CN105983418A - 含TiO2的大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,包括如下步骤,将拟薄水铝石、田菁粉、扩孔剂、粘合剂和纳米氢氧化钛混合水溶液混合,成型并焙烧成载体,浸渍金属活性组分后焙烧制得含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂。
Description
技术领域
本发明属于一种渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,适合用固定床渣油加氢装置中,主要功能是完成渣油加氢脱金属过程,可以有效提高催化剂的脱金属性能。
背景技术
随着原油重质化、劣质化趋势的不断加剧,重质油深加工技术一直受到国内外炼油专家的高度重视。决定加氢处理技术水平的关键是催化剂性能水平,尤其是重油加氢处理催化剂要求有要求有良好的脱金属、脱硫、脱氮活性。重油中金属杂质主要存在于胶质和沥青质中,这部分物质分子量大、结构复杂,扩散困难,因此要求催化剂具有大孔容、大孔径的特性,大孔道便于大分子反应物向催化剂内部的扩散,大孔容积有助于提高容金属或焦炭能力。同时活性金属在催化剂孔道内具有良好的分散性及分散稳定性,有助于加氢反应的进行。
CN1206037A公开一种渣油加氢脱金属催化剂,该发明的特点是在氧化铝制备过程中同时加入物理扩孔剂和化学扩孔剂,再以喷淋喷浸的方式将活性组分负载到该载体上,该催化剂的孔容为0.80-1.20mL/g,比表面为110-200m2/g,可几孔径为15-20nm。
CN1417300A公开一种加氢脱金属及其制备方法,该催化剂的制备方法包括用含第VIB族和第VIII族金属化合物的溶液浸渍一种大孔氧化铝载体,该氧化铝载体的制备方法包括将拟薄水铝石、酸、水和助挤剂的混合物挤出成型,成型物在90-300℃下,35分钟内快速完成干燥,在600-800℃下含水蒸汽的气氛中焙烧至少0.5小时制得,所得氧化铝载体的孔分布为直径为10-20nm的孔占总孔容的70-90%。该方法使用了酸会降低孔容。
申请号为201010220850.4的中国发明专利申请公开了一种大孔加氢处理催化剂的制备方法,采用两种不同孔容的拟薄水铝石干胶粉混捏法制备,然后负载活性金属,其中一种拟薄水铝石孔容大,可提供孔直径30nm-100nm的孔,第二种拟薄水铝石提供微米级的孔,通过调整两者的混恶化比例,可制出强度高、堆积密度大、孔容大的加氢保护剂,但对拟薄水铝石原料要求高,工艺相对繁琐。
CN102626659A提供了一种TiO2-Al2O3符合载体的制备方法,该方法将氢氧化钛以及非离子表面活性剂加入去离子水中混合,加入硝酸调节溶胶的PH为0.5-5,将可溶性碳源的水溶液在100-200℃、反应压力为0.1-1.5MPa、反应时间为1-30h进行水热反应,反应结束离心分离得到粒径为200-800nm的碳颗粒,将碳颗粒加入溶胶中与拟薄水铝石捏合均匀,挤出成型、干燥、焙烧得到TiO2-Al2O3载体,该方法使用了酸影响孔容,同时制备工艺相对繁琐。
CN1103009公开了一种重油加氢脱金属催化剂载体的制备方法,它是由两种孔径分布不同的氢氧化铝前驱物,加入炭黑及表面活性剂作为扩孔剂,经过混捏成型、干燥、焙烧形成双重孔氧化铝载体。该方法对前驱物氧化铝原料的要求苛刻,需要加入较多的表面活性剂,工业应用成本较高。
国内外对加氢催化剂的研究表明,载体的种类和性质会对催化剂的性能产生重要影响。近年来研究发现,以TiO2改性的Al2O3载体可明显改善催化剂的加氢性能,使催化剂具有更高的低温活性、选择性和抗中毒能力。
发明内容
本发明主要是提供一种含TiO2的大孔渣油加氢脱金属催化剂,其催化加氢脱金属活性更高。
本发明克服现有技术中的缺点,通过无酸捏合工艺,降低酸对载体孔道结构的影响,获得TiO2均匀分布的大孔氧化铝载体,负载金属制备成的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂,可有效提高催化剂的加氢脱金属性能。
本发明提供一种含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,包括如下步骤,将拟薄水铝石、田菁粉、扩孔剂、粘合剂和纳米氢氧化钛混合水溶液混合,成型并焙烧成载体,浸渍金属活性组分后焙烧制得含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂。
本发明所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其中,粘合剂优选为甲基纤维素、羟甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟甲基羟乙基纤维素中的一种或几种,粘合剂的加入量为拟薄水铝石质量的2%-7%。
本发明所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其中,将粘合剂加入去离子水中混合均匀后加入纳米级氢氧化钛,氢氧化钛的加入量优选为拟薄水铝石质量的2%-10%。
本发明所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其中,扩孔剂优选为活性炭和/或沥青残渣粉,活性炭优选为木质活性炭、椰壳活性炭、杏壳活性炭中的一种或几种,扩孔剂目数优选为100-200目,扩孔剂的加入量优选为拟薄水铝石质量的1%-5%。
本发明所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其中,田菁粉的加入量优选为拟薄水铝石质量的2%~7%。
本发明所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其中,载体焙烧温度优选为700-950℃,焙烧时间优选为3-10小时。
本发明所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其中,优选的是载体中孔孔径15-80nm的孔容占总孔容的40%-60%,大孔孔径90-1200nm的孔容占总容的20%-30%,孔径小于15nm孔的孔容占总孔容的小于40%。
本发明所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其中,浸渍金属为Ni盐和Mo盐,催化剂成品中,以催化剂总质量计,Ni与Mo含量总合优选占5%-18%。
本发明所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其中,Mo盐优选为钼酸铵、磷钼酸钠、磷钼酸铵中的一种或几种,Ni盐为优选硝酸镍、醋酸镍、碱式碳酸镍中的一种或几种。
本发明所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其中,催化剂焙烧温度优选为450-600℃,焙烧时间优选为3-10小时。
本发明的有益效果:
本发明加氢脱金属催化剂制备过程中,未使用酸,不会对载体的孔结构造成严重破坏,使载体具有集中的大孔分布;本发明在加工处理重质渣油时,催化加氢脱金属、脱硫活性更高。
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。
粘合剂:
在本发明中,对粘合剂并无特别限定,通常粘合剂可以列举为甲基纤维素、羟甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟甲基羟乙基纤维素中的一种或几种,所述粘合剂除了提高基体粒子间的结合强度,还起到扩孔作用。
粘合剂的加入量:
在本发明中,对粘合剂的加入量并无特别限定,通常粘合剂的加入量为拟薄水铝石质量的2%-7%;
如果粘合剂的加入量小于拟薄水铝石质量的2%,由于粘合剂的加入量过少,造成混捏难于成型;而粘合剂的加入量大于拟薄水铝石质量的7%,由于粘合剂加入量过多,造成原料浪费,且对孔结构无较大影响,并无其它有益效果。
氢氧化钛的加入量:
在本发明中,对氢氧化钛的加入量并无特别限定,通常氢氧化钛的加入量为拟薄水铝石质量的2%-10%;
如果氢氧化钛的加入量小于拟薄水铝石质量的2%,由于氢氧化钛的加入量过少,造成对加氢脱金属效果没有明显改善;而氢氧化钛的加入量大于拟薄水铝石质量的10%,由于氢氧化钛的加入量过多,造成原料浪费,且成本增加,并无其它有益效果。
扩孔剂:
在本发明中,对扩孔剂并无特别限定,通常扩孔剂可列举为活性炭和/或沥青残渣粉,活性炭为木质活性炭、椰壳活性炭、杏壳活性炭中的一种或几种,扩孔剂目数为100-200目;
如果扩孔剂的目数小于100目,由于目数过大,造成成型载体强度较低,而扩孔剂的目数大于200目,由于目数过大,造成比表面过大且扩孔效果不明显,并无其它有益效果。
扩孔剂的加入量:
在本发明中,对扩孔剂的加入量并无特别限定,通常扩孔剂的加入量为拟薄水铝石质量的1%-5%;
如果扩孔剂的加入量小于拟薄水铝石质量的1%,由于扩孔剂的加入量过少,造成扩孔效果不明显;而扩孔剂的加入量大于拟薄水铝石质量的5%,由于扩孔剂的加入量过多,造成原料浪费,且载体强度较低,并无其它有益效果。
田菁粉的加入量:
在本发明中,对田菁粉的加入量并无特别限定,通常田菁粉的加入量为拟薄水铝石质量的2%~7%;
如果田菁粉的加入量小于拟薄水铝石质量的2%,由于田菁粉的加入量过少,造成成型效果不佳;而田菁粉的加入量大于拟薄水铝石质量的7%,由于田菁粉的加入量过多,造成原料浪费,并无其它有益效果。
载体焙烧条件:
在本发明中,对载体焙烧条件并无特别限定,通常载体焙烧条件:温度700-950℃,焙烧时间3-10小时;
如果载体焙烧温度小于700℃,由于焙烧温度过低,造成比表面过高,而焙烧温度大于950℃,由于焙烧温度过高,造成比表面过低,并无其它有益效果;
如果焙烧时间小于3小时,由于焙烧时间过短,造成焙烧不彻底,比表面孔容不符合要求,而焙烧时间超过10小时,由于时间过长,造成时间浪费,并无其它有益效果。
Ni与Mo含量:
在本发明中,对Ni与Mo含量并无特别限定,通常浸渍金属为Ni盐和Mo盐,催化剂成品中,以催化剂总质量计,Ni与Mo含量总合占5%-18%。
如果催化剂成品中,以催化剂总质量计,Ni与Mo含量总合小于5%,由于Ni与Mo含量过少,造成加氢脱金属、脱硫效果差;而催化剂成品中,以催化剂总质量计,Ni与Mo含量总合大于18%,由于Ni与Mo含量过多,造成浪费,且对脱金属、脱硫效果无明显改善,并无其它有益效果。
Mo盐种类:
在本发明中,对Mo盐种类并无特别限定,通常Mo盐可列举为钼酸铵、磷钼酸钠、磷钼酸铵中的一种或几种。
Ni盐种类:
在本发明中,对Ni盐种类并无特别限定,通常Ni盐可列举为硝酸镍、醋酸镍、碱式碳酸镍中的一种或几种。
催化剂焙烧条件:
在本发明中,对催化剂焙烧条件并无特别限定,通常催化剂焙烧条件:温度450-600℃,焙烧时间3-10小时;
如果催化剂焙烧温度小于450℃,由于焙烧温度过低,造成比表面过高,而焙烧温度大于600℃,由于焙烧温度过高,造成比表面过低,并无其它有益效果;
如果焙烧时间小于3小时,由于焙烧时间过短,造成焙烧不充分,比表面过高而焙烧时间超过10小时,由于时间过长,造成时间浪费,并无其它有益效果。
下面结合具体实例进一步介绍本发明的技术特点:
实施例1:
称取大孔拟薄水铝石干胶粉500g,加入15g田菁粉和20g沥青残渣粉、5g木质活性炭,混合均匀;将20克氢氧化钛和25g甲基纤维素加入400g净水中,混匀缓慢加入前述物料中,混捏成可塑体,然后在前挤式单螺杆挤条机上挤成直径为1.6mm的三叶草形。在120℃干燥2.5小时,再置入焙烧炉中,于800℃恒温3小时,得到载体。称取上述氧化铝载体100g,加入150mlMo-Ni-NH3溶液(含MoO310wt%,NiO33.5wt%)浸渍,其中,Mo-Ni-NH3溶液的配置如下:向90ml浓度为20%的氨水中加入24.85g钼酸铵搅拌溶解完全后,加入28.35g硝酸镍搅拌至完全溶解,加水补至150ml;喷浸完成后,滤去多余溶液,120℃干燥3小时,再在600℃下焙烧5小时,制得本发明的加氢脱金属催化剂A1。
实施例2
称取大孔拟薄水铝石干胶粉500g,加入10g田菁粉和5g沥青残渣粉混合均匀;将20克氢氧化钛和20g甲基纤维素、5羟甲基纤维素加入400g净水中,混匀缓慢加入前述物料中,混捏成可塑体,然后在前挤式单螺杆挤条机上挤成直径为1.6mm的三叶草形。在120℃干燥2.5小时,再置入焙烧炉中,于700℃恒温10小时,得到载体。称取上述氧化铝载体100g,加入150mlMo-Ni-NH3溶液(含MoO34wt%,NiO31wt%)浸渍,其中,Mo-Ni-NH3溶液的配置如下:向90ml浓度为20%的氨水中加入24.85g钼酸铵搅拌溶解完全后,加入28.35g硝酸镍搅拌至完全溶解,加水补至150ml;喷浸完成后,滤去多余溶液,120℃干燥3小时,再在600℃下焙烧3小时,制得本发明的加氢脱金属催化剂A2。
实施例3
称取大孔拟薄水铝石干胶粉500g,加入35g田菁粉和20g沥青残渣粉、5g杏壳活性炭,混合均匀;将50克氢氧化钛和10g甲基纤维素加入4000g净水中,混匀缓慢加入前述物料中,混捏成可塑体,然后在前挤式单螺杆挤条机上挤成直径为1.6mm的三叶草形。在120℃干燥2.5小时,再置入焙烧炉中,于950℃恒温3小时,得到载体。称取上述氧化铝载体100g,加入150mlMo-Ni-NH3溶液(含MoO313wt%,NiO35wt%)浸渍,其中,Mo-Ni-NH3溶液的配置如下:向90ml浓度为20%的氨水中加入33.7g钼酸铵搅拌溶解完全后,加入42g硝酸镍搅拌至完全溶解,加水补至150ml;喷浸完成后,滤去多余溶液,120℃干燥3小时,再在450℃下焙烧10小时,制得本发明的加氢脱金属催化剂A3。
实施例4
称取大孔拟薄水铝石干胶粉500g,加入25g田菁粉和15g沥青残渣粉、5g杏壳活性炭、5椰壳活性炭,混合均匀;将10克氢氧化钛和35g甲基纤维素加入400g净水中,混匀缓慢加入前述物料中,混捏成可塑体,然后在前挤式单螺杆挤条机上挤成直径为1.6mm的三叶草形。在120℃干燥2.5小时,再置入焙烧炉中,于800℃恒温6小时,得到载体。称取上述氧化铝载体100g,加入150mlMo-Ni-NH3溶液(含MoO310wt%,NiO33.5wt%)浸渍,其中,Mo-Ni-NH3溶液的配置如下:向90ml浓度为20%的氨水中加入24.85g钼酸铵搅拌溶解完全后,加入28.35g硝酸镍搅拌至完全溶解,加水补至150ml;喷浸完成后,滤去多余溶液,120℃干燥3小时,再在500℃下焙烧5小时,制得本发明的加氢脱金属催化剂A4。
对比例1:
按照中国专利CN1103009中描述的方法,制备载体并加入150mlMo-Ni-NH3溶液(含MoO310wt%,NiO33.5wt%)浸渍,滤去多余溶液,120℃干燥3小时,再在600℃下焙烧5小时,制得催化剂B1。
对比例2
按照中国专利CN1103009中描述的方法,在载体制备过程中加入20g氢氧化钛,载体制备完成加入150mlMo-Ni-NH3溶液(含MoO310wt%,NiO33.5wt%)浸渍,滤去多余溶液,120℃干燥3小时,再在600℃下焙烧5小时,制得催化剂B2。
对比例3:
按照中国专利CN102626659A中描述的方法,制备载体并加入150mlMo-Ni-NH3溶液(含MoO310wt%,NiO33.5wt%)浸渍,滤去多余溶液,120℃干燥3小时,再在600℃下焙烧5小时,制得催化剂B3。
对比例4
称取大孔拟薄水铝石干胶粉500g,加入15g田菁粉和20g沥青残渣粉、5g木质活性炭,混合均匀;将25g甲基纤维素加入400g净水中,混匀缓慢加入前述物料中,混捏成可塑体,然后在前挤式单螺杆挤条机上挤成直径为1.6mm的三叶草形。在120℃干燥2.5小时,再置入焙烧炉中,于800℃恒温3小时,得到载体。称取上述氧化铝载体100g,加入150mlMo-Ni-NH3溶液(含MoO310wt%,NiO33.5wt%)浸渍,其中,Mo-Ni-NH3溶液的配置如下:向90ml浓度为20%的氨水中加入24.85g钼酸铵搅拌溶解完全后,加入28.35g硝酸镍搅拌至完全溶解,加水补至150ml;喷浸完成后,滤去多余溶液,120℃干燥3小时,再在600℃下焙烧5小时,制得本发明的加氢脱金属催化剂B4。
对比例5
称取大孔拟薄水铝石干胶粉500g,加入15g田菁粉和20g沥青残渣粉、5g木质活性炭,混合均匀;将20克氢氧化钛和25g柠檬酸加入400g净水中,混匀缓慢加入前述物料中,混捏成可塑体,然后在前挤式单螺杆挤条机上挤成直径为1.6mm的三叶草形。在120℃干燥2.5小时,再置入焙烧炉中,于800℃恒温3小时,得到载体。称取上述氧化铝载体100g,加入150mlMo-Ni-NH3溶液(含MoO310wt%,NiO33.5wt%)浸渍,其中,Mo-Ni-NH3溶液的配置如下:向90ml浓度为20%的氨水中加入24.85g钼酸铵搅拌溶解完全后,加入28.35g硝酸镍搅拌至完全溶解,加水补至150ml;喷浸完成后,滤去多余溶液,120℃干燥3小时,再在600℃下焙烧5小时,制得本发明的加氢脱金属催化剂B5。
实施例与对比例效果:
实施例与对比例催化剂物化性质如表1所示,
表1实施例与对比例催化剂性质
由表1可见,采用本专利所得催化剂的比表面和孔容远高于对比例,从表中B5与A1的比较来看,甲基纤维素起到的不仅是粘结作用,还有扩孔效果。
以某劣质渣油为原料,油品性质如表1所示,在相同的反应条件下(反应压力134.0MPa;温度380℃;液时体积空速0.25h-1;氢油体积比1000)对比3种不同催化剂的加氢反应效果,结果如表2所示。
表2原料油品性质
表1实施例和对比例中的催化剂结果
催化剂编号 | A1 | A2 | A3 | A4 | B1 | B2 | B3 | B4 | B5 |
脱(Ni+V)% | 90.3 | 90.2 | 90.1 | 90.3 | 86.0 | 87.6 | 82.0 | 80.5 | 88.0 |
脱硫率% | 91.2 | 91.0 | 91.5 | 91.0 | 89.5 | 89.0 | 87.0 | 88.3 | 87.5 |
由表2中可以看出,本专利实施例中的催化剂其脱硫脱金属性能明显优与对比例所制备出的催化剂,且有B4和A1看出,氢氧化钛对改善催化剂的性能至关重要。
Claims (10)
1.一种含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,包括如下步骤,将拟薄水铝石、田菁粉、扩孔剂、粘合剂和纳米氢氧化钛混合水溶液混合,成型并焙烧成载体,浸渍金属活性组分后焙烧制得含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂。
2.根据权利要求1所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其特征在于:粘合剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟甲基羟乙基纤维素中的一种或几种,粘合剂的加入量为拟薄水铝石质量的2%-7%。
3.根据权利要求1所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其特征在于:将粘合剂加入去离子水中混合均匀后加入纳米级氢氧化钛,氢氧化钛的加入量为拟薄水铝石质量的2%-10%。
4.根据权利要求1所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其特征在于:扩孔剂为活性炭和/或沥青残渣粉,活性炭为木质活性炭、椰壳活性炭、杏壳活性炭中的一种或几种,扩孔剂目数为100-200目,扩孔剂的加入量为拟薄水铝石质量的1%-5%。
5.根据权利要求1所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其特征在于:田菁粉的加入量为拟薄水铝石质量的2%~7%。
6.根据权利要求1所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其特征在于:载体焙烧温度700-950℃,焙烧时间3-10小时。
7.根据权利要求1所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其特征在于:载体中孔孔径15-80nm的孔容占总孔容的40%-60%,大孔孔径90-1200nm的孔容占总容的20%-30%,孔径小于15nm孔的孔容占总孔容的小于40%。
8.根据权利要求1所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其特征在于:浸渍金属为Ni盐和Mo盐,催化剂成品中,以催化剂总质量计,Ni与Mo含量总合占5%-18%。
9.根据权利要求1所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其特征在于:Mo盐为钼酸铵、磷钼酸钠、磷钼酸铵中的一种或几种,Ni盐为硝酸镍、醋酸镍、碱式碳酸镍中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的含TiO2大孔渣油加氢脱金属催化剂的制备方法,其特征在于:催化剂焙烧温度450-600℃,焙烧时间3-10小时。
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