本技术涉及催化剂,特别涉及一种催化裂化抗钒催化剂的制备方法。
背景技术:
1、催化裂化是石油加工工业的重要过程之一,而催化裂化剂在催化裂化过程中起到关键性的作用,以便用于制造更多有经济价值的裂化产物,比如汽油、柴油和低碳烯烃等。同时,通过减少焦炭、氢气等没有经济价值的副产物,以有效提升石油催化裂化的生产效益。通常情况下,石油中含有的钒金属络合物和大分子沥青等大分子缔合形成分子量较大的碳氢化合物沉积在fcc平衡剂上,并在再生过程中,钒氧化形成五氧化二钒。随着催化裂解过程发展,五氧化二钒和水蒸汽结合形成钒酸。钒酸不但将破坏fcc催化剂体系中的氧化铝多孔结构,同时和fcc催化剂的主要成分通过与分子筛反应生成氢氧化钠,从而破坏分子筛晶体的稳定性,导致分子筛失活和fcc催化剂中毒,从而缩短使用寿命,影响催化裂化的产物选择性,令焦炭增加的同时降低汽油柴油等组分的比重。
2、为了减小钒金属元素对fcc催化剂的破坏程度,炼油厂常采用在催化裂化剂中加入金属钒的捕捉剂或者抗钒剂,以此来减少或避免钒酸对催化裂化剂的影响。最早可以追溯到1995年由美国格蕾丝的kwan kim提出将美铝尖晶石体系用作钒捕捉剂。
3、在美国专利us5603823a中公开的美铝尖晶石体系包含15-60%的氧化镁、30-60%的氧化铝和10-30%的氧化稀土,其中的稀土指的是镧或钕。但是,镧稀土具有和钒酸反应的能力,并将形成化学稳定的钒酸镧。
4、公开号为cn1879960a的中国专利申请文件公开了高岭土代替氧化铝,其和氧化镁、稀土打浆,经喷雾成微球形后,水洗降钠,制得抗重金属钒的助剂。
5、公开号为ep2280777a1的欧洲专利申请文件中公开了使用碳酸镧和铝溶胶制备方法,其剔除了氧化镁组成。碳酸镧50%和铝溶胶50%混合打浆,喷雾干燥,制得球形粒子,经过焙烧后制得抗钒助剂。
6、公开号为cn106378203a的中国专利申请文件中公开了一种混合制备钒捕捉剂的方法,即把粘土,拟薄水铝石混合后,喷雾成球,经过焙烧后,和镁化合物和水一起打浆,再经过氯化稀土淋洗,制得钒金属捕捉剂。公告号为cn112831341b的中国专利申请文件中公开了一种抗钒的催化裂化催化剂,把碳酸稀土直接加到催化剂体系的合成过程中,碳酸稀土提供一定钝化钒金属的效果。公开号为us4913801a的美国专利申请文件中公开了将稀土氧化物为钝化剂制备抗钒助剂。公开号为cn109777469a的中国专利申请文件中公开了使用氯化稀土交换分子筛,并在基质里添加稀土元素,具有一定的抗钒效果。
7、但是,当前具备抗钒效果的催化裂化剂虽然种类丰富多样,但是对于钒金属的抗钒效果稳定性不佳,尤其是在多次活化和再生以后,抗钒效果随着复合镁盐-氧化铝-稀土材料的抗磨损能力不足而与主催化剂无法匹配和分子筛稳定性下降而显著下降,难以长期有效的达到所需抗钒效果的目的,有待改进。
技术实现思路
1、有鉴于此,本技术的目的在于提供一种催化裂化抗钒催化剂的制备方法,以实现低成本、抗钒效果稳定和持久的目的。其具体方案如下:
2、一种催化裂化抗钒催化剂的制备方法,用于制备催化裂化抗钒催化剂,包括如下步骤:
3、步骤1、将稀土化合物投入氨水中,经搅拌分散后获得分散液;
4、步骤2、将分散液进行研磨处理,获得研磨浆料;
5、步骤3、向研磨浆料内添加fcc催化剂,混合均匀后获得催化混合浆料;
6、步骤4、将催化混合浆料经干燥处理后获得壳核结构的催化裂化抗钒催化剂。
7、优选地:在步骤1中,所述稀土化合物为碳酸稀土、氢氧化稀土、甲酸稀土、草酸稀土、乙酸稀土、氧氯化稀土或氧化稀土中的一种。
8、优选地:所述稀土化合物中的稀土元素为镧、铈、钇、镨、钕、钐、铕、钆中的一种。
9、优选地:在步骤1中,所述氨水的质量浓度为0.1-10%,且ph值不大于12;所述分散液中含有按质量百分比为1-30%的稀土化合物,且搅拌的速度为200-3000rpm。
10、优选地:在步骤2中,所述研磨处理为采用砂磨机或纳米销棒式湿磨机,磨珠为氧化铝磨珠或氧化锆磨珠;且所述研磨处理的时间为0.1-10h,研磨浆料内颗粒的平均粒径为0.1-2μm。
11、优选地:在步骤3中,所述fcc催化剂的粒径为50-120μm,灼减为2-15%;且所述fcc催化剂的添加量与研磨浆料的质量比为100:0.2-10。
12、优选地:在步骤4中,所述干燥处理包括闪蒸或气流干燥,并控制进口温度为200-550℃,出口温度为90-200℃。
13、优选地:还包括高温焙烧,且所述高温焙烧的温度为500-900℃,时间为0.5-4h。
14、优选地:所述fcc催化剂为环糊精空腔导向fcc催化剂,且所述环糊精空腔导向fcc催化剂的制备包括步骤①β-cd与马来酸酐按摩尔比为1:2混合,添加n,n-二甲基甲酰胺作为溶剂以及按质量百分比为0.5%的对甲苯磺酸作为催化剂,在氮气保护下和控制温度为80℃搅拌反应6h,再依次经沉淀、洗涤和干燥获得马来酸酐修饰的β-环糊精衍生物;步骤②将fcc催化剂加入β-cd-ma的水溶液中,控制β-cd-ma的质量浓度为8%,经依次超声处理40min、55℃恒温水浴搅拌8h,获得zeta电位为-30~-35mv的反应溶液,再经离心分离、去离子水洗涤和真空干燥后获得环糊精空腔导向fcc催化剂。
15、优选地:在步骤3中,将向研磨浆料内添加环糊精空腔导向fcc催化剂并经搅拌处理0.5h后,滴加ctab与sdbs的混合水溶液,控制ctab与sdbs的添加量为1:1,滴加速度为1ml/min,ph为9-10;所述催化混合浆料的温度为45℃,所述催化裂化抗钒催化剂的粒径为50-90μm。
16、通过以上方案可知,本技术提供了一种催化裂化抗钒催化剂的制备方法,该催化裂化抗钒催化剂的制备方法具有以下有益效果:
17、1、通过控制研磨浆料粒径为0.1-2μm、fcc催化剂粒径为50-120μm,从而实现避免阻碍原料油分子扩散和提高fcc催化剂作为内核的活性位点,且采用稀土元素实现调节催化剂酸性从而提高原料油转化率的效果;
18、2、通过高温焙烧促使稀土壳层与fcc催化剂形成稳固的化学结合,协同结合闪蒸或气流干燥工艺实现提高机械强度和热稳定性,从而有效提升催化裂化抗钒催化剂在催化裂化中的反复流化与高温再生环境的耐受能力,并实现延长使用寿命的目的;
19、3、通过采用砂磨机/纳米销棒式湿磨机进行研磨,协同超声处理、升温工艺实现降低工艺复杂度,所采用的原料具有成本低和来源广泛的特点,符合工业化生产的环保与经济性要求,便于规模化推广应用;
20、4、通过环糊精空腔导向改性的fcc催化剂前驱体的表面修饰的β-cd-ma衍生物,使得其通过空腔结构和羧基位点定向捕获稀土离子,结合ctab与sdbs双助组装剂协同调控,使稀土化合物在fcc催化剂表面形成均匀致密的壳层,从而将使得该壳层高效吸附并稳定石油原料中的钒离子,避免钒对分子筛内核结构的破坏,显著提升催化剂抗钒中毒能力。