一种固体酸催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种固体酸催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。本发明专利技术提供的固体酸催化剂包括HZSM

【技术实现步骤摘要】
一种固体酸催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及一种固体酸催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]稠油具有高密度、高黏度、流动性差的缺点，导致稠油的开采运输存在困难，通过水热裂解反应能够将稠油中大分子胶质、沥青质分解为小分子，降低稠油中大分子的含量从而降低稠油的黏度。
[0003]目前通过水热裂解反应改质稠油主要依靠催化剂的催化作用，大体可以分为水溶性催化剂、油溶性催化剂、双亲型催化剂、固体酸催化剂等，其中水溶性催化剂难以与稠油充分接触，油溶性催化剂降低油品，双亲型催化剂既具备两者的优点也有两者的缺点，固体酸催化剂由于较强的酸性、较高的比表面积，是目前非常有前景的催化剂。
[0004]然而现有的固体酸催化剂在稠油原位改质过程中低温条件下的催化效果较差，高温条件下容易失活。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种固体酸催化剂及其制备方法和应用，提高稠油水热裂解催化剂低温条件下的催化性能，保证高温条件下催化效果的稳定性。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种固体酸催化剂，包括HZSM
‑
5分子筛和负载于所述HZSM
‑
5分子筛上的活性组分，所述活性组分包括ZrO2和MoO3；所述固体酸催化剂具有多级介孔结构。
[0008]优选的，所述固体酸催化剂中活性组分的含量为1～50wt％。
[0009]优选的，所述ZrO2和MoO3的质量比为1:(0.2～5)。
[0010]优选的，所述HZSM
‑
5分子筛的硅铝比为10～100。
[0011]本专利技术提供了上述方案所述固体酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012]将可溶性锆盐和可溶性钼盐溶于水，得到浸渍液；
[0013]将HZSM
‑
5分子筛置于所述浸渍液中进行浸渍，干燥后得到催化剂前驱体；
[0014]将所述催化剂前驱体进行焙烧，得到中间催化剂；
[0015]将所述中间催化剂进行高温水蒸气处理，形成多级介孔结构，得到固体酸催化剂；
[0016]所述高温水蒸气处理包括：向盛有所述中间催化剂的装置中通入携带有水蒸气的氮气；所述水蒸气的温度为85℃；所述中间催化剂的温度为400～500℃。
[0017]优选的，所述焙烧的温度为500～600℃，保温时间为24h。
[0018]优选的，所述高温水蒸气处理的时间为2～6h。
[0019]本专利技术提供了上述方案所述固体酸催化剂或上述方案所述制备方法制备得到的固体酸催化剂在催化稠油水热裂解反应中的应用。
[0020]优选的，所述稠油水热裂解反应的温度为160～320℃。
[0021]优选的，所述固体酸催化剂的用量为稠油的0.1～5wt％。
[0022]本专利技术提供了一种固体酸催化剂，包括HZSM
‑
5分子筛和负载于所述HZSM
‑
5分子筛上的活性组分，所述活性组分包括ZrO2和MoO3；所述固体酸催化剂具有多级介孔结构。
[0023]本专利技术以HZSM
‑
5分子筛为载体，该分子筛具备极好的水蒸气稳定性、较高的酸性、耐高温、抗积碳性能好，有利于提高固体酸催化剂的高温稳定性；本专利技术将活性组分负载在HZSM
‑
5分子筛上，使得活性组分和反应物之间具有较大的接触面积；同时在酸性位点较多的分子筛表面负载活性组分，进一步增加了酸性位点，有利于提高催化剂的催化性能并加速催化反应速率。本专利技术采用易与稠油中硫原子形成配位化合物的ZrO2作为活性组分，降低反应活化能，从而具有良好的低温催化性能。本专利技术采用高温条件下催化效果较为稳定的过渡金属氧化物MoO3作为催化活性中心，能够抑制高温下焦炭生成，此外固体酸催化剂具有多级介孔结构，有助于催化产物的快速排出，从而解决了催化剂在高温条件下容易失活的难题。
[0024]实施例的结果表明，本专利技术提供的固体酸催化剂采用两种过渡金属氧化物混合负载在HZSM
‑
5分子筛上，其催化性能优于普通商用水热裂解催化剂，同时结构稳定性远超普通催化剂，因此本专利技术提供的固体酸催化剂用于稠油水热裂解反应时可有效降低运行成本。
附图说明
[0025]图1为催化剂A
‑
1的NH3‑
TPD吸附结果图；
[0026]图2为催化剂A
‑
0、A
‑
1、A
‑
2、B
‑
2和C
‑
2的NH3‑
TPD曲线；
[0027]图3为催化剂A
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1的XPS检测结果图；
[0028]图4为催化剂A
‑
0、B
‑
2和C
‑
2的TEM图；
[0029]图5为催化剂A
‑
0、A
‑
1、A
‑
2、B
‑
2和C
‑
2的氮气吸附脱附等温线。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供了一种固体酸催化剂，包括HZSM
‑
5分子筛和负载于所述HZSM
‑
5分子筛上的活性组分，所述活性组分包括ZrO2和MoO3；所述固体酸催化剂具有多级介孔结构。
[0031]在本专利技术中，所述HZSM
‑
5分子筛的硅铝比优选为10～100，更优选为20～80，进一步优选为40～60。本专利技术以HZSM
‑
5分子筛为载体，该分子筛具备极好的水蒸气稳定性、较高的酸性、耐高温、抗积碳性能好等优点，有利于提高固体酸催化剂的高温稳定性。
[0032]在本专利技术中，所述固体酸催化剂中活性组分的含量优选为1～50wt％，更优选为1～20wt％，进一步优选为1～10wt％。在本专利技术中，所述活性组分中ZrO2和MoO3的质量比优选为1；(0.2～5)，更优选为1：(1～3)，进一步优选为1:1。本专利技术采用易与稠油中硫原子形成配位化合物的ZrO2作为活性组分，降低反应活化能，从而具有良好的低温催化性能。本专利技术采用高温条件下催化效果较为稳定的过渡金属氧化物MoO3作为催化活性中心，能够抑制高温下焦炭生成，解决了催化剂在高温条件下容易失活的难题。
[0033]在本专利技术中，所述固体酸催化剂具有多级介孔结构，累计孔容为0.04～0.13cm3/g，微孔分布集中在0.8～1.2nm，介孔分布集中在15～30nm；所述固体酸催化剂的比表面积优选为160～220m2/g，孔体积优选为0.18～0.20cm3/g，平均孔径优选为3.6～4.4nm。
[0034]在本专利技术中，所述固体酸催化剂的多级介孔结构，有助于催化产物的快速排出，防
止催化剂在高温下失活。
[0035]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体酸催化剂，其特征在于，包括HZSM
‑
5分子筛和负载于所述HZSM
‑
5分子筛上的活性组分，所述活性组分包括ZrO2和MoO3；所述固体酸催化剂具有多级介孔结构。2.根据权利要求1所述的固体酸催化剂，其特征在于，所述固体酸催化剂中活性组分的含量为1～50wt％。3.根据权利要求1或2所述的固体酸催化剂，其特征在于，所述ZrO2和MoO3的质量比为1:(0.2～5)。4.根据权利要求1所述的固体酸催化剂，其特征在于，所述HZSM
‑
5分子筛的硅铝比为10～100。5.权利要求1～4任一项所述固体酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：将可溶性锆盐和可溶性钼盐溶于水，得到浸渍液；将HZSM
‑
5分子筛置于所述浸渍液中进行浸渍，干燥后得到催化剂前驱体；...

【专利技术属性】
技术研发人员：林日亿，王新伟，潘慧达，郑炜博，李炜，杨正大，张立强，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：