用于生產航煤的選擇性加氫催化劑及其制備方法和應用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于生產生物航煤的選擇性加氫催化劑及其制備方法和應用，該催化劑包括載體和主金屬活性組分，主金屬活性組分負載在載體上；主金屬活性組分占催化劑成品的重量百分比為0.05～1.15％，主金屬活性組分為Pt或/和Pd，所述載體按原料的重量百分比計由2～10％的分子篩、25～65％的無定形硅鋁、30～65％的氧化鋁和2～10％的石墨烯助劑組成。該方法將載體置于的含有Pt和/或Pd金屬鹽溶液中浸漬4～20h，得到浸漬后的載體；浸漬后的載體干燥后再在還原氣氛下處理得到選擇性加氫的催化劑。本發(fā)明在相同的載量下，表現(xiàn)的活性表面積較大，具有更多的活性位點，降低反應溫度，提高加氫的性能。
【專利說明】
用于生產航煤的選擇性加氫催化劑及其制備方法和應用
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及催化劑領域，具體地指一種用于生產生物柴油的選擇性加氫催化劑及 其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 低溫費托合成反應最顯著的特點是產物分布寬、產物的選擇性低、異構產物含量 低，且產物絕大部分為直鏈烴。上述特性導致了費托合成汽油餾分辛烷值非常低、煤油餾分 和柴油餾分的凝點偏高，這在一定程度上限制了費托合成油作為燃料油的使用。
[0003] 低溫費托合成石蠟經加氫裂化和異構化可生產航空煤油，所得的航煤質量可通過 調節(jié)高碳數(shù)異構烷烴與正構烷烴比例來提高。由于裂化煤油的異構化程度在低轉化率時較 低，高支鏈烷烴含量的煤油需要在高加氫裂化轉化率條件下得到。高支鏈烷烴的煤油凝點 低、低溫流動性好，能滿足寒冷低溫地區(qū)和高空飛行對油品流動性的要求;而且具有良好的 熱安定性和抗氧化安定性，可以滿足超音速高空飛行的需要。
[0004] 公開號為CN104525247A的中國發(fā)明公開了一種以改性的多級孔道的SAP0-11為載 體的催化劑，生產符合使用條件的生物航空煤油。雖然該催化劑的航煤選擇性較高，可達 80%以上，但是對SAP0-11的改性過程復雜，成本較高，而且SAP0-11載體的酸性較弱，不利 于裂解反應的進行。
[0005] 由于石墨烯材料基本無酸性，不利于裂解反應的進行，而且單層及少層的石墨烯 制備成本較高，不具備大規(guī)模工業(yè)化生產的條件，所以在加氫裂化催化劑載體制備中完全 使用石墨烯不僅不能起到很好的裂化性能，經濟性也不佳，但以石墨烯作為助劑卻可以明 顯提高催化劑的活性、導熱性和穩(wěn)定性，所以迫切需要研發(fā)一種由費托合成油最大量生產 生物航煤的催化劑。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供了一種用于生產航煤的選擇性加氫催化劑及其制備方法和 應用。該催化劑高加氫裂化轉化率、反應條件溫和、適用性強和低成本，克服費托合成石蠟 在加氫裂化時低選擇性、低異構化和反應溫度高等的缺陷。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，包括 載體和主金屬活性組分，所述主金屬活性組分負載在載體上;其特征在于:所述主金屬活性 組分占催化劑成品的重量百分比為0.05~1.15%，所述主金屬活性組分為Pt或/和Pd，所述 載體按原料的重量百分比計由2~10 %的分子篩、25~65 %的無定形硅鋁、30~65 %的氧化 鋁和2~10%的石墨烯助劑組成。
[0008] 進一步地，所述石墨烯助劑的原料由輔金屬活性組分和石墨烯組成，所述輔金屬 活性組分負載在石墨烯上，所述輔金屬活性組分占石墨烯助劑的重量百分比為0.05~ 1.15%，其中，所述輔助型金屬活性組分為Pt或/和Pd。
[0009 ] 再進一步地，所述石墨烯助劑的制備方法，包括以下步驟：
[0010] 1)將含有pt或/和Pd的的金屬鹽溶解于氧化石墨溶液中，得到混合溶液，
[0011] 2)將混合溶液置于溫度為70~80°C的水浴中，再加入KBH4或NaBH4溶液，待反應溶 液冷卻后，將溶液離心水洗，再乙醇離心清洗至完全去除cr，冷凍干燥得到石墨烯助劑。 [0012]所述助劑的還原處理采用向石墨烯助劑前驅體溶液在氮氣氣氛下滴加0.2mol/L 的KBH4或NaBH4溶液，直至體系中不再有氣體釋放為止。
[0013]再進一步地，所述含有Pt的金屬鹽為氯鉑酸，含有Pd的金屬鹽為氯鈀酸或乙酸鈀。
[0014] 再進一步地，所述輔金屬活性組分占石墨烯助劑的重量百分比為0.2~0.5%。
[0015] 再進一步地，所述氧化石墨的制備方法，包括以下步驟：
[0016] 1)按重量比：1:0.5~2:50~100稱取天然石墨、無水硝酸鈉和濃硫酸；
[0017] 2)將天然石墨和無水硝酸鈉緩慢放入置于冰浴內的*H2S〇4中，并以天然石墨：高 猛酸鉀重量比=1:5~10緩慢加入高猛酸鉀進行氧化處理，攪拌0.5~2h，得到混合溶液；
[0018] 3)將混合溶液置于溫度為25~45°C的水浴中攪拌反應1~4h，同時攪拌過程中向 混合溶液中緩慢加入去離子水；
[0019] 4)再將混合溶液置于溫度為90~98°C水浴中繼續(xù)攪拌高溫反應0.5~2h;然后用 去離子水稀釋混合溶液，得到稀釋溶液；
[0020] 5)按天然石墨：雙氧水重量比= 1:20~50將雙氧水緩慢滴加至稀釋溶液中，趁熱 過濾，得到濾液，其中，雙氧水的質量分數(shù)為25~30% ;
[0021] 6)用鹽酸充分離心洗滌，直至濾液中無 S042'再用去離子水離心洗滌多次，去除 cr，直至濾液變?yōu)橹行?，得到粘稠的黃色液體；
[0022] 7)將粘稠的黃色液體在功率為120~250W條件下超聲處理2~6h，得到的氧化石墨 溶液干燥20~60h，獲得氧化石墨。
[0023] 再進一步地，所述氧化石墨比表面積不小于260m2/g，層間距不小于0.80nm。
[0024] 再進一步地，所述分子篩為0、Y、ZSM-5、SAPO和MCM-41分子篩中任意一種或幾種。
[0025] 再進一步地，所述分子篩為Y或β分子篩。
[0026] 再進一步地，所述氧化鋁由兩個級配構成，分別為小孔氧化鋁和大孔氧化鋁;其重 量百分比分別為1:1~2.3 ;其中，大孔氧化鋁的比表面積400~650m2/g、總孔孔容0.8~ 1.3mL/g;小孔氧化鋁的比表面積200~380m 2/g、總孔孔容0.3~0.55mL/g。
[0027] 再進一步地，所述主金屬活性組分占催化劑成品的重量百分比為0.2~0.5%，所 述載體按原料的重量百分比計由3~6%的分子篩、30~50%的無定形娃錯、20~30%的大 孔氧化錯、18~30 %的小孔氧化錯和3~8 %的石墨稀助劑構成。
[0028] 再進一步地，所述載體的制備方法，包括以下步驟：
[0029] 1)按上述重量百分比計稱取分子篩、無定形硅鋁、氧化鋁和石墨烯助劑；
[0030] 2)將分子篩、無定形硅鋁、氧化鋁和石墨烯助劑混合均勻，再加入田菁粉（田菁粉 在后續(xù)的焙燒過程中消散，其作用為提高擠出速度并改進載體的物化性能)混勻捏合成型， 干燥后在空氣氣氛下焙燒制得載體。
[0031] 再進一步地，所述步驟2)中，焙燒溫度為350~500°C，時間為2~6h。
[0032] 再進一步地，所述載體的形狀為片狀、條形、環(huán)形、輪形、圓柱形、三葉草或四葉草 形。
[0033] 本發(fā)明提供了一種用于生產航煤的選擇性加氫催化劑的制備方法，其特征在于： 包括以下步驟：
[0034] 1)將載體置于含有Pt和/或Pd金屬鹽溶液中浸漬4~20h，得到浸漬后的載體；
[0035] 2)浸漬后的載體干燥后再在還原氣氛下還原處理得到選擇性加氫的催化劑。
[0036]再進一步地，所述含有Pt的金屬鹽為氯鉑酸，含有Pd的金屬鹽為氯鈀酸或乙酸鈀。 [0037]再進一步地，所述催化劑的還原處理采用向負載型的石墨烯催化劑前體通氫氣進 行還原，Pt、Pd的催化劑還原處理溫度為110~180°C，處理時間為3~5h。得到的催化劑表面 作為催化反應活性中心的原子分布均勻，性質相同。
[0038]本發(fā)明還提供了一種上述選擇性加氫催化劑在費托合成油最大量生產航煤反應 中的應用，所述生產航煤反應中，選擇性加氫反應溫度為260~320°C，反應氫分壓為1.0~ 6. OMPa，液時體積空速為0.5~2h-1，氫油體積比為600~1000。
[0039] 本發(fā)明的原理
[0040]碳材料是地球上最普遍也是最奇妙的一種材料，自從2004年英國科學家發(fā)現(xiàn)了石 墨烯以來，石墨烯因獨特的性能和二維納米結構迅速成為物理學、化學和材料學的熱門話 題，受到科學界普遍的關注，并在2009年被Science雜志評為十大科學進展之一。石墨烯 (graphene)是一種由碳原子以sp 2雜化連接的、緊密堆積成的、具有單層二維蜂窩晶格結構 的新型二維材料。石墨烯的發(fā)現(xiàn)，形成了從零維的富勒烯、一維的碳納米管、二維的石墨烯 到三維的金剛石和石墨的完整體系，并且石墨烯被認為是富勒烯、碳納米管和石墨的基本 結構單元。
[0041]石墨烯具有很好的機械強度，比表面積大，表面處理簡單以及良好的導電、導熱性 和化學穩(wěn)定性，使得石墨烯成為了一個非常理想的復合材料載體。利用石墨烯為載體，在石 墨烯層間負載納米粒子，不僅可以提高納米粒子的分散性，而且由于石墨烯的電子結構特 性可以促進催化反應過程中的電子轉移，顯著提高催化性能，石墨烯已經成為眾多高科技 領域的熱門應用材料。
[0042]本發(fā)明的有益效果在于：
[0043] (1)石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結構的一種碳質新材料。 與碳納米管相比，具有更大的理論比表面積，由于活性金屬在石墨烯上分散的程度較好，在 相同的載量下，表現(xiàn)的活性表面積較大，具有更多的活性位點，降低反應溫度，提高加氫的 性能；
[0044] (2)催化劑表面酸性低，具有高的加氫活性和適中的裂化性能，炭質及焦質在催化 劑上的沉積少，而且石墨烯具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和抗腐蝕性，這些都有利于延長催化劑的再 生周期；
[0045] (3)由于石墨烯特殊電子性能也可與活性組分發(fā)生相互作用，從而提高催化劑的 性能。與傳統(tǒng)多孔材料相比，這一結構可避免高負載量活性組分對孔道的堵塞，同時還可消 除反應物和產物在孔道中的內擴散，從而提高反應速率；
[0046] (4)石墨烯具有優(yōu)異的導熱性能，使其在吸、放熱的催化反應中具有明顯的導熱優(yōu) 勢，催化劑床層溫度分布均勻；
[0047] (5)由于少層、高比表面積的石墨烯制備成本很高，本發(fā)明以負載活性組分的石墨 烯為助劑，含量僅占載體的2~10wt%，而且在氧化石墨的還原過程就同時負載上了金屬， 大大減少了石墨烯的團聚，在降低了成本的同時達到了石墨烯作為助劑的高效性能。
【具體實施方式】
[0048] 為了更好地解釋本發(fā)明，以下結合具體實施例進一步闡明本發(fā)明的主要內容，但 本發(fā)明的內容不僅僅局限于以下實施例。
[0049] 原料的制備與購買
[0050] 1、氧化石墨的制備方法，具體步驟如下：
[0051 ] 1)稱取lg的天然石墨和lg無水NaN〇3緩慢放入置于冰浴內的50ml濃H2SO4中，以 6gKMn04為氧化劑緩慢加入進行氧化處理0.5h (期間不間斷攪拌），此為預氧化階段；
[0052] 2)將燒瓶放入35°C的水浴中攪拌反應2h，然后再緩慢加入200ml的去離子水，期間 控制溫度不超過50°C，然后轉移至98°C水浴中繼續(xù)攪拌高溫反應30min，用去離子水稀釋到 400ml，緩慢滴加30ml的H2〇2(質量分數(shù)為30 % )，趁熱過濾，用5 %HC1充分離心洗滌，直至濾 液中無 s〇42_，再用去離子水離心洗滌多次，去除cr，直至溶液變?yōu)橹行裕?br>[0053] 3)將粘稠的黃色液體轉移至燒杯中，然后放在超聲儀中以250W的功率超聲4h剝離 氧化石墨(為了防止氧化石墨的團聚，超聲過程中不斷的換水，保證超聲儀中水溫不高于40 °C)，將得到的氧化石墨溶液干燥48h，即得到的氧化石墨。
[0054] 2、β分子篩：Si02/Al2〇3為50~80，比表面500~650m 2/g，孔容0 · 35~0 · 6ml/g;購于 南開大學催化劑廠；
[0055] Y 分子篩：Si02/Al2〇3為2~3，比表面650~850m2/g，孔容0 · 35 ~0 · 5ml/g;
[0056] ZSM-5分子篩：Si〇2/Al2〇3 為60 ~200，比表面450 ~600m2/g，孔容0 · 30 ~0 · 55ml/g;
[0057] SAP0 分子篩：比表面400 ~600m2/g，孔容0 · 35 ~0.6ml/g;
[0058] MCM-41 分子篩：比表面800 ~1000m2/g，孔容 0.70 ~lml/g;
[0059] Y、ZSM-5、SAP0和MCM-41分子篩購于南開大學催化劑廠；
[0060] 3、大孔氧化鋁的比表面積400~650m2/g、總孔孔容0.8~1.3mL/g;小孔氧化鋁的 比表面積200~380m2/g、總孔孔容0.3~0.55mL/g;大孔氧化鋁和小孔氧化鋁購于中國鋁業(yè) 山東分公司。
[0061 ] 4、無定形硅鋁：Si〇2含量為35~60w%，比表面350~600m2/g，孔容0.6~0.9ml/g; 無定形硅鋁購于中國鋁業(yè)山東分公司；
[0062] 5、氯鉑酸，氯鈀酸和乙酸鈀均購于湖北七八九化工有限公司，
[0063] 田菁粉購于市面，其他未說明的物質均購于市面。
[0064] 實施例1
[0065] 石墨烯助劑1的制備方法，具體步驟如下：
[0066] 1)稱取lg氧化石墨加入1L去離子水中，將其超聲處理，超聲頻率為180W，40°C超聲 2h，超聲結束后，向溶液中加入2mL的0.02mol/L的PdCl2溶液，常溫攪拌10h，得到混合溶液； [0067] 2)在溫度為75°C的水浴條件下，向混合溶液中加入50ml0.2mol/L的NaBH4溶液還 原4h，待反應溶液冷卻后，將溶液先離心水洗2次，之后用乙醇離心清洗2次，再離心水洗多 次，完全去除Cl_ (用AgN03檢驗）。將離心得到的物質放在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，研磨后 即得石墨烯助劑1。
[0068]載體1的制備方法，具體步驟如下：
[0069] 1)稱取0.2g的石墨稀助劑1、0.5g的β分子篩、4.8g的無定形娃錯、2.5g的大孔氧化 鋁、2g的小孔氧化鋁、O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min，然后加入質量分數(shù)為5%的硝 酸溶液，繼續(xù)混捏30min;
[0070] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型，將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體1。
[0071 ]選擇性加氫催化劑1的制備方法，具體步驟如下：
[0072] 1)將5g的載體1浸漬在10mL的0.02mol/L的PdCl2溶液中，過飽和浸泡12h后過濾靜 置2h，
[0073] 2)然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫，得到選擇性加氫催化劑1。
[0074] 實施例2
[0075] 石墨烯助劑2的制備方法，具體步驟如下：
[0076] 1)稱取lg氧化石墨加入1L去離子水中，將其超聲處理，超聲頻率為180W，40°C超聲 2h，超聲結束后，向溶液中加入2mL的0.0 lmol/L的PtCl4溶液，常溫攪拌10h，得到混合溶液； [0077] 2)在溫度為75°C的水浴條件下向混合溶液加入50ml0.2mol/L的NaBH4溶液還原 4h，待反應溶液冷卻后，將溶液先離心水洗2次，之后用乙醇離心清洗2次，再離心水洗多次， 完全去除Cr(用AgN03檢驗）；將離心得到的物質放在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，研磨后即 得石墨烯助劑2。
[0078]載體2的制備方法，具體步驟如下：
[0079] 1)稱取0.2g的石墨稀助劑2、0.5g的β分子篩、4.8g的無定形娃錯、2.5g的大孔氧化 鋁、2g的小孔氧化鋁、O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min;然后加入質量分數(shù)為5%的硝 酸溶液，繼續(xù)混捏30min;
[0080] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型。將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體2。
[0081 ]選擇性加氫催化劑2的制備方法，具體步驟如下：
[0082] 1)稱取5g的載體2浸漬在10mL的0.01mol/L的PtCl4溶液中，過飽和浸泡12h后過濾 靜置2h，
[0083] 2)然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫，得到選擇性加氫催化劑2。
[0084] 實施例3
[0085] 本實施例中制備方法與實施例1基本相同，不同之處在于：
[0086] 載體3的制備方法，具體步驟如下：
[0087] 1)稱取0.5g的石墨稀助劑1、0.5g的β分子篩、4.5g的無定形娃錯、2.5g的大孔氧化 鋁、2g的小孔氧化鋁、O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min，然后加入質量分數(shù)為5%的硝 酸溶液，繼續(xù)混捏30min;
[0088] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型，將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體3。
[0089] 選擇性加氫催化劑3的制備方法，具體步驟如下：
[0090] 1)將5g的載體3浸漬在10mL的0.02mol/L的PdCl2溶液中，過飽和浸泡12h后過濾靜 置2h，
[0091] 2)然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫，得到選擇性加氫催化劑3。
[0092] 實施例4
[0093]本實施例中制備方法與實施例1基本相同，不同之處在于：
[0094]載體4的制備方法，具體步驟如下：
[0095] 1)稱取〇.78的石墨稀助劑1、〇.58的0分子篩、4.38的無定形娃錯、2.58的大孔氧化 鋁、2g的小孔氧化鋁、O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min，然后加入質量分數(shù)為5%的硝 酸溶液，繼續(xù)混捏30min;
[0096] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型，將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體4。
[0097] 選擇性加氫催化劑4的制備方法，具體步驟如下：
[0098] 1)將5g的載體4浸漬在10mL的0.02mol/L的PdCl2溶液中，過飽和浸泡12h后過濾靜 置2h，
[0099] 2)然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫，得到選擇性加氫催化劑4。
[0100] 實施例5
[0101] 本實施例中制備方法與實施例1基本相同，不同之處在于：
[0102] 載體5的制備方法，具體步驟如下：
[0103] 1)稱取lg的石墨稀助劑1、0.5g的β分子篩、4. g的無定形娃錯、2.5g的大孔氧化錯、 2g的小孔氧化鋁、O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min，然后加入質量分數(shù)為5%的硝酸溶 液，繼續(xù)混捏30min;
[0104] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型，將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體5。
[0105] 選擇性加氫催化劑5的制備方法，具體步驟如下：
[0106] 1)將5g的載體5浸漬在10mL的0.02mol/L的PdCl2溶液中，過飽和浸泡12h后過濾靜 置2h，
[0107] 2)然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫，得到選擇性加氫催化劑5。
[0108] 實施例6
[0109] 本實施例中制備方法與實施例2基本相同，不同之處在于：
[0110] 載體6的制備方法，具體步驟如下：
[0111 ] 1)稱取0.5g的石墨稀助劑2、0.5g的β分子篩、4.5g的無定形娃錯、2.5g的大孔氧化 鋁、2g的小孔氧化鋁、O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min;然后加入質量分數(shù)為5%的硝 酸溶液，繼續(xù)混捏30min;
[0112] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型。將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體6。
[0113] 選擇性加氫催化劑6的制備方法，具體步驟如下：
[0114] 1)稱取5g載體6浸漬在10mL的0.01mol/L的PtCl4溶液中，過飽和浸泡12h后過濾靜 置2h，
[0115] 2)然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫，得到選擇性加氫催化劑6。
[0116] 實施例7
[0117] 本實施例中制備方法與實施例2基本相同，不同之處在于：
[0118]載體7的制備方法，具體步驟如下：
[0119] 1)稱取〇.78的石墨稀助劑2、〇.58的0分子篩、4.38的無定形娃錯、2.58的大孔氧化 鋁、2g的小孔氧化鋁、O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min;然后加入質量分數(shù)為5%的硝 酸溶液，繼續(xù)混捏30min;
[0120] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型。將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體7。
[0121 ]選擇性加氫催化劑7的制備方法，具體步驟如下：
[0122] 1)稱取5g載體7浸漬在10mL的0.01mol/L的PtCl4溶液中，過飽和浸泡12h后過濾靜 置2h，
[0123] 2)然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫，得到選擇性加氫催化劑7。
[0124] 實施例8
[0125] 本實施例中制備方法與實施例2基本相同，不同之處在于：
[0126] 載體8的制備方法，具體步驟如下：
[0127] 1)稱取lg的石墨稀助劑2、0.5g的β分子篩、4g的無定形娃錯、2.5g的大孔氧化錯、 2g的小孔氧化鋁、O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min;然后加入質量分數(shù)為5%的硝酸溶 液，繼續(xù)混捏30min;
[0128] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型。將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體8。
[0129] 選擇性加氫催化劑8的制備方法，具體步驟如下：
[0130] 1)稱取5g載體8浸漬在10mL的0.01mol/L的PtCl4溶液中，過飽和浸泡12h后過濾靜 置2h，
[0131] 2)然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫，得到選擇性加氫催化劑8。
[0132] 實施例9
[0133] 本實施例中制備方法與實施例3基本相同，不同之處在于：
[0134] 選擇性加氫催化劑9的制備方法，具體步驟如下：
[0135] 1)取5g載體3浸漬在10mL的0.01mol/L的PdCl2溶液中，過飽和浸泡12h后過濾靜置 2h，然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H 2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室溫;再將 得到的催化劑浸漬在10mL的0.005mol/L的PtCl4溶液中，過飽和浸泡12h后過濾靜置2h，
[0136] 2)然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫，得到選擇性加氫催化劑9。
[0137] 實施例10
[0138] 本實施例中制備方法與實施例1基本相同，不同之處在于：
[0139] 載體10的制備方法，具體步驟如下：
[0140] 1)稱取0.9g的石墨稀助劑1、0.3g的Y分子篩、5g的無定形娃錯、2 .Og的大孔氧化 鋁、1.8g的小孔氧化鋁、O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min;然后加入質量分數(shù)為5%的 硝酸溶液，繼續(xù)混捏30min;
[0141] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型。將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體10。
[0142] 實施例11
[0143] 本實施例中制備方法與實施例2基本相同，不同之處在于：
[0144] 載體11的制備方法，具體步驟如下：
[0M5] 1)稱取0.4g的石墨稀助劑2、0.3g的β分子篩、0.3g的Y分子篩、3g的無定形娃錯、 3.0g的大孔氧化鋁、3.0g的小孔氧化鋁、O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min;然后加入質 量分數(shù)為5 %的硝酸溶液，繼續(xù)混捏30min;
[0146] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型。將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體11。
[0147] 實施例12
[0148] 本實施例中制備方法與實施例1基本相同，不同之處在于：
[0149] 載體12的制備方法，具體步驟如下：
[0150] 1)稱取0.8g的石墨稀助劑1、lg的β分子篩、2.5g的無定形娃錯、3.5g的大孔氧化 鋁、2.2g的小孔氧化鋁、O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min;然后加入質量分數(shù)為5%的 硝酸溶液，繼續(xù)混捏30min;
[0151] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型。將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體12。
[0152] 實施例13
[0153] 本實施例中制備方法與實施例2基本相同，不同之處在于：
[0154] 載體13的制備方法，具體步驟如下：
[0155] 1)稱取0.3g的石墨稀助劑2、0.2g的SAP0分子篩、4.5g的無定形娃錯、2.5g的大孔 氧化鋁、2.5g的小孔氧化鋁、O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min;然后加入質量分數(shù)為 5 %的硝酸溶液，繼續(xù)混捏30min;
[0156] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型。將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體13。
[0157] 實施例14
[0158] 本實施例中制備方法與實施例9基本相同，不同之處在于：
[0159] 載體14的制備方法，具體步驟如下：
[0160] 1)稱取0.28的石墨烯助劑3、0.18的34?0分子篩、0.28的101-41分子篩、6.5 8的無 定形娃錯、2.0g的大孔氧化錯、1.0g的小孔氧化錯、0. lg的田菁粉于捏合機中，干混15min; 然后加入質量分數(shù)為5 %的硝酸溶液，繼續(xù)混捏30min;
[0161] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型。將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在出氣氛中500 °C下還原4h后冷卻至室溫，得到載體14。
[0162] 對比例1
[0163] 載體15的制備方法，具體步驟如下：
[0164] 1)稱取0.5g的β分子篩、5g的無定形硅鋁、2.5g的大孔氧化鋁、2g的小孔氧化鋁、 O.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min，然后加入質量分數(shù)為5%的硝酸溶液，繼續(xù)混捏 30min；
[0165] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型。將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在空氣氣氛中500 °C下焙燒4h后冷卻至室溫，得到載體15。
[0166] 加氫催化劑15的制備方法，具體步驟如下：
[0167] 1)稱取5g的載體15浸漬在10mL的O.OlmoVL的PdCl2溶液中，過飽和浸泡12h后過 濾靜置2h，然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫;再將得到的催化劑浸漬在10mL的0.005mol/L的PtCl4溶液中，過飽和浸泡12h后過濾靜 置2h，
[0168] 2)然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫，得到選擇性加氫催化劑15
[0169] 對比例2
[0170] 載體16的制備方法，具體步驟如下：
[0171] 1)稱取0.5g的β分子篩、4.5g的無定形硅鋁、3g的大孔氧化鋁、2g的小孔氧化鋁、 o.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min，然后加入質量分數(shù)為5%的硝酸溶液，繼續(xù)混捏 30min；
[0172] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型。將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在空氣氣氛中500 °C下焙燒4h后冷卻至室溫，得到載體16。
[0173] 加氫催化劑16的制備方法，具體步驟如下：
[0174] 1)稱取5g載體16浸漬在10mL的O.OlmoVL的PdCl2溶液中，過飽和浸泡12h后過濾 靜置2h，然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室溫； 再將得到的催化劑浸漬在10mL的0.005mol/L的PtCl4溶液中，過飽和浸泡12h后過濾靜置 2h，
[0175] 2)然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫，得到選擇性加氫催化劑16。
[0176] 對比例3
[0177] 載體17的制備方法，具體步驟如下：
[0178] 1)稱取0.5g的β分子篩、4.5g的無定形硅鋁、2g的大孔氧化鋁、3g的小孔氧化鋁、 〇.lg的田菁粉于捏合機中，干混15min，然后加入質量分數(shù)為5%的硝酸溶液，繼續(xù)混捏 30min；
[0179] 2)將混捏均勻的物料轉移至擠條機中擠條成型。將擠條后的載體冷凍干燥20h，切 粒，然后在空氣氣氛中500 °C下焙燒4h后冷卻至室溫，得到載體17。
[0180] 加氫催化劑17的制備方法，具體步驟如下：
[0181] 1)稱取5g載體17浸漬在10mL的O.OlmoVL的PdCl2溶液中，過飽和浸泡12h后過濾 靜置2h，然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室溫； 再將得到的催化劑浸漬在10mL的0.005mol/L的PtCl4溶液中，過飽和浸泡12h后過濾靜置 2h，
[0182] 2)然后在冷凍干燥機中冷凍干燥20h，最后在H2氣氛中180 °C下還原4h后冷卻至室 溫，得到選擇性加氫催化劑17。
[0183] 表1催化劑載體及催化劑的物化性質
[0184]
[0185] 表2原料油主要性質
[0186]
[0187] 表3本發(fā)明催化劑的加氫評價結果
[0188]
[0189]由實施例1~8可以看出，在其它條件不變的情況下，在一定范圍內增加石墨烯助 劑的添加量可以增加航煤的收率;從例10至14可以看出，工藝參數(shù)對產品影響收率和性質 影響較大，反應溫度和壓力的提升能明顯提高原料的轉化率;活性組分的復合明顯提高了 催化劑的轉化率和航煤收率。
[0190]其它未詳細說明的部分均為現(xiàn)有技術。盡管上述實施例對本發(fā)明做出了詳盡的描 述，但它僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部實施例，人們還可以根據(jù)本實施例在不經 創(chuàng)造性前提下獲得其他實施例，這些實施例都屬于本發(fā)明保護范圍。
【主權項】
1. 一種用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，包括載體和主金屬活性組分，所述主金屬 活性組分負載在載體上;其特征在于:所述主金屬活性組分占催化劑成品的重量百分比為 0.05~1.15%，所述主金屬活性組分為Pt或/和PcU所述載體按原料的重量百分比計由2~ 10%的分子篩、25~65 %的無定形娃錯、30~65 %的氧化錯和2~10 %的石墨稀助劑組成。2. 根據(jù)權利要求1所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述石墨烯助 劑的原料由輔金屬活性組分和石墨烯組成，所述輔金屬活性組分負載在石墨烯上，所述輔 金屬活性組分占石墨烯助劑的重量百分比為0.05~1.15%，其中，所述輔助型金屬活性組 分為Pt或/和Pd。3. 根據(jù)權利要求2所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述石墨烯助 劑的制備方法，包括以下步驟： 1) 將含有Pt或/和Pd的的金屬鹽溶解于氧化石墨溶液中，得到混合溶液， 2) 將混合溶液置于溫度為70~80 °C的水浴中，再加入KBH4或NaBH4溶液，待反應溶液冷 卻后，將溶液離心水洗，再乙醇離心清洗至完全去除cr，冷凍干燥得到石墨烯助劑。4. 根據(jù)權利要求3所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述含有Pt的 金屬鹽為氯鉑酸，含有Pd的金屬鹽為氯鈀酸或乙酸鈀。5. 根據(jù)權利要求2或3所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述輔金 屬活性組分占石墨烯助劑的重量百分比為0.2~0.5%。6. 根據(jù)權利要求2或3所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述氧化 石墨的制備方法，包括以下步驟： 1) 按重量比：1: . 5~2:50~100稱取天然石墨、無水硝酸鈉和濃硫酸； 2) 將天然石墨和無水硝酸鈉緩慢放入置于冰浴內的*H2S04中，并以天然石墨：高錳酸 鉀重量比=1:5~10緩慢加入高猛酸鉀進行氧化處理，攪拌0.5~2h，得到混合溶液； 3) 將混合溶液置于溫度為25~45°C的水浴中攪拌反應1~4h，同時攪拌過程中向混合 溶液中緩慢加入去離子水； 4) 再將混合溶液置于溫度為90~98°C水浴中繼續(xù)攪拌高溫反應0.5~2h;然后用去離 子水稀釋混合溶液，得到稀釋溶液； 5) 按天然石墨:雙氧水重量比=1: 20~50將雙氧水緩慢滴加至稀釋溶液中，趁熱過濾， 得到濾液，其中，雙氧水的質量分數(shù)為25~30% ; 6) 用鹽酸充分離心洗滌，直至濾液中無 SO42'再用去離子水離心洗滌多次，去除Cl'直 至濾液變?yōu)橹行?，得到粘稠的黃色液體； 7) 將粘稠的黃色液體在功率為120~250W條件下超聲處理2~6h，得到的氧化石墨溶液 干燥20~60h，獲得氧化石墨。7. 根據(jù)權利要求6所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述氧化石墨 比表面積不小于260m2/g，層間距不小于0.80nm。8. 根據(jù)權利要求1或2所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述分子 篩為P、Y、ZSM-5、SAP0和MCM-41分子篩中任意一種或幾種。9. 根據(jù)權利要求8所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述分子篩為 Y或β分子篩。10. 根據(jù)權利要求1或2所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述氧化 鋁由兩個級配構成，分別為小孔氧化鋁和大孔氧化鋁；其重量百分比分別為1:1~2.3;其 中，大孔氧化鋁的比表面積400~650m2/g、總孔孔容0.8~1.3mL/g;小孔氧化鋁的比表面積 200 ~380m2/g、總孔孔容0 · 3 ~0 · 55mL/g。11. 根據(jù)權利要求10所述用于生產生物柴油的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述主 金屬活性組分占催化劑成品的重量百分比為0.2~0.5%，所述載體按原料的重量百分比計 由3~6 %的分子篩、30~50 %的無定形娃錯、I 20~30 %的大孔氧化錯、18~30 %的小孔氧 化鋁和3~8 %的石墨烯助劑構成。12. 根據(jù)權利要求1所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述載體的 制備方法，包括以下步驟： 1) 按上述重量百分比計稱取分子篩、無定形硅鋁、氧化鋁和石墨烯助劑； 2) 將分子篩、無定形硅鋁、氧化鋁和石墨烯助劑混合均勻，再加入田菁粉混勻捏合成 型，干燥后在空氣氣氛下焙燒制得載體。13. 根據(jù)權利要求12所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述步驟2) 中，焙燒溫度為350~500°C，時間為2~6h。14. 根據(jù)權利要求12或13所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑，其特征在于:所述載 體的形狀為片狀、條形、環(huán)形、輪形、圓柱形、三葉草或四葉草形。15. -種權利要求1所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑的制備方法，其特征在于： 包括以下步驟： 1) 將載體置于的含有Pt和/或Pd金屬鹽溶液中浸漬4~20h，得到浸漬后的載體 2) 浸漬后的載體干燥后再在還原氣氛下處理得到選擇性加氫的催化劑。16. 根據(jù)權利要求15所述用于生產航煤的選擇性加氫催化劑的制備方法，其特征在于： 所述含有Pt的金屬鹽為氯鉑酸，含有Pd的金屬鹽為氯鈀酸或乙酸鈀。17. -種權利要求1所述選擇性加氫催化劑在費托合成油最大量生產航煤反應中的應 用，其特征在于:所述生產航煤反應中，選擇性加氫反應溫度為260~320°C，反應氫分壓為 1.0~6. OMPa，液時體積空速為0.5~2h-1，氫油體積比為600~1000。
【文檔編號】B01J29/85GK105944752SQ201610268073
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】王春鋒, 石友良, 許莉, 楊偉光, 賴波, 趙燾
【申請人】武漢凱迪工程技術研究總院有限公司