CN116139841A - 一种大孔氧化铝载体的制备方法及柴油加氢催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大孔氧化铝载体的制备方法,其包括以下步骤:(1)由去离子水、造孔剂和造孔助剂制备水包油型油水乳液,(2)将氧化铝作为基质加入所述油水乳液中进行打浆、干燥、成型、二次干燥、焙烧后制成大孔氧化铝载体。本发明还公开了一种柴油加氢催化剂。本发明提供的制备方法在打浆过程中,通过搅拌使油水乳液中的微乳液滴在氧化铝浆液中均匀分散,然后经过干燥和焙烧在氧化铝中形成大孔,载体中的孔道分布均匀,孔径分布集中。
Description
技术领域
本发明涉及柴油加氢催化剂领域,尤其涉及一种大孔氧化铝载体的制备方法及包含该大孔氧化铝载体的柴油加氢催化剂。
背景技术
加氢过程是当前唯一大规模工业化的清洁柴油生产过程,在柴油加氢过程中所使用的加氢催化剂通常以氧化铝为载体,在载体制备过程中将氧化铝或改性氧化铝与助剂、粘结剂等混合经过挤压成型、干燥、焙烧制成具有一定孔道结构的催化剂载体。随着柴油质量标准的不断提高,对柴油中结构复杂硫化物和大分子多环芳烃的有效脱除是柴油加氢催化剂的研发重点。在普通柴油加氢催化剂中,这些大分子反应物受催化剂孔道限制,反应物在催化剂中的扩散过程成为抑制催化剂活性的主要因素。为改善反应物在催化剂载体中的扩散情况,研究人员开发了多种大孔氧化铝制备方法。
CN 1600430A公开了一种大孔氧化铝载体及其制备方法,载体制备过程中将水合氧化铝粉体与纤维素(羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素等)、大分子醇类(聚乙二醇、聚丙醇、聚乙烯醇)和表面活性剂(脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇酰胺、丙烯酸共聚物、顺丁烯酸共聚物)混合,经成型、焙烧得到可几孔径在14-18nm,孔容积在0.7-0.92ml/g,比表面在170-190m2/g的大孔氧化铝材料。
CN 1765509A公开了一种大孔氧化铝载体的制备方法,该载体制备过程中将氧化铝前身物和物理扩孔剂混合,经混捏、成型、干燥、焙烧制得最终载体,载体孔容积0.65-0.90ml/g,比表面积为170-250m2/g。
专利USP4448896采用炭黑为扩孔剂,USP4102822在载体制备过程中加入淀粉等扩孔剂来扩大氧化铝载体的孔径。
以上专利在制备大孔氧化铝过程中采用固体氧化铝前驱物粉料与固体的有机扩孔剂进行机械混合,扩孔剂在成型后的载体中占据一定的空间体积,在载体焙烧过程中扩孔剂分解,形成一定量的大孔。由于扩孔剂是通过机械混合的形式加入固体的氧化铝前驱物粉料中,扩孔剂与氧化铝前驱物之间存在物料混合不充分不均匀的问题,在成型和焙烧后造成载体中的孔道分布不均,孔径分布弥散。
发明内容
基于以上所述现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种大孔氧化铝载体的制备方法,造孔剂和造孔助剂均匀地分布在氧化铝浆液中,在成型和焙烧后造成载体中的孔道分布均匀,孔径分布集中。
为此,本发明提供一种大孔氧化铝载体的制备方法,包括以下步骤:
(1)由去离子水、造孔剂和造孔助剂制备水包油型油水乳液,
(2)将氧化铝作为基质加入所述油水乳液中进行打浆、干燥、成型、二次干燥、焙烧后制成大孔氧化铝载体。
本发明所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其中优选的是,所述氧化铝为拟薄水铝石。
本发明所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其中优选的是,所述造孔剂选自直馏柴油、催化柴油、焦化柴油中的一种或几种,其馏程为180-380℃。
本发明所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其中优选的是,所述造孔助剂为水包油型表面活性剂。
本发明所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其中优选的是,所述水包油型表面活性剂为吐温系列表面活性剂,进一步优选的,所述吐温系列表面活性剂为吐温-40、吐温-60或吐温-80,更进一步优选吐温-80。
本发明所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其中优选的是,所述干燥为喷雾干燥。
本发明所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其中优选的是,所述造孔剂的用量为氧化铝重量的0.5wt%~5wt%,进一步优选1wt%~2wt%,所述造孔助剂的用量为氧化铝重量的0.1wt%~1wt%,进一步优选0.15wt%~0.25wt%。
本发明所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其中优选的是,所述成型时采用成型助剂,所述成型助剂为田菁粉、柠檬酸、草酸中的一种或几种,进一步优选的,所述成型助剂为田菁粉或柠檬酸。
本发明所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其中优选的是,所述大孔氧化铝载体为圆柱型、三叶草型、四叶草型、拉西环、球型或齿球型,进一步优选圆柱型、三叶草型或四叶草型;所述大孔氧化铝载体的比表面积为300m2/g~380m2/g,孔容为0.70ml/g~1.1ml/g,其中孔径在10nm~16nm的孔的孔容占总孔容的25%~45%,进一步优选孔径在10nm~16nm的孔容占总孔容的30%~45%。
为此,本发明还提供一种柴油加氢催化剂,以上述的大孔氧化铝载体为载体,优选的,所述催化剂的直径为0.8mm~2.0mm的细条或>2.5mm的粗条,更优选为1.2mm~1.6mm的细条。
本发明的有益效果如下:
本发明提供的制备方法在打浆过程中,通过搅拌使油水乳液中的微乳液滴在氧化铝浆液中均匀分散,然后经过干燥和焙烧在氧化铝中形成大孔,进而增加氧化铝的总孔容,平均孔径以及10-16nm孔所占比例。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例,下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件。
本发明提供的大孔氧化铝载体的制备方法,包括以下步骤:
(1)由去离子水、造孔剂和造孔助剂制备水包油型油水乳液,
(2)将氧化铝作为基质加入所述油水乳液中进行打浆、干燥、成型、二次干燥、焙烧后制成大孔氧化铝载体。通过打浆使油水乳液中的微乳液滴在氧化铝浆液中均匀分散。
在一些实施例中,优选的是,所述氧化铝为拟薄水铝石。
在一些实施例中,优选的是,所述造孔剂选自直馏柴油、催化柴油、焦化柴油中的一种或几种,其馏程为180-380℃。
在一些实施例中,优选的是,所述造孔助剂为水包油型表面活性剂。
在一些实施例中,优选的是,所述水包油型表面活性剂为吐温系列表面活性剂,进一步优选的,所述吐温系列表面活性剂为吐温-40、吐温-60或吐温-80,更进一步优选吐温-80。
在一些实施例中,优选的是,所述干燥为喷雾干燥。喷雾干燥的干燥速度快,更有利于生成孔道分布均匀,孔径分布集中的大孔氧化铝载体。
在一些实施例中,优选的是,所述造孔剂的用量为氧化铝重量的0.5wt%~5wt%,进一步优选1wt%~2wt%,所述造孔助剂的用量为氧化铝重量的0.1wt%~1wt%,进一步优选0.15wt%~0.25wt%。
在一些实施例中,优选的是,所述成型时采用成型助剂,所述成型助剂为田菁粉、柠檬酸、草酸中的一种或几种,进一步优选的,所述成型助剂为田菁粉或柠檬酸。
在一些实施例中,优选的是,所述大孔氧化铝载体为圆柱型、三叶草型、四叶草型、拉西环、球型或齿球型,进一步优选圆柱型、三叶草型或四叶草型;所述大孔氧化铝载体的比表面积为300m2/g~380m2/g,孔容为0.70ml/g~1.1ml/g,其中孔径在10nm~16nm的孔的孔容占总孔容的25%~45%,进一步优选孔径在10nm~16nm的孔容占总孔容的30%~45%。
为此,本发明还提供一种柴油加氢催化剂,以上述的大孔氧化铝载体为载体,优选的,所述催化剂的直径为0.8mm~2.0mm的细条或>2.5mm的粗条,更优选为1.2mm~1.6mm的细条。
以下实施例所使用的氧化铝为工业拟薄水铝石。
实施例1
取95g去离子水,向其中加入1g吐温-80,搅拌使吐温-80完全溶解后向其中加入5g直馏柴油(馏程为180-380℃,下同),继续搅拌制成水包油型油水乳液,然后向油水乳液(也称作微乳溶液)中加入100g拟薄水铝石进行打浆。持续打浆1h后浆液经过干燥、研磨后制成氧化铝粉体。
向氧化铝粉体中加入3g田菁粉,混合均匀,滴加由3g硝酸(68wt%)、5g柠檬酸和80g去离子水组成的混合溶液混捏,然后挤条成1.5mm的三叶草型,120℃干燥2h,然后在550℃焙烧4h,制成载体A。
实施例2
取95g去离子水,向其中加入0.5g吐温-80,搅拌使吐温-80完全溶解后向其中加入5g直馏柴油,继续搅拌制成水包油型微乳溶液,然后向微乳溶液中加入100g拟薄水铝石进行打浆。持续打浆1h后浆液经过干燥、研磨后制成氧化铝粉体。
向氧化铝粉体中加入3g田菁粉,混合均匀,滴加由3g硝酸(68wt%)、5g柠檬酸和80g去离子水组成的混合溶液混捏,然后挤条成1.5mm的三叶草型,120℃干燥2h,然后在550℃焙烧4h,制成载体B。
实施例3
取95g去离子水,向其中加入0.25g吐温-80,搅拌使吐温-80完全溶解后向其中加入5g直馏柴油,继续搅拌制成微乳溶液,然后向微乳溶液中加入100g拟薄水铝石进行打浆。持续打浆1h后浆液经过干燥、研磨后制成氧化铝粉体。
向氧化铝粉体中加入3g田菁粉,混合均匀,滴加由3g硝酸(68wt%)、5g柠檬酸和80g去离子水组成的混合溶液混捏,然后挤条成1.5mm的三叶草型,120℃干燥2h,然后在550℃焙烧4h,制成载体C。
实施例4
取95g去离子水,向其中加入0.2g吐温-80,搅拌使吐温-80完全溶解后向其中加入5g直馏柴油,继续搅拌制成微乳溶液,然后向微乳溶液中加入100g拟薄水铝石进行打浆。持续打浆1h后浆液经过干燥、研磨后制成氧化铝粉体。
向氧化铝粉体中加入3g田菁粉,混合均匀,滴加由3g硝酸(68wt%)、5g柠檬酸和80g去离子水组成的混合溶液混捏,然后挤条成1.5mm的三叶草型,120℃干燥2h,然后在550℃焙烧4h,制成载体D。
实施例5
取95g去离子水,向其中加入0.15g吐温-80,搅拌使吐温-80完全溶解后向其中加入5g直馏柴油,继续搅拌制成微乳溶液,然后向微乳溶液中加入100g拟薄水铝石进行打浆。持续打浆1h后浆液经过干燥、研磨后制成氧化铝粉体。
向氧化铝粉体中加入3g田菁粉,混合均匀,滴加由3g硝酸(68wt%)、5g柠檬酸和80g去离子水组成的混合溶液混捏,然后挤条成1.5mm的三叶草型,120℃干燥2h,然后在550℃焙烧4h,制成载体E。
实施例6
取95g去离子水,向其中加入0.1g吐温-80,搅拌使吐温-80完全溶解后向其中加入5g直馏柴油,继续搅拌制成微乳溶液,然后向微乳溶液中加入100g拟薄水铝石进行打浆。持续打浆1h后浆液经过干燥、研磨后制成氧化铝粉体。
向氧化铝粉体中加入3g田菁粉,混合均匀,滴加由3g硝酸(68wt%)、5g柠檬酸和80g去离子水组成的混合溶液混捏,然后挤条成1.5mm的三叶草型,120℃干燥2h,然后在550℃焙烧4h,制成载体F。
实施例7
取98g去离子水,向其中加入0.2g吐温-80,搅拌使吐温-80完全溶解后向其中加入2g直馏柴油,继续搅拌制成微乳溶液,然后向微乳溶液中加入100g拟薄水铝石进行打浆。持续打浆1h后浆液经过干燥、研磨后制成氧化铝粉体。
向氧化铝粉体中加入3g田菁粉,混合均匀,滴加由3g硝酸(68wt%)、5g柠檬酸和80g去离子水组成的混合溶液混捏,然后挤条成1.5mm的三叶草型,120℃干燥2h,然后在550℃焙烧4h,制成载体G。
实施例8
取99g去离子水,向其中加入0.2g吐温-80,搅拌使吐温-80完全溶解后向其中加入1g直馏柴油,继续搅拌制成微乳溶液,然后向微乳溶液中加入100g拟薄水铝石进行打浆。持续打浆1h后浆液经过干燥、研磨后制成氧化铝粉体。
向氧化铝粉体中加入3g田菁粉,混合均匀,滴加由3g硝酸(68wt%)、5g柠檬酸和80g去离子水组成的混合溶液混捏,然后挤条成1.5mm的三叶草型,120℃干燥2h,然后在550℃焙烧4h,制成载体H。
实施例9
取99.5g去离子水,向其中加入0.2g吐温-80,搅拌使吐温-80完全溶解后向其中加入0.5g直馏柴油,继续搅拌制成微乳溶液,然后向微乳溶液中加入100g拟薄水铝石进行打浆。持续打浆1h后浆液经过干燥、研磨后制成氧化铝粉体。
向氧化铝粉体中加入3g田菁粉,混合均匀,滴加由3g硝酸(68wt%)、5g柠檬酸和80g去离子水组成的混合溶液混捏,挤条成1.5mm的三叶草型,120℃干燥2h,然后在550℃焙烧4h,制成载体I。
对比例1
取100g拟薄水铝石向其中加入3g田菁粉,混合均匀,滴加由3g硝酸(68wt%)、5g柠檬酸和90g去离子水组成的混合溶液混捏,挤条成1.5mm的三叶草型,120℃干燥2h,然后在550℃焙烧4h,制成载体J。
实施例10
本实施例为上述载体的比表面和孔道结构BET分析数据。具体分析数据见表1。
表1样品比表面和孔结构分析数据
由表1可以看出,在实施列所制备的样品中,在氧化铝中引入造孔剂和造孔助剂后,各氧化铝载体样品的孔容积和平均孔径都增大,其中以实施例6、实施例7和实施例8所制备载体的孔容积和平均孔径增加最多。孔容积1.0ml/g,平均孔径10nm,10-16nm孔道所占比例大于34%,孔容积和平均孔径都增加20%以上,载体孔容积和平均孔径的增加幅度与造孔剂和造孔助剂的相对含量有关。综合考虑造孔剂和造孔助剂用量对孔道结构的优化作用,造孔剂和造孔助剂的成本和载体焙烧过程中的有机物释放的安全因素,优选造孔剂的含量为氧化铝粉重量的1wt%~2wt%;造孔助剂含量为氧化铝粉重量的0.15wt%~0.25wt%。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种大孔氧化铝载体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)由去离子水、造孔剂和造孔助剂制备水包油型油水乳液,
(2)将氧化铝作为基质加入所述油水乳液中进行打浆、干燥、成型、二次干燥、焙烧后制成大孔氧化铝载体。
2.根据权利要求1所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其特征在于,所述氧化铝为拟薄水铝石。
3.根据权利要求1所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其特征在于,所述造孔剂选自直馏柴油、催化柴油、焦化柴油中的一种或几种,其馏程为180-380℃。
4.根据权利要求1所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其特征在于,所述造孔助剂为水包油型表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其特征在于,所述水包油型表面活性剂为吐温系列表面活性剂,优选的,所述吐温系列表面活性剂为吐温-40、吐温-60或吐温-80,更优选吐温-80。
6.根据权利要求1所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其特征在于,所述干燥为喷雾干燥。
7.根据权利要求1所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其特征在于,所述造孔剂的用量为氧化铝重量的0.5wt%~5wt%,优选1wt%~2wt%,所述造孔助剂的用量为氧化铝重量的0.1wt%~1wt%,优选0.15wt%~0.25wt%。
8.根据权利要求1所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其特征在于,所述成型时采用成型助剂,所述成型助剂为田菁粉、柠檬酸、草酸中的一种或几种,优选的,所述成型助剂为田菁粉或柠檬酸。
9.根据权利要求1所述的大孔氧化铝载体的制备方法,其特征在于,所述大孔氧化铝载体为片状、圆柱型、三叶草型、四叶草型、拉西环、球型或齿球型,优选圆柱型、三叶草型或四叶草型;所述大孔氧化铝载体的比表面积为300m2/g~380m2/g,孔容为0.70ml/g~1.1ml/g,其中孔径在10nm~16nm的孔的孔容占总孔容的25%~45%,优选孔径在10nm~16nm的孔容占总孔容的30%~45%。
10.一种柴油加氢催化剂,其特征在于,以权利要求1-9任一项所述的大孔氧化铝载体为载体,优选的,所述催化剂的直径为0.8mm~2.0mm的细条或>2.5mm的粗条,更优选为1.2mm~1.6mm的细条。
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