本发明属于石油化学,尤其涉及一种催化裂解催化剂、其制备方法及应用。
背景技术:
1、乙烯和丙烯作为石油化学工业中重要的基础原料,其传统生产方式主要通过管式炉蒸汽裂解法制备得到。裂解原料包括石脑油、轻石脑油、乙烷和液化石油气等。然而随着两烯衍生物需求量的急剧增加,通过热裂解法联产得到的丙烯产量已不能满足国内外市场上对丙烯日益增长的需要。与此同时,蒸汽热裂解法本身存在着诸多不足之处。因此在优化裂解原料资源配置的基础上,采用新工艺和新技术,替代传统的蒸汽热裂解制取低碳烯烃技术已成为该领域发展的必然趋势。轻烃催化裂解等工艺近些年逐渐兴起并发展起来,在一定程度上缓解了市场对丙烯的需求。
2、对于炼油企业来讲,由于规模化炼化一体化企业的兴起,炼油产能大大过剩,从而导致油品市场供大于求。因此,将低附加值的油品转化为高附加值的化工品或化工中间体成为一个必然趋势。轻烃催化裂解制低碳烯烃是一种极具市场前景的工艺技术,可将c10以下烷烃、烯烃、环烷烃在催化剂的作用下裂解为乙烯、丙烯及btx,可在一定程度上降低汽油产量,将其转化为高附加值的低碳烯烃资源,增加企业盈利能力。
3、催化裂解技术领域的热点和难点是催化剂的研究与制备,zsm-5分子筛由于具有适宜的孔道和酸性质以及良好的抗结焦能力,常被用作催化剂的主要活性组分,但随着催化裂解原料重质化,环烷烃含量提高,高效裂解需要更多地活性中心,zsm-5的微孔孔道,存在扩散限制。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种具有较高催化活性及较高选择性的催化裂解催化剂、其制备方法及应用,该催化裂解催化剂用于催化石脑油裂解具有活性高,选择性好,易于产业化应用等优点。
2、本发明提供了一种催化裂解催化剂的制备方法,包括以下步骤:
3、s1)将分子筛与含碱的水溶液混合加热进行水热反应,固液分离后,得到处理后的分子筛;
4、s2)采用离子交换法在处理后的分子筛上负载金属元素,经干燥、焙烧,得到负载金属的分子筛;
5、s3)将水、粘土、磷酸、粘结剂与负载金属的分子筛混合,得到浆液;
6、s4)将所述浆液球磨后,经喷雾干燥,焙烧后,得到催化裂解催化剂。
7、优选的,所述分子筛为硅铝摩尔比为20~100的微米级zsm-5分子筛。
8、优选的,所述分子筛、碱与水的比例为12g:(0.005~5)mol:(100~5000)g;所述水热反应的温度为150℃~200℃;所述水热反应的时间为12~96h。
9、优选的,所述处理后的分子筛与金属元素的质量比为10:(0.01~0.1);所述金属元素选自铜元素、银元素、锌元素、镁元素、铁元素与锰元素中的一种或多种。
10、优选的,所述步骤s2)中干燥的温度为100℃~130℃;干燥的时间为5~8h;焙烧的温度为450℃~550℃;焙烧的时间为3~6h。
11、优选的,所述步骤s2)中粘土选自高岭土、多水高岭土、酸抽提高岭土、碱抽提高岭土、蒙脱土、硅藻土、累托土、埃洛石、海泡石与膨润土中的一种或多种;
12、所述粘结剂包括第一粘结剂与第二粘结剂;所述第一粘结剂选自铝溶胶和/或改性铝溶胶;所述铝溶胶和/或改性铝溶胶的质量浓度为20%~25%;所述第二粘结剂选自硅溶胶和/或改性硅溶胶;所述硅溶胶和/或改性硅溶胶的质量浓度为25%~35%;
13、所述粘土、磷酸、第一粘结剂、负载金属的分子筛与第二粘结剂的质量比为(10~65):(0.3~15):(2~30):(25~65):(12~30)。
14、优选的,所述步骤s3)具体为:
15、将水、粘土与磷酸混合进行第一次搅拌,得到浆液a;
16、将所述浆液a与第一粘结剂混合进行第二次搅拌,得到浆液b;
17、将所述浆液b与负载金属的分子筛混合进行第三次搅拌,得到浆液c;
18、将所述浆液c与第二粘结剂混合进行第四次搅拌,得到浆液。
19、优选的,所述步骤s4)中焙烧的温度为400℃~600℃;焙烧的时间为1~6h。
20、本发明还提供了一种上述制备方法所制备的催化裂解催化剂。
21、本发明还提供了一种上述制备方法所制备的催化裂解催化剂在石脑油裂解中的应用。
22、本发明提供了一种催化裂解催化剂的制备方法,包括以下步骤:s1)将分子筛与含碱的水溶液混合加热进行水热反应,固液分离后,得到处理后的分子筛;s2)采用离子交换法在处理后的分子筛上负载金属元素,经干燥、焙烧,得到负载金属的分子筛;s3)将水、粘土、磷酸、粘结剂与负载金属的分子筛混合,得到浆液;s4)将所述浆液球磨后,经喷雾干燥,焙烧后,得到催化裂解催化剂。与现有技术相比,本发明通过用含碱的水溶液对分子筛进行处理形成大量不规则空穴,使分子筛的介孔比表面显著增加,同时结合金属改性分子筛,构筑脱氢-裂解双功能催化剂,金属组分实现脱氢,将烷烃转化成烯烃,烯烃在裂解组分上实现进一步转化生成其他烃类产物,通过新的活性位点金属的引入改变反应路径从而降低烷烃活化的能垒,从而提高转化率和目标产物收率,另外在催化剂成型过程中,采用酸处理基质材料,使制备的催化剂具有中孔结构,从而提高催化剂整体的扩散性能,提高催化剂活性,进而使得到的催化裂解催化剂具有活性高、选择性好、易于产业化应用等优点,同时具有高液化气及丙烯收率,特别适用于炼厂石脑油裂解领域。
1.一种催化裂解催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述分子筛为硅铝摩尔比为20~100的微米级zsm-5分子筛。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述分子筛、碱与水的比例为12g:(0.005~5)mol:(100~5000)g;所述水热反应的温度为150℃~200℃;所述水热反应的时间为12~96h。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述处理后的分子筛与金属元素的质量比为10:(0.01~0.1);所述金属元素选自铜元素、银元素、锌元素、镁元素、铁元素与锰元素中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s2)中干燥的温度为100℃~130℃;干燥的时间为5~8h;焙烧的温度为450℃~550℃;焙烧的时间为3~6h。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s2)中粘土选自高岭土、多水高岭土、酸抽提高岭土、碱抽提高岭土、蒙脱土、硅藻土、累托土、埃洛石、海泡石与膨润土中的一种或多种;
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s3)具体为:
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s4)中焙烧的温度为400℃~600℃;焙烧的时间为1~6h。
9.权利要求1~8任意一项制备方法所制备的催化裂解催化剂。
10.权利要求1~8任意一项制备方法所制备的催化裂解催化剂在石脑油裂解中的应用。