重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂及其制备与应用方法技术

本发明专利技术属于重油浆态床加氢裂解催化技术领域，尤其涉及一种重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂及其制备与应用方法。该制备方法流程简单可靠、绿色环保、无金属活性组分损失，原料易得、产物纯度高、生产成本低；制备生成的催化剂中钼单原子分散度高、相对于现有的重油加氢催化剂，其催化活性和稳定性显著提高，且具有高的原子经济性，可以有效地降低催化剂成本，在工业应用上具有明显的优势。重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，包括有：杂原子掺杂的多孔碳基载体以及分散于所述多孔碳基载体表面的活性金属成分；杂原子为硫、氮中的任意一种或几种；活性金属成分为钼的单原子或原子簇中的任意一种或几种。

【技术实现步骤摘要】
重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂及其制备与应用方法
本专利技术属于重油浆态床加氢裂解催化
，尤其涉及一种重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂及其制备与应用方法。
技术介绍
目前，伴随开采的进行，轻质原油的储量日趋减少，石油炼化企业开始将目光投向更难开采、更难利用的重油上。然而重油开采不仅需要解决重油轻质化的问题，并且在加工过程中还需要满足重油处理的各项环保指标要求。浆态床加氢裂化技术不同于传统的固定床和移动床，不仅具备加工高残炭、高金属、高硫的劣质重油的能力，还可以有效的抑制结焦，具有转化率高、轻油收率高等优势，是重油加氢技术发展的必然趋势。现阶段重油浆态床加氢裂化技术主要以如下工艺为主：意大利ENI公司的EST工艺、委内瑞拉Intevep与法国Axens合作开发的HDHPLUS-SHP工艺、Chevron公司的VRSH工艺、KBR和BP公司合作开发的VCC工艺、UOP公司的Uniflex工艺和Headwater公司的(HCAT/HC3)工艺等。进一步研究后发现，限制上述重油浆态床加氢裂化工艺规模化应用的瓶颈在于催化剂。周转频率和原子效率“双高”的低成本催化剂，可提高分子氢利用率和重油轻质化转化率，并有效地抑制生焦和避免结垢生焦造成的设备磨损、堵塞等问题。事实上，浆态床加氢催化剂是一次性引入重油体系协助沥青质/胶质轻质化从而完成重油转化过程和服役经历，随后续分离过程退出或进入尾油。因此催化剂的转化频率和原子效率直接决定着浆态床加氢过程的加工成本，高的周转频率保证每个催化活性中心高效率地工作，高的原子效率意味着每一个组成催化剂的原子都像单原子催化剂那样充分地发挥催化作用。对于本领域技术人员而言，提供一种低成本、高周转频率、高原子利用率且生命周期长的催化剂是本领域亟需解决的技术难题，具有重要的理论和实际意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂及其制备与应用方法，本制备方法流程简单可靠、绿色环保、无金属活性组分损失，原料易得、产物纯度高、生产成本低；制备生成的催化剂中钼单原子分散度高、相对于现有的重油加氢催化剂，其催化活性和稳定性显著提高，且具有高的原子经济性，可以有效地降低催化剂成本，在工业应用上具有明显的优势。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，包括有：杂原子掺杂的多孔碳基载体以及分散于所述多孔碳基载体表面的活性金属成分；所述杂原子为硫、氮中的任意一种或几种；所述活性金属成分为钼的单原子或原子簇中的任意一种或几种。较为优选的，所述重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂中钼质量分数为1～10%，与其起协同作用的S原子质量分数为1～8%。较为优选的，钼的单原子或原子簇由钼源化合物制备形成；所述钼源化合物为四水钼酸铵、乙酰丙酮钼、六羰基钼中的任意一种或几种组合。较为优选的，重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂中碳载体为葡萄糖、聚葡萄糖、淀粉、壳聚糖中的任意一种或几种。较为优选的，所述杂原子中氮的氮源为氯化羟胺、三聚氰胺、二氰二胺中的任意一种或几种。较为优选的，所述杂原子中硫的硫源为硫粉、三聚硫氰酸、硫代乙酰胺、二苄基二硫中的任意一种或几种。另一方面，重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂的制备方法，所述制备方法用以制备生成如权利要求1-6中任一项所述的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，其特征在于，包括有如下步骤：（1）、将钼源化合物、氮源与去离子水混合，得到混合溶液A；（2）、将无水乙醇加入至步骤（1）所得的混合溶液A中，继续加入葡萄糖，得到混合溶液B；（3）、将硫源与去离子水混合加入至步骤（2）所得的混合溶液B中，得到反应液；待反应液反应后，在60～80℃条件下干燥得到钼基单原子催化剂的前驱体；（4）、将步骤（3）所得的钼基单原子催化剂的前驱体在惰性氛围下焙烧，得到重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂。较为优选的，重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂的制备方法中添加的钼源化合物、氮源、葡萄糖、硫源的质量分数之比为1-10：120-250：25-50：25-250。较为优选的，在所述步骤（4）中，焙烧的温度为500～900℃，焙烧的时间为4～6h，所使用的惰性氛围为氮气或氩气。再一方面，重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂的应用方法，包括有如下步骤：（a）、将提前制备好的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂加入到FCC柴油中分散均匀；（b）、将分散有重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂的FCC柴油加入到待处理劣质重油中分散均匀；重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂的用量以钼原子质量分数与劣质重油的质量比为50～2000μg/g来表示；（c）、按如下操作条件，操作浆态床加氢反应：反应初压6-10Mpa、反应温度410-440℃、反应时长1h。本专利技术提供了一种重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂及其制备与应用方法，其中，该重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂中包括有杂原子掺杂的多孔碳基载体以及分散于多孔碳基载体表面的活性金属成分；杂原子为硫、氮中的任意一种或几种；活性金属成分为钼的单原子或原子簇中的任意一种或几种。具有上述特征的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂、制备及其应用方法，至少具有如下特点：1、本专利技术制备的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂具有良好的重油浆态床加氢活性，能很好的处理高硫、高残炭、高金属的减压渣油。2、相对于现有的重油加氢催化剂，本专利技术制备的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂催化活性和稳定性显著提高，且具有高的原子经济性，可以有效地降低催化剂成本，在工业应用上具有明显的优势。3、本专利技术制备的碳载单原子钼催化剂，在重油浆态床加氢操作条件下结构稳定，不发生团聚，单原子钼与碳载体具有强烈的相互作用，在重油的高效催化转化方面具有广泛的应用，可以有效的解决目前重油浆态床加氢催化剂工业化应用面临的催化剂原料价格高且无法回收等关键技术难题。4、本专利技术提供的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂的制备方法，其制备方法流程简单可靠、绿色环保、无金属活性组分损失，且原料低廉易得，可以非常好的解决目前重油浆态床加氢催化剂应用的瓶颈问题：即成本高，且无法回收，只能一次性使用等。具有极大的研究价值和广泛的应用市场。附图说明图1为本专利技术提供的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂球差校正扫描透射电子显微镜照片。具体实施方式本专利技术提供了一种重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂及其制备与应用方法，本制备方法流程简单可靠、绿色环保、无金属活性组分损失，原料易得、产物纯度高、生产成本低；制备生成的催化剂中钼单原子分散度高、相对于现有的重油加氢催化剂，其催化活性和稳定性显著提高，且具有高的原子经济性，可以有效地降低催化剂成本，在工业应用上具有明显的优势。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，其特征在于，包括有：杂原子掺杂的多孔碳基载体以及分散于所述多孔碳基载体表面的活性金属成分；/n所述杂原子为硫、氮中的任意一种或几种；/n所述活性金属成分为钼的单原子或原子簇中的任意一种或几种。/n

【技术特征摘要】
1.重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，其特征在于，包括有：杂原子掺杂的多孔碳基载体以及分散于所述多孔碳基载体表面的活性金属成分；
所述杂原子为硫、氮中的任意一种或几种；
所述活性金属成分为钼的单原子或原子簇中的任意一种或几种。


2.根据权利要求1所述的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，其特征在于，所述重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂中钼质量分数为1～10%，与其起协同作用的S原子质量分数为1～8%。


3.根据权利要求1所述的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，其特征在于，钼的单原子或原子簇由钼源化合物制备形成；所述钼源化合物为四水钼酸铵、乙酰丙酮钼、六羰基钼中的任意一种或几种。


4.根据权利要求1所述的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，其特征在于，重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂中碳载体为葡萄糖、聚葡萄糖、淀粉、壳聚糖中的任意一种或几种。


5.根据权利要求1所述的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，其特征在于，所述杂原子中氮的氮源为氯化羟胺、三聚氰胺、二氰二胺中的任意一种或几种。


6.根据权利要求1所述的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，其特征在于，所述杂原子中硫的硫源为硫粉、三聚硫氰酸、硫代乙酰胺、二苄基二硫中的任意一种或几种。


7.重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂的制备方法，所述制备方法用以制备生成如权利要求1-6中任一项所述的重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，其特征在于，包括有如下步骤：
（1）、将钼源化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘原，孙广洵，柳云骐，刘宾，柴永明，刘晨光，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37