[发明专利]一种活性炭/氧化铝复合型催化剂载体及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性炭/氧化铝复合型催化剂载体及其制备和应用，该催化剂载体适用于加氢领域，尤其适合作为渣油和油砂沥青的加氢脱金属催化剂载体。

背景技术

目前，随着原油劣质化、重质化趋势的加剧，轻质油品需求量的增加以及环保法规的日益严格，大力开展渣油加氢技术的研发具有重要意义，而开发高性能的渣油加氢催化则是其核心所在。

渣油加氢催化剂的反应性能既取决于活性组分的固有催化特性，又与催化剂载体的性质有着密切的联系。目前在渣油加氢领域中使用最广泛的催化剂载体是γ-Al₂O₃，其价格便宜、强度较高，但是γ-Al₂O₃载体与活性组分间有较强的相互作用，导致活性金属硫化不完全，同时，γ-Al₂O₃表面积较低，不利于提高活性组分分散度，这些因素都限制了其在渣油加氢中催化反应性能的进一步提高。

近年来，一种以活性炭为载体的新型渣油加氢处理催化剂以其独特的优势受到研究者的关注。活性炭孔结构可调，可以根据不同反应要求制备出合适孔径分布的催化剂；同时，活性炭较大的比表面积有利于活性金属组分的分散；此外，活性炭与金属活性组分之间的相互作用弱，活性组分易于硫化完全。专利US5358634、US5364524、US5374350选择一种平均孔径为10-40nm的活性炭作为载体，采用顺序浸渍或共浸渍法负载钼、钴等活性组分，该催化剂在固定床、移动床中具有良好的加氢脱金属效果。专利US5389241、US5500401以20-40目的活性炭为载体，采用顺序浸渍法制备出用于重油加氢脱氮的催化剂，其活性比传统的氧化铝负载型催化剂活性高。专利US5676822以活性炭为载体，采用共浸渍法负载镍、钴、铁等金属，用于脱除石脑油或中间馏分油中的芳烃和硫氮等杂质。EP1537912A1公开了一种用于固定床/移动床/沸腾床重油加氢的活性炭催化剂制备方法。载体活性炭经过水蒸气改性，平均孔径为20-200nm，负载铁等活性组分后形成催化剂，反应过程中可以有效抑制结焦的生成。

活性炭作为渣油加氢催化剂载体具有以上优点的同时，也存在着机械强度较低，难以成型的缺点。基于以上所述，本发明将γ-Al₂O₃和活性炭结合起来，充分发挥γ-Al₂O₃强度高、强度高的优点，同时，利用活性炭比表面积大、活性组分易于硫化的长处，将二者有机结合起来，制备出适合作为渣油加氢催化剂载体的新型材料：氧化铝/活性炭复合型载体（英文缩写为γ-Al₂O₃/AC）。γ-Al₂O₃/AC作为渣油加氢催化剂载体，具有较大的比表面积，有利于活性组分的高度分散；同时，机械强度和成型效果加以改善，通过调控活性组分和复合载体之间的相互作用，有利于更多的活性相的形成，从而进一步提高催化剂的加氢反应活性。

发明内容

本发明的目的是采用氧化铝γ-Al₂O₃和活性炭AC复合的方法，提高催化剂载体的机械强度，改进复合载体的成型工艺，制备出孔径、表面积和机械强度互相匹配，符合渣油加氢催化剂工业使用要求的新型催化剂载体γ-Al₂O₃/AC。

本发明采用的活性炭粒度为50-200目，优选为100-150目；比表面积为400-1500m²/g，优选为800-1000m²/g；氧化铝γ-Al₂O₃比表面积为80-250m²/g，优选为120-200m²/g；机械强度为8-30N/mm，优选为10-25N/mm；孔容为0.5-0.9mL/g，优选为0.6-0.8mL/g。

本发明中γ-Al₂O₃/AC复合型催化剂的制备工艺步骤是：