Ni基双金属催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及双金属催化剂技术领域，是一种Ni基双金属催化剂及其制备方法和应用，该Ni基双金属催化剂包括第一种活性组分Ni、第二种活性组分M和载体活性三氧化二铝。本发明专利技术首次公开了Ni基双金属催化剂及其制备方法以及其在煤焦油催化裂解、焦油模型化合物芘裂解中的应用，本发明专利技术采用优质载体，结合操作简单、易于工业化的机械化学法得到本发明专利技术所述的Ni基双金属催化剂，同时，本发明专利技术所述的Ni基双金属催化剂能够提高煤焦油催化裂解轻质组分产率，并能够降低煤焦油模型化合物催化裂化的析炭率，说明本发明专利技术所述的Ni基双金属催化剂的催化性能较高。

Ni based bimetallic catalyst, preparation method and application thereof

The present invention relates to the technical field of double metal catalyst is a kind of Ni based bimetallic catalyst and its preparation method and application of the Ni based bimetallic catalyst comprises a first active ingredient Ni, second kinds of active components of M and the activity of two aluminum oxide carrier three. The present invention discloses the first Ni based bimetallic catalyst and its preparation method and its application in coal tar, catalytic cracking of tar model compound in the invention of pyrene pyrolysis, using high-quality carrier, combined with mechanical and chemical method has advantages of simple operation and easy industrialization to obtain Ni based the double metal catalyst, at the same time, the double Ni base the metal catalyst of the invention can improve the yield of coal tar catalytic cracking light group, and can reduce the carbon of coal tar model compound catalytic cracking rate can be high catalytic properties of Ni based the double metal catalyst.

【技术实现步骤摘要】
Ni基双金属催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及双金属催化剂
，是一种Ni基双金属催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
综合、梯级利用低阶煤资源是富有吸引力的应用方向，以热解为先导，先提取煤中天然赋存的油气资源，再将固体半焦用作清洁燃料或者气化原料，实现资源利用价值的最大化。然而，现有煤热解工艺存在的主要问题是所得焦油中沸点高于360℃的重质组分含量高达50wt.％-70wt.％，不仅焦油品质差，而且会因其粘度高难以与系统中夹带的粉尘有效分离而影响后续工段的正常运行。因此，抑制焦油中重质组分沥青的生成，尽可能得到轻质化油气产品，对热解工艺的稳定运行具有重要的意义。煤热解焦油的催化裂解是实现焦油轻质化的有效途径之一。王兴栋等(化工学报,2012,63(12):3897-3905)以府谷煤为研究对象，采用半焦和负载Co的半焦催化剂在两段固定床反应器(上段热解下段催化)中考察了煤热解产物的催化裂解行为。结果表明，以半焦为裂解催化剂时，焦油收率略有降低，但焦油中轻质组分质量分数提高了约25％，以负载Co的半焦为催化裂解催化剂(金属Co质量占煤样质量的5％时)，产物中焦油收率稍有降低，但轻质油收率可达5％，焦油中轻质组分含量可达64％。刘殊远等(燃料化学学报,2013,41(9):1041-1048)以内蒙古锡林浩特褐煤为研究对象，研究了冷态半焦和热态半焦对煤焦油催化裂解特性。结果表明，在裂解温度为1100℃和停留时间为0.9s时，冷态半焦催化裂解所得燃气中焦油含量为0.3g/m3,而热态半焦催化裂解所得燃气中焦油含量仅为0.13g/m3，表明热态半焦的催化裂解效果明显高于冷态半焦。王芳杰等(煤炭科学技术,2016,44:189-193)以胜利褐煤为研究对象，研究了温度、升温速率对胜利褐煤在两段式石英反应器中裂解焦油特性的影响。结果表明，快速热解焦油产率明显高于慢速热解，在700、800、900℃快速热解的焦油产率比慢速热解分别高出84.96％、74.51％和36.74％；升温速率不同时，温度对焦油小环和大环芳烃化合物的影响不同，高升温速率有利于焦油中大环芳烃的生成。由上述可知，高活性及稳定性的催化剂的研制是煤焦油催化裂解技术能否取得成效的关键所在。我国煤焦油的产量较大，因此对煤焦油裂解技术中的催化剂综合考虑其活性、稳定性和经济性等因素。催化剂本身的结构、物理化学性质、催化作用是极其复杂的，不同的制备方法对催化剂的催化性能等具有重要的影响。目前，一般采用浸渍法、混合法等制备催化剂，浸渍法中，其活性组分通过浸渍方式富集在多孔载体上，采用浸渍方式时，大量的活性组分聚集在多孔载体表面，使该催化剂在后续处理或使用过程中，会在多孔载体表面大量析炭，使多孔载体内的活性组分不能发挥其催化作用，降低了催化剂的催化性能，并且浸渍法通常包括载体预处理、浸渍液配制、浸渍、除去过量液体、干燥和焙烧、活化等步骤，其工艺比较繁琐。
技术实现思路
本专利技术提供了一种Ni基双金属催化剂及其制备方法和应用，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有浸渍法制备的催化剂存在催化性能不高的问题；本专利技术的Ni基双金属催化剂应用于煤焦油催化裂解时，能够提高煤焦油催化裂解反应产物轻质组分产率；本专利技术的Ni基双金属催化剂应用于煤焦油模型化合物裂解时，能够提高煤焦油模型化合物芘的裂解率。本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种Ni基双金属催化剂，包括第一种活性组分Ni、第二种活性组分M和载体活性三氧化二铝，Ni的质量百分含量为3％至25％，M的质量百分含量为1％至10％，余量为活性三氧化二铝，原料包括镍盐、M盐、铝盐和沉淀剂，该Ni基双金属催化剂按下述方法得到：第一步，根据Ni基双金属催化剂中Ni的质量百分含量、M的质量百分含量和活性三氧化二铝的质量百分含量确定镍盐、M盐和铝盐的加入量，按照镍盐、M盐和铝盐中的金属元素与沉淀剂反应，使镍盐、M盐和铝盐中的金属元素全部生成沉淀的量确定沉淀剂的加入量，将所需量的镍盐、M盐、铝盐和沉淀剂混合在一起后在密封、常压的条件下进行球磨后得到催化剂前驱体；第二步，将催化剂前驱体在100℃至120℃的温度下干燥，将干燥后的催化剂前驱体在500℃至900℃的温度下焙烧3h至6h后得到NiO-MxOy/γ-Al2O3，即Ni基双金属催化剂，x、y的数值由M的金属类型确定。下面是对上述专利技术技术方案之一的进一步优化或/和改进：上述镍盐、M盐、铝盐均为可溶性金属盐。上述沉淀剂为碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸钠、乙醇胺、氨水、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种以上。上述第一步中，球磨在球磨机中进行，在球磨过程中，磨球采用玛瑙球，玛瑙球与原料的质量为比1至4:1；或/和，球磨的时间为1h至5h。上述干燥时间为3h至12h。本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种技术方案之一所述的Ni基双金属催化剂的制备方法，按下述方法进行：第一步，根据Ni基双金属催化剂中Ni的质量百分含量、M的质量百分含量和活性三氧化二铝的质量百分含量确定镍盐、M盐和铝盐的加入量，按照镍盐、M盐和铝盐中的金属元素与沉淀剂反应，使镍盐、M盐和铝盐中的金属元素全部生成沉淀的量确定沉淀剂的加入量，将所需量的镍盐、M盐、铝盐和沉淀剂混合在一起后在密封、常压的条件下进行球磨后得到催化剂前驱体；第二步，将催化剂前驱体在100℃至120℃的温度下干燥，将干燥后的催化剂前驱体在500℃至900℃的温度下焙烧3h至6h后得到NiO-MxOy/γ-Al2O3，即Ni基双金属催化剂，x、y的数值由M的金属类型确定。下面是对上述专利技术技术方案之二的进一步优化或/和改进：上述镍盐、M盐、铝盐均为可溶性金属盐。上述沉淀剂为碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸钠、乙醇胺、氨水、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种以上。上述第一步中，球磨在球磨机中进行，在球磨过程中，磨球采用玛瑙球，玛瑙球与原料的质量为比1至4:1；或/和，球磨的时间为1h至5h。上述干燥时间为3h至12h。本专利技术的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种技术方案之一所述的Ni基双金属催化剂在煤焦油催化裂解中的应用。本专利技术的技术方案之四是通过以下措施来实现的：一种技术方案之一所述的Ni基双金属催化剂在焦油模型化合物芘裂解中的应用。本专利技术首次公开了Ni基双金属催化剂及其制备方法以及其在煤焦油催化裂解、焦油模型化合物芘裂解中的应用，本专利技术采用优质载体，结合操作简单、易于工业化的机械化学法得到本专利技术所述的Ni基双金属催化剂，同时，本专利技术所述的Ni基双金属催化剂能够提高煤焦油催化裂解轻质组分产率，并能够降低煤焦油模型化合物催化裂解的析炭率，说明本专利技术所述的Ni基双金属催化剂的催化性能较高。具体实施方式本专利技术不受下述实施例的限制，可根据本专利技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本专利技术中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品；本专利技术中的百分数如没有特殊说明，均为质量百分数；本专利技术中的溶液若没有特殊说明，均为溶剂为水的水溶液，例如，盐酸溶液即为盐酸水溶液。下面结合实施例对本专利技术作进一步描述：实施例1：该Ni基双金属催化剂，包括第一种活性组分Ni、第二种活性组分M和载体活性三氧化二铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ni基双金属催化剂，其特征在于包括第一种活性组分Ni、第二种活性组分M和载体活性三氧化二铝，Ni的质量百分含量为3％至25％，M的质量百分含量为1％至10％，余量为活性三氧化二铝，原料包括镍盐、M盐、铝盐和沉淀剂，该Ni基双金属催化剂按下述方法得到：第一步，根据Ni基双金属催化剂中Ni的质量百分含量、M的质量百分含量和活性三氧化二铝的质量百分含量确定镍盐、M盐和铝盐的加入量，按照镍盐、M盐和铝盐中的金属元素与沉淀剂反应，使镍盐、M盐和铝盐中的金属元素全部生成沉淀的量确定沉淀剂的加入量，将所需量的镍盐、M盐、铝盐和沉淀剂混合在一起后在密封、常压的条件下进行球磨后得到催化剂前驱体；第二步，将催化剂前驱体在100℃至120℃的温度下干燥，将干燥后的催化剂前驱体在500℃至900℃的温度下焙烧3h至6h后得到NiO‑M

【技术特征摘要】
1.一种Ni基双金属催化剂，其特征在于包括第一种活性组分Ni、第二种活性组分M和载体活性三氧化二铝，Ni的质量百分含量为3％至25％，M的质量百分含量为1％至10％，余量为活性三氧化二铝，原料包括镍盐、M盐、铝盐和沉淀剂，该Ni基双金属催化剂按下述方法得到：第一步，根据Ni基双金属催化剂中Ni的质量百分含量、M的质量百分含量和活性三氧化二铝的质量百分含量确定镍盐、M盐和铝盐的加入量，按照镍盐、M盐和铝盐中的金属元素与沉淀剂反应，使镍盐、M盐和铝盐中的金属元素全部生成沉淀的量确定沉淀剂的加入量，将所需量的镍盐、M盐、铝盐和沉淀剂混合在一起后在密封、常压的条件下进行球磨后得到催化剂前驱体；第二步，将催化剂前驱体在100℃至120℃的温度下干燥，将干燥后的催化剂前驱体在500℃至900℃的温度下焙烧3h至6h后得到NiO-MxOy/γ-Al2O3，即Ni基双金属催化剂，x、y的数值由M的金属类型确定。2.根据权利要求1所述的Ni基双金属催化剂，其特征在于镍盐、M盐、铝盐均为可溶性金属盐。3.根据权利要求1或2所述的Ni基双金属催化剂，其特征在于沉淀剂为碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸钠、乙醇胺、氨水、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种以上；或/和，M盐为铈盐、钨盐、钼盐、铁盐和钴盐中的一种。4.根据权利要求1或2所述的Ni基双金属催化剂，其特征在于第一步中，球磨在球磨机中进行，在球磨过程中，磨球采用玛瑙球，玛瑙球与原料的质量为比1至...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟梅，张艳敏，马凤云，赵渊，刘景梅，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65