体相加氢精制催化剂的制法的制作方法

本发明涉及一种加氢精制催化剂的制备方法，特别是一种体相加氢精制催化剂的制备方法。

背景技术：

1、体相加氢催化剂是目前加氢活性中心最高的催化剂，现有方法制备的体相催化剂具有较小孔容、孔径，导致反应物分子不能接近的催化剂表面发生反应，同时较小的孔容和比表面积引起体相催化剂中高含量的活性金属在催化剂表面发生过度堆积，减少了活性相生成，降低了催化剂活性，也影响催化剂的活性金属的利用率，提高催化剂的使用成本。

2、现有的共沉法制备大都采用氨水做沉淀剂和含氮的可溶性盐做原料，通过改变沉淀方式、成胶条件来改善加氢活性金属的分布和不同加氢活性金属之间相互作用关系，但是并没有解决体相催化剂孔容和比表面积较小、催化剂的孔径较小（孔径分布主要集中在8nm以下）、催化剂中金属氧化物颗粒较大，以及催化剂制备的“氨氮”和nox的污染问题及成本较高等问题。尤其采用较廉价的含钠原料时，成胶物料较松散，难以成型，催化剂小孔较多。

3、cn106179474b公开了高活性的体相加氢处理催化剂及其制备方法。采用正加和并流的两步方法制备含w、ni和mo的沉淀物，并加入微孔与中孔复合分子筛，催化剂其表相活性金属含量高，活性金属分散更均匀，活性金属间的协调配合好，活性金属利用率高，同时催化剂孔结构合理，机械强度高，具有较高的加氢脱硫和加氢脱氮活性。该方法制备的催化剂含有分子筛，较强的酸性可提高催化剂超深度脱硫活性，但是发生了裂解反应，降低了柴油产品的收率。

4、cn102451706a公开了一种加氢催化剂组合物的制备方法，采用偏铝酸钠溶液、含有ni、w组分盐类混合溶液和co2气体进行并流反应，生成沉淀物。cn110038581a发明公开了一种制备加氢精制催化剂的方法。该加氢精制催化剂采用两步沉淀制备，分别以钨酸钠碱性溶液与钼酸钠碱性溶液做沉淀剂沉淀，这两种方法都采用了大量的含钠离子盐做原料进行沉淀反应，但此种方法生成的沉淀物含有一定量的钠离子，金属氧化物颗粒较大，并残留的钠离子导致物料的粘结性差，钠离子的残留也使催化剂的孔容和比表面积不大。

5、cn106513006a公开了一种体相加氢精制催化剂的制备方法，该方法包括：在超声环境下将含ni化合物与去离子水混合预分散，然后加入含mo化合物，形成ni-mo细小晶粒结构，然后加入含w化合物和络合剂进行水热反应，再将将得到的活性组分粉体与氢氧化铝干胶混捏、挤条，经干燥和焙烧得到催化剂。本发明方法制备的催化剂不同活性相晶粒间分散均匀，w源嵌入ni-mo骨架结构，微观下ni-w活性相易被ni-mo活性相包裹，不是宏观下的氧化物核壳结构，孔体积较小，有效活性相不多，金属氧化物微粒较大，含氮量高的复杂含硫化合物的脱除效率有限。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种体相加氢精制催化剂的制备方法。本发明方法制备的催化剂中的金属氧化物颗粒较小且分布均匀，催化剂的孔容和孔径较大，制备成本低、制备过程清洁无污染，应用于馏分油的加氢处理过程，具有较高加氢脱硫和脱氮反应性能。

2、本发明的体相加氢精制催化剂的制备方法，包括如下内容：

3、（1）将氢氧化钠溶液、钼酸钠溶液和含ni、si的溶液进行成胶反应，反应后经老化，得到含ni、si、mo的第一浆液；

4、（2）将含ni和季铵盐类化合物的溶液、钨酸钠溶液、碳酸钠和/或碳酸氢钠水溶液、第一浆液并流加入到油脂性液体和水的混合液中，进行连续n次三级递减ph值的成胶反应，每次在第一级ph值反应结束时加入1/n可溶性铝盐溶液，生成第二浆液；

5、其中每次三级递减ph值反应过程具体如下：反应温度为60～98℃，优选为65～92℃；第一级，ph值为11.0~13.5，反应0.05~0.5小时，第一级反应结束加入1/n含al溶液；第二级，将ph值调整为8.5~10.5，反应时间为0.05~0.5小时；第三级，将ph调整为5.5~8.3，反应0.05~0.5小时；其中n为2~8的整数；

6、（3）将第二浆液进行老化，老化结束后经固液分离，固相经干燥、成型过程，得到成型物；

7、（4）将成型物进行脱盐处理，洗涤、干燥和焙烧，得到体相加氢精制催化剂。

8、本发明方法中，步骤（1）中所述的氢氧化钠溶液的重量浓度为5%~30%，本领域技术人员可以根据实际需要来确定用量。步骤（1）中钼酸钠溶液中，mo以moo3计的重量浓度为5~110g/l，优选为10~100g/l。

9、本发明方法中，步骤（1）所述的含ni、si的溶液中，ni以nio计的重量浓度为5~120g/l，优选为10~110g/l，si以sio2计的重量浓度为2~80g/l，优选为4~70g/l；在配制含ni、si的溶液时，采用的镍源为硫酸镍、硝酸镍或氯化镍中的一种或多种，硅源为水玻璃、硅溶胶或硅酸钠等中的一种或多种。

10、本发明方法中，步骤（1）所述的成胶反应条件为：反应温度为30~90℃，优选为40~85℃，ph值控制为7.0~11.0，优选为7.2~10.0，成胶时间为0.2~2.5小时，优选为0.3~2.0小时。

11、本发明方法中，步骤（1）所述的老化条件如下：老化温度为60~90℃，优选为65~85℃，老化时ph值控制为7.0~11.0，优选为7.2~10.5，老化时间为0.3~2.5小时，优选为0.5~2.0小时。

12、本发明方法中，步骤（1）中，引入ni的重量占步骤（4）所得加氢精制催化剂中总ni重量的30%~80%，优选为35%~78%，催化剂中其余的ni通过步骤（2）引入。

13、本发明方法中，步骤（2）的含ni溶液中，ni以nio计的重量浓度为5~110g/l，优选为10~100g/l。在配制含ni溶液时，一般采用的镍源可以为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍中的一种或几种；钨酸钠溶液中，w以wo3计的重量浓度为4~140g/l，优选为6~120g/l；

14、本发明方法中，步骤（2）所述季铵盐类化合物为四乙基溴化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基溴化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基溴化铵、四丁基氢氧化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基三甲基氯化铵中的一种或多种；所述季铵盐类化合物加入量与钨酸钠溶液中w的摩尔比为0.1~1.8，优选0.2~1.5。

15、本发明方法中，步骤（2）所述的可溶性铝盐为硝酸铝、硫酸铝、氯化铝等中的一种或多种，可溶性铝盐溶液中的al以al2o3计的重量浓度为3~100g/l，优选为5~90g/l，按体积等分为n份，其中n为2~8的整数。

16、本发明方法中，步骤（2）中所述的碳酸钠和/或碳酸氢钠水溶液的重量浓度为5%~40%，本领域技术人员可以根据实际需要来确定用量。

17、本发明方法中，步骤（2）中加水体积与第一浆液的体积比为0.1:1~3:1。

18、本发明方法中，步骤（2）中所述的油脂性液体为不饱和高级脂肪酸甘油酯（植物油），优选为花生油、菜籽油、棉籽油、葵花籽油、大豆油、玉米油、茶油或橄榄油中的一种或多种。所述油脂性液体与水的体积比1：60~1：4，优选为1：40~1：6。

19、本发明方法中，步骤（3）中所述的老化条件如下：老化温度为40～90℃，老化时间1～5小时，ph值为7.0～11.0。所述的老化一般在搅拌条件下进行。

20、本发明方法中，步骤（3）所述的老化条件优选按照如下方式进行，第一步常压老化：老化温度为30～90℃，优化为40～80℃，老化时间1～6小时，优选为1.2～5小时，ph值为6.5～10.0，优选为7.0～9.0；第二步高压老化：温度为100～195℃，优选为100～190℃，时间为0.1~3.5小时，优选0.3~2.8小时，压力为不小于10mpa，优选为10～15mpa， ph值为10.0~13.0，优选为10.0~12.5。

21、上述老化过程中缓和的条件更有利于生成颗粒大小的均匀，在密闭的环境中进行老化过程中，第一步老化中物料相结构已生成规则体，而在在密闭的环境中，在较高温度和压力作用下，物料的微观形态发生改变，物料的物相由规则体向不规则片状堆积成的不规则体转变，这种结构的变化使在物相内部的钠离子向物相表面转移，更有利于进行下一步的脱盐处理，也有利于增大体相催化剂的比表面积、改善孔结构，使更多的活性金属暴露在催化剂表面，在催化剂表面生成更多的加氢活性中心。

22、本发明方法中，步骤（3）所述的固液分离一般采用过滤、离心等方式。

23、本发明方法中，步骤（3）所述的干燥温度50～140℃，干燥时间0.5～24小时。

24、本发明方法中，步骤（3）所述的成型过程为催化剂制备领域熟知，挤压成型过程中一般加入助挤剂和胶溶剂，助挤剂可以为田菁粉、炭黑、石墨粉或纤维素等中的一种或多种，所述胶溶剂一般为含有盐酸、硫酸、醋酸等中的一种或多种酸溶液，助挤剂的用量占总物料干基的1wt%～10wt%。本发明催化剂可以根据需要制备成片状、球状、圆柱条及异型条（三叶草、四叶草）等形状。

25、本发明方法中，步骤（4）所述的脱盐处理过程：先进行养生，然后可以进行洗涤除去析出至成型物表面的盐，养生条件为温度为5～100℃，优选为温度10～90℃，时间为10～100小时，优选24~90小时。

26、本发明方法中，步骤（4）所述的脱盐处理优选按照如下方式进行：第一阶段温度在60～90℃，进行养生，时间5～60小时，优选8～55小时，使水合钠离子析出并保留空位；第二阶段温度在10～30℃，时间1～48小时，优选2～42小时，促进空位保留并收缩，使催化剂的孔容增大并具有良好的机械强度，然后洗涤除去析出的盐分，洗涤过程可以采用水、乙醇等对钠盐有良好溶解能力的溶剂。

27、本发明方法中，步骤（4）所述的洗涤、干燥和焙烧可以采用本领域常规条件，所述的干燥条件如下：在40~150℃干燥1~48小时，优选为在50~120℃干燥4~36小时。焙烧条件如下：在350~650℃焙烧1~24小时，优选焙烧条件如下：在400~600℃焙烧2~12小时。洗涤一般是采用去离子水或乙醇溶液洗涤，洗至中性。

28、本发明的体相加氢精制催化剂为核壳结构复合无定形氧化物颗粒，核相为含有钼、镍和硅的无定形复合氧化物，壳相为含有钨、镍和铝的无定形复合氧化物；本发明的催化剂可以根据需要为片状、球状、圆柱条及异形条（三叶草、四叶草），最好是圆柱条及异形条（三叶草、四叶草）。催化剂颗粒的平均粒径为8~13nm。优选地，催化剂颗粒的粒径分布如下：粒径小于7nm的颗粒数占总颗粒数的2%~15%，粒径为7nm~13nm的颗粒数占总颗粒数的66%~88%，粒径大于13nm的颗粒数占总颗粒数的3%~21%。

29、本发明催化剂中，以核壳结构复合氧化物颗粒的质量为基准，核相为20%~90%，优选为25%~88%，壳相为10%~80%，优选为12%~75%。

30、本发明催化剂中，核相中的钼与镍原子摩尔比为1：28~12：1，优选为1：22~10：1，硅的含量以sio2计占加氢精制催化剂质量的2%~38%，优选4%~36%。

31、本发明催化剂中，壳相中的钨与镍原子摩尔比为1：22~8：1，优选为1：20~5：1，铝的含量以al2o3计占加氢精制催化剂质量的5%~36%，优选7%~34%。

32、本发明催化剂中，核相中nio的质量占加氢精制催化剂中nio总质量的为30%~80%，壳相中nio的质量占加氢精制催化剂中nio总质量的为20%~70%。

33、本发明催化剂中na2o含量为小于0.12%，优选为小于0.1%。

34、本发明催化剂中，所述加氢精制催化剂的性质如下：比表面积为180~700m2/g，孔容为0.30~0.90ml/g。本发明的体相加氢精制催化剂的孔径分布如下：直径为4nm以下的孔所占的孔容占总孔容的1%~10%，直径为4~10nm的孔所占的孔容占总孔容的12%~40%，直径为10~15nm的孔所占的孔容占总孔容的22%~56%，直径为15nm以上的孔容占总孔容的18%~45%；优选的孔径分布如下：直径为4nm以下的孔所占的孔容占总孔容的2%~8%，直径为4~10nm的孔所占的孔容占总孔容的14%~36%，直径为10~15nm的孔所占的孔容占总孔容的24%~54%，直径为15nm以上的孔容占总孔容的20%~42%。

35、本发明的体相加氢精制催化剂在柴油加氢精制反应中的应用，所述柴油加氢精制反应的条件如下：反应温度为330~400℃，反应压力为2.5~12mpa，氢油体积比250：1~1200：1，液时体积空速为0.3~5.0h-1。

36、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

37、1、本发明方法中，先制备钼镍硅老化浆液，然后与镍铝混合溶液、钨酸钠溶液以及沉淀剂并流加入已有水、油脂性液体和季铵盐类化合物的反应器中进行成胶，使钨镍均匀有序地沉淀在钼镍晶粒上，从而形成粒径均匀、分散良好的钨镍包覆钼镍的纳米颗粒，成胶过程中采用了连续n次三级递减ph值反应方法，改善催化剂壳相中活性金属分散性，良好地控制了壳相的生长，颗粒形状规整，生成的颗粒大小也更加均匀。季铵盐类化合物的加入使复合氧化物微粒中核壳交界处孔道通畅，壳相中氧化物孔径增大，有利于大分子反应物顺利通过。由此制备的加氢精制催化剂适用于重馏分油（比如柴油）的加氢精制反应中，尤其是有利于深度加氢脱硫和脱氮，而且还能避免降低柴油收率。

38、2、本发明采用清洁方法制备出低成本催化剂，发明人在成型过程中先将钠盐保留在物料中，再将成型后的物料进行脱盐处理，脱除析出的钠盐，该过程中，由于成型过程中钠盐的占位作用，钠脱除后空位更有利于催化剂孔道结构的形成，孔分布向大孔方向移动，催化剂的孔容和孔径增大，提高催化剂的扩散性能，解决了现有技术采用清洁原料制备体相催化剂时，催化剂孔容较小、不易成型的难题。催化剂制备过程，仅在脱盐处理过程中的进行洗涤即可，减少了常规催化剂制备过程中的洗涤次数，降低了用水量。通过对制备步骤和制备条件的综合控制，本发明得到的核壳复合氧化物结构，更有利物料进行脱盐处理。

39、3、本发明加氢精制催化剂是从纳米级别上改进活性金属的分布状态，即主要由含有钨、镍和铝的复合氧化物包覆含有钼、镍和硅的复合氧化物颗粒组成，此包覆结构不同于宏观上（比如毫米级）的这种结构，从微观层面控制催化材料结构，使得催化剂的整体性能得以突破，提高催化剂的加氢脱硫性能，又使催化剂在核壳结构的交接处形成一定量的酸性中心，提高催化剂消除空间位阻能力的同时进行加氢脱硫反应，而减少过度裂解等副反应的发生，使含硫和氮的馏分油原料（尤其是含难脱除硫和氮的馏分油原料）与本发明加氢精制催化剂接触时，脱硫、脱氮活性明显提高，同时，减少了柴油馏分的裂解反应，避免了柴油收率降低。而且，本发明催化剂可以在保证脱硫和脱氮活性的情况下，降低活性金属含量，从而降低催化剂的制备成本。