19g,柠檬酸32g,硝酸(重量浓度30%)48mL,硅胶(以重量计含二氧化硅30%)159mL,去离子水250mL混合均匀,在挤条机上挤成1.2mm三叶草条,干燥后在600℃焙烧3小时,即得所需催化剂载体。
实施例2
取四硫代钼酸铵溶液(含氧化钼30 g/100mL)浸渍载体后于100℃低温热处理3小时,得到催化剂前体A,取硝酸镍溶液(含氧化镍5.2g/100mL)浸渍所得催化剂前体A,于100℃热处理3小时,得到催化剂前体B,取四羟甲基硫酸磷水溶液(溶液浓度为75wt%)50g喷淋催化剂前体B,喷淋后将样品放入鼓风干燥箱中在100℃热处理3小时,即得硫化型催化剂A。
实施例3
取四羟甲基硫酸磷水溶液(溶液浓度为75wt%)50g,浸渍载体后于120℃低温热处理3h,得到催化剂前体A,再用四硫代钼酸铵溶液(含氧化钼30 g/100mL)浸渍催化剂前体A,接着于120℃低温热处理3h,得到催化剂前体B,最后取硝酸镍溶液(含氧化镍5.2g/100mL)浸渍所得催化剂前体B,于120℃热处理3小时,即得硫化型催化剂B。
实施例4
取四硫代钼酸铵(含氧化钼16g/100mL)以及四硫代钨酸铵(含氧化钨13.5 g/100mL)混合配成溶液,之后取硝酸钴(含氧化钴4.6g/100mL)和柠檬酸的络合液与之混合,浸渍载体后于150℃热处理3小时,得到催化剂前体A,再取四羟乙基硫酸磷水溶液65mL(含四羟乙基硫酸磷36g)喷浸所得催化剂前体A,于150℃热处理3小时后,即得硫化型催化剂C。
实施例5
与实施例3相同,不同之处在于取四羟基丙基氯化磷水溶液(溶液浓度为70wt%)50g,浸渍载体后于120℃低温热处理3h,得到催化剂前体A,其他与实施例3相同,即得硫化型催化剂D。
实施例6
与实施例2相同,不同之处在于将四硫代钼酸铵改为二硫代钼酸铵。得到硫化型催化剂E。
比较例1
硫化型催化剂F的制备
与实施例2制备相同,只是不添加有机化合物。即得催化剂F。
催化剂活性稳定性评价
对实施例2-6得到的催化剂A、催化剂B、催化剂C、催化剂D、催化剂E和比较例1得到的催化剂F进行活性稳定性评价,评价在200mL固定床加氢处理装置上进行。装置气密后,通入氢气并直接以20℃/h升温至280℃恒温3h,然后再通入原料油,继续升温至350℃再恒温8h后取样分析。评价用原料油为常三线原料油(馏程170~370℃,密度(20℃)0.8762g/cm-3,S含量为6432μg/g,N含量为84.1μg/g),工艺条件为:反应压力5.0MPa,体积空速1.5h-1,反应温度350℃,氢油比1000。评价结果见表1。
上述评价试验完成后,对评价后的催化剂A、催化剂B、催化剂C、催化剂D、催化剂E、催化剂F取样,然后进行透射电子显微镜TEM分析,任意选取TEM照片20张,统计照片中的二硫化钼相的条纹层数和长度,计算其平均值,其结果如表2所示。
表1 催化剂的评价结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2 MoS2片晶的平均层数和长度
Figure DEST_PATH_IMAGE002
通过表2数据可以看出,实施例2-6得到的催化剂A、催化剂B、催化剂C、催化剂D、催化剂E与比较例1得到的催化剂F相比,MoS2片晶的平均层数相差较小,而平均长度却比催化剂F短很多,平均长度与活性金属在载体上的分散程度有关,平均长度小说明金属在载体上的分散度高,因此本发明方法能够提高金属在载体上的分散度,并产生较多的活性位,进而提高了催化剂的加氢活性。

Claims (12)

1.一种硫化型加氢催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下内容:在载体中分别引入第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体溶液、第二加氢活性金属组分的前驱体溶液、有机化合物三种组分,引入每种组分后均进行低温热处理,引入三种组分的先后顺序是任意的;
载体为氧化铝、氧化硅、无定型硅铝、氧化钛、分子筛中的一种或几种;第一加氢活性金属组分为第VIB族金属,第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体为硫代钼酸盐、硫代钨酸盐、烃基硫代钼酸盐和烃基硫代钨酸盐中的一种或几种;第二加氢活性金属组分为第Ⅷ族金属,第二加氢活性金属组分的前驱体溶液为第Ⅷ族金属的无机盐溶液;有机化合物为四羟甲基磷盐及其同系物;低温热处理的温度为20~200℃,时间为1~24h;低温热处理在空气、氮气或惰性气体气氛下进行。
2.一种硫化型加氢催化剂制备方法,所述制备方法包括如下内容:
(1)将第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体溶液和第二加氢活性金属组分的前驱体溶液配成浸渍溶液,浸渍载体后进行低温热处理;
(2)向步骤(1)得到的催化剂前体中引入有机化合物,然后进行低温热处理;
载体为氧化铝、氧化硅、无定型硅铝、氧化钛、分子筛中的一种或几种;第一加氢活性金属组分为第VIB族金属,第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体为硫代钼酸盐、硫代钨酸盐、烃基硫代钼酸盐和烃基硫代钨酸盐中的一种或几种;第二加氢活性金属组分为第Ⅷ族金属,第二加氢活性金属组分的前驱体溶液为第Ⅷ族金属的无机盐溶液;有机化合物为四羟甲基磷盐及其同系物;低温热处理的温度为20~200℃,时间为1~24h;低温热处理在空气、氮气或惰性气体气氛下进行。
3.一种硫化型加氢催化剂制备方法,所述制备方法包括如下内容:
(1)在载体中引入有机化合物,进行低温热处理,
(2)将第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体溶液和第二加氢活性金属组分的前驱体溶液配成浸渍溶液,浸渍步骤(1)得到的催化剂前体,然后进行低温热处理;
载体为氧化铝、氧化硅、无定型硅铝、氧化钛、分子筛中的一种或几种;第一加氢活性金属组分为第VIB族金属,第一加氢活性金属组分的硫化物前驱体为硫代钼酸盐、硫代钨酸盐、烃基硫代钼酸盐和烃基硫代钨酸盐中的一种或几种;第二加氢活性金属组分为第Ⅷ族金属,第二加氢活性金属组分的前驱体溶液为第Ⅷ族金属的无机盐溶液;有机化合物为四羟甲基磷盐及其同系物;低温热处理的温度为20~200℃,时间为1~24h;低温热处理在空气、氮气或惰性气体气氛下进行。
4.按照权利要求1-3中任一权利要求所述的制备方法,其特征在于:第一加氢活性金属组分为Mo和/或W。
5.按照权利要求1-3中任一权利要求所述的制备方法,其特征在于:烃基硫代钼酸盐和烃基硫代钨酸盐中的烃基为烷基、环烷基或烯烃,烃基的碳原子数为1~100。
6.按照权利要求1-3中任一权利要求所述的制备方法,其特征在于:烃基硫代钼酸盐和烃基硫代钨酸盐中的烃基为烷基、环烷基或烯烃,烃基的碳原子数为2~20。
7.按照权利要求1-3中任一权利要求所述的制备方法,其特征在于:第二加氢活性金属组分为Ni和/或Co。
8.按照权利要求1-3中任一权利要求所述的制备方法,其特征在于:无机盐为硝酸盐、碳酸盐、碱式碳酸盐、醋酸盐、氯化物中的一种或多种。
9.按照权利要求1-3中任一权利要求所述的制备方法,其特征在于:第二加氢活性金属组分的前驱体溶液为硝酸镍、碱式碳酸镍、柠檬酸镍、硝酸钴、碱式碳酸钴、柠檬酸钴中的一种或几种。
10.按照权利要求1-3中任一权利要求所述的制备方法,其特征在于:有机化合物为四羟甲基氯化磷及其同系物、四羟甲基硫酸磷及其同系物中的一种或几种。
11.按照权利要求1-3中任一权利要求所述的制备方法,其特征在于:有机化合物为四羟乙基氯化磷,四羟基苯胺甲基氯化磷,四羟基苯甲基氯化磷,四羟基丙基氯化磷,四羟基乙烯基氯化磷,四羟乙基甲基硫酸磷,四羟基苯胺甲基硫酸磷,四羟基苯甲基硫酸磷,四羟基丙基硫酸磷,四羟基乙烯基硫酸磷中的一种或几种。
12.按照权利要求1-3中任一权利要求所述的制备方法,其特征在于:低温热处理的温度为60~160℃,时间为3~12h。
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