[發明專利]一種非貴金屬異構化催化劑及其制法和應用

有效

• 申請號: 201310645847.0
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103878017A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 李德寶;劉巖;侯博;賈麗濤;陳從標;王俊剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01J29/78;B01J29/48;C10G45/64
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術領域

本發明涉及一種催化劑，具體說是一種用于臨氫異構的非貴金屬催化劑及其制備方法和應用。

技術背景

隨著汽車工業的快速發展和環境保護意識的增強，高檔潤滑油在市場份額中占比越來越大，高檔潤滑油的生產，基礎油質量是十分重要的一環，而優質基礎油原料處于長期結構性短缺。

費托合成粗產品中軟蠟是指碳數分布集中在C_25-50餾分段，其在非氣態產物中所占比重約為25-30%，飽和度高，幾乎不含硫、氮、芳烴，是制備高檔潤滑油基礎油不可多得的優質原料。費托合成產品作為潤滑油基礎油主要是改善其低溫流動性能，即通過異構化反應獲得低傾點、高黏度指數的高檔潤滑油基礎油產品。目前，Shell、Exxon-Mobil等國外能源公司相繼采用費托合成油品的擇形異構化技術制備高等級的潤滑油基礎油，粘度指數大于140，并獲得了巨大的商業利益，相關技術也由上述公司所壟斷。

費托合成產物制備潤滑油基礎油的技術關鍵在于直鏈烷烴異構化，從理論上來講，石油化工完全可以通過異構化技術輔助其他精制工藝加工得到API?III類潤滑油基礎油，但原料來源的復雜性使其加工成本居高不下，無法與合成潤滑油基礎油（PAO）相提并論。費托合成路線制備潤滑油基礎油具有接近于PAO的基本物理性能，成本卻只有其幾分之一，使其成為高檔潤滑油基礎油生產路線的重要選擇，在未來具有廣闊的應用前景。

典型的異構化催化劑是一種雙功能催化劑，包括酸性功能和加氫/脫氫功能。酸性載體主要為分子篩或者氧化物，它提供異構化/裂化的酸性位，其中一維管狀十元環孔道分子篩的擇形選擇性很好地抑制了裂化活性較高的多支鏈異構體的生成，有效地提高了異構化選擇性和單甲基異構體收率，能制備出低凝點、高粘度指數的潤滑油；金屬位則是提供加氫/脫氫功能，目前國外公開的專利，如US6179994、EP0321302A2、US5565086A、EP0635556A1，以及國內公開的專利，如CN?101052465A、CN?1305871A、CN?1792451A、CN?102441416A、CN?1448476A等，使用的金屬均為第VIII族貴金屬Pt、Pd，使催化劑成本居高不下，影響了相關企業的經濟利益。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種廉價的、加氫/脫氫功能的異構化催化劑及其制備方法和應用。

雷尼鎳(Raney?Ni)是海綿狀孔結構的金屬Ni催化劑，具有優良的加氫和臨氫異構功能，而過渡金屬氧化物，如V₂O₅、Cr₂O₃、Fe₂O₃、MoO₃等具有優異的脫氫性能，二者的結合成功地替代了具有加氫/脫氫功能的貴金屬Pt/Pd催化劑。

本發明催化劑由十元環分子篩和負載雷尼鎳的過渡金屬氧化物組成，其中十元環分子篩和負載雷尼鎳的過渡金屬氧化物的重量組成比為0.2-5：1，過渡金屬氧化物與雷尼鎳的重量組成比為0.05-2：1。

所述的十元環分子篩為一維管狀的AEL、TON、MTT、MEL、FER等結構類型的分子篩，優選為ZSM-22、ZSM-23、SAPO-11和SAPO-41，更優選為合成相對簡單具有AEL拓撲結構的SAPO-11分子篩。

所述的過渡金屬氧化物選自V₂O₅、Cr₂O₃、Fe₂O₃、MoO₃等的一種。

本發明催化劑按照以下步驟制備：

（1）按催化劑組成，稱取十元環分子篩；

（2）按最終催化劑組成，將Ni-Al合金與過渡金屬氧化物機械混合充分，在40-100℃下用0.5-50.0(wt)%的NaOH溶液中浸泡0.5-12h后，用蒸餾水洗滌至中性，干燥后得到負載雷尼鎳的過渡金屬氧化物；

（3）將十元環分子篩、負載雷尼鎳的過渡金屬氧化物、助擠劑田菁粉、水和膠溶劑充分混捏成可塑膏狀物，擠條成型，干燥、250-500℃焙燒2-10h后得到催化劑。