制备高活性金属氧化物和金属硫化物物质的方法技术

本发明专利技术题为“制备高活性金属氧化物和金属硫化物物质的方法”。本发明专利技术已经开发出了制备高活性混合过渡金属氧化物物质的方法。该方法可包括硫化金属氧化物物质以生成金属硫化物，该金属硫化物在转化方法诸如加氢处理中用作催化剂。加氢处理可包括加氢脱氮、加氢脱硫、加氢脱金属化、加氢脱硅、加氢脱芳构化、加氢异构化、加氢处理、加氢精制和加氢裂解。

【技术实现步骤摘要】
制备高活性金属氧化物和金属硫化物物质的方法
本专利技术涉及制备催化剂或催化剂前体的新方法。更具体地，本专利技术涉及制备混合过渡金属氧化物的新型方法及其作为催化剂或催化剂前体(诸如烃转化催化剂或催化剂前体，或具体地讲，加氢处理催化剂或催化剂前体)的用途。加氢处理可包括加氢脱氮、加氢脱硫、加氢脱金属化、加氢脱硅、加氢脱芳构化、加氢异构化、加氢处理、加氢精制和加氢裂解。
技术介绍
当前，有两个主要的驱动因素促使精炼厂投资加氢处理技术。第一是对燃料(包括汽油、柴油、以及甚至燃料油)施加更严格规范的环境法规。例如，燃料中允许的硫和氮含量显著低于十年前。第二驱动力是原油的质量。越来越多的精炼厂面临着包含较高浓度的硫和氮化合物的原油，这些硫和氮化合物难以通过常规方法处理或移除。在没有新技术的情况下，精炼厂依靠通过提高反应器温度或降低通过反应器的空速来提高加氢处理方法的苛刻度。增加反应器温度具有缩短催化剂寿命的缺点。通过增加反应器尺寸或降低进料流速来降低空速具有对反应器进行大修或显著降低生产率的缺点。因此，需要高活性加氢处理催化剂。高活性加氢处理催化剂有助于精炼厂满足严格的燃料硫和氮限制，而无需在反应器和设备上进行大量投资，同时保持生产率。在2000年代初，在工业加氢处理方法中应用了无载体(也称为“本体”)加氢处理催化剂。基于相同的负载体积，这些催化剂被要求具有比常规载体NiMo或CoMo加氢处理催化剂高数倍的活性。然而，为了实现高活性，无载体加氢处理催化剂通常包含比常规载体加氢处理催化剂显著更多的金属含量。增加的金属含量意味着催化剂的成本也增加。因此，工业上需要具有更好的单位质量固有活性的无载体催化剂。具有较高的单位质量固有活性的无载体催化剂将需要较少的金属负载以实现与在相同负载体积下具有较低的固有活性的无载体催化剂相同的活性。US6156695描述了Ni-Mo-W混合金属氧化物物质。该物质的XRD图案显示为基本上无定形的，仅具有两个结晶峰，第一个在d＝2.53埃处，并且第二个在d＝1.70埃处。US6534437描述了制备催化剂的方法，该催化剂包含具有至少一种第VIII族非贵金属和至少两种第VIB族金属的本体催化剂粒子。据称金属组分在物质合成反应期间至少部分地处于固态，其中在18℃处溶解度小于0.05mol/100ml水。US7544632显示了本体多金属催化剂组合物，该本体多金属催化剂组合物包含季铵[CH3(CH2)dN(CH3)3]，其中d为10至40的整数。US7686943描述了本体金属催化剂，该本体金属催化剂包含金属氧化物粒子，这些金属氧化物粒子包含铌作为第V族金属、单一第VIB族金属和单一第VIII族金属。US7776205描述了本体金属催化剂，该本体金属催化剂包含单一第VIB族金属、第VB族金属和第VIII族金属。US8173570显示了共沉淀以在溶液中形成选自第VIII族的至少一种金属化合物，在溶液中形成至少两种第VIB族金属化合物，并且在溶液中形成至少一种含有机氧螯合配体。含有机氧配体的LD50速率大于700mg/kg。US7803735显示了通过共沉淀第VIB族金属化合物中的至少一种、选自第VIII族、第IIB族、第IIA族、第IVA族以及它们的组合的至少一种金属化合物和含有机氧配体中的至少一种来形成无载体催化剂前体。CN101306374描述了至少一种第VIII族金属、至少两种第VIB族金属和有机添加剂的催化剂。有机添加剂选自式为CnH2n+1N(Me)3X或(CnH2n+1)4NX的有机铵化合物，其中n＝2至20，并且X表示Cl、Br或OH。所提供的XRD显示在d＝11.30+/-1.5埃、d＝4.15+/-0.5埃、d＝2.60+/-0.5埃和d＝1.53+/-0.5埃处的峰。无载体NiZnMoW物质已在应用催化A(AppliedCatalysisA：General)(2014年)第474卷第60至77页中进行了讨论。该物质分两步合成。第一步制备层状NiZn氢氧化物。第二步经由层状NiZn氢氧化物与包含MoO42-和WO42-的溶液的反应来制备NiZnMoW物质。需要新物质以满足转化方法的日益增长的需求，包括需要具有较高的单位质量固有活性的催化剂。此外，需要以易于制造的方式合成这些催化剂。需要在不使用氨、不依赖于搅拌或混合并且不添加在合成期间调节pH步骤的情况下制备催化剂和催化剂前体。
技术实现思路
一个实施方案涉及制备包含MI、MII、MIII和MIv的混合过渡金属氧化物物质的方法，其中：MI为任选的，并且如果存在，则为选自第IB族(IUPAC第11族)、第IIB族(IUPAC第12族)、第VIIB族(IUPAC第7族)、第IIIA族(IUPAC第13族)、第IVA族(IUPAC第14族)和第IVB族(IUPAC第4族)的金属或金属的混合物；MII为选自第VIII族(IUPAC第8、9和10族)的金属或金属的混合物；MIII为选自第VIB族(IUPAC第6族)的金属；MIv为选自第VIB族(IUPAC第6族)的不同于MIII的金属；该方法包括：将MII、MIII、MIv和任选的MI的来源添加到季铵氢氧化物诸如四甲基氢氧化铵中以形成浆液；使该浆液在25℃至200℃的温度处反应30分钟至200小时的一段时间以生成混合过渡金属氧化物物质；以及回收该混合过渡金属氧化物物质。该混合过渡金属氧化物物质可被硫化以生成金属硫化物。这些金属硫化物可用作转化方法中的活性催化剂。在一个实施方案中，新型混合过渡金属氧化物物质具有下式：(MIa)m(MIIb)n(MIIIc)o(MIvd)pOeq其中：MI为任选的，并且如果存在，则为选自第IB族(IUPAC第11族)、第IIB族(IUPAC第12族)、第VIIB族(IUPAC第7族)、第IIIA族(IUPAC第13族)、第IVA族(IUPAC第14族)和第IVB族(IUPAC第4族)的金属或金属的混合物；MII为选自第VIII族(IUPAC第8、9和10族)的金属或金属的混合物；MIII为选自第VIB族(IUPAC第6族)的金属；MIV为选自第VIB族(IUPAC第6族)的不同于MIII的金属；a、b、c、d和e为MI、MII、MIII、MIv和O的价态；m、n、o、p和q为MI、MII、MIII、MIV和O的摩尔比，其中m/(m+n)≥0且m/(m+n)≤1，其中(m+n)/(o+p)为1/10至10/1，其中o/p＞0且0≤p/o≤100，其中q大于0，并且a、b、c、d、e、m、n、o、p和q满足以下公式：a*m+b*n+c*o+d*p+e*q＝0该物质的特征还在于可包括表A中的峰的x射线衍射图：表A其中在2θ(°)为55-58处的峰具有大于3°的半极大处全宽度。转化方法可为烃转化方法。转化方法可为加氢处理。转化方法可为加氢脱氮、加氢脱硫、加氢脱金属化、加氢脱硅、加氢脱芳构化、加氢异构化、加氢处理、加氢精制或加氢裂解。混合过渡金属氧化物物质可存在于具有至少一种粘结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备混合过渡金属氧化物物质的方法，所述混合过渡金属氧化物物质包含M

【技术特征摘要】
20190522 US 16/420,0661.一种制备混合过渡金属氧化物物质的方法，所述混合过渡金属氧化物物质包含MI、MII、MIII和MIV，其中：
MI为任选的，并且如果存在，则为选自第IB族(IUPAC第11族)、第IIB族(IUPAC第12族)、第VIIB族(IUPAC第7族)、第IIIA族(IUPAC第13族)、第IVA族(IUPAC第14族)和第IVB族(IUPAC第4族)的金属或金属的混合物；
MII为选自第VIII族(IUPAC第8、9和10族)的金属或金属的混合物；
MIII为选自第VIB族(IUPAC第6族)的金属；
MIV为选自第VIB族(IUPAC第6族)的不同于MIII的金属；
所述方法包括：
(a)将MII、MIII、MIV和任选的MI的来源添加到至少一种季铵氢氧化物以形成浆液；
(b)使所述浆液在25℃至200℃的温度处反应30分钟至200小时的时段以生成所述混合过渡金属氧化物物质；以及
(c)回收所述混合过渡金属氧化物物质。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合过渡金属氧化物物质具有下式：
(MIa)m(MIIb)n(MIIIc)o(MIVd)pOeq
其中：
MI为任选的，并且如果存在，则为选自第IB族(IUPAC第11族)、第IIB族(IUPAC第12族)、第VIIB族(IUPAC第7族)、第IIIA族(IUPAC第13族)、第IVA族(IUPAC第14族)和第IVB族(IUPAC第4族)的金属或金属的混合物；
MII为选自第VIII族(IUPAC第8、9和10族)的金属或金属的混合物；
MIII为选自第VIB族(IUPAC第6族)的金属；
MIV为选自第VIB族(IUPAC第6族)的不同于MIII的金属；
a...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘卫，扎拉·奥斯曼，杰米·G·莫斯科索，
申请(专利权)人：环球油品有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US