CN112916041A - 一种油溶性钼基离子液体催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油溶性钼基离子液体催化剂及其制备方法和应用,该催化剂为由有机阳离子和无机阴离子组成,其中阳离子为含有长链烷基的季铵、咪唑、吡啶或吡咯阳离子中的一种,阴离子为钼酸根阴离子,长链烷基使其具有良好的油溶性,可高效分散在重质油中,钼酸根阴离子则提供钼源,经原位硫化后形成纳米级的活性MoS2相颗粒,发挥催化加氢作用。本发明还提供了油溶性钼基离子液体催化剂的制备方法,从三级胺和卤代烷烃出发,经季铵化、阴离子交换、酸碱中和等三步反应即可制得催化剂,制备过程简单且无需用到剧毒试剂,总体成本较为低廉。本发明提供的催化剂可用于各种重质油的悬浮床催化加氢裂化,具有转化率高、结焦率低、杂质脱除效果好的特点。

Description

一种油溶性钼基离子液体催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域,具体涉及一种油溶性钼基离子液体催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着各国对原油资源的不断开采和利用,原油重质化、劣质化的问题日益严峻。目前,常规原油占世界原油总储量的比例已不到30%,大部分为劣质重油。劣质重油的主要组分是大分子量的碳氢化合物,还含有大量的硫、氮、氧、金属等杂质。如何将劣质重油转化为高效、清洁的轻质燃料油,是当前石油加工领域的一个重要课题。催化加氢裂化是将劣质重油转化为高效、清洁的轻质燃料油的一项先进技术,可分为固定床加氢裂化、移动床加氢裂化、沸腾床加氢裂化和悬浮床加氢裂化四类。其中,悬浮床加氢裂化的原料油适应性广、工艺流程简单、设备投资成本低,并且转化率高、生焦率低,相较于其他加氢裂化技术更具有应用前景和推广价值。
悬浮床加氢裂化技术的核心在于催化剂,其中油溶性钼基催化剂是一类高效的加氢催化剂,它们可均匀分散在原料油中,使得反应过程中原位形成的活性相颗粒粒径小,提高活性位点暴露程度,增加与反应物的接触效率,从而提高转化率并降低生焦率。已报道的油溶性钼基催化剂有很多种,典型的如意大利Eni公司开发的长链脂肪酸钼(如异辛酸钼)催化剂,以之为基础的EST工艺已实现长期、稳定的工业化运行。该工艺能够能将各种劣质重油进行深度转化,并且金属脱除率可达99%,脱硫率可达85%。国内一些单位如中国石油大学(华东)、中国石油化工股份有限公司、中国石油天然气股份有限公司等也开发了多种用于重质油悬浮床加氢裂化的油溶性钼基催化剂,并申请了一系列专利,如CN202010553349.3、CN01106013.1、CN201210212024.4等。然而,无论是意大利Eni公司开发的长链脂肪酸钼,还是国内各单位开发的其他油溶性钼基催化剂,它们大都合成路线复杂、成本高,且需用到各种剧毒试剂,这限制了油溶性钼基催化剂在工业上的推广和应用。
离子液体又被称作室温熔融盐,是在常温或接近常温的条件下为液态的一类有机离子化合物,它们具有液程宽、挥发性低、稳定性好的特点。特别值得一提的是,离子液体还具有结构可设计性,即通过不同的阴阳离子组合,或在其骨架上嫁接不同的官能团,可获得各种具有特定功能的离子液体。近年来,离子液体在电化学、分离、合成等领域的得到了广泛的应用,然而将其用于重质油的催化加氢裂化方面的报道仍然尚付阙如。
发明内容
本发明旨在解决现有的油溶性钼基催化剂合成路线复杂、成本高且需用到各种剧毒试剂的问题,利用离子液体的特殊性质,特别是其结构可设计性,提供了一种新型、高效且易合成、低成本的油溶性钼基离子液体催化剂及其制备方法。
本发明采用如下技术方案:
一种油溶性钼基离子液体催化剂,所述催化剂为由有机阳离子和无机阴离子组成的含有长链烷基的季铵钼酸盐、咪唑钼酸盐、吡啶钼酸盐或吡咯钼酸盐中的一种,它们的化学结构式分别如下:
含长链烷基季铵钼酸盐的化学结构式为,
Figure BDA0002924526080000021
含长链烷基咪唑钼酸盐的化学结构式为,
Figure BDA0002924526080000031
含长链烷基吡啶钼酸盐的化学结构式为,
Figure BDA0002924526080000032
含长链烷基吡咯钼酸盐的化学结构式为,
Figure BDA0002924526080000033
式中R为C6~C18的直链或支链烷基。
一种油溶性钼基离子液体催化剂的制备方法,包括如下步骤:
S1、将相应三级胺与卤代烷烃溶解在回流溶剂中,加热回流20~28小时后,旋蒸除去回流溶剂,粗产品用萃取溶剂萃取3~5次除去未转化的原料,再真空干燥24~48小时得到中间体A;
S2、将中间体A溶解在有机溶剂中,然后加入到装填有OH-型强碱性阴离子交换树脂的离子交换柱中,用有机溶剂洗脱,收集pH>8的强碱性洗脱液,得到中间体B;
S3、将钼酸加入到中间体B中,先在室温下搅拌6~8小时,再加热到40~60℃搅拌10~16小时,然后旋蒸除去有机溶剂,最后真空干燥24~48小时得到目标催化剂。
所述步骤S1中三级胺为叔胺、甲基咪唑、吡啶或甲基吡咯中的一种。
所述步骤S1中三级胺与卤代烷烃摩尔比为1:1~1.2,所述回流溶剂为乙醇、乙腈或丙酮中的一种,所述萃取溶剂为体积比为5~50:1的乙醚/乙腈混合溶剂;
所述步骤S2中有机溶剂为乙醇、乙腈或丙酮中的一种。
所述步骤S3中的钼酸与中间体B中OH-含量摩尔比为1:(2~2.4)。
所述步骤S1和步骤S3中的真空干燥温度为60~80℃。
一种油溶性钼基离子液体催化剂在重质油悬浮床加氢裂化中的应用,包括以下步骤:
P1、称取重质油加入到悬浮床裂化反应器中,再依次加入油溶性钼基离子液体催化剂和硫粉,将反应器密封,开启搅拌使原料充分混合,得到混合物;
P2、将装有步骤P1所得混合物的反应器内的空气用氢气置换,并充入氢气至一定压力,开启程序升温,升温速率设为4~6℃/min,先在硫化温度下硫化50~70min,然后继续升温,在反应温度下进行裂化反应。
所述步骤P1中催化剂加入量为400~1200ppm Mo,加入的硫粉为升华硫粉,加入的催化剂和硫粉的S/Mo原子比为8~12;
所述步骤P1中搅拌速率为400~800rpm。
所述步骤P2中硫化温度为200~300℃;裂化反应温度为360~460℃,反应压力为10~30MPa,反应时间为1~6小时。。
本发明技术方案,具有如下优点:
A.本发明提供的油溶性钼基离子液体催化剂,由于结构中含有长链烷基而具有良好的油溶性,可高效分散在重质油中;钼酸根阴离子则提供钼源,经原位硫化后形成纳米级的活性MoS2相颗粒,发挥催化加氢作用。活性MoS2相颗粒与重质油和氢气充分接触,可提高催化活性,同时抑制结焦作用。
B.本发明提供的油溶性钼基离子液体催化剂制备过程简单且无需用到剧毒试剂,从三级胺和卤代烷烃出发,经季铵化、阴离子交换、酸碱中和等三步反应即可制得催化剂。相对于已有的油溶性钼基催化剂来说,本发明提供的催化剂成本较为低廉,易于工业推广和应用。
C.本发明提供的油溶性钼基离子液体催化剂是一种高效的加氢催化剂,可用于各种重质油的悬浮床催化加氢裂化,具有转化率高、结焦率低、杂质脱除效果好的特点。
具体实施方式
下面将对本发明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。
本发明提供了一种油溶性钼基离子液体催化剂,其特征在于,所述催化剂为由有机阳离子和无机阴离子组成的含有长链烷基的季铵钼酸盐、咪唑钼酸盐、吡啶钼酸盐或吡咯钼酸盐中的一种,它们的化学结构式分别如下:
含长链烷基季铵钼酸盐的化学结构式为,
Figure BDA0002924526080000051
含长链烷基咪唑钼酸盐的化学结构式为,
Figure BDA0002924526080000052
含长链烷基吡啶钼酸盐的化学结构式为,
Figure BDA0002924526080000061
含长链烷基吡咯钼酸盐的化学结构式为,
Figure BDA0002924526080000062
式中R为C6~C18的直链或支链烷基。
本发明提供的油溶性钼基离子液体催化剂,由于结构中含有长链烷基而具有良好的油溶性,可高效分散在重质油中;钼酸根阴离子则提供钼源,经原位硫化后形成纳米级的活性MoS2相颗粒,发挥催化加氢作用。活性MoS2相颗粒与重质油和氢气充分接触,可提高催化活性,同时抑制结焦作用。
本发明还提供了一种油溶性钼基离子液体催化剂的制备方法,包括如下步骤:
S1、将相应的三级胺与卤代烷烃按摩尔比为1:1~1.2溶解在回流溶剂中,加热回流20~28小时后,旋蒸除去回流溶剂,粗产品用萃取溶剂萃取3~5次除去未转化的原料,再在60~80℃温度下真空干燥24~48小时得到中间体A,其中三级胺为叔胺、甲基咪唑、吡啶或甲基吡咯中的一种,回流溶剂为乙醇、乙腈或丙酮中的一种,萃取溶剂为体积比为5~50:1的乙醚/乙腈混合溶剂;
S2、将中间体A溶解在有机溶剂中,然后加入到装填有OH-型强碱性阴离子交换树脂的离子交换柱中,用有机溶剂洗脱,收集pH>8的强碱性洗脱液,得到中间体B,其中有机溶剂为乙醇、乙腈或丙酮中的一种;
S3、将钼酸加入到中间体B中(钼酸与中间体B中OH-含量摩尔比为1:2~2.4),先在室温下搅拌6~8小时,再加热到40~60℃搅拌10~16小时,然后旋蒸除去有机溶剂,最后在60~80℃温度下真空干燥24~48小时得到目标催化剂。
本发明提供的油溶性钼基离子液体催化剂制备过程简单且无需用到剧毒试剂,从三级胺和卤代烷烃出发,经季铵化、阴离子交换、酸碱中和等三步反应即可制得催化剂。相对于已有的油溶性钼基催化剂来说,本发明提供的催化剂成本较为低廉,易于工业推广和应用。
另外,本发明还提供了一种油溶性钼基离子液体催化剂在重质油悬浮床加氢裂化中的应用,包括以下步骤:
P1、称取重质油加入到悬浮床裂化反应器中,再依次加入油溶性钼基离子液体催化剂和升华硫粉,其中催化剂加入量为400~1200ppm Mo,加入的催化剂和升华硫粉的S/Mo原子比为8~12。将反应器密封,开启搅拌,在400~800rpm搅拌速率下使原料充分混合,得到混合物;
P2、将装有步骤P1所得混合物的反应器内的空气用氢气置换,并充入氢气至一定压力,开启程序升温,升温速率设为4~6℃/min,先在硫化温度下硫化50~70min,然后继续升温,在反应温度下进行裂化反应,其中硫化温度为200~300℃,裂化反应温度为360~460℃,反应压力为10~30MPa,反应时间为1~6小时。
本发明提供的油溶性钼基离子液体催化剂是一种高效的加氢催化剂,可用于各种重质油的悬浮床催化加氢裂化,具有转化率高、结焦率低、杂质脱除效果好的特点。
以下将通过具体的实施例对本发明进行详细描述。
一、油溶性钼基离子液体催化剂及其制法实施例
实施例1:
本实施例提供一种三己基甲基铵钼酸盐([N6661]2[MoO4])催化剂及其制法:
(1)将26.9513g三己胺和17.0319g碘甲烷溶解在400mL乙醇中,加热回流24小时后,旋蒸除去乙醇,粗产品用体积比为5:1的乙醚/乙腈萃取5次除去未转化的原料,再在80℃下真空干燥24小时得到中间体三己基甲基铵碘盐([N6661][I]);
(2)将中间体三己基甲基铵碘盐([N6661][I])溶解在乙醇中,加入到装填有商业型号为Amberlite IRA-900的OH-型强碱性阴离子交换树脂的离子交换柱中,用乙醇洗脱,收集pH>8的强碱性洗脱液,得到中间体三己基甲基铵氢氧根([N6661][OH]);
(3)将5.3703g钼酸加入到20.0012g中间体三己基甲基铵氢氧根([N6661][OH])中,先在室温下搅拌6小时,再加热到50℃搅拌12小时,然后旋蒸除去乙醇和水,最后在80℃下真空干燥24小时得到目标催化剂三己基甲基铵钼酸盐([N6661]2[MoO4])。
实施例2
本实施例提供一种三辛基甲基铵钼酸盐([N8881]2[MoO4])催化剂及其制法:
(1)将35.3629g三辛胺和17.0325g碘甲烷溶解在500mL乙醇中,加热回流24小时后,旋蒸除去乙醇,粗产品用体积比为50:1的乙醚/乙腈萃取3次除去未转化的原料,再在80℃下真空干燥48小时得到中间体三辛基甲基铵碘盐([N8881][I]);
(2)将中间体三辛基甲基铵碘盐([N8881][I])溶解在乙醇中,加入到装填有商业型号为Amberlite IRA-900的OH-型强碱性阴离子交换树脂的离子交换柱中,用乙醇洗脱,收集pH>8的强碱性洗脱液,得到中间体三辛基甲基铵氢氧根([N8881][OH]);
(3)将4.1990g钼酸加入到20.0003g中间体三辛基甲基铵氢氧根([N8881][OH])中,先在室温下搅拌6小时,再加热到40℃搅拌10小时,然后旋蒸除去乙醇和水,最后在80℃下真空干燥24小时得到目标催化剂三辛基甲基铵钼酸盐([N8881]2[MoO4])。
实施例3
本实施例提供一种1-辛基-3-甲基咪唑钼酸盐([C8mim]2[MoO4])催化剂及其制法:
(1)将23.1750g溴辛烷和8.2103g N-甲基咪唑溶解在300mL乙腈中,加热回流20小时后,旋蒸除去乙腈,粗产品用体积比为25:1的乙醚/乙腈萃取4次除去未转化的原料,再在60℃下真空干燥24小时得到中间体1-辛基-3-甲基咪唑溴盐([C8mim][Br]);
(2)将中间体1-辛基-3-甲基咪唑溴盐([C8mim][Br])溶解在乙醇中,加入到装填有商业型号为Amberlite IRA-900的OH-型强碱性阴离子交换树脂的离子交换柱中,用乙醇洗脱,收集pH>8的强碱性洗脱液,得到中间体1-辛基-3-甲基咪唑氢氧根([C8mim][OH]);
(3)将7.6266g钼酸加入到19.9982g中间体1-辛基-3-甲基咪唑氢氧根([C8mim][OH])中,先在室温下搅拌6小时,再加热到50℃搅拌12小时,然后旋蒸除去乙醇和水,最后在80℃下真空干燥24小时得到目标催化剂1-辛基-3-甲基咪唑钼酸盐([C8mim]2[MoO4])。
实施例4
本实施例提供一种1-癸基-3-甲基咪唑钼酸盐([C10mim]2[MoO4])催化剂及其制法:
(1)将26.5401g溴癸烷和8.2098g N-甲基咪唑溶解在300mL乙腈中,加热回流24小时后,旋蒸除去乙腈,粗产品用体积比为10:1的乙醚/乙腈萃取5次除去未转化的原料,再在80℃下真空干燥36小时得到中间体1-癸基-3-甲基咪唑溴盐([C10mim][Br]);
(2)将中间体1-癸基-3-甲基咪唑溴盐([C10mim][Br])溶解在乙醇中,加入到装填有商业型号为Amberlite IRA-900的OH-型强碱性阴离子交换树脂的离子交换柱中,用乙醇洗脱,收集pH>8的强碱性洗脱液,得到中间体1-癸基-3-甲基咪唑氢氧根([C10mim][OH]);
(3)将6.7370g钼酸加入到20.0011g中间体1-癸基-3-甲基咪唑氢氧根([C10mim][OH])中,先在室温下搅拌8小时,再加热到60℃搅拌12小时,然后旋蒸除去乙醇和水,最后在80℃下真空干燥36小时得到目标催化剂1-癸基-3-甲基咪唑钼酸盐([C10mim]2[MoO4])。
实施例5
本实施例提供一种1-十二烷基-3-甲基咪唑钼酸盐([C12mim]2[MoO4])催化剂及其制法:
(1)将29.9128g溴代十二烷和8.2112g N-甲基咪唑溶解在350mL乙腈中,加热回流24小时后,旋蒸除去乙腈,粗产品用体积比为20:1的乙醚/乙腈萃取5次除去未转化的原料,再在80℃下真空干燥24小时得到中间体1-十二烷基-3-甲基咪唑溴盐([C12mim][Br]);
(2)将中间体1-十二烷基-3-甲基咪唑溴盐([C12mim][Br])溶解在乙醇中,加入到装填有商业型号为Amberlite IRA-900的OH-型强碱性阴离子交换树脂的离子交换柱中,用乙醇洗脱,收集pH>8的强碱性洗脱液,得到中间体1-十二烷基-3-甲基咪唑氢氧根([C12mim][OH]);
(3)将6.0380g钼酸加入到20.0165g中间体1-十二烷基-3-甲基咪唑氢氧根([C12mim][OH])中,先在室温下搅拌6小时,再加热到50℃搅拌12小时,然后旋蒸除去乙醇和水,最后在80℃下真空干燥48小时得到目标催化剂1-十二烷基-3-甲基咪唑钼酸盐([C12mim]2[MoO4])。
实施例6
本实施例提供一种1-十四烷基-3-甲基咪唑钼酸盐([C14mim]2[MoO4])催化剂及其制法:
(1)将33.2865g溴代十四烷和8.2131g N-甲基咪唑溶解在400mL乙腈中,加热回流28小时后,旋蒸除去乙腈,粗产品用体积比为30:1的乙醚/乙腈萃取3次除去未转化的原料,再在60℃下真空干燥24小时得到中间体1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐([C14mim][Br]);
(2)将中间体1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐([C14mim][Br])溶解在乙醇中,加入到装填有商业型号为Amberlite IRA-900的OH-型强碱性阴离子交换树脂的离子交换柱中,用乙醇洗脱,收集pH>8的强碱性洗脱液,得到中间体1-十四烷基-3-甲基咪唑氢氧根([C14mim][OH]);
(3)将5.4650g钼酸加入到20.0098g中间体1-十四烷基-3-甲基咪唑氢氧根([C14mim][OH])中,先在室温下搅拌6小时,再加热到40℃搅拌16小时,然后旋蒸除去乙醇和水,最后在60℃下真空干燥24小时得到目标催化剂1-十四烷基-3-甲基咪唑钼酸盐([C14mim]2[MoO4])。
实施例7
本实施例提供一种N-十二烷基吡啶钼酸盐([C12py]2[MoO4])催化剂及其制法:
(1)将29.9117g溴代十二烷和7.9112g吡啶溶解在350mL乙腈中,加热回流24小时后,旋蒸除去乙腈,粗产品用体积比为40:1的乙醚/乙腈萃取4次除去未转化的原料,再在80℃下真空干燥24小时得到中间体1-十二烷基吡啶溴盐([C12py][Br]);
(2)将中间体1-十二烷基吡啶溴盐([C12py][Br])溶解在乙醇中,加入到装填有商业型号为Amberlite IRA-900的OH-型强碱性阴离子交换树脂的离子交换柱中,用乙醇洗脱,收集pH>8的强碱性洗脱液,得到中间体1-十二烷基吡啶氢氧根([C12py][OH]);
(3)将6.0789g钼酸加入到19.9293g中间体1-十四烷基-3-甲基咪唑氢氧根([C12py][OH])中,先在室温下搅拌6小时,再加热到50℃搅拌12小时,然后旋蒸除去乙醇和水,最后在80℃下真空干燥28小时得到目标催化剂1-十二烷基吡啶钼酸盐([C12py]2[MoO4])。
实施例8
本实施例提供一种N,N-十二烷基-甲基吡咯钼酸盐([C12mpyr]2[MoO4])催化剂及其制法:
(1)将28.6370g溴代十二烷和8.1503g N-甲基吡咯溶解在350mL乙腈中,加热回流24小时后,旋蒸除去乙腈,粗产品用体积比为50:1的乙醚/乙腈萃取5次除去未转化的原料,再在80℃下真空干燥24小时得到中间体N,N-十二烷基-甲基吡咯溴盐([C12mpyr][Br]);
(2)将中间体N,N-十二烷基-甲基吡咯溴盐([C12mpyr][Br])溶解在乙醇中,加入到装填有商业型号为Amberlite IRA-900的OH-型强碱性阴离子交换树脂的离子交换柱中,用乙醇洗脱,收集pH>8的强碱性洗脱液,得到中间体N,N-十二烷基-甲基吡咯氢氧根([C12mpyr][OH]);
(3)将5.9573g钼酸加入到19.9743g中间体N,N-十二烷基-甲基吡咯氢氧根([C12mpyr][OH])中,先在室温下搅拌6小时,再加热到50℃搅拌15小时,然后旋蒸除去乙醇和水,最后在80℃下真空干燥24小时得到目标催化剂N,N-十二烷基-甲基吡咯钼酸盐([C12mpyr]2[MoO4])。
二、油溶性钼基离子液体催化剂应用例
将实施例1~4制备的油溶性钼基离子液体催化剂分别用于减压渣油的悬浮床催化加氢裂化评价,实验步骤如下:
称取45g减压渣油,加入到容积为300mL的高压反应釜中,再依次加入油溶性钼基离子液体催化剂和升华硫粉,其中催化剂量为600ppm Mo当量,S/Mo原子比为10。将反应釜密封,开启搅拌使原料充分混合,搅拌速率设为600rpm。将反应釜内的空气用氢气置换,充入氢气至一定压力。开启程序升温,升温速率设为5℃/min,先在230℃硫化60min,再在430℃、20MPa下反应2h。反应结束后,待反应釜冷却至室温,收集产物进行减压蒸馏,分别计算转化率、气体收率、≤180℃馏分收率、180~360℃馏分收率、360~520℃馏分收率和>520℃馏分收率。蒸留残渣用甲苯洗涤,离心、干燥后称重计算结焦率。
作为对比,同时还测定了无催化剂和以意大利Eni公司开发的异辛酸钼为催化剂时的减压渣油加氢裂化效果。结果如表1所示:
表1减压渣油的加氢裂化效果
Figure BDA0002924526080000131
从表1可知,本发明提供的油溶性钼基离子液体催化剂具有优异的加氢活性,在应用于减压渣油的悬浮床加氢裂化时,减压渣油的转化率要明显高于无催化剂的情况,而结焦率则要明显低于无催化剂的情况。与意大利Eni公司开发的异辛酸钼相比,本发明提供的油溶性钼基离子液体催化剂活性基本相当,但是制备过程简单且无需用到剧毒试剂,成本上具有较大优势。
本发明未述之处适用于现有技术。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种油溶性钼基离子液体催化剂,其特征在于,所述催化剂为由有机阳离子和无机阴离子组成的含有长链烷基的季铵钼酸盐、咪唑钼酸盐、吡啶钼酸盐或吡咯钼酸盐中的一种,它们的化学结构式分别如下:
含长链烷基季铵钼酸盐的化学结构式为,
Figure FDA0002924526070000011
含长链烷基咪唑钼酸盐的化学结构式为,
Figure FDA0002924526070000012
含长链烷基吡啶钼酸盐的化学结构式为,
Figure FDA0002924526070000013
含长链烷基吡咯钼酸盐的化学结构式为,
Figure FDA0002924526070000014
式中R为C6~C18的直链或支链烷基。
2.权利要求1所述的油溶性钼基离子液体催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将相应的三级胺与卤代烷烃溶解在回流溶剂中,加热回流20~28小时后,旋蒸除去回流溶剂,粗产品用萃取溶剂萃取3~5次除去未转化的原料,再真空干燥24~48小时得到中间体A;
S2、将中间体A溶解在有机溶剂中,然后加入到装填有OH-型强碱性阴离子交换树脂的离子交换柱中,用有机溶剂洗脱,收集pH>8的强碱性洗脱液,得到中间体B;
S3、将钼酸加入到中间体B中,先在室温下搅拌6~8小时,再加热到40~60℃搅拌10~16小时,然后旋蒸除去有机溶剂,最后真空干燥24~48小时得到目标催化剂。
3.根据权利要求2所述的油溶性钼基离子液体催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中三级胺为叔胺、甲基咪唑、吡啶或甲基吡咯中的一种。
4.根据权利要求2所述的油溶性钼基离子液体催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中三级胺与卤代烷烃摩尔比为1:1~1.2,所述回流溶剂为乙醇、乙腈或丙酮中的一种,所述萃取溶剂为体积比为5~50:1的乙醚/乙腈混合溶剂;
所述步骤S2中有机溶剂为乙醇、乙腈或丙酮中的一种。
5.根据权利要求2所述的油溶性钼基离子液体催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中的钼酸与中间体B中OH-含量摩尔比为1:(2~2.4)。
6.根据权利要求2所述的油溶性钼基离子液体催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤S1和步骤S3中的真空干燥温度为60~80℃。
7.一种油溶性钼基离子液体催化剂在重质油悬浮床加氢裂化中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,包括以下步骤:
P1、称取重质油加入到悬浮床裂化反应器中,再依次加入权利要求2-7任一项方法制备的油溶性钼基离子液体催化剂和硫粉,将反应器密封,开启搅拌使原料充分混合,得到混合物;
P2、将装有步骤P1所得混合物的反应器内的空气用氢气置换,并充入氢气至一定压力,开启程序升温,升温速率设为4~6℃/min,先在硫化温度下硫化50~70min,然后继续升温,在反应温度下进行裂化反应。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述步骤P1中催化剂加入量为400~1200ppm Mo,加入的硫粉为升华硫粉,加入的催化剂和硫粉的S/Mo原子比为8~12;
所述步骤P1中搅拌速率为400~800rpm。
10.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述步骤P2中硫化温度为200~300℃;裂化反应温度为360~460℃,反应压力为10~30MPa,反应时间为1~6小时。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113786859A (zh) * 2021-10-21 2021-12-14 福州大学 一种加氢裂化催化剂及其制备方法和应用
CN114574235A (zh) * 2022-03-11 2022-06-03 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心 一种基于悬浮床的二代生物柴油制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001009286A (ja) * 1999-07-01 2001-01-16 Petroleum Energy Center 重質炭化水素油の水素化分解触媒及びそれを用いた重質炭化水素油の水素化分解方法。
CN102503893A (zh) * 2011-11-07 2012-06-20 华东师范大学 烷基咪唑金属含氧酸盐离子液体及制备方法
CN104232244A (zh) * 2013-06-07 2014-12-24 中国石油化工股份有限公司 一种咪唑类离子液体在润滑油添加剂中的应用
CN105294627A (zh) * 2015-11-04 2016-02-03 江西师范大学 一种用1,3-二烷基咪唑金属氧酸盐催化一步合成黄酮类化合物的方法
CN105439856A (zh) * 2015-11-04 2016-03-30 江西师范大学 一种以金属氧酸盐离子液体为催化剂制备碳酸二月桂酯的方法
CN111333582A (zh) * 2020-04-08 2020-06-26 辽宁大学 一种咪唑基有机钼离子液体及其制备方法
CN111454551A (zh) * 2020-04-08 2020-07-28 辽宁大学 一种咪唑基钼酸盐离子液体在制备PLLA/ILs共混物中的应用
CN111617757A (zh) * 2020-06-17 2020-09-04 中国石油大学(华东) 一种杂化型悬浮床溶液催化剂的制备方法及其应用
CN111644208A (zh) * 2020-06-17 2020-09-11 中国石油大学(华东) 一种油溶性悬浮床加氢催化剂的制备方法及其应用

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001009286A (ja) * 1999-07-01 2001-01-16 Petroleum Energy Center 重質炭化水素油の水素化分解触媒及びそれを用いた重質炭化水素油の水素化分解方法。
CN102503893A (zh) * 2011-11-07 2012-06-20 华东师范大学 烷基咪唑金属含氧酸盐离子液体及制备方法
CN104232244A (zh) * 2013-06-07 2014-12-24 中国石油化工股份有限公司 一种咪唑类离子液体在润滑油添加剂中的应用
CN105294627A (zh) * 2015-11-04 2016-02-03 江西师范大学 一种用1,3-二烷基咪唑金属氧酸盐催化一步合成黄酮类化合物的方法
CN105439856A (zh) * 2015-11-04 2016-03-30 江西师范大学 一种以金属氧酸盐离子液体为催化剂制备碳酸二月桂酯的方法
CN111333582A (zh) * 2020-04-08 2020-06-26 辽宁大学 一种咪唑基有机钼离子液体及其制备方法
CN111454551A (zh) * 2020-04-08 2020-07-28 辽宁大学 一种咪唑基钼酸盐离子液体在制备PLLA/ILs共混物中的应用
CN111617757A (zh) * 2020-06-17 2020-09-04 中国石油大学(华东) 一种杂化型悬浮床溶液催化剂的制备方法及其应用
CN111644208A (zh) * 2020-06-17 2020-09-11 中国石油大学(华东) 一种油溶性悬浮床加氢催化剂的制备方法及其应用

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113786859A (zh) * 2021-10-21 2021-12-14 福州大学 一种加氢裂化催化剂及其制备方法和应用
CN114574235A (zh) * 2022-03-11 2022-06-03 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心 一种基于悬浮床的二代生物柴油制备方法
CN114574235B (zh) * 2022-03-11 2023-09-26 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心 一种基于悬浮床的二代生物柴油制备方法

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