一种纳米基载体同步多效裂解催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种纳米基载体同步多效裂解催化剂及其制备方法，将纳米复合无机催化剂与添加剂混合得到的纳米基载体同步多效裂解催化剂，所述无机催化剂，组成成分为纳米ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３；所述添加剂为：纳米复合无机催化剂表面处理剂，采用偶联剂；自由基引发剂、链中止剂、抗焦剂、抗氧剂的组合物；产生自由流动颗粒状焦炭的添加剂：所述添加剂选自环烷酸镁、环烷酸钙、高表面积含金属固体、吡啶、水杨酸钙、水杨酸镁、苯酚钙、苯酚镁、硫化苯酚钙、硫化苯酚镁、聚氧丙烯醇的乙二胺四烷氧基化醇。通过偶联剂结合纳米复合无机催化剂和多效添加剂组合物，使多种所需反应同时发生在裂解部位，液收高、油质好，形成可自由流动焦炭，利用率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废重油和废塑料深加工
，具体涉及一种能将废重油和废塑料经催化裂解，产出合格汽、柴油的裂解催化剂及其制备方法。
技术介绍
作为循环经济的重要组成部分，废重油和废塑料经催化裂解，产出合格汽、柴油， 是一个重要产业。在这方面，许多公司已进行了有效探索，并取得相当成果，如专利CN1597848A采 用Y型沸石分子筛和瓷球，专利CN1350051A采用小晶粒ZSM-5分子筛和无机氧化物、稀土 金属氧化物的混合物，专利CN1683473A采用活性高岭土和天然沸石混合物，CN1057408A采 用改性高硅沸石，尚有一系列类似的催化剂，在此不一一列举。在实验研究和具体生产过程中，我们发现这些催化技术，有几个共同的问题有待 解决<1>现有的催化裂解催化剂，催化废机油等轻质油效果好(产率90% )，而在裂解 重质废油时，轻油产率低(平均50% -60% )，焦炭产率高(平均35% -40% )，余为干气。以上情况对于将产收轻质油作为主要目标的催化裂解工业来说，不能令人满意。<2>在出油过程中，相当部分油品颜色发黑，虽可经过滤脱色，但是，过滤损失一般 为5%-6%，同时，加大了脱色剂支出成本，使工艺过程效益降低，废脱色剂还易造成二次 污染。<3>催化裂解产生海绵状焦炭，呈厚块状粘于釜内，清除时，需经过钻、刮、高压水 喷射才能完全除去，一方面，清除工作量大，降低工效，提高成本，另一方面，经过高压水喷 射取下的焦炭，已经没有利用价值，只能作为廉价燃料与煤混烧。作为循环经济的产物，焦炭应获得有价值的利用才是合理的。对于前两个问题，许多机构提出了解决方案，如专利CN1712495A，专利 CN1560198A,专利 CN1583960A，专利 CN192802A，专利 CN1448490A，专利 US35006223，它们的 共同点是使用表面活性剂、自由基引发剂、链中止剂、抗氧化剂，其主要作用是①自由基引发作用，催化剂在热裂解条件下自发的形成自由基，有效提高裂解转 化速率，从而提高轻油产率。②催化剂中含有自由基中间体，在热条件下产生烷基自由基，与废重油裂解产生 的活性自由基作用，形成失去活性的饱和烃类，提高液收。③抗氧化剂防止进一步氧化结焦并减少易氧化烯烃的产出。经证明，这些物质确有作用，能够提高出油品质，减少过滤损失，但它们在使用中 存在局限性在催化裂解时，须有较为快速的搅拌，它们才能分散均勻，起到明显作用，而在 实际生产中，快速的搅拌是不可能的。在工业生产的慢速搅拌条件下，它们分散不勻，不能充分发挥作用，效果并不明 显，只在用量大时才有作用，经济上不可行。对于第③个问题，显而易见的解决方案是形成可自由流动的颗粒状焦炭，这样，反 应釜易于清理，焦炭容易收集，同时，颗粒状焦炭可作为化工原料和加工电极使用，附加值 提高，专利CN1954051A，专利CN1954048A公开了几个有效的添加剂组合，同样地，在使用 中，它们亦需较快速的搅拌分散才有效，否则，就要加大用量，这是不足之处。以上三个问题产生的根源是添加剂分散不均勻，无法同步发挥作用，导致它们不 能与重质废油或废塑料熔融物形成一个均勻相，特别是催化裂解催化剂，大多为固体，比 表面积小，易沉降，导致催化活性降低，作用不均勻，这是轻油产率低、焦炭产率高的重要原 因。在催化裂解催化剂组合物中，其他的添加剂大多为有机物，它们在废油中的分布 是不均勻的，固体催化剂与液体催化剂之间，固体催化剂与废油之间，都不是均勻分布，催 化剂不能同步起效，这是效果不良的重要原因。综上所述(a)目前的常用催化剂，在催化裂解时，通常只考虑裂解功能，大多未配合自由基 饱和与减焦作用，导致功能单一，轻质油产率低，氧化烯烃含量高，出油品质低，过滤损失较 大。(b)目前的催化剂，即使少数考虑到了上述问题，但是由于裂解催化剂为固体 (土、石英砂等)，其它的添加剂组合物大多为液体，这样就带来了问题催化剂不同成分在 裂解原料中分布很不均勻，作用不同步，反应时，有的成分已提前失活，有的成分至反应结 束尚未发挥作用，这种不平衡的状态造成反应不充分、不完整，整体反应效果不佳。(c)因此，在催化裂解反应发生瞬间，如果能及时饱和烯烃并中止链反应，就能产 出高品质轻油并减少焦炭产率，这是最佳反应状态。目前，既有固态又有液态，且互相分离 分布的催化剂混合物显然不能满足这种需要。(d)要达到(C)中的最佳效果，就需要在催化裂解活性中心发生反应时，伴随烯烃 饱和与链中止反应，也就是说，催化裂解反应与自由基饱和及链中止反应发生在同一部位， 这种催化反应的效果最佳，这就需要将催化裂解催化剂与其他的所需添加剂有机结合起 来，形成一种牢固的组合物。(e)固态无机物催化剂和液态有机物催化剂互相之间并不能结合，要有效结合起 来，它们之间需要一个桥梁。因此，我们引入钛酸酯偶联剂。偶联剂又称表面处理剂，它能把两种不同性质的物质，通过化学或物理的作用结 合起来，它能把无机物和有机高分子两种不同性质的物质紧密的结合起来，因此，偶联剂是 无机和有机物质界面间的桥梁。由于催化裂解催化剂大多为Si02、Al2O3等无机物，它们是亲水的极性物质(表面 都吸引了水分子层)，而有机添加剂大多为高分子有机物，大多属疏水的非极性物质，因此， 它们之间缺乏亲合性。用偶联剂处理上述无机物的表面，使它由亲水性变为疏水性，就能够实现无机物 与有机物的界面结合。我们在下述的本专利技术中将把催化裂解催化剂(固态、无机)与自由基引发及链中 止剂等添加剂(液态、有机)通过钛酸酯偶联剂结合起来，提供一种高活性、多种反应同步 发生的复合催化剂，以达到最佳效果，提高液收，提高品质。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种固_液催化剂能够有机结合的，催化剂与重质废油结 合良好的纳米基载体同步多效裂解催化剂及其制备方法。本专利技术的目的是这样实现的，本专利技术采用纳米SiO2和纳米Al2O3作为催化裂解催 化剂主体，其优点是比表面积大、重量轻、易分散，同时催化活性更高、用量减少。本专利技术采用钛酸酯偶联剂对纳米SiO2和纳米Al2O3的表面进行预处理，处理后的 SiO2和Al2O3能够与其它有机添加剂真正地结合在一起，并与重质废油体系融合良好。本专利技术采用预处理过的纳米SiO2和纳米Al2O3，利用超声波振荡手段进行混合，使 其与多种有机添加剂偶联，形成一种结构牢固的多效复合催化剂。本专利技术具体内容如下(一 ) 一种纳米复合无机催化剂，为固体催化剂，作为催化裂解催化剂，成分为纳 米SiO2和Al2O3(K) 900nm)，复合比例为50 80 50 20 ；较佳比例为60 70 40 30 ；进一步优选比例为66 34。(二)一种纳米复合无机催化剂表面处理剂，采用偶联剂，它可以选自二(亚磷 酸二月桂酯)络四辛氧基钛偶联剂，烷氧乙羧基二(焦磷酸二辛酯)钛偶联剂，三乙醇 胺钛酸酯偶联剂中的一种；优选为二(亚磷酸二月桂酯)络四辛氧基钛偶联剂；用量为固体催化剂质量的2% 5% ；优选用量为固体催化剂质量的3%。(三)一种纳米复合无机催化剂溶胶的制备方法将适量(占固体催化剂质量的 2 % 5 % )的偶联剂溶于200#溶剂油中，搅拌均勻，后加入足量的纳米Si本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米基载体同步多效裂解催化剂，其特征是：将纳米复合无机催化剂与添加剂混合得到的裂解催化剂溶胶，所述的纳米复合无机催化剂，组成成分为纳米ＳｉＯ↓［２］和Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］；所述的添加剂为：１）纳米复合无机催化剂表面处理剂，采用偶联剂，其用量为：偶联剂占无机催化剂质量的２％～５％；２）自由基引发剂、链中止剂、抗焦剂、抗氧剂的组合物，其用量为：自由基引发剂、链中止剂、抗焦剂、抗氧剂的组合物与无机催化剂的质量比为１∶１；３）产生自由流动颗粒状焦炭的添加剂：所述添加剂其中至少有一种选自环烷酸镁、环烷酸钙、高表面积含金属固体、吡啶、水杨酸钙、水杨酸镁、苯酚钙、苯酚镁、硫化苯酚钙、硫化苯酚镁、聚氧丙烯醇的乙二胺四烷氧基化醇，其用量为：占无机催化剂质量的５％～２０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王素伟，余平，张延涵，李杰，李隆梅，
申请(专利权)人：中源新能源福建有限公司，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]