[发明专利]一种含氧化铁矿石的重油加氢催化剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种重油加氢催化剂。更具体地说，是一种用于重油加氢的含氧化铁矿石粉末的催化剂，以及该催化剂的制备方法和应用。

背景技术

随着常规石油资源的逐渐匮乏，重油尤其是劣质重油在石油总量中的比例越来越高，如何高效转化重油成为能源领域面临的巨大挑战。上面所指重油包括沥青、油砂、页岩油、沸点高于524℃以上的渣油等。其特征是：沥青质和残炭含量高，金属镍、钒含量高，总含量一般不低于200μg/g，S、N化合物含量高，常温常压下表观粘度大。劣质重油在热处理或加氢处理过程中容易因重油组分聚集沉降堵塞管路、反应器并产生生焦。

重油浆态床加氢改质、加氢裂化是一类重要的重油高效转化途径。相比固定床和沸腾床反应器为主体的加氢工艺，采用浆态床反应器具有以下优势：有效强化催化剂、氢气和重油大分子的均匀混合，提高催化剂活性中心的可接近性；容易控制反应过程温度和压力，实现稳态操作；反应器形式适应劣质重油加工，易于通过调节反应条件和过程控制反应深度。基于上述原因，采用浆态床反应器进行重油加氢改质方面的研究受到各国研究人员的重视，适用于浆态床反应器的催化剂研究成为一个重要研究方向。

重油浆态床用催化剂包括油溶性催化剂，如环烷酸钴、环烷酸镍、异辛酸钼等有机金属盐或有机金属配合物；水溶性催化剂，如硝酸铁、硝酸镍、硫酸亚铁、钼酸铵等一种或多种混合无机盐水溶液；固体粉末型催化剂，如钼、铁、镍、钴等金属硫化物或氧化物的一种或几种混合物，含钼矿石尾矿、含铁矿石等，为提高其在重油中的分散性，一般将其制备成具有一定粒径分布的粉末，并使用强机械混合。三种催化剂的使用各有优缺点。

油溶性催化剂与重油混合均匀，在线硫化后，催化加氢裂化效果好，但是活性金属组分如金属钼的比例低，一般低于催化剂总质量的10％，常用的环烷酸钼，金属钼的质量比例仅为6.5～9.0％。如CN 1362492A提出一种含有Mo、W的苯胲及其衍生物络合物的油溶性重油加氢裂化催化剂。根据该发明实施例，常规方法得到的催化剂中钼含量为7.0％。又如CN 1335367A披露了一种含有杂环磺基化合物的油溶性催化剂，为含有Cr、Ni、Fe、Co、Mo、W等一种或几种金属的有机固体产品，金属含量低于9％。CN101165140A和CN101165141A提出了异辛酸钼和环烷酸钼催化剂，为粘稠的油状，金属质量百分含量高于6％，用于煤炼油过程。此类催化剂在使用时，为保证活性金属在原料油中的浓度，加入量大，一方面提高了应用成本，另一方面影响了原料油本身性质。

使用水溶性催化剂时，一般要将含有活性金属的前驱体盐溶解于水溶液中，为提高水溶液在原料油中的分散性，除了提高物理搅拌强度外，如CN 1295112A中叙述了一种通过多级剪切泵或静态混合器将水溶性催化剂在线分散的方法；或需要加入分散剂和表面活性剂组分，如石油大学在专利CN 101024186A和CN 101011663A中提出两种催化剂液溶胶体系，区别在于前者为油包水体系，后者为水包油体系，将Mo、Ni、Fe、Co等金属硫化物络合分散在溶胶体系中，金属含量一般低于总质量的15％，使用量较大，使用过程中还要除去水分，操作复杂。

使用固体粉末催化剂时，其优点在于容易控制催化剂浓度，其不足之处在于，该催化剂在重油中的分散性能差。

发明内容

本发明的目的是提供一种含氧化铁矿石粉末的重油加氢催化剂，制备方法及应用，所要解决的是采用固体粉末催化剂的浆态床或悬浮床加氢工艺过程中，固体粉末型催化剂在重油原料油中的稳定分散性能差的技术问题。

所述的重油加氢催化剂由含氧化铁矿石粉末和分散介质组成，以催化剂为基准，含氧化铁矿石粉末的质量百分比例为5～70％；所述的分散介质含有以下成分：以分散介质为基准，80～99重量％的基础油，0.05～10重量％固体增稠流变剂，0.05～10重量％极性添加剂，所述基础油为沸点范围在220℃-550℃的馏分油。