一种viii族金属均匀分散的加氢裂化催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种VIII族金属均匀分散的加氢裂化催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着原油质量逐年变重、变差，环保法规日趋严格，市场对清洁油品的需求量不断 增长，使得生产清洁燃料的加氢技术获得越来越广泛的应用。在原油的二次加工技术中，馏 分油加氢裂化技术具有原料适应性强、生产操作和产品方案灵活性大、产品质量好等特点， 能够将各种重质、劣质原料直接转化为市场急需的优质喷气燃料、柴油、润滑油基础料以及 化工石脑油和尾油蒸汽裂解制乙烯原料等，在全厂生产流程中起到产品分布和产品质量调 节器的作用，是"油-化-纤"结合的核心，已成为现代炼油和石油化学工业中最重要的重 油深度加工工艺之一。自1959年Chevron公司Isocracking加氢裂化技术首次在美国加 州里奇蒙炼油厂工业应用以来，加氢裂化技术的开发和应用均获得迅猛的发展。CLG公司、 U0P公司、Criterion催化剂公司、Albemarle公司、Hal dor Topsoe公司和Axens公司等国 外各大炼油公司和科研单位加大技术创新的投入，在加氢裂化技术开发方面获得了显著的 进步。截止2012年，全球加氢裂化装置总加工能力已达2. 78Mt/a以上，占原油一次加工能 力的6· 26%。
[0003] 我国是世界上最早掌握馏分油加氢裂化技术的国家之一，早在上世纪五十年代即 着手开发馏分油加氢裂化技术，并于上世纪六十年代采用国内自己开发的成套技术自行设 计建成投产了我国第一套馏分油加氢裂化装置。进入21世纪，随着经济的高速发展，石油 产品的需求快速增长，2012年中国石油消耗量达到4. 67亿吨，居世界第二位。与此同时， 我国加氢裂化加工能力也获得迅猛的发展，总处理能力已经达到60. 0Mt/a，占原油一次加 工能力的近12%，远高于世界平均水平。然而我国加氢裂化技术应用市场发展与分布不均 衡，处理能力主要集中在国有大型炼油企业，采用的工艺流程较为单一，多数尾油产品作为 乙烯裂解原料。随着我国原油质量逐年变重、变差，高硫原油的加工量逐年增加，环保对炼 油工艺本身及石油产品质量要求日趋严格，市场对清洁燃油和优质化工原料需求量的持续 增长，加氢裂化技术还将在国内获得更为广泛的应用，市场竞争将日趋激烈，同时也对加氢 裂化技术水平提出更高的要求。
[0004] 加氢裂化技术的核心是加氢裂化催化剂，其技术的技术依赖于催化剂性能的提 升。加氢裂化催化剂是双功能催化剂，包含加脱氢功能和裂化功能。通常裂化功能由酸性 载体组分提供，主要包括分子筛和无定形氧化物。而加脱氢功能主要由加氢金属提供，加氢 金属一般包括常规的非贵金属组分，如W、Mo、Ni、Co等，而贵金属一般选择Pt、Pa。加氢裂 化催化剂中非贵金属组分的引入方式通常采用混捏法、打浆法、共沉法和浸渍法等，其中以 浸渍法最为常用，占到现有工业应用加氢裂化催化剂80%以上。浸渍法制备加氢裂化催化 剂，制备过程要求加氢金属盐类能够配制出稳定性好、浓度高的金属盐溶液。加氢裂化催化 剂属于精细化工产品，制备工艺复杂，生产过程受到多种因素制约。加氢裂化催化剂的加 氢活性来源于元素周期表中VI B族和VID族中金属组分，应用最广泛的是W、Mo、Ni、Co四种 金属中的一种或几种。其中金属镍(或金属钴）是加氢裂化催化剂最常用的金属助剂组分。 为了保证加氢裂化催化剂的物化及催化性能，在其制备过程中要求引入的金属盐类在焙烧 分解后除氧元素外，无其它元素残留。当采用浸渍法和共沉法制备加氢裂化催化剂时，还需 要配置出浓度高、稳定性好的金属盐溶液。含金属镍(或钴）的盐类中，硝酸盐具有溶解度 高、溶液稳定性好、分解后无残留等优点，在加氢裂化催化剂制备过程中被广泛使用。专利 CN96109702. 7给出一种制备高活性加氢裂化催化剂的共浸液，由偏钨酸铵、硝酸镍一种助 浸剂，用该共浸液浸渍含有Y型分子筛、耐熔无机氧化物的载体所制备催化剂性能获得了 明显的提升。专利CN88103069. 4给出了一种负载型非贵金属加氢裂化催化剂的制备方法， 其活性组分为元素周期表中VI B族和/或VIII B族非贵金属元素，金属引入方式主要采 用浸渍法。制备的催化剂具有反应温度升高时中间馏份产物选择性保持不变、产物中气体 生成量少、结焦情况类似于以常规分子筛为酸性组分催化剂的特点，适用于缓和加氢裂化。 专利US5, 229, 347给出了一种缓和加氢裂化催化剂的制备方法，该制备催化剂包含VIB与 VIII组合金属组分，在催化剂载体成型后，采用浸渍法引入金属组分，浸渍后催化剂经过干 燥、焙烧的步骤制备出催化剂成品。
[0005] 上述方法制备的加氢裂化催化剂，容易造成加氢金属，例如VIII族金属组分，集 中到载体表面微孔结构中，特别是分子筛组分的微孔结构中，导致金属分散不均匀，由于反 应物烃类组分难以进入到直径较小的微孔结构中，也降低了这些进入微孔结构金属的利用 率。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供一种VIII族金属均匀分散的加氢裂化催化剂 及其制备方法。
[0007] 本发明加氢裂化催化剂制备过程包括如下内容： (1) 选择加氢裂化催化剂载体材料粉末，载体材料包括至少一种酸性裂化材料，加入 酸性胶溶剂或粘结剂，经过混捏、碾压、挤条、切粒、干燥和焙烧，制备出加氢裂化催化剂载 体； (2) 配制含加氢活性组分的金属盐溶液，加氢活性组分一般为VIB族的W、Mo与VIII 族的Ni和Co组合使用，将步骤（1)中制备的催化剂载体进行过饱和浸渍，然后滤掉多余溶 液； (3) 将步骤（2)制备的催化剂湿条置于氨的有机溶液中浸渍处理，然后固液分离，经干 燥、焙烧得到催化剂成品。
[0008] 本发明步骤（1)中所述的酸性裂化材料包括分子筛或无定形酸性组分，分子筛一 般包括Y型分子筛、β分子筛、ZSM-5分子筛、SAP0分子筛、MCM-41介孔分子筛等中的一种 或几种，无定形酸性组分一般为无定形硅铝、无定形硅镁、粘土等中的一种或几种。所需的 分子筛可以根据使用性能要求进行适宜的改性。加氢裂化催化剂中载体材料还可以包括酸 性较弱的无机耐熔氧化物，一般为氧化铝或含助剂氧化铝，使用时一般以氢氧化铝干胶粉 末为原料。无定形酸性组分和氧化铝等优选本领域中的具有大孔容、大比表面积的原料。
[0009] 本发明步骤（1)中胶溶剂一般为酸性溶液，如稀硝酸等，粘结剂一般为经过胶溶的 小孔氧化铝；挤条机孔板可以是圆柱形、三叶草、四叶草或其它异型催化剂。
[0010] 本发明步骤（2)中的含加氢活性组分的金属盐溶液中，可以根据需要添加适宜的 助剂组分，如浸渍溶液中含有P、F、B、Zr、Ti等中的一种或几种的化合物。
[0011] 本发明步骤（3)中氨的有机溶液中氨质量浓度为0. 5%~30%，有机溶液中溶剂可以 是甲醇、乙醇、乙二醇、乙醚中的一种或几种，浸渍固液比1:1~1:10,处理时间3(Tl80min， 处理温度2(T80°C。
[0012] 本发明步骤（3)中干燥温度4(T90°C，时间l~4h，焙烧温度30(T700°C，焙烧时间 3~12h。
[0013] 上述方法制备的加氢裂化催化剂，按最终催化剂中重量含量计，酸性载体材料 一般含量为1%~70%，加氢活性组分以氧化物计在催化剂中的重量含量一般为15%~50%， 优选为20%~40%，同时还可以含氧化铝50%以下，催化剂比表面积为150m 2/g~450m2/g，优 选为 220m2/g~400m2/g ;孔容为 0· 2cm3/g~0. 7cm3/g，优选为 0· 3cm3/g~0. 6cm3/g ;平均孔径 5~20nm，优选疒15nm ;VIII金属氧化物含量为2. 0%~?5. 0% ;堆积密度0. 6(Tl. 20g/mL。
[0014] 本发明方法采用氨的有机溶液处理负载活性金属的催化剂湿条，适量水、氨及有 机溶剂组成的体系，可以有效的防止由于干燥和焙烧过程中的毛细现象而导致的金属聚集 问题，使得VIII金属均匀分布，大大提高VIII组金属的利用效率，明显改善了催化剂加氢 性能。同常规的采用氨水溶液或氨气气相处理仅对表层的VIII族金属起到一定的作用相 t匕，该方法可以使得催化剂中VIII族金属均匀的沉淀析出，而不像氨气气相处理方法由于 液体的表面张力作用。
[0015] 本发明方法可以使VIII金属均匀的分布在大孔的表面积上，提高了金属的利用 率，在制备加氢性能相同的加氢裂化催化剂时，可以使用含量较少的VIII金属组分，降低 催化剂的制备成本，同时也使得催化剂孔结构获得进一步的改善，提高了催化剂的抗结焦 和积碳性能。
[0016] 本发明方法不仅适用于含VIII族负载型加氢裂化催化剂制备，还广泛适用于其 它含VIII族负载型加氢精制与加氢处理催化剂的制备，对于提高加氢催化剂的加氢饱和 性能和加氢脱出杂质性能均有明显的改善。
[0017] 本发明加氢裂化催