CN111318302A - 一种加氢裂化催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种加氢裂化催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂包括载体、活性组分以及负载硅烷后经焙烧形成的二氧化硅,所述载体中含有Y分子筛和SAPO‑34分子筛;所述活性组分包括第VIB族金属和第VIII族金属,负载硅烷后经焙烧形成的二氧化硅在催化剂中的重量含量为0.5wt%~5wt%。所述加氢裂化催化剂的制备方法,包括:(1)将含有Y分子筛、SAPO‑34分子筛的物料混合均匀后加入酸性溶液,成型后经过干燥和焙烧,得到载体;(2)步骤(1)制备的载体中引入活性组分,所述活性组分为第ⅥB族和第Ⅷ族金属,引入后进行干燥、焙烧制得加氢裂化催化剂。该方法制备的催化剂用于加氢裂化反应过程中反应活性、中油选择性得到很好地匹配,产品性质优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种加氢裂化催化剂及其制备方法和应用,具体地说涉及一种高中油型加氢裂化催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着国际油品市场对中间馏分油的需求量不断增加,需要更多的从重质馏分油中获取中间馏分油,尤其是航空煤油,而加氢裂化过程正是重质油轻质化的重要手段之一。该工艺具有原料适应性强、产品质量好,调整灵活性强,中间馏分收率高,产品机构灵活等特点,使得加氢裂化技术的地位变得越来越重要,特别是针对我国目前面临着石油资源短缺,环保要求日益严格和石油产品结构已经不能适应市场要求等问题,加氢裂化技术的应用将成为提高石油产品质量、降低环境污染,增加市场应变能力的有效措施之一,已成为现代化炼厂最为重要的工艺装置。正是这些因素促进了高中油选择性加氢裂化技术的迅速发展,而加氢裂化催化剂是该技术发展的关键。
加氢裂化催化剂包括载体和活性组分两部分,载体的主要作用是为金属活性组分提供分散的场所,同时载体本身提供催化反应过程中适宜的酸性,与活性组分共同完成整个反应。加氢裂化催化剂是双功能催化剂,同时含有酸性组分和加氢组分,加氢组分是选自周期表中第Ⅷ族及第ⅥB族的金属氧化物提供,而酸性组分主要是由分子筛及无机氧化物提供。目前,加氢裂化催化剂的载体是由分子筛、无定型硅铝及氧化铝组成。
在本技术领域已知的是,催化剂的活性组分分散性高,活性金属与载体之间仅存在较弱的范德华作用力以及使用性能优异的分子筛作为载体,可有效提高催化剂反应活性和目标产品的收率。高活性、高稳定性、良好的选择性、低成本、制备过程中无污染的催化剂的研制一直是本领域所要突破的瓶颈,工业上采用上述特点的催化剂不仅可以多产目标产品,而且还能使反应在较缓和的条件下进行,运转周期延长,降低生产成本。
CN200710158784.0 公开了一种含 Y 分子筛的加氢裂化催化剂及其制备方法,该发明中 Y 型分子筛是用首先将铝盐和酸配制成混合溶液,之后将水热处理后Y分子筛用上述混合溶液进行处理,最终制备出催化剂,该催化剂虽然活性较高,但其耐氮能力较差,工业上使用受到一定限制。
CN200810012212.6公开了一种加氢裂化催化剂载体及其制备方法。该载体中,改性Y分子筛结晶度高、硅铝比大、总酸量和酸分布适宜,与无定形硅铝共同作为酸性组分,特别适宜用作加氢裂化催化剂载体。使用该载体制备的催化剂抗氮性能提高,但是催化剂的活性较差,一定程度上不能满足工业要求。
CN201410603837.5本发明公开了一种加氢裂化催化剂的制备方 法,包括如下内容 :将改性 Y 分子筛、无定型硅铝 和 / 或氧化铝按照一定配比混合均匀,加入稀硝 酸成浆后挤条成型,干燥、焙烧得到含改性 Y 分子 筛的硅铝载体,然后浸渍活性组分,干燥、焙烧,得到加氢裂化催化剂 。
现有的加氢裂化催化剂用于加氢裂化反应过程中反应活性、中油选择性匹配、优质产品的获得需要进一步提高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种加氢裂化催化剂及其制备方法和应用。该催化剂用于加氢裂化反应过程中反应活性、中油选择性得到很好地匹配,产品性质优异。
一种加氢裂化催化剂,所述催化剂包括载体、活性组分,所述载体中含有Y分子筛和SAPO-34分子筛,以载体为基准,Y分子筛的含量为2wt%~35wt%,优选为8wt%~25wt%,SAPO-34分子筛的含量为2wt%~25wt%,优选为2wt%~8wt%;所述活性组分包括第VIB族金属和第VIII族金属,第VIB族金属为钼或/钨,第VIII族金属为钴或/镍,以催化剂的重量为基准,第VIB族金属以氧化物计的含量为10wt%~23 wt%,第VIII族金属以氧化物计的含量为4wt%~10 wt%。
上述催化剂,所述催化剂包括载体、活性组分以及负载硅烷后经焙烧形成的二氧化硅,负载硅烷后经焙烧形成的二氧化硅在催化剂中的重量含量为0.5wt% ~5wt%。
上述催化剂中,所述载体中含有适量无定型硅铝,载体中无定型硅铝含量为15wt%~85wt%,优选为25wt%~80wt%,所述无定型硅铝可以在载体成型过程中引入。
上述催化剂中,所述Y分子筛性质如下:SiO2/Al2O3摩尔比为25~150,比表面积550m2/g~1000m2/g,总孔容0.30mL/g~0.60mL/g,1.7-10nm的二次孔所占的孔容为总孔容的60%以上,优选60%-85%。SAPO-34分子筛SiO2/Al2O3摩尔比为0.05~0.5,比表面积200m2/g~800m2/g,总孔容0.30mL/g~0.60mL/g。
上述催化剂中,催化剂的性质如下:比表面积为120~500 m2/g,优选为170~300m2/g,孔容为0.30~0.65mL/g,优选为0.35~0.60 mL/g,孔径4-10nm的孔容占总孔容的65%-95%,优选68%-92%。
本发明提供的加氢裂化催化剂的制备方法,包括:
(1)将含有Y分子筛、SAPO-34分子筛的物料混合均匀后加入酸性溶液,成型后经过干燥和焙烧,得到载体;
(2)步骤(1)制备的载体中引入活性组分,所述活性组分为第ⅥB族和第Ⅷ族金属,引入后进行干燥、焙烧制得加氢裂化催化剂。
上述方法步骤(1)中,所述物料中含有氧化铝,含有微晶纤维素改善载体的孔结构,微晶纤维素在物料中的含量为 0.2wt%~6wt%。
上述方法步骤(1)中,所述酸性溶液为醋酸或硝酸中的至少一种,所述酸性溶液中含有瓜尔胶,瓜尔胶在酸性溶液中的含量为0.2wt%~ 2wt%。
上述方法步骤(1)中,干燥的条件如下:60℃~180℃,优选为90℃~120℃,时间为0.5h~20.0h,优选为3.0h~6.0h;焙烧的条件如下:350℃~750℃,优选为500℃~650℃焙烧0.5h~20.0h,优选为3.0h~6.0h。载体的形状可根据需要进行成型,比如齿球形、三叶草形、四叶草形或圆柱条形等适宜的形状。干燥和焙烧可以在含氧气氛中进行,对氧气浓度没有特别限制,如空气气氛等,也可以在惰性气氛中进行,比如氮气气氛等。
上述方法步骤(2)中,活性组分通过浸渍法引入到载体上,可以是等体积浸渍,也可以是过量浸渍,可以是分步浸渍,也可是共浸渍,最好是等体积浸渍。浸渍方法是本领域技术人员所熟知的。用含有活性组分的溶液浸渍载体后,经干燥和焙烧制成最终催化剂。所述干燥条件均是常规的,干燥温度为60℃~200℃,优选为90℃~130℃,干燥时间为0.5h~20h,优选为1h~6h。焙烧温度为300℃~500℃,优选380℃~450℃, 焙烧时间为0.5h~20h,优选为1h~6h。
上述方法步骤(2)中,步骤(1)制备的载体中引入活性组分和硅烷,硅烷经过焙烧后以二氧化硅硅的形式负载在载体上。活性组分和硅烷可以同时引入也可以分别引入,优选同时引入。
上述方法步骤(2)中,活性组分浸渍液中含有硅烷,浸渍液中硅烷同第VIB族金属摩尔比为0.01:1~10:1,优选为0.01:1~5:1。所述硅烷为即氨基硅烷、烷基硅烷或含硫硅烷中的一种。所述的氨基硅烷化合物为3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷、长效氨基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中一种或几种的组合;烷基硅烷化合物为二苯基二甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷 、异丁基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷 、甲基三乙酰氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷 、十六烷基三甲氧基硅烷中一种或几种的组合;所述的含硫硅烷化合物为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物、巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷。
上述方法中步骤(2)中,浸渍液中的溶剂为水、丙三醇、二甲基酰胺、丙酮、二甲基亚砜、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、柠檬酸铵中一种或几种的组合。
本发明的加氢裂化催化剂适用于生产中间馏分油的加氢裂化工艺,操作条件如下:反应温度340℃~430℃,优选355℃~385℃,氢分压5~20MPa,优选8~15MPa,氢油体积比500~2000:1,优选750~1500:1,液时空速0.5~1.8h-1,优选0.7~1.5 h-1。
本发明加氢裂化催化剂适用于处理重质原料油,包括减压馏分油、焦化瓦斯油、催化裂化瓦斯油、催化裂化循环油等各种原料油中一种或几种的组合,原料沸点为300~600℃的烃类,氮含量一般为50~2800mg .g-1。
本发明通过对加氢裂化催化剂载体浸渍含有机助剂的活性组分溶液,有机助剂的加入,使催化剂活性组分的分散度和硫化度得到较好的匹配,通过硫化度和分散度相互协调作用,大大提高了活性组分的有效利用率,降低了催化剂的生产成本以及炼化企业的运行成本。
本发明加氢裂化催化剂含有Y分子筛和SAPO-34分子筛,使Y分子筛和SAPO-34分子筛在酸性和孔结构上相互协调,即充分发挥了各自的性能特点,又能够使两种分子筛产生较好的协同催化作用,这样由本发明加氢裂化载体制备的催化剂具有强酸量降低,中强酸量增加,中间馏分油收率变大,同时兼顾生产优质的加氢裂化尾油等特点。
具体实施方式
为了更好地说明本专利,下面结合实施例和对比例来进一步说明本发明。但本发明的范围不只局限于这些实施例范围,以下实施例及比较例中如无特殊的说明%均为质量百分数。
实施例1
(1)加氢裂化催化剂载体的制备
将20gY分子筛、8gSAPO-34分子筛、氧化铝80g、微晶纤维素4.2g加入碾压机中进行碾压,碾压20分钟后,加入含有瓜尔胶( 0.3%)和硝酸(2.5%)的水溶液,碾压成糊状,进行挤条,挤出的条在120℃条件下干燥3小时,500℃焙烧3小时得到载体Z1。
(2)催化剂制备
用含Mo、Ni、P和双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物及二甲基酰胺和水的浸渍液等体积浸渍载体Z1,双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物与最终催化剂Mo含量的摩尔比为0.05:1,120℃干燥3h,390℃焙烧2小时后,最终获得的催化剂记为C-1,催化剂性质见表1。
实施例2
(1)加氢裂化催化剂载体的制备
将25gY分子筛、6gSAPO-34分子筛、氧化铝70g、微晶纤维素2.8g加入碾压机中进行碾压,碾压25分钟后,加入含有瓜尔胶(0.4%)和硝酸(2.5%)的水溶液,碾压成糊状,进行挤条,挤出的条在120℃条件下干燥3小时,550℃焙烧3小时得到载体Z2.
(2)催化剂制备
用含Mo、Ni、P和N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷及丙三醇和水的浸渍液等体积浸渍载体Z2,N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷与最终催化剂Mo含量的摩尔比为0.08:1,120℃干燥3h, 410℃焙烧2小时后,最终获得的催化剂记为C-2,催化剂性质见表1。
实施例3
(1)加氢裂化催化剂载体的制备
将25gY分子筛、7gSAPO-34分子筛、氧化铝铝75g、微晶纤维素2.0g加入碾压机中进行碾压,碾压30分钟后,加入含有瓜尔胶(0.4%)和醋酸(2.8%)的水溶液,碾压成糊状,进行挤条,挤出的条在120℃条件下干燥3小时,560℃焙烧3小时得到载体Z3.
(2)催化剂制备
用含Mo、Ni、P和甲基三乙酰氧基硅烷及二甲基亚砜和水的浸渍液等体积浸渍载体Z3,甲基三乙酰氧基硅烷与最终催化剂Mo含量的摩尔比为0.08:1,120℃干燥3h,380℃焙烧2小时后,最终获得的催化剂记为C-3。催化剂性质见表1。
实施例4
(1)加氢裂化催化剂载体的制备
将26gY分子筛、8gSAPO-34分子筛、氧化铝75g、微晶纤维素4.0g加入碾压机中进行碾压,碾压18分钟后,加入含有瓜尔胶(0.6%)和醋酸(3.0%)的水溶液,碾压成糊状,进行挤条,挤出的条在110℃条件下干燥3小时,580℃焙烧4小时得到载体Z4.
(2)催化剂制备
用含Mo、Ni、P与巯丙基三甲氧基硅烷和乙二酸和水的浸渍液等体积浸渍载体Z4,巯丙基三甲氧基硅烷与最终催化剂Mo含量的摩尔比为0.1:1,120℃干燥3h,440℃焙烧2小时后,最终获得的催化剂记为C-4,催化剂性质见表1。
实施例5
(1)加氢裂化催化剂载体的制备
将25gY分子筛、9gSAPO-34分子筛、氧化铝86g、微晶纤维素4g加入碾压机中进行碾压,碾压30分钟后,加入含有瓜尔胶(0.8%)和醋酸(1.5%)、硝酸(1%)的水溶液,碾压成糊状,进行挤条,挤出的条在100℃条件下干燥6小时,600℃焙烧3小时得到载体Z5.
(2)催化剂制备
用含Mo、Ni、P和十二烷基三乙氧基硅烷及二乙醇胺和水的浸渍液等体积浸渍载体GZ5,十二烷基三乙氧基硅烷与最终催化剂Mo含量的摩尔比为0.2:1,120℃干燥3h,400℃焙烧2小时后,最终获得的催化剂记为C-5。催化剂性质见表1。
比较例1
(1)加氢裂化催化剂载体的制备
将25gY分子筛、10gSAPO-34分子筛、氧化铝105克,加入碾压机中进行碾压,碾压18分钟后,加入含有硝酸(2.5%)的水溶液,碾压成糊状,进行挤条,挤出的条在120℃条件下干燥3小时,500℃焙烧3小时得到载体DZ1.
(2)催化剂制备
用含Mo、Ni、P的浸渍液等体积浸渍载体DZ1, 120℃干燥3h,430℃焙烧2小时后,最终获得的催化剂记为C-6,催化剂性质见表1。
比较例2
(1)加氢裂化催化剂载体的制备
将35gY分子筛、氧化铝100克,加入碾压机中进行碾压,碾压18分钟后,加入含有硝酸(2.5%)的水溶液,碾压成糊状,进行挤条,挤出的条在120℃条件下干燥3小时,500℃焙烧3小时得到载体DZ 2.
(2)催化剂制备
用含Mo、Ni、P的浸渍液等体积浸渍载体DZ2, 120℃干燥3h,430℃焙烧2小时后,最终获得的催化剂记为C-7,催化剂性质见表1。
比较例3
(1)加氢裂化催化剂载体的制备
将7gSAPO-34分子筛、氧化铝95克,加入碾压机中进行碾压,碾压20分钟后,加入含有硝酸(2.0%)的水溶液,碾压成糊状,进行挤条,挤出的条在110℃条件下干燥5小时,520℃焙烧3小时得到载体DZ 3.
(2)催化剂制备
用含Mo、Ni、P的浸渍液等体积浸渍载体DZ3, 120℃干燥3h,450℃焙烧3小时后,最终获得的催化剂记为C-8,催化剂性质见表1。
表1 催化剂物化性质
注:表1中SiO2含量为负载硅烷后经焙烧形成的二氧化硅量
表2 分子筛物化性质
将上述发明催化剂及对比催化剂进行活性评价试验。实验室在200ml小试装置上进行的,采用一段串联工艺所用原料油性质见表3,操作条件如下:氢分压14.7MPa,氢油体积比1200:1,液时体积空速1.5h-1,控制裂化段氮含量5~10ppm,催化剂活性结果见表4.
表3原料油性质
表4 催化剂评价结果
由表4的评价结果可知,本发明的催化剂具有中油选择性高、产品性质好,尾油BMCI值低等特点。
Claims (22)
1. 一种加氢裂化催化剂,其特征在于:所述催化剂包括载体、活性组分,所述载体中含有Y分子筛和SAPO-34分子筛,以载体为基准,Y分子筛的含量为2wt%~35wt%, SAPO-34分子筛的含量为2wt%~25wt%;所述活性组分包括第VIB族金属和第VIII族金属,以催化剂的重量为基准,第VIB族金属以氧化物计的含量为10wt%~23 wt%,第VIII族金属以氧化物计的含量为4wt%~10 wt%。
2. 根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于:所述催化剂包括载体、活性组分以及负载硅烷后经焙烧形成的二氧化硅,负载硅烷后经焙烧形成的二氧化硅在催化剂中的重量含量为0.5wt% ~5wt%。
3. 根据权利要求1或2所述的催化剂,其特征在于:以载体为基准,Y分子筛的含量为2wt%~35wt%, SAPO-34分子筛的含量为2wt%~25wt%;以催化剂的重量为基准,第VIB族金属以氧化物计的含量为10wt%~23 wt%,第VIII族金属以氧化物计的含量为4wt%~10wt%。
4.根据权利要求1至3任一所述的催化剂,其特征在于:载体中无定型硅铝含量为15wt%~85wt%,所述无定型硅铝在载体成型过程中引入。
5.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于:所述Y分子筛性质如下:SiO2/Al2O3摩尔比为25~150,比表面积550m2/g~1000m2/g,总孔容0.30mL/g~0.60mL/g,1.7-10nm的二次孔所占的孔容为总孔容的60%以上。
6.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于:SAPO-34分子筛SiO2/Al2O3摩尔比为0.05~0.5,比表面积200m2/g~800m2/g,总孔容0.30mL/g~0.60mL/g。
7. 根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于:催化剂的性质如下:比表面积为120~500 m2/g,孔容为0.30~0.65mL/g,孔径4-10nm的孔容占总孔容的65%-95%。
8. 根据权利要求8所述的催化剂,其特征在于:催化剂的性质如下:比表面积为8170~300 m2/g,孔容为80.35~0.60 mL/g,孔径4-10nm的孔容占总孔容的868%-92%。
9.权利要求1至8任一加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于:包括:
(1)将含有Y分子筛、SAPO-34分子筛的物料混合均匀后加入酸性溶液,成型后经过干燥和焙烧,得到载体;
(2)步骤(1)制备的载体中引入活性组分,所述活性组分为第ⅥB族和第Ⅷ族金属,引入后进行干燥、焙烧制得加氢裂化催化剂。
10. 根据权利要求9所述的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述物料中含有含有微晶纤维素,微晶纤维素在物料中的含量为 0.2wt%~6wt%。
11. 根据权利要求9所述的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述酸性溶液为醋酸或硝酸中的至少一种,所述酸性溶液中含有瓜尔胶,瓜尔胶在酸性溶液中的含量为0.2wt%~2wt%。
12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:步骤(1)中,干燥的条件如下:60℃~180℃下干0.5h~20.0h;焙烧的条件如下:350℃~750℃焙烧0.5h~20.0h。
13. 根据权利要求12所述的方法,其特征在于:步骤(1)中,干燥的条件如下: 90℃~120℃下干燥3.0h~6.0h;焙烧的条件如下: 500℃~650℃焙烧3.0h~6.0h。
14.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:步骤(2)中,活性组分通过浸渍法引入到载体上,等体积浸渍或者过量浸渍,浸渍后,经干燥和焙烧制成最终催化剂。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于:步骤(2中,)步骤(1)制备的载体中引入活性组分和硅烷,硅烷经过焙烧后以二氧化硅硅的形式负载在载体上,活性组分和硅烷同时引入或者分别引入。
16.根据权利要求14所述的方法,其特征在于:步骤(2)中,活性组分浸渍液中硅烷同第VIB族金属摩尔比为0.01:1~10:1。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于:所述硅烷为即氨基硅烷、烷基硅烷或含硫硅烷中的一种。
18. 根据权利要求17所述的方法,其特征在于:所述的氨基硅烷化合物为3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷、氨基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中一种或几种的组合;烷基硅烷化合物为二苯基二甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷 、异丁基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷 、甲基三乙酰氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷 、十六烷基三甲氧基硅烷中一种或几种的组合;所述的含硫硅烷化合物为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物、巯丙基三甲氧基硅烷或3-巯丙基三乙氧基硅烷。
19.根据权利要求14所述的方法,其特征在于:步骤(2)中,浸渍液中的溶剂为水、丙三醇、二甲基酰胺、丙酮、二甲基亚砜、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、柠檬酸铵中一种或几种的组合。
20.权利要求1至8任一加氢裂化催化剂用于加氢裂化工艺,其特征在于:操作条件如下:反应温度340℃~430℃,氢分压5~20MPa,氢油体积比500~2000:1,液时空速0.5~1.8h-1。
21. 根据权利要求20所述的工艺,其特征在于:操作条件如下:反应温度355℃~385℃,氢分压8~15MPa,氢油体积比750~1500:1,液时空速0.7~1.5 h-1。
22.根据权利要求20所述的方法,其特征在于:原料包括减压馏分油、焦化瓦斯油、催化裂化瓦斯油、催化裂化循环油中一种或几种的组合。
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