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CN106914260A - 油品加氢精制催化剂、其制备方法及应用 - Google Patents

油品加氢精制催化剂、其制备方法及应用 Download PDF

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CN106914260A
CN106914260A CN201510982941.4A CN201510982941A CN106914260A CN 106914260 A CN106914260 A CN 106914260A CN 201510982941 A CN201510982941 A CN 201510982941A CN 106914260 A CN106914260 A CN 106914260A
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catalyst
metal
molybdenum
hydrogenation catalyst
carrier
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CN201510982941.4A
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侯远东
葛少辉
兰玲
赵秦峰
王鹏
朴佳锐
鲁旭
刘坤红
钟海军
王书芹
吕忠武
姜增琨
霍明辰
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Petrochina Co Ltd
Original Assignee
Petrochina Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种油品加氢精制催化剂,以催化剂重量为100%计,所述催化剂由10~35wt%的活性金属氧化物、0.1~5wt%的助剂金属、1~5wt%的助剂以及余量的载体组成;其中,活性金属为钼及选自钴和镍所组成的组合中的一种或两种,助剂金属为铁、锌和铜中的一种或多种,助剂为磷、硼和硅中的一种或多种。本发明还涉及所述催化剂的制备方法和应用。所制备的催化剂具有活性组分尺度小,分散度好,催化剂活性高,稳定性好,可将汽油中的含硫化合物基本全部转化同时保留汽油中的芳烃组分,减少汽油加氢过程中的辛烷值损失。适合应用于生产国V标准及更高标准要求的汽油加氢工艺。

Description

油品加氢精制催化剂、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种用于高硫、富芳烃汽油加氢处理工艺的催化剂及其制备方法,属于炼油化工领域。
背景技术
催化裂化(FCC)是现代炼油厂二次加工的核心技术,是炼油厂获得经济效益的一种重要手段,在炼油工业中占有举足轻重的地位。FCC工艺是将重质油轻质化,目的产品包括汽油、柴油和液化气。在我国催化裂化装置地位更加突出,是提供车用燃料的主要装置,催化裂化汽油占我国车用汽油池比例达80%。
随着环保要求的越来越严格,车用汽油的标准不断提高,催化裂化生产的汽油也暴露了不少问题,主要是硫和烯烃含量高。据统计车用汽油中90%以上的硫和98%以上的烯烃来自催化裂化汽油。目前催化裂化汽油的硫含量一般在100~700mg/kg,烯烃含量为20~50%,芳烃含量10~20%。
因此,生产清洁汽油的关键是解决FCC汽油的质量升级问题,特别是FCC汽油的脱硫问题。现有技术中对催化汽油馏分的处理技术较为成熟的,一般采用选择性加氢技术,选择性加氢脱硫技术的特点是操作条件缓和,汽油收率高并且氢耗低。可代表当前国际先进水平的主要有:IFP的Prime-G+技术和ExxonMobil的SCANfining技术,以高选择性的催化剂为核心,采用常规固定床反应器,工艺简单,便于利用现有装置改建;CDTech的CD Hydro/CD HDS技术采用独特的催化蒸馏技术,使过程的工艺条件获得最优化,提高了选择性并在操作条件、催化剂寿命等方面具有显著优势。国内主要以中石化的RIPP和FRIPP开发的技术为主,如:FRIPP的OCT-M、RIPP的RSDS选择性加氢脱硫技术,RIPP的RIDOS加氢异构脱硫降烯烃(辛烷值恢复)技术,上述技术在面对高硫、劣质催化汽油原料时都存在不同程度的脱硫率不够高、选择性差、辛烷值损失大等问题。
CN102337153A公开了一种汽油馏分油的加氢处理方法,涉及到催化汽油原料的加氢处理方法,通过硫分离系统实现汽油中硫化物的富集,分离出高硫含量的富芳烃萃取油和高烯烃含量的萃余油,然后高硫、富芳烃组分进入特定加氢脱硫装置进行加氢脱硫反应,实现硫化物的脱除,高含量的烯烃组分进入芳构化装置,产生高辛烷值的芳烃;催化剂为临氢芳构化脱硫催化剂。
因此,为高硫、富芳烃汽油组分提供一种高脱硫活性、低成本的加氢精制催化剂,解决高硫、劣质汽油的加工难题,产品满足国V及更高标准要求,同时降低辛烷值损失,为企业降本增效提供技术支持。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油品加氢精制催化剂。
本发明的目的还在于提供一种油品加氢精制催化剂的制备方法。
本发明的目的还在于提供一种油品加氢精制催化剂的应用。
为实现上述目的,本发明提供了一种油品加氢精制催化剂,以催化剂重量为100%计,所述催化剂由10~35wt%的活性金属氧化物、0.1~5wt%的助剂金属、1~5wt%的助剂以及余量的载体组成;
其中,活性金属为钼及钴、或者为钼及镍、或者为钼、钴及镍,助剂金属为铁、锌和铜中的一种或多种,助剂为磷、硼和硅中的一种或多种。
其中,所述活性金属为钼及镍,且氧化钼:氧化镍的重量比为2~8:1。
其中,所述活性金属为钼及钴,且氧化钼:氧化钴的重量比为2~8:1。
其中,所述活性金属为钼、钴及镍,且氧化镍和氧化钴的重量总和与氧化钼的重量比为1:2~8,其中氧化镍和氧化钴可以以任意比例混合,优选质量比为1:1。
其中,所述载体为无机多孔氧化物材料。
其中,所述载体为Al2O3、SiO2、分子筛和活性碳中的一种或多种。
其中,所述催化剂为圆柱形、球形或三叶草形。
其中,所述催化剂的比表面积为150~280m2/g,孔容为0.4~0.7cm2/g。
为实现上述目的,本发明还提供了一种油品加氢精制催化剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤一,首先将拟薄水铝石、SiO2、分子筛和活性碳中的一种或多种与助挤剂混合,然后加入含酸去离子水,经混捏、挤条,然后在空气中80~150℃烘干6~8小时,400~700℃焙烧3~5小时,制得载体;
步骤二,将活性金属化合物以及含有磷、硼和硅中的一种或多种元素的络合剂用去离子水溶解,然后加入助剂金属化合物溶解制成金属共浸液,将步骤一制得的载体用饱和浸渍方式加入金属共浸液,然后在空气中80~150℃烘干6~8小时,200~500℃下焙烧2~6h制得成品催化剂。
为实现上述目的,本发明还提供了一种油品加氢精制催化剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤一,将含有磷、硼和硅中的一种或多种元素的络合剂、助剂金属化合物与拟薄水铝石、SiO2、分子筛和活性碳中的一种或多种混合,然后加入含酸去离子水,经混捏、挤条,然后在空气中80~150℃烘干6~8小时,400~700℃焙烧3~5小时,制得载体;
步骤二,将活性金属化合物用去离子水溶解制成金属共浸液,然后将步骤一制得的载体用饱和浸渍方式加入到金属共浸液中,然后在空气中80~150℃烘干6~8小时,200~500℃下焙烧2~6h制得成品催化剂。
为实现上述目的,本发明还提供了一种油品加氢精制的方法,所用催化剂为上述油品加氢精制催化剂。
所述油品加氢精制的方法,采用固定床反应器,反应压力为1.5~3.0MPa、温度为210~300℃、空速为1.5~5.0h-1,氢油比为150~450:1。
本发明的催化剂尤其适用于C6~C12、馏程在120~200℃的富芳烃中间馏分油。
本发明中所述活性金属化合物可以是多种形式的可溶性金属盐或氧化物,如钼化合物有钼酸铵、三氧化钼等,镍盐包括次亚磷酸镍,还可以包括其他形式的镍盐,如硝酸镍、碱式碳酸镍、醋酸镍等;钴盐包括次亚磷酸钴,还可以包括其他形式的钴盐,如硝酸钴、碱式碳酸钴、醋酸钴等。
本发明中所述助剂金属化合物可以是多种形式的可溶性金属盐或氧化物,如硝酸锌、乙酸锌和氧化锌等。
本发明中所用的络合剂为本领域中常用的物质,可以为磷酸、柠檬酸等。
本发明中所用含酸去离子水中的酸为本领域中常用的物质,可以为硝酸、乙酸、磷酸等,酸的用量为载体质量的2~6%。
本发明中所用助挤剂为本领域中常用的物质,如田菁粉。
本发明的有益效果是:
本发明的催化剂基于高比表面的稳定载体,通过在活性金属中引入一种或两种B族金属,提高了活性金属在载体上的分散度,进而提高了催化剂的加氢脱硫活性,使催化剂具有活性组分尺度小,分散度好,催化剂活性高,稳定性好优点,可将汽油中的含硫化合物基本全部转化的同时保留汽油中的芳烃组分,减少汽油加氢过程中的辛烷值损失。
具体实施方式
为了对本发明进行进一步的说明,特列举以下实施例,但本发明并不仅限于实施例。
本发明提供了一种油品加氢精制催化剂,以催化剂重量为100%计,所述催化剂由10~35wt%的活性金属的氧化物、0.1~5wt%的助剂金属、1~5wt%的助剂以及余量的载体组成;
其中,活性金属为钼及钴、或者为钼及镍、或者为钼、钴及镍,助剂金属为铁、锌和铜中的一种或多种,助剂为磷、硼和硅中的一种或多种。
其中,氧化钼:氧化钴:氧化镍的重量比为2~8:1。
其中,氧化钼:氧化钴:氧化镍的重量比为2~8:1。
其中,所述活性金属为钼、钴及镍,且氧化镍和氧化钴的重量总和与氧化钼的重量比为1:2~8,其中氧化镍和氧化钴可以以任意比例混合,优选质量比为1:1。
其中,所述载体为无机多孔氧化物材料。
其中,所述载体为Al2O3、SiO2、分子筛和活性碳中的一种或多种。
其中,所述催化剂为圆柱形、球形或三叶草形。
其中,所述催化剂的比表面积为150~280m2/g,孔容为0.4~0.7cm2/g。
为实现上述目的,本发明还提供了一种油品加氢精制催化剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤一,首先将拟薄水铝石、SiO2、分子筛和活性碳中的一种或多种与助挤剂混合,然后加入含酸去离子水,经混捏、挤条,然后在空气中80~150℃烘干6~8小时,400~700℃焙烧3~5小时,制得载体;
步骤二,将活性金属化合物以及含有磷、硼和硅中的一种或多种元素的络合剂用去离子水溶解,然后加入助剂金属化合物溶解制成金属共浸液,将步骤一制得的载体用饱和浸渍方式加入金属共浸液,然后在空气中80~150℃烘干6~8小时,200~500℃下焙烧2~6h制得成品催化剂。
为实现上述目的,本发明还提供了一种油品加氢精制催化剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤一,将含有磷、硼和硅中的一种或多种元素的络合剂、助剂金属化合物与拟薄水铝石、SiO2、分子筛和活性碳中的一种或多种混合,然后加入含酸去离子水,经混捏、挤条,然后在空气中80~150℃烘干6~8小时,400~700℃焙烧3~5小时,制得载体;
步骤二,将活性金属化合物用去离子水溶解制成金属共浸液,然后将步骤一制得的载体用饱和浸渍方式加入到金属共浸液中,然后在空气中80~150℃烘干6~8小时,200~500℃下焙烧2~6h制得成品催化剂。
为实现上述目的,本发明还提供了一种油品加氢精制的方法,所用催化剂为上述油品加氢精制催化剂。
所述油品加氢精制的方法,采用固定床反应器,反应压力为1.5~3.0MPa、温度为210~300℃、空速为1.5~5.0h-1,氢油比为150~450:1。
本发明的催化剂尤其适用于C6~C12、馏程在120~200℃的富芳烃中间馏分油。
本发明中所述活性金属化合物可以是多种形式的可溶性金属盐或氧化物,如钼化合物有钼酸铵、三氧化钼等,镍盐包括次亚磷酸镍,还可以包括其他形式的镍盐,如硝酸镍、碱式碳酸镍、醋酸镍等;钴盐包括次亚磷酸钴,还可以包括其他形式的钴盐,如硝酸钴、碱式碳酸钴、醋酸钴等。
本发明中所述助剂金属化合物可以是多种形式的可溶性金属盐或氧化物,如硝酸锌、乙酸锌和氧化锌等。
本发明中所用的络合剂为本领域中常用的物质,可以为磷酸、柠檬酸等。
本发明中所用含酸去离子水中的酸为本领域中常用的物质,可以为硝酸、乙酸、磷酸等,酸的用量为载体质量的2~6%。
本发明中所用助挤剂为本领域中常用的物质,如田菁粉。
实施例1
取氧化铝500g粉体,加入田菁粉16g混合,然后加入到含有工业硝酸21g的450ml水中,经混捏、挤条成型,在120℃下烘干8h,再经500℃焙烧4h,制得催化剂载体。用钼酸铵和硝酸镍配置澄清溶液,滴加磷酸,在上述载体上负载3%的NiO、15%的MoO3和1%的P2O5,然后在120℃下烘干10小时,焙烧处理450℃,时间为3h,得到催化剂。
实施例2
实施例2的载体制备按照实施例1同样的方法,用钼酸铵和硝酸钴配置澄清溶液,滴加磷酸,在上述载体上负载3%的CoO、15%的MoO3和1%的P2O5,在120℃下烘干10小时,焙烧处理450℃,时间为3h,得到催化剂。
实施例3
实施例3的载体制备按照实施例1同样的方法,用三氧化钼和硝酸钴、碱式碳酸镍、磷酸配置澄清溶液,在上述载体上负载共3%的CoO、NiO和15%的MoO3活性组分以及1%的P2O5,在120℃下烘干10小时,焙烧处理450℃,时间为3h,得到催化剂。
实施例4
实施例4的载体制备按照实施例1同样的方法,用三氧化钼、碱式碳酸镍和磷酸配置澄清溶液,在上述载体上负载3%的NiO和18%的MoO3活性组分以及1.5%的P2O5,同时添加助剂金属Zn元素,称量一定量硝酸锌加入到配置好的NiMo溶液中,然后渍于载体上,ZnO含量占催化剂重量3%,在120℃下烘干10小时,焙烧处理500℃,时间为3h,得到催化剂。
实施例5
实施例5的载体制备按照实施例1同样的方法,用三氧化钼、碱式碳酸钴和磷酸配置澄清溶液,在上述载体上负载4%的CoO和20%的MoO3活性组分以及2.0%的P2O5,同时添加助剂金属Cu元素,称量一定量硝酸铜加入到配置好的CoMo溶液中,然后浸渍于载体上,CuO含量占催化剂重量3%,在120℃下烘干10小时,焙烧处理500℃,时间为3h,得到催化剂。
实施例6
取氧化铝475g粉体,加入氧化锌17g、田菁粉16g混合,然后加入到含有工业硝酸21g的450ml水中,经混捏、挤条成型,在120℃下烘干8h,再经500℃焙烧4h,制得催化剂载体。用钼酸铵和硝酸镍配置澄清溶液,滴加磷酸,在上述载体上负载3%的NiO和15%的MoO3,1%的P2O5,然后在120℃下烘干10小时,焙烧处理450℃,时间为3h,得到催化剂。
实施例7
本实例介绍催化剂的活性评价过程。
采用富芳烃催化汽油为原料,原料性质见表1。
对实施例和对比例中催化剂进行相同条件的微反评价试验,每24小时取样分析产品硫、氮含量、研究法辛烷值,分析结果取平均值见表2。催化剂装填和评价条件如下:
评价用装置是100ml固定床反应器,反应器中间段可以实现恒温控制,评价催化剂取长度在2-5mm之间,装填在反应器中间段利于反应温度的控制,上下段用φ2、φ3惰性瓷球装填,N2气密合格后程序升温硫化,150℃干燥2h,然后以20℃/h的速率升温硫化,280℃恒温6h,硫化结束后换进原料油。评价条件:反应压力2.0MPa、反应温度240℃、原料体积空速2.0h-1、氢油比200:1。
表1催化剂活性评价原料油性质
对比例
对比催化剂选用专利CN101134909A中的CoMo/Al2O3选择性加氢脱硫催化剂A,催化剂采用专有金属浸渍技术,可用于汽油加氢脱硫处理,能降低FCC汽油馏分中的总硫和硫醇含量,而不大量损失汽油,还能最小化辛烷值的下降。
用实施例7的评价条件考察实施例1-6及对比例的催化剂活性,结果表明采用本发明方法制备的催化剂与对比例中的催化剂相比加氢脱硫性能更加优异,添加助剂金属后提高了催化剂脱硫性能,而且有效降低了产品辛烷值损失,特别适用于高硫、富芳烃汽油馏分的加氢处理生产高标准汽油组分。
具体结果见表2。
表2实施例1-6与对比例1的催化剂制备组成及微反评价结果
将实施例4制备的催化剂进行脱硫活性和长周期稳定性考察,硫化结束后,进行催化剂1000小时评价试验。
每96小时取样分析产品硫、氮含量,分析结果统计见表3。由表3可见本发明加氢催化剂在反应压力2.0MPa、反应温度240℃、原料体积空速2.0h-1、氢油比200:1,条件时,依然保持良好的加氢性能,加氢性能稳定,所以本发明提供了一种高活性、高稳定性劣质催化汽油加氢精制的催化剂制备方法。
表3催化剂长周期活性评价结果
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权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种油品加氢精制催化剂,其特征在于,以催化剂重量为100%计,所述催化剂由10~35wt%的活性金属氧化物、0.1~5wt%的助剂金属、1~5wt%的助剂以及余量的载体组成;
其中,活性金属为钼及钴、或者为钼及镍、或者为钼、钴及镍,助剂金属为铁、锌和铜中的一种或多种,助剂为磷、硼和硅中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的油品加氢精制催化剂,其特征在于,所述活性金属为钼及镍,且氧化钼:氧化镍的重量比为2~8:1。
3.根据权利要求1所述的油品加氢精制催化剂,其特征在于,所述活性金属为钼及钴,且氧化钼:氧化钴的重量比为2~8:1。
4.根据权利要求1所述的油品加氢精制催化剂,其特征在于,所述活性金属为钼、钴及镍,且氧化镍和氧化钴的重量总和与氧化钼的重量比为1:2~8。
5.根据权利要求1所述的油品加氢精制催化剂,其特征在于,所述载体为无机多孔氧化物材料。
6.根据权利要求1所述的油品加氢精制催化剂,其特征在于,所述载体为Al2O3、SiO2、分子筛和活性碳中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的油品加氢精制催化剂,其特征在于,所述催化剂为圆柱形、球形或三叶草形。
8.根据权利要求1所述的油品加氢精制催化剂,其特征在于,所述催化剂的比表面积为150~280m2/g,孔容为0.4~0.7cm2/g。
9.权利要求1~8任一项所述的油品加氢精制催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,首先将拟薄水铝石、SiO2、分子筛和活性碳中的一种或多种与助挤剂混合,然后加入含酸去离子水,经混捏、挤条,然后在空气中80~150℃烘干6~8小时,400~700℃焙烧3~5小时,制得载体;
步骤二,将活性金属化合物以及含有磷、硼和硅中的一种或多种元素的络合剂用去离子水溶解,然后加入助剂金属化合物溶解制成金属共浸液,将步骤一制得的载体用饱和浸渍方式加入金属共浸液,然后在空气中80~150℃烘干6~8小时,200~500℃下焙烧2~6h制得成品催化剂。
10.权利要求1~8任一项所述的油品加氢精制催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,将含有磷、硼和硅中的一种或多种元素的络合剂、助剂金属化合物与拟薄水铝石、SiO2、分子筛和活性碳中的一种或多种混合,然后加入含酸去离子水,经混捏、挤条,然后在空气中80~150℃烘干6~8小时,400~700℃焙烧3~5小时,制得载体;
步骤二,将活性金属化合物用去离子水溶解制成金属共浸液,然后将步骤一制得的载体用饱和浸渍方式加入到金属共浸液中,然后在空气中80~150℃烘干6~8小时,200~500℃下焙烧2~6h制得成品催化剂。
11.一种油品加氢精制的方法,其特征在于,所用催化剂为权利要求1~8任一项所述的油品加氢精制催化剂。
12.根据权利要求11所述的油品加氢精制的方法,其特征在于,该方法采用固定床反应器,反应压力为1.5~3.0MPa、温度为210~300℃、空速为1.5~5.0h-1,氢油比为150~450:1。
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