一种用于“木-油共炼”的油溶性催化剂及其合成方法和应用技术

本发明专利技术属于催化技术领域涉及一种用于“木

【技术实现步骤摘要】
一种用于“木
‑
油共炼”的油溶性催化剂及其合成方法和应用


[0001]本专利技术属于催化
涉及一种用于“木
‑
油共炼”技术的油溶性催化剂的合成方法及应用
。

技术介绍

[0002]由于常年的开采，原油品质在全世界范围内趋向劣质化
、
重质化，其黏度和密度比较大
。
与一般原油相比储存
、
运输和加工难度更大
。
因此，目前亟需开发新型的重质油轻质化技术
。
在农林生产过程中产生的秸秆
、
树木等生物质资源是十分重要的含碳可再生资源，单就农作物秸秆而言，我国每年产量高达8亿吨，是潜在的可持续能源的重要来源
。
因此，以重质油和木质素为原料，将重质油的加氢裂化和生物质的液化高效耦合，获取轻质油品的“木
‑
油共炼”技术，对于炼油企业的技术升级，提高可再生资源的利用率以及降低二氧化碳排放，具有重要的意义
。“木
‑
油共炼”在技术层面具有以下几方面的优点：
(1)
该工艺能够同时实现对重质油和木质素的加工改质，总体上降低了加工过程的能耗；
(2)
生物质资源富含羟基等含氧官能团，可以吸附重油或者渣油中的重金属
(
如镍
、
钒等
)
和反应过程中大分子自由基相互结合生成的焦炭，在达到重油脱金属目的的同时，减轻了催化剂的积炭情况，延长催化剂的使用寿命，提高了催化效率；
(3)
重油中的多环芳烃具有溶解大分子自由基裂解碎片和传递活性氢的作用；
(4)
实现了对不适合作为常规加氢裂化原料的低品质原油的有效利用，这类低品质油一般含有较多的金属和沥青质，在加氢裂化过程中结焦现象比较明显；
(5)
对氢的利用效率较高，生产成本显著降低
。“木
‑
油共炼”过程的催化剂不仅需要表现出很高的活性以促进氢自由基生成和氢化芳烃的反应，更重要的是能够有抑制脱氢和缩合，促进高分子化合物裂解
、
加氢
、
脱除杂原子
、
异构化反应
。
具有高分散特性的油溶性催化剂是最适用于该过程的催化剂
。
油溶性催化剂是带有机配体的金属盐，这类催化剂通常没有载体，主要将含有活性金属的催化剂前驱物均匀分散在劣质重油体系中，通过原位生成活性较高的金属硫化物颗粒参与加氢裂化反应
。
但是目前油溶性催化剂制备步骤较为复杂，价格昂贵，难以合成金属含量高
、
分散性好的催化剂
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种高金属含量
、
高分散的用于“木
‑
油共炼”技术的一种用于“木
‑
油共炼”技术的油溶性催化剂的合成方法及应用
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：
[0005]一种用于“木
‑
油共炼”的油溶性催化剂，催化剂由过渡金属离子和有机酸配体组成；其中，金属元素的含量在
15
～
30wt
％，有机酸为环烷酸
、
异辛酸或酒石酸的一种或几种的混合
。
[0006]所述过渡金属离子为钼
、
镍
、
钴或铁的一种或几种；
[0007]所述金属元素和有机酸的摩尔比为
1:1
～
1:10。
[0008]一种用于“木
‑
油共炼”的油溶性催化剂的合成方法，
[0030]取
0.5mol
硝酸钴和
3mol
环烷酸置于烧杯中，然后加入
5mol
乙二醇搅拌均匀
。
将上述溶液转移到三口烧瓶中，在
90℃
温度下冷凝回流反应
3h
，冷却至室温获得中间产物
。
将上述中间产物转移至分液漏斗中，静置分层，并将下层水相排出，加入去离子水轻微晃动洗涤3次，在
90℃
温度下使用旋转蒸发仪将油溶性前驱体中多余的溶剂蒸出，然后置于电热恒温干燥箱中在
110℃
下干燥
3h
，得到油溶性催化剂
。
经检测所获得的油溶性催化剂金属含量为
18wt
％
。
[0031]将
10g
颗粒尺寸为
20
～
40
目的木屑和
50g
重质油装入高压釜反应器中，然后加入
50ppm
上述油溶性催化剂，向高压釜内充入氢气并置换三次以排除反应釜中的空气，之后充入
8MPa
氢气，在
350℃、600r
转速下，反应
6h
，获得轻质组分油品，油品收率达到
90
％
。
[0032]实施例2[0033]取
0.5mol
钼酸钠和
4mol
异辛酸置于烧杯中，然后加入
8mol
正己烷搅拌均匀
。
将上述溶液转移到三口烧瓶中，在
120℃
温度下冷凝回流反应
4h
，冷却至室温获得中间产物
。
将上述中间产物转移至分液漏斗中，静置分层，并将下层水相排出，加入去离子水轻微晃动洗涤3次，在
120℃
温度下使用旋转蒸发仪将油溶性前驱体中多余的溶剂蒸出，然后置于电热恒温干燥箱中在
120℃
下干燥
4h
，得到油溶性催化剂
。
经检测所获得的油溶性催化剂金属含量为
20wt
％
。
[0034]将
10g
颗粒尺寸为
20
～
40
目的木屑和
60g
重质油装入高压釜反应器中，然后加入
20ppm
上述油溶性催化剂，向高压釜内充入氢气并置换三次以排除反应釜中的空气，之后充入
10MPa
氢气，在
350℃、600r
转速下，反应
6h
，获得轻质组分油品，油品收率达到
92
％
。
[0035]实施例3[0036]取
0.1mol
钼酸钠
、0.2mol
硝酸镍和
1mol
异辛酸
、1mol
酒石酸置于烧杯中，然后加入
6mol
乙醇和乙二醇的混合液，搅拌均匀
。
将上述溶液转移到三口烧瓶中，在
100℃
温度下冷凝回流反应
4h
，冷却至室温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于“木
‑
油共炼”的油溶性催化剂，其特征在于：催化剂由过渡金属离子和有机酸配体组成；其中，金属元素的含量在
15
～
30wt
％，有机酸为环烷酸
、
异辛酸或酒石酸的一种或几种的混合
。2.
按权利要求1所述的用于“木
‑
油共炼”的油溶性催化剂，其特征在于：所述过渡金属离子为钼
、
镍
、
钴或铁的一种或几种；所述金属元素和有机酸的摩尔比为
1:1
～
1:10。3.
一种权利要求1所述的用于“木
‑
油共炼”的油溶性催化剂的合成方法，其特征在于：
(1)
将含过渡金属离子的金属盐和有机酸混合，混合后再加入分散溶剂，搅拌均匀；
(2)
将步骤
(1)
所获得的溶液在惰性气氛保护下，在搅拌条件下进行冷凝回流反应，然后降至室温，得到中间产物；
(3)
将步骤
(2)
所得中间产物静置分层，并将下层水相排出，加入去离子水洗涤，洗涤后蒸出溶剂
、
干燥即得金属元素的含量高的油溶性催化剂
。4.
按权利要求3所述的用于“木
‑
油共炼”的油溶性催化剂的合成方法，其特征在于：所述步骤
(1)
中分散溶剂为去离子水
、
甲醇
、
乙醇
、
乙二醇和正己烷的一种或几种的混合；所述分散溶剂和有机酸的摩尔比为
1:1
～
1:20。5.
按权利要求3所述的用于“木
‑
油共炼”的油溶性催化剂的合成方法，其特征在于：所述步骤
(2)
中冷凝回流...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学兵，薛健，王达，李广慈，李青洋，王忠，庄庆发，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：