基于金属碳化物的催化剂及其制备方法技术

一种制备用于原油裂化的基于金属碳化物的催化剂(220)的方法，所述方法包括将黏土与基于磷的稳定剂材料混合(1400)以获得液体浆料；向液体浆料中加入(1402)铝硅酸盐沸石和超稳定Y沸石；向液体浆料中加入(1404)Al2Cl(OH)5；向液体浆料中加入(1406)具有给定直径的金属碳化物颗粒以获得混合物；和将混合物喷雾干燥(1408)以获得基于金属碳化物的催化剂(220)。金属碳化物颗粒包覆有铝硅酸盐沸石和超稳定Y沸石。超稳定Y沸石。超稳定Y沸石。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于金属碳化物的催化剂及其制备方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年8月1日提交的题为“SILICON CARBIDE AS ADDITIVE IN THE MANUFACTURE OF SPRAY DRIED CATALYSTS”的美国临时专利申请第62/881553号的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。
[0003]背景


[0004]本文公开的主题的实施方案一般地涉及催化剂和制备该催化剂的方法，更具体而言，涉及经由喷雾干燥形成的基于金属碳化物的催化剂。

技术介绍

[0005]流化催化裂化(FCC)是炼油厂最常用的转化工艺之一。其广泛用于将石油原油中的高沸点、高分子量烃馏分转化为更有价值的汽油、烯烃气体和其他产品。通过催化裂化对石油烃进行裂化会产生更多具有更高辛烷值的汽油。与通过热裂化产生的那些相比，它还产生具有更多碳
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碳双键(即，更多烯烃)的副产物气体，并因此具有更多的经济价值。
[0006]FCC的原料通常是在大气压下具有340℃(644℉)或更高初馏点和约200至600或更高平均分子量的那部分原油。这部分原油常被称为重瓦斯油或减压蜡油(HVGO)。在FCC工艺中，原料被加热至高温和中等压力，并与热的粉末状催化剂接触。催化剂将高沸点烃液体的长链分子分解成明显更短的分子，其然后以蒸气的形式收集。
[0007]在这样的炼油工艺中，一种广泛使用的催化剂是沸石材料，其将复杂且长链的烃分解成简单、有用的烃。然而，在经过较长的一段时间后，该催化剂的活性会显著损失并且不能再正常发挥作用。催化性能的抑制由不同的因素造成，如物理损失、蒸汽、高温、时间、焦炭形成和原料中金属污染物所致的中毒。这种类型的失活催化剂被称为“用过的或失效”催化剂或平衡催化剂或简称为“E
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cat”。
[0008]在FCC工艺中，平衡催化剂为在FCC塔内循环的不同比例的新鲜催化剂与再生催化剂或老化催化剂的物理混合物。因催化活性较低而取出的平衡催化剂为失效催化剂并被替换为等量的新鲜催化剂。与失效加氢处理催化剂相比，失效FCC催化剂具有低的可燃性和毒性，但它们性质不温和并且存在浸出其组分的风险。然而，在加氢处理中，平衡催化剂或失效催化剂在催化剂活性损失时被完全替换为新鲜催化剂。
[0009]本领域中已提出了获得更好的催化剂的各种方案，所述更好的催化剂持续时间更长，不破坏环境，具有高密度、高导热性、低热膨胀和抗热震性。然而，现有的催化剂仍然存在与上述问题相关的一个或多于一个问题。因此，需要一种可克服上述问题中的一个或多于一个的新催化剂。

技术实现思路

[0010]根据实施方案，提供了一种制备用于原油裂化的基于金属碳化物的催化剂的方
法。所述方法包括将黏土与基于磷的稳定剂材料混合以获得液体浆料；向液体浆料中加入铝硅酸盐沸石和超稳定Y沸石；向液体浆料中加入Al2Cl(OH)5；向液体浆料中加入具有给定直径的金属碳化物颗粒以获得混合物；和将混合物喷雾干燥以获得基于金属碳化物的催化剂。金属碳化物颗粒包覆有铝硅酸盐沸石和超稳定Y沸石。
[0011]根据另一个实施方案，提供了一种用于原油裂化的基于金属碳化物的催化剂，所述催化剂包含高岭土、基于磷的稳定剂材料、铝硅酸盐沸石材料、超稳定Y沸石(USY)材料和具有给定直径的金属碳化物颗粒。金属碳化物颗粒包覆有铝硅酸盐沸石和USY沸石材料。
[0012]根据又一个实施方案，提供了一种用基于金属碳化物的催化剂裂化原油的方法，所述方法包括在反应器内安放多孔支撑件；在多孔支撑件上方安放基于金属碳化物的催化剂；使原油经过基于金属碳化物的催化剂以使原油裂化；和在反应器的出口收集裂化气体。
附图说明
[0013]为了更全面地理解本专利技术，现结合附图参考以下描述，其中：
[0014]图1为制备用于裂化的基于金属碳化物的催化剂的方法的流程图；
[0015]图2说明了用于生成基于金属碳化物的催化剂的喷雾干燥系统；
[0016]图3为说明了具有各种金属碳化物量的基于金属碳化物的催化剂的表格；
[0017]图4说明了各种基于金属碳化物的催化剂的密度与金属碳化物颗粒浓度的关系；
[0018]图5说明了各种基于金属碳化物的催化剂的粒度分布；
[0019]图6说明了基于金属碳化物的催化剂与传统催化剂和纯金属碳化物颗粒相比的X
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射线衍射图；
[0020]图7通过SEM示意了各种尺寸的基于金属碳化物的催化剂；
[0021]图8比较了基于金属碳化物的催化剂与其他传统催化剂的裂化产率；
[0022]图9说明了与传统催化剂相比的基于金属碳化物的催化剂上的焦炭沉积情况；
[0023]图10说明了可用于催化剂制备的不同金属碳化物的物理特性；
[0024]图11说明了使用基于金属碳化物的催化剂来裂化原油的固定床裂化反应器；
[0025]图12说明了应用于图11中的裂化反应器以裂化原油的各种条件；
[0026]图13A至13D说明了通过使用基于金属碳化物的催化剂在流化床反应器中裂化原油和相关的焦炭获得的各种相；
[0027]图14为制备基于金属碳化物的催化剂的方法的流程图；和
[0028]图15为将基于金属碳化物的催化剂用于裂化反应器中的方法的流程图。
具体实施方式
[0029]实施方案的以下描述参考附图。不同附图中相同的附图标记表示相同或相似的元件。以下详细描述不限制本专利技术。相反，本专利技术的范围由所附权利要求限定。为简单起见，以下实施方案针对包含碳化硅作为添加剂的催化剂进行了讨论并且催化剂颗粒通过喷雾干燥方法制造。然而，接下来讨论的实施方案不限于碳化硅，而是可适用于其他碳化物材料。
[0030]在整个说明书中对“一个实施方案”或“实施方案”的提及指的是结合实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在所公开主题的至少一个实施方案中。因此，在整个说明书中的各个地方出现的表述“在一个实施方案中”并不一定是指同一个实施方案。此外，所
述特定特征、结构或特性可在一个或多于一个实施方案中以任何合适的方式组合。
[0031]根据实施方案，技术催化剂的新型制剂通过将与一种或多于一种常规催化剂混合的金属碳化物例如碳化硅SiC、碳化钛TiC、碳化钨WC喷雾干燥而获得。金属碳化物颗粒表现出众多使得它们对于工业应用具有吸引力的物理和机械性质。由于它们的高导热性、高密度和高电阻，金属碳化物颗粒是新催化剂制剂的有吸引力的添加剂。通常使用不同尺寸的惰性、无孔SiC颗粒作为催化床中的稀释剂，主要出于催化剂床的导热性目的。
[0032]在一个实施方案中，在催化剂体中引入金属碳化物颗粒是通过喷雾干燥含有1nm至1000nm的金属碳化物颗粒的浆料来实现的。向浆料中添加金属碳化物可使粒度增加50％并使催化剂密度增加20％，从而不仅改善热传输，而且改善这样的催化剂的流化特性。这样设计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备用于原油裂化的基于金属碳化物的催化剂(220)的方法，所述方法包括：将黏土与基于磷的稳定剂材料混合(1400)以获得液体浆料；向所述液体浆料中加入(1402)铝硅酸盐沸石和超稳定Y沸石；向所述液体浆料中加入(1404)Al2Cl(OH)5；向所述液体浆料中加入(1406)具有给定直径的金属碳化物颗粒以获得混合物；和将所述混合物喷雾干燥(1408)以获得所述基于金属碳化物的催化剂(220)，其中所述金属碳化物颗粒包覆有所述铝硅酸盐沸石和所述超稳定Y沸石。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属碳化物为SiC。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属碳化物为TiC。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属碳化物为WC。5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：向所述液体浆料中加入氧化锆珠粒；和用所述氧化锆珠粒球磨所述液体浆料。6.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括：在所述喷雾干燥步骤之前从所述混合物分离所述氧化锆珠粒。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤依次进行。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述铝硅酸盐沸石为Zeolite Socony Mobil
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5催化剂。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属碳化物颗粒的给定直径为1nm至1000nm。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述黏土为高岭土而所述基于磷的稳定剂材料为(NH4)2HPO4和(NaPO3)6。11.一种用于原油裂化的基于金属碳化物的催化剂(220)，所述催化剂包含：高岭土；基于磷的稳定剂材料；铝硅酸盐沸石材料；超稳定Y沸石(USY)...

【专利技术属性】
技术研发人员：豪尔赫，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：