CN117654606A - 一种加氢裂化催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种加氢裂化催化剂，包括复合分子筛、再生活性炭载体、氧化硅‑氧化铝、片状拟薄水铝石、磷酸酯处理的纳米二氧化锆粉体及金属活性成分；本发明得到的加氢裂化催化剂，具有极高的稳定性，在轻质石油烃的催化裂化中显示了低碳烯烃极高的转化率和选择性；具有较好的重复使用性，用于催化轻质石油烃时，循环使用8次后仍可以保持极高的催化活性，活性保持率为89‑92.2%，低碳烯烃的转化率85‑90%。
Description
技术领域
本发明涉及固体催化剂及活性炭再利用技术领域，涉及一种催化剂及其制备方法，具体涉及一种加氢裂化催化剂及其制备方法。
背景技术
近年来随着科技的进步，能源浪费问题越来越多的受到公众关注，石油化工衍生品应用越来越广泛，石油产品的加氢裂化过程，主要是芳烃开环反应和链烷烃异构的反应等一系列反应。石油能源消耗巨大，下游产品因为存在收率及纯度的问题，高附加值化学产物低，总体利用率不高。
目前申请号为CN2023110007720的专利，主要使用的是分子筛和活性金属催化剂，其是将活性金属设于分子筛的孔道中，通过催化剂形成串联催化体系，可以降低裂解催化剂上的产物浓度，有效的避免反应物在裂解催化剂上裂解过度，进而生成纯度较高、收率较高的产物。其催化剂需分阶段加入，原料成本价高，过程操作复杂，结果容易受环境影响。
现有的加氢裂化催化剂存在的不足：催化剂加入过程操作复杂，催化剂所附载体容易起粉，使用寿命短。因此，急需改变现有加氢裂化催化剂，改进其性能，以适应产业发展的需求，提高石油化工下游产业的经济效益和社会效益。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种加氢裂化催化剂及其制备方法，可以实现以下发明目的：
本发明的一种加氢裂化催化剂，具有可实现相互协同作用的锰、钨、锆、铁和铼多金属活性位点，该催化剂具有极高的稳定性，在轻质石油烃的催化裂化中显示了低碳烯烃极高的转化率和选择性。本发明的加氢裂化催化剂具有较好的重复使用性，用于催化轻质石油烃时，循环使用8次后仍可以保持极高的催化活性，活性保持率为89-92.2%，低碳烯烃（乙烯、丙烯）的转化率85-92%。
为解决上述技术问题，采用以下技术方案：
本发明的一种加氢裂化催化剂，主要包括以下组分：复合分子筛、再生活性炭载体、氧化硅-氧化铝、片状拟薄水铝石、磷酸酯处理的纳米二氧化锆粉体及金属活性成分。
作为本发明优选的技术方案，所述复合分子筛，以β分子筛为基底（88-94wt%)，片状拟薄水铝石与Y型分子筛质量比为0.01-0.05:10-20；
作为本发明优选的技术方案，所述氧化硅-氧化铝，水含量小于等于0.1wt%，单体铝含量低于0.01-0.3wt%，单体硅含量低于0.1-0.7wt%，孔径为10-30nm。
作为本发明优选的技术方案，所述片状拟薄水铝石，孔容为0.41-0.53ml/g，比表面积为579-768㎡/g。
作为本发明优选的技术方案，所述金属活性成分，金属活性前驱体成分包括锰、钨、铁和铼。
本发明的加氢裂化催化剂，制备方法如下：所述制备方法包括：（1）将金属活性成分与氧化硅-氧化铝置于液氮球磨机中进行球磨处理，液氮体积占球磨罐总容积的35-60vt%，球料比为10:1-1.5；
（2）将步骤（1）中物料在球磨机中球磨1-1.5hr后，加入片状拟薄水铝石，球磨30-55min；
（3）加入磷酸酯处理的纳米二氧化锆粉体，加入量为氧化硅-氧化铝的0.5-1.2wt%，继续研磨20-30min，液氮球磨结束；
（4）将步骤（3）物料与复合分子筛、再生活性炭载体混合均匀，加入硝酸镍溶液进行超声处理，超声完成后再进行微波处理。
作为本发明优选的技术方案，所述步骤（1）中，球磨机转速为560-910rad/min；所述步骤（2）中，片状拟薄水铝石的加入量为金属活性成分的1-7wt%，球磨机转速降为320-440rad/min。
作为本发明优选的技术方案，所述超声处理，超声功率为200-300W，超声波频率为35-42KHz；所述微波处理，微波功率为2000-4000W条件下，微波加热到300-350℃恒温15-35min。
作为本发明优选的技术方案，所述硝酸镍溶液，硝酸镍与无水乙醇的质量比例为0.3-2:15-35。
作为本发明优选的技术方案，所述金属活性成分，包括金属活性前驱体成分。所述金属活性前驱体成分占金属活性成分的23%；所述金属活性前驱体成分包括锰、钨、铁和铼，其中锰、钨、铁和铼的质量比为0.1:0.01:2:0.01，锰、钨、铁和铼的存在形式可以为螯合态，也可以为单体，本发明优先为单体。
作为本发明优选的技术方案，所述复合分子筛、再生活性炭载体加入量与步骤（1）中氧化硅-氧化铝质量比为1:0.5-1：0.1-10。
作为本发明优选的技术方案，所述再生活性炭载体，比表面积3070㎡/g，堆比重478g/L。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明的加氢裂化催化剂具有可实现相互协同作用的锰、钨、锆、铁和铼多金属活性位点，该催化剂具有极高的稳定性，在轻质石油烃的催化裂化中显示了低碳烯烃极高的转化率和选择性。本发明的加氢裂化催化剂具有较好的重复使用性，用于催化轻质石油烃时，循环使用8次后仍可以保持极高的催化活性，活性保持率为89-92.2%，低碳烯烃（乙烯、丙烯）的转化率85-92%。
具体实施方式
实施例1一种加氢裂化催化剂及其制备方法
本发明的一种加氢裂化催化剂，主要包括以下组分：复合分子筛、再生活性炭载体、氧化硅-氧化铝、片状拟薄水铝石、磷酸酯处理的纳米二氧化锆粉体及金属活性成分。
所述复合分子筛，以β分子筛为基底，β分子筛质量占复合分子筛总质量的82wt%，片状拟薄水铝石与Y型分子筛质量比为0.03:15；
所述氧化硅-氧化铝，水含量小于等于0.1wt%，单体铝含量0.01wt%，单体硅含量低于0.23wt%，孔径为10-30nm。
所述片状拟薄水铝石，孔容为0.41-0.53ml/g，比表面积为579-768㎡/g。
所述金属活性成分，包括金属活性前驱体成分，所述金属活性前驱体成分占金属活性成分的23%，所述金属活性前驱体成分包括锰、钨、铁和铼，其中锰、钨、铁和铼的质量比为0.1:0.01:2:0.01。
本发明的加氢裂化催化剂，制备方法如下：
（1）将金属活性成分与氧化硅-氧化铝按照质量比0.1：10的比例于液氮球磨机中进行球磨处理，液氮体积占球磨罐总容积的50vt%，球料比为10:1，球磨机转速为610rad/min。
（2）将步骤（1）中物料在球磨机中球磨1.5hr后，加入片状拟薄水铝石，片状拟薄水铝石的加入量为金属活性成分的2wt%，球磨机转速降为320rad/min，球磨40min。
（3）加入磷酸酯处理的纳米二氧化锆粉体，加入量为氧化硅-氧化铝的1wt%，继续研磨30min，液氮球磨结束。
磷酸酯处理的纳米二氧化锆粉体粒径为3-8nm，水含量低于0.01%。
（4）将步骤（3）物料与复合分子筛、再生活性炭载体混合均匀，加入总质量8%的硝酸镍溶液，在超声波的条件下超声处理，超声功率为220W，超声波频率为40KHz，超声完成后在微波功率为3000W条件下，微波加热到300℃恒温20min，得到本发明的加氢裂化催化剂。
所述硝酸镍溶液，硝酸镍与无水乙醇的质量比例为1:20。所述复合分子筛、再生活性炭载体加入量与步骤（1）中氧化硅-氧化铝质量比为1:1:1。
所述再生活性炭载体，比表面积3370㎡/g，堆比重469g/L。
本发明的加氢裂化催化剂具有可实现相互协同作用的锰、钨、锆、铁和铼多金属活性位点，该催化剂具有极高的稳定性，在轻质石油烃的催化裂化中显示了低碳烯烃极高的转化率和选择性。本发明的加氢裂化催化剂具有较好的重复使用性，用于催化轻质石油烃时，循环使用8次后仍可以保持极高的催化活性，活性保持率为80-90%，低碳烯烃（乙烯、丙烯）的转化率88-92%。
在本发明加氢裂化催化剂以上制备步骤的基础上进行对比例设置：
对比例1：在实施例1的基础上，仅改变步骤（1），即将氧化硅-氧化铝替换成复合分子筛，其余不变。
对比例2：在实施例1的基础上，仅改变步骤（2），即将片状拟薄水铝石替换成普通催化剂用氢氧化铝成品，其余不变。
对比例3：在实施例1的基础上，仅删除步骤（3），其余不变。
表1：加氢裂化催化剂的效果指标
Claims (10)
1.一种加氢裂化催化剂，其特征在于，包括复合分子筛、再生活性炭载体、氧化硅-氧化铝、片状拟薄水铝石、磷酸酯处理的纳米二氧化锆粉体及金属活性成分。
2.根据权利要求1所述的一种加氢裂化催化剂，其特征在于，所述复合分子筛，以β分子筛为基底，片状拟薄水铝石与Y型分子筛质量比为0.01-0.05:10-20。
3.根据权利要求1所述的一种加氢裂化催化剂，其特征在于，所述氧化硅-氧化铝，水含量小于等于0.1wt%，单体铝含量低于0.01-0.3wt%，单体硅含量低于0.1-0.7wt%，孔径为10-30nm。
4.根据权利要求1所述的一种加氢裂化催化剂，其特征在于，所述金属活性成分中，金属活性前驱体成分包括锰、钨、铁和铼。
5.根据权利要求1所述的一种加氢裂化催化剂，其特征在于，所述片状拟薄水铝石，孔容为0.41-0.53ml/g，比表面积为579-768㎡/g。
6.根据权利要求1所述的一种加氢裂化催化剂，其特征在于，所述磷酸酯处理的纳米二氧化锆粉体中的纳米二氧化锆粉体，粒径为3-8nm，水含量低于0.01%。
7.根据权利要求1所述的一种加氢裂化催化剂，其特征在于，所述复合分子筛、再生活性炭载体与氧化硅-氧化铝质量比为1:0.5-1:0.1-10。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种加氢裂化催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：（1）将金属活性成分与氧化硅-氧化铝置于液氮球磨机中进行球磨处理，液氮体积占球磨罐总容积的35-60vt%，球料比为10:1-1.5；
（2）将步骤（1）中物料在球磨机中球磨1-1.5hr后，加入片状拟薄水铝石，球磨30-55min；
（3）加入磷酸酯处理的纳米二氧化锆粉体，加入量为氧化硅-氧化铝的0.5-1.2wt%，继续研磨20-30min，液氮球磨结束；
（4）将步骤（3）物料与复合分子筛、再生活性炭载体混合均匀，加入硝酸镍溶液进行超声处理，超声完成后再进行微波处理。
9.根据权利要求8所述的一种加氢裂化催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，球磨机转速为560-910rad/min。
10.根据权利要求8所述的一种加氢裂化催化剂的制备方法，其特征在于，所述超声处理，超声功率为200-300W，超声波频率为35-42KHz。
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