一种催化剂的载体及其负载方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种催化剂的载体及其负载方法和用途，属于石油化工和煤化工领 域。
【背景技术】
[0002] 我国是一个富煤贫油的国家，在应对当今石油供需矛盾和贯彻节能减排政策中， 充分利用煤炭和重油资源是保障能源安全的重要选择。浆态床加氢技术是将煤炭和重油转 化为轻油和化工品的重要技术，该技术适用于重油加氢、煤直接液化和油煤混炼工艺。
[0003] 基于上述原因，近年来浆态床加氢技术，尤其是浆态床加氢催化剂成为研究热点， 由于浆态床加氢催化剂属于可弃式催化剂，考虑到成本因素，必须采用廉价的催化剂。相 关文献提出以W族和VI B族金属为活性组分的催化剂用于浆态床加氢，原因是其催化活性 高、价格低廉。但是这些金属催化剂与反应原料的密度差较大，在输送和反应过程中容易沉 降和积聚，容易造成堵塞，还会对管道、设备、栗和阀等造成磨损，更为关键的是催化剂分散 性不好，催化活性无法得到有效的发挥，使得原料转化率和轻油收率都比较低。也有相关文 献报道采用将金属催化剂负载于分子筛、氧化铝等载体颗粒上制成加氢催化剂颗粒，用于 浆态床加氢。但是上述催化剂载体本身密度大，对于降低催化剂整体密度的作用有限，催化 剂的分散性仍然差，装置运行效果不够理想。且分子筛成本依旧高昂。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提供一种催化剂的载体及其负载方法和用途，该方法 能够使催化剂的活性得以高效地发挥，原料煤和/或油的加氢裂化程度较深，同时还大大 降低了原料和催化剂对设备、栗、阀和管道的磨损，输送状态良好。
[0005] 本发明技术方案如下：
[0006] -种催化剂的载体，其特征在于所述催化剂的活性组分为VIII族和VIB族金属 化合物中的一种或几种组合，所述载体为具有吸附能力的粉末状物质，其中载体堆密度为 0. 8-3. Og/cm3,比表面积 100-1000m2/g，平均孔径为 6-300nm，孔容为 0. 2-1. 5cm3/g，所述载 体占所述催化剂总质量的12wt% -95wt%。
[0007] 所述载体优选为碳纤维、煤粉、活性碳粉、炭黑粉中的一种或几种。
[0008] 优选的载体堆密度为0. 95-2. 5g/cm3,比表面积300-800m2/g，平均孔径为 50_250nm，孔容为0. 4-1. 2cm3/g，所述载体占所述催化剂总质量的20wt% -90wt%。
[0009] 上述载体的负载方法，其特征在于包括以下步骤：
[0010] 将载体磨制成粒径< 480 μ m的粉末，将粉末与催化剂活性组分混合制备成浆液， 操作温度为10-350 °C ;
[0011] 将催化剂浆液过滤，获得滤饼；
[0012] 将滤饼在惰性气体环境下进行干燥，干燥温度不超过350°C，惰性气体为氮气；
[0013] 将干燥的滤饼进行研磨，研磨至粒径< 480 μ m的粉状物质。
[0014] 上述载体的另一种负载方法，其特征在于包括以下步骤：
[0015] 将载体磨制成粒径< 480 μπι的粉末，将粉末添加至催化剂制备原料中，即在催化 剂活性组分制备过程中添加载体，催化剂生成在载体表面，在惰性气体环境下干燥后研磨 至粒径< 480 μ m，干燥温度不超过350°C，惰性气体为氮气。
[0016] 上述催化剂的载体的用途，其特征在于用于煤直接液化工艺、油煤混炼工艺和重 油加氢工艺，其中煤直接液化工艺指以煤为原料，以煤液化的循环油为供氢溶剂进行加 工；油煤混炼工艺指以原油、常压渣油、减压渣油、催化油浆、脱油沥青和煤焦油中的一种 或者多种组合与褐煤、烟煤中的一种或者多种组合为原料进行加工，油与煤的比例范围为 97-30:3-70 ;重油加氢工艺指以原油、减压渣油、常压渣油、催化油浆、脱油沥青和煤焦油中 的一种或者多种组合为原料进行加工。
[0017] 有益效果：
[0018] 具有本发明参数的载体特别是碳纤维、煤粉、活性碳粉、炭黑粉、焦炭粉作为催化 剂载体具有良好的效果，其密度和硬度都比较小，在本发明所限定的物理参数下能够大大 增强催化剂的分散性，进而使催化剂最大化地发挥其催化活性，对设备、栗、阀和管道的磨 损低，输送状态良好。这种催化剂载体具有很强的吸附能力，能及时地吸附所聚物，并将其 带出反应体系，避免结焦和堵塞，非常适用于可弃式催化剂的使用，不仅能使可弃式催化剂 达到良好的催化效果并将之与固体废物共同带出反应体系，而且相比分子筛等现有技术大 幅度的降低了成本。
【具体实施方式】
[0019] 为进一步阐述本发明的具体特征，下面将结合具体实施例来写详细叙述。
[0020] 实施例1
[0021] 1、催化剂
[0022] 本实施例介绍的是以减压渣油和烟煤为原料，采用油煤混炼工艺进行加工的工 艺，油煤进料比例为1:1。催化剂为铁系催化剂，催化剂载体为原料煤制成的煤粉，载体堆 密度为1. 2g/cm3,比表面积800m2/g，平均孔径为150nm，孔容为1. lcm3/g，所述载体占所述 催化剂总质量的88wt%。
[0023] 负载主要过程为：
[0024] (1)将研磨成粒径< 200 μ m的煤粉与催化剂混合制备成催化剂/载体浆液，操作 温度为50°C ;
[0025] (2)将催化剂/载体浆液过滤，获得滤饼；
[0026] (3)将滤饼在惰性气体环境下进行干燥，干燥温度为150°C，惰性气体为氮气；
[0027] (4)将干燥的滤饼研磨至粒径彡200 μm，即制得符合要求的催化剂。
[0028] 2、原料性质
[0029] (1)减压渣油的基本性质表
[0030]
[0035] 装置连续运转8000小时，设备、栗、阀和管道无堵塞和明显的磨损现象。
[0036] 实施例2
[0037] 本实施例介绍的工艺、原料和进料比例同实施例1。催化剂为铁系催化剂，催化剂 载体为原料煤制成的煤粉，载体堆密度为2. 5g/cm3,比表面积300m2/g，平均孔径为50nm，孔 容为0. 4cm3/g，所述载体占所述催化剂总质量的20wt %。
[0038] 负载过程为：
[0039] 在催化剂的制备过程中，将研磨好的粒径< 200 μπι载体添加至催化剂制备原料 中，催化剂生成在载体表面，在氮气气体环境下干燥后研磨至粒径< 200 μ m，干燥温度为 15(TC〇
[0040] 反应结果数据表：
[0042] 装置连续运转8000小时，设备、栗、阀和管道堵塞和明显的磨损情况较轻。
[0043] 实施例3
[0044] 本实施例介绍的工艺、原料和进料比例同实施例1。催化剂为铁系催化剂，催化剂 载体为原料煤制成的煤粉，载体堆密度为3. 3g/cm3,比表面积80m2/g，平均孔径为5. Onm，孔 容为0. 16cm3/g，所述载体占所述催化剂总质量的8. 8wt%。本实施例为采用成分相同但各 参数范围不在本发明限定范围的对比例。
[0045] 负载过程为：
[0046] 在催化剂的制备过程中，将研磨好的粒径< 500 μπι载体添加至催化剂制备原料 中，催化剂生成在载体表面，在氮气气体环境下干燥后研磨至粒径< 500 μ m，干燥温度为 150。。。
[0047] 反应结果数据表：
[0049] 装置连续运转3000小时，设备、栗、阀和管道堵塞和明显的磨损很明显，并出现部 分管道流动不畅的现象，因此效果明显不如本发明的催化剂载体。
[0050] 实施例4
[0051] 本实施例介绍的工艺、原料和进料比例、催化剂及其载体性质同实施例1，催化剂 无载体。
[0052] 反应结果数据表：
[0054] 装置连续运转2000小时，设备、栗、阀和管道有明显的磨损现象，局部存在流通不 畅的现象。
[0055] 结论：
[0056] 从上述实施例1和2可以看出，使用本发明的催化剂载体和负载方法可使催化剂 的活性发挥到理想的效果，两种负载方法取得的催化效果无明显差别，萃取油收率均可达 到79%以上。从实施例3、4可以看出，载体参数不佳或无载体的催化剂不能有效的发挥其 催化性能，未能有效带动煤的转化，轻油收率不足55%。
[0057] 以上所述仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟 悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本 发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种催化剂的载体，其特征在于所述催化剂的活性组分为VIII族和VIB族金属 化合物中的一种或几种组合，所述载体为具有吸附能力的粉末状物质，其中载体堆密度为 0. 8-3.Og/cm3,比表面积 100-1000m2/g，平均孔径为 6-300nm，孔容为 0. 2-1. 5cm3/g，所述载 体占所述催化剂总质量的12wt% -95wt%。2. 根据权利要求1所述的一种催化剂的载体，其特征在于所述载体为碳纤维、煤粉、活 性碳粉、炭黑粉中的一种或几种。3. 根据权利要求1所述的一种催化剂的载体，其特征在于载体堆密度为0. 95-2. 5g/ cm3,比表面积300-800m2/g，平均孔径为50-250nm，孔容为0. 4-1. 2cm3/g，所述载体占所述 催化剂总质量的20wt% -90wt%。4. 根据权利要求1-3任一所述的一种催化剂的载体的负载方法，其特征在于包括以下 步骤： 将载体磨制成粒径< 480μm的粉末，将粉末与催化剂活性组分混合制备成浆液，操作 温度为10-350°C; 将催化剂浆液过滤，获得滤饼； 将滤饼在惰性气体环境下进行干燥，干燥温度不超过350°C; 将干燥的滤饼进行研磨，研磨至粒径< 480μm的粉状物质。5. 根据权利要求1-3任一所述的一种催化剂的载体的负载方法，其特征在于包括以下 步骤： 将载体磨制成粒径< 480μm的粉末，将粉末添加至催化剂制备原料中，催化剂生成在 载体表面，在惰性气体环境下干燥后研磨至粒径< 480μm，干燥温度不超过350°C。6. 根据权利要求4或5任一所述的方法，其特征在于所述惰性气体为氮气。7. 根据权利要求1-3任一所述的一种催化剂的载体的用途，其特征在于用于煤直接液 化工艺、油煤混炼工艺和重油加氢工艺，其中煤直接液化工艺指以煤为原料，以煤液化的循 环油为供氢溶剂进行加工；油煤混炼工艺指以原油、常压渣油、减压渣油、催化油浆、脱油沥 青和煤焦油中的一种或者多种组合与褐煤、烟煤中的一种或者多种组合为原料进行加工， 油与煤的比例范围为97-30:3-70 ;重油加氢工艺指以原油、减压渣油、常压渣油、催化油 浆、脱油沥青和煤焦油中的一种或者多种组合为原料进行加工。
【专利摘要】一种催化剂的载体及其负载方法和用途，所述催化剂的活性组分为VIII族和VIB族金属化合物中的一种或几种组合，所述载体为具有吸附能力的粉末状物质，其中载体堆密度为0.8-3.0g/cm3，比表面积100-1000m2/g，平均孔径为6-300nm，孔容为0.2-1.5cm3/g，所述载体占所述催化剂总质量的12wt％-95wt％。具有本发明参数的载体密度和硬度都比较小，能够大大增强催化剂的分散性，进而使催化剂最大化地发挥其催化活性，对设备、泵、阀和管道的磨损低，输送状态良好，成本低。
【IPC分类】B01J23/74, C10G49/04, B01J37/00, B01J21/18, C10G49/02, C10G1/06, B01J35/10, B01J37/04, B01J32/00
【公开号】CN105268488
【申请号】CN201510697743
【发明人】李苏安, 邓清宇, 王坤朋
【申请人】北京中科诚毅科技发展有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月23日