Изобретение относится к способам приготовления катализаторов нефтепереработки, в частности к способам приготовления катализаторов предварительной гидроочистки нефтяных фракций с температурой начала кипения выше 360°С, предназначенных для получения сырья с низким содержанием серы, которое далее перерабатывается в процессе гидрокрекинга.
В настоящее время процесс гидрокрекинга является наиболее динамично развивающимся каталитическим процессом нефтепереработки, поскольку позволяет увеличить глубину переработки нефти и повысить качество получаемой продукции за счет превращения тяжелых нефтяных фракций в малосернистые средние дистилляты, из которых получают высококачественные авиационные керосины и дизельные топлива. Поскольку характеристики конкретных вариантов процессов гидрокрекинга и качество получаемой продукции во многом определяются свойствами используемых катализаторов, разработка способов приготовления улучшенных катализаторов гидрокрекинга, включая катализаторы подготовки сырья для гидрокрекинга, является чрезвычайно важной и актуальной задачей.
Современные процессы гидрокрекинга, как правило, включают несколько последовательных стадий, на первой из которых осуществляется предварительная гидроочистка фракций с температурой начала кипения выше 360°C с получением сырья с пониженным содержанием серы, азота и полициклических ароматических соединений. Необходимость максимально возможного снижения содержания этих компонентов в сырье обусловлена тем, что они являются каталитическими ядами для катализаторов последующих стадий. Далее такое гидроочищенное сырье подается на гидрокрекинг, проводящийся на цеолитсодержащих катализаторах. Наиболее типичные примеры многостадийных процессов описаны в патентах [Пат. РФ №2470989, 27.11.2011; Пат. РФ №2565669, 0.10.2015; Пат. РФ №2595041, 20.08.2016]. В данных вариантах процесса на первой стадии используются известные катализаторы, содержащие металлы VIб и VIII групп периодической системы, нанесенные на алюмооксидный или алюмосиликатный носитель. Основным недостатком этих катализаторов низкая обессеривающая и деазотирующая активность.
В связи с этим, в мире активно разрабатываются катализаторы и способы приготовления катализаторов, предназначенных для гидрообработки или гидроочистки углеводородного сырья, сочетающих высокую обессеривающую и деазотирующую активность.
Так известен способ приготовления катализатора [Заявка РФ №2012154275, B01J 31/02, 10.07.14], включающий: (a) обработку композиции предшественника катализатора, включающей, по меньшей мере, один металл группы 6 Периодической таблицы элементов, по меньшей мере, один металл групп 8-10 Периодической таблицы элементов, первым органическим соединением, содержащим, по меньшей мере, одну аминогруппу и, по меньшей мере, 10 атомов углерода, или вторым органическим соединением, содержащим, по меньшей мере, одну группу карбоновой кислоты и, по меньшей мере, 10 атомов углерода, с образованием обработанной органическим соединением композиции предшественника катализатора, и (b) нагревание указанной обработанной органическим соединением композиции предшественника катализатора при температуре от примерно 195°С до примерно 250°С в течение промежутка времени, достаточного для того, чтобы первое или второе органические соединения прореагировали с образованием in situ дополнительных ненасыщенных атомов углерода, не присутствовавших в первом или втором органическом соединениях, но не настолько длительного, чтобы более 50 масс. % первого или второго органических соединений испарились, образуя таким образом композицию предшественника катализатора, содержащую образованные in situ ненасыщенные атомы углерода.
Известен способ получения катализатора гидрообработки [Заявка РФ №2010102058, B01J 27/185, 27.07.2011], включающий следующие стадии: а) по меньшей мере, одну стадию пропитки сухого и/или прокаленного предшественника катализатора, содержащего, по меньшей мере, один элемент группы VIII и/или, по меньшей мере, один элемент группы VIB и аморфный носитель, с помощью пропиточного раствора, состоящего, по меньшей мере, из одного фосфорсодержащего соединения, растворенного, по меньшей мере, в одном полярном растворителе с диэлектрической проницаемостью выше 20; b) по меньшей мере, одну стадию созревания указанного пропитанного предшественника катализатора, полученного на стадии а); причем указанную стадию созревания осуществляют при атмосферном давлении, при температуре в интервале от температуры окружающей среды до 60°С в течении периода созревания от 12 до 340 ч; c) стадию сушки без последующей стадии прокаливания указанного предшественника катализатора, полученного на стадии b).
Известен также способ получения катализатора [Заявка РФ №2014130016, B01J 37/02, 10.02.2016]. Данный способ, исходя из предшественника катализатора, содержащего носитель на основе оксида алюминия и/или диоксида кремния-оксида алюминия и/или цеолита и, содержащего, по меньшей мере, один элемент VIB группы и, возможно, по меньшей мере, один элемент VIII группы, причем указанный способ включает пропитку указанного предшественника раствором (С1-С4) диалкилсукцината, отличающийся тем, что он включает следующие стадии:
1) пропитку (стадия 1) указанного высушенного, прокаленного или регенерированного предшественника по меньшей мере одним раствором, содержащим по меньшей мере одну карбоновую кислоту, отличную от уксусной кислоты, затем выдерживание и сушку при температуре меньше 200°С, возможно, с последующей термообработкой при температуре меньше 350°С; 2) последующую пропитку (стадия 2) раствором, содержащим по меньшей мере один (С1-С4) диалкилсукцинат, затем выдержку и сушку при температуре меньше 200°С без последующей стадии прокаливания; и тем, что предшественник катализатора и/или раствор стадии 1 и/или раствор стадии 2 содержит фосфор.
Известен способ приготовления катализатора гидроочистки нефтяных фракций [РФ №2286846, B01J 23/78, B01J 23/83, C10G 45/08, 10.11.2006], включающий стадию предварительного модифицирования носителя. Данный способ приготовления заключается в приготовлении носителя по следующей методике - гидроксид алюминия смешивают с раствором борной кислоты и азотнокислым раствором карбоната лантана с последующей сушкой и прокалкой, и дальнейшей пропиткой полученного носителя раствором азотнокислого кобальта и парамолибдата аммония при pH 2,0-3,5 и температуре 40-80°С в присутствии фосфорной кислоты. Получаемый катализатор содержит оксиды кобальта, молибдена, натрия, лантана, бора и фосфора и имеет следующий состав, мас. %: СоО 2,5-4,0; MoO3 8,0-12,0; Na2O 0,01-0,08; La2O3 1,5-4,0; P2O5 2,0-5,0; B2O3 0,5-3,0; Al2O3 - остальное.
Общим недостатком для вышеперечисленных способов приготовления катализаторов, является то, что с их использованием не удается приготовить катализаторы, обеспечивающие достижения низкого остаточного содержания серы и азота в получаемых при гидроочистке продуктах.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу приготовления катализатора является способ, описанный в [Пат. РФ №2472585, B01J 23/882, 20.01.2013], который заключается в нанесении на борсодержащий носитель биметаллического комплексного соединения [М(H2O)x(L)y]2[Mo4O11(C6H5O7)2], где: М=Co2+ или Ni2+; L - частично депротонированная форма лимонной кислоты C6H6O7; x=0 или 2; y=0 или 1, и, как минимум, одного кислородсодержащего органического соединения из водного раствора методом пропитки по влагоемкости или пропиткой из избытка раствора с последующей сушкой и сульфидированием. При этом концентрации биметаллического комплексного соединения [М(H2O)x(L)y]2[Mo4O11(C6H5O7)2] и кислородсодержащего органического соединения в растворе, а также условия сушки и сульфидирования таковы, чтобы обеспечить в готовом катализаторе следующее содержание компонентов мас. %: Мо - 8,0-15,0; Со или Ni - 2,0-5,0; S - 5,0-15,0; В - 0,5-2,0; С - 0,5-7,0; Al2O3 - остальное. Катализатор пропитывают при температуре 15-90°С в течение 5-60 мин, после пропитки катализатор сушат на воздухе при температуре 100-250°С и сульфидируют путем его обработки в сероводороде, либо в смеси сероводорода и водорода при температуре до 450°С.
Основным недостатком прототипа, также как и других известных способов приготовления катализаторов гидроочистки, является высокое содержание серы и азота в гидроочищенных продуктах.
Предлагаемое изобретение решает задачу создания улучшенного способа приготовления катализатора, характеризующегося:
1. Оптимальным химическим составом катализатора, носитель которого содержит в качестве компонента, определяющего каталитические свойства борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита с концентрацией 5,0-25,0 мас. %. Данный компонент обеспечивает уровень кислотности, способствующий минимизации нежелательного химического взаимодействия между активными металлами (Ni и Mo) и носителем, и селективному получению наиболее активного в гидроочистке сульфидного компонента - NiMoS фазы типа II.
2. Оптимальными текстурными характеристиками, носителя и катализатора, объем и размер пор которого обеспечивают доступ всех подлежащих превращению молекул сырья к активному компоненту. Достижение этих характеристик обеспечивается с одной стороны, присутствием в катализаторе частиц бората алюминия Al3BO6 со структурой норбергита, представляющего собой частицы с размерами от 10 до 200 нм, а с другой стороны, пептизацией формовочной пасты при повышенной концентрации аммиака.
3. Наличием в его составе соединения никеля, который имеет повышенную обессеривающую, гидрирующую и деазотирующую активностью при условиях процесса, используемых для гидроочистки нефтяных фракций с температурой начала кипения выше 360°С.
4. Оптимальными условиями нанесения биметаллического комплексного соединения (Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] и последующей сушки, обеспечивающими сохранение в составе катализатора бората алюминия Al3BO6 со структурой норбергита, представляющего собой частицы с размерами от 10 до 200 нм, характеризующиеся межплоскостными расстояниями 3.2 и 2.8 А, с углом между ними 53.8°.
5. Оптимальными соотношениями компонентов, обеспечивающими получение катализатора, имеющего следующий химический состав, мас. %: [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] 29,0-36,0%; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0-25,0; натрий - не более 0,03; γ-Al2O3 - остальное.
Задача решается способом приготовления катализатора гидроочистки сырья гидрокрекинга, включающего в свой состав соединения молибдена, никеля, бора и алюминия, заключающегося в том, что катализатор готовят пропиткой носителя, который содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0-25,0; натрий - не более 0,03; γ-Al2O3 - остальное; водным раствором биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] с последующей сушкой.
Задача также решается тем, что при пропитке используют такие соотношения компонентов, что получаемый катализатор содержит, мас. %: [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] 29,0-36,0%; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0-25,0; натрий - не более 0,03; γ-Al2O3 - остальное.
Задача также решается тем, что используют пропитку носителя по влагоемкости, либо из избытка раствора, при этом пропитку проводят при температуре 20-80°С в течение 20-60 мин при периодическом перемешивании, а после пропитки катализатор сушат на воздухе при температуре 100-200°С.
Основным отличительным признаком предлагаемого способа приготовления катализатора по сравнению с прототипом, является то, что для приготовления нанесенного катализатора используется носитель, содержащий мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0-25,0; натрий - не более 0,03; γ-Al2O3 - остальное, при этом входящий в состав носителя борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита представляет собой частицы с размерами от 10 до 200 нм, характеризующиеся межплоскостными расстояниями 3.2 и 2.8 А, с углом между ними 53.8°.
Вторым отличительным признаком предлагаемого способа приготовления катализатора по сравнению с прототипом является то, что получаемый катализатор имеет удельную поверхность 130-180 м2/г, объем пор 0,35-0,65 см3/г, средний диаметр пор 10-15 нм, и представляет собой частицы с сечением в виде круга, трилистника или четырехлистника с диаметром описанной окружности 1,0-1,6 мм и длиной до 20 мм. Выход среднего диаметра пор за заявляемые рамки приводит к снижению активности катализатора.
Также отличительным признаком предлагаемого способа приготовления катализатора по сравнению с прототипом, является то, что для приготовления катализатора используют водные растворы биметаллического комплексного соединения [Ni(Н2О)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] и носитель содержащий борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита при соотношении компонентов, обеспечивающих получение катализатора, содержащего, мас. %: [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] 29,0-36,0%; носитель - остальное.
Еще одним отличительным признаком предлагаемого способа приготовления катализатора по сравнению с прототипом, является то, что для приготовления катализатора используют пропитку носителя по влагоемкости, либо из избытка раствора, при этом пропитку проводят при температуре 20-80°С в течение 20-60 мин при периодическом перемешивании, а после пропитки катализатор сушат на воздухе при температуре 100-200°С. Такие условия приготовления обеспечивают сохранение в составе катализатора бората алюминия Al3BO6 со структурой норбергита, представляющего собой частицы с размерами от 10 до 200 нм, характеризующиеся межплоскостными расстояниями 3.2 и 2.8 А, с углом между ними 53.8° и приводят к получению катализатора, имеющего удельную поверхность 130-180 м2/г, объем пор 0,35-0,65 см3/г, средний диаметр пор 10-15 нм, и представляющего собой частицы с сечением в виде круга, трилистника или четырехлистника с диаметром описанной окружности 1,0-1,6 мм и длиной до 20 мм и содержащего, мас. %: [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] 29,0-36,0%; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0-25,0; натрий - не более 0,03; γ-Al2O3 - остальное.
Технический эффект предлагаемого способа приготовления катализатора складывается из следующих составляющих:
1. Заявляемый способ приготовления обеспечивает получение катализатора, химический состав которого обуславливает его максимальную активность в целевых реакциях, протекающих при гидроочистке углеводородного сырья. Наличие в составе катализатора бората алюминия Al3BO6 со структурой норбергита с заявляемой концентрацией обеспечивает уровень кислотности, способствующий минимизации нежелательного химического взаимодействия между активными металлами (Ni и Мо) и носителем, и селективному получению наиболее активного в гидроочистке сульфидного компонента - NiMoS фазы типа II.
2. Использование для приготовления катализатора носителя, содержащего борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита представляющего собой частицы с размерами от 10 до 200 нм, характеризующиеся межплоскостными расстояниями 3.2 и 2.8 А, с углом между ними 53.8° способствует достижению текстурных характеристик катализатора, в частности, среднего диаметра пор в интервале 10-15 nm, обеспечивающих доступ всех подлежащих превращению молекул сырья к активному компоненту.
3. Использование для приготовления катализатора биметаллических комплексных соединений [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] обеспечивает дальнейшее формирование в катализаторе, при его эксплуатации в гидроочистке, наиболее активного компонента - NiMoS фазы типа II в форме частиц оптимальной для катализа морфологии, локализованных в доступных для всех подлежащих превращению молекул сырья.
4. Использование пропитки и сушки катализатора при заявляемых условиях, обеспечивает сохранение в составе катализатора изначально присутствующего в составе носителя бората алюминия Al3BO6 со структурой норбергита представляющего собой частицы с размерами от 10 до 200 нм, характеризующиеся межплоскостными расстояниями 3.2 и 2.8 А, с углом между ними 53.8°, наличие которого в катализаторе в заявляемых концентрациях способствует сочетанию кислотных и текстурных характеристик, обеспечивающих максимальную активность катализатора в целевых реакциях гидроочистки.
Описание предлагаемого технического решения.
Сначала готовят носитель, содержащий борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита и γ-Al2O3.
Берут навеску продукта термической активации гидраргиллита (ПТАГ), приготовленного по технологии центробежной термоактивации (ИК СО РАН, ТУ 2175-040-03533913-2007), или любой другой технологии, обеспечивающей получение ПТАГ со следующими характеристиками: массовая доля рентгеноаморфной фазы, %, не менее 80; доля потери массы при прокаливании при (900±20)°С, % - 10-12; удельная поверхность, м2/г, не менее 120; суммарный объем пор (влагоемкость), см3/г, не менее 0,1; массовая доля гиббсита (гидраргиллита), %, не более 5; массовая доля натрия оксида, %, не более 0,5. Навеску измельчают на планетарной мельнице до частиц со средним размером 20 мкм.
Навеску измельченного порошка гидратируют при перемешивании в течение двух часов в нагретых до 50°С слабоконцентрированных растворах азотной кислоты (кислотный модуль 0,03). После чего полученную суспензию фильтруют под вакуумом и многократно промывают дистиллированной водой. В результате получают влажный осадок. Гидротермальную обработку отмытого осадка проводят в автоклаве в водных растворах азотной кислоты с добавлением заданного количества борной кислоты при температуре раствора выше 100°С. После завершения гидротермальной обработки раствор охлаждают до комнатной температуры, автоклав разгружают, содержимое сосуда репульпируют дистиллированной водой до получения суспензии пригодной для распылительной сушки. Далее проводят сушку на распылительной сушилке при температуре воздуха на входе в сушилку не менее 150°С и непрерывном перемешивании суспензии. Готовый порошок борсодержащего гидроксида алюминия выгружают из стакана циклонного пылеуловителя распылительной сушилки.
Далее готовят формовочную массу методом смешения и пептизации полученного порошка в лабораторном смесителе с Z-образными лопастями в присутствии 2,5%-ного водного раствора аммиака. Готовую пластичную массу перегружают из смесителя в формовочный цилиндр лабораторного экструдера и продавливают через отверстие фильеры, обеспечивающее получение экструдатов готового носителя с сечением в форме круга, трилистника или четырехлистника с размером от вершины трилистника до середины основания от 1,0 до 1,6 мм.
Затем проводят термообработку экструдатов, включающую в себя сушку и прокалку. Сушку экструдатов проводят в сушильном шкафу при температуре (110±10)°С в течение 2-х ч. Термическую обработку проводят в муфельной печи с подачей сжатого воздуха в печь. Экструдаты в фарфоровой чашке помещали в печь и прокаливают при температуре (550±10)°С в течение 4 ч.
Готовый носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0-25,0; натрий - не более 0,03; γ-Al2O3 - остальное, и имеет удельную поверхность 200-280 м2/г, объем пор 0,6-0,8 см2/г, средний диаметр пор 10-15 нм, и представляет собой частицы с сечением в виде круга, трилистника или четырехлистника с диаметром описанной окружности 1,0-1,6 мм и длиной до 20 мм.
Входящий в состав носителя борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита представляет собой частицы с размерами от 10 до 200 нм, характеризующиеся межплоскостными расстояниями 3.2 и 2.8 А, с углом между ними 53.8°. С использованием данного носителя готовят нанесенный катализатор. Сначала готовят пропиточный раствор, содержащий биметаллическое комплексное соединение [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2]. Для этого отвешивают заданные количества парамолибдата аммония (NH4)6Mo7O24⋅4Н2О, никеля (II) углекислого основного водного NiCO3⋅mNi(OH)2⋅nH2O, кислоты лимонной моногидрата. Мерным цилиндром отмеряют заданное количество воды дистиллированной. В колбу наливают отмеренное количество воды и помещают якорь магнитной мешалки. Колбу помещают на нагревательную поверхность магнитной мешалки с подогревом. Устанавливают скорость вращения мешалки 300 об/мин и температуру раствора 60°С. Загружают в колбу отмеренное количество кислоты лимонной и перемешивают при визуальном контроле. Затем в колбу к раствору кислоты лимонной добавляют навеску парамолибдата аммония при постоянном перемешивании и поддержании температуры раствора (60±5)°С. Раствор перемешивают до образования однородного прозрачного раствора, содержащего комплексное соединение - цитрат молибдена (VI) (NH4)4[Mo4(C6H5O7)2O11]. Навеску никеля (II) углекислого основного водного добавляют к ранее полученному водному раствору цитрата молибдена (VI). При этом жидкость вспенивается, а ее температура повышается до 70°С. Перемешивание продолжают при (75-80)°С до получения однородного прозрачного раствора ярко-зеленого цвета, не содержащего мути, пузырьков и пены. Раствор содержит никель и молибден в форме биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2].
Приготовленный раствор переливают в тарированный мерный цилиндр, после чего объем раствора доводят до заданного количества добавлением дистиллированной воды.
Полученным раствором пропитывают борсодержащий носитель, при этом используют либо пропитку носителя по влагоемкости, либо из избытка раствора. Пропитку проводят при температуре 20-80°С в течение 20-60 мин при периодическом перемешивании, в случае пропитки из избытка раствора после пропитки избыток раствора сливают с катализатора и используют для приготовления следующих партий катализатора. После пропитки катализатор сушат на воздухе при температуре 100-200°С.
В результате, получают катализатор, содержащий [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] 29,0-36,0%; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0-25,0; натрий - не более 0,03; γ-Al2O3 - остальное. При этом входящий в состав катализатор борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита представляет собой частицы с размерами от 10 до 200 нм, характеризующиеся межплоскостными расстояниями 3.2 и 2.8 А, с углом между ними 53.8°.
Катализатор имеет удельную поверхность 130-180 м2/г, объем пор 0,35-0,65 см3/г, средний диаметр пор 10-15 нм, и представляет собой частицы с сечением в виде круга, трилистника или четырехлистника с диаметром описанной окружности 1,0-1,6 мм и длиной до 20 мм.
После сульфидирования по известным методикам, катализатор содержит мас. %: Мо - 10,0-14,0; Ni - 3,0-4,3; S - 6,7-9,4; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0-25,0; натрий - не более 0,03; γ-Al2O3 - остальное.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
Согласно известному решению [Пат. РФ №2472585].
К 100 г порошка гидроксида алюминия AlOOH, имеющего структуру бемита с размером кристаллов 
, со средним размером агломератов 40-50 мкм, содержащего примеси в количестве, мас. %, не более: Na2O - 0,002; Fe2O3 - 0,01; SiO2 - 0,015 при непрерывном перемешивании в смесителе с Z-образными лопастями добавляют 2 мл концентрированной азотной кислоты, 70 мл водного раствора, содержащего 5 г борной кислоты Н3ВО3 и 3 г этиленгликоля. Весовые отношения компонентов смеси - гидроксид алюминия : вода : азотная кислота : борная кислота : этиленгликоль = 1:0,7:0,02:0,05:0,03.
Образовавшуюся пасту перемешивают при комнатной температуре в течение 40 мин, затем формуют через фильеру с сечением в виде трилистника с диаметром описанной окружности 1,5 мм при давлении 6,0 МПа. Полученные гранулы сушат в термошкафу при 110°С 2 ч, затем прокаливают при 550°С 4 ч.
В результате получают носитель, содержащий В - 1,0 мас. %, Al2O3 - остальное; имеющий удельную поверхность 250 м2/г, объем пор 0,95 см3/г, средний диаметр пор 13 нм, представляющий собой частицы с сечением в виде трилистника с диаметром описанной окружности 1,4 мм, длиной до 20 мм.
Синтезируют биметаллическое соединение состава, [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2], для чего в 70 мл дистиллированной воды при перемешивании последовательно растворяют 40,5 г лимонной кислоты C6H8O7; 71,0 г парамолибдата аммония (NH4)6Mo7O24×4H2O и 17,3 г гидроксида никеля Ni(ОН)2. К полученному раствору добавляют 15 мл этиленгликоля и добавлением воды объем раствора доводят до 160 мл.
20 г носителя пропитывают по влагоемкости 16 мл водного раствора [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] и этиленгликоля. Катализатор сушат на воздухе при 100°С 2 часа и сульфидируют по одной из известных методик.
В данном случае катализатор сульфидирован прямогонной дизельной фракцией, содержащей дополнительно 1,5 мас. % сульфидирующего агента - диметилдисульфида (ДМДС), при объемной скорости подачи сульфидирующей смеси 2 ч-1 и соотношении водород/сырье = 300 по следующей программе:
- сушка катализатора в реакторе гидроочистки в токе водорода при 140°С в течении 2 ч;
- смачивание катализатора прямогонной дизельной фракцией в течение 2 ч;
- подача сульфидирующей смеси и увеличение температуры до 240°С со скоростью подъема температуры 25°С/ч;
- сульфидирование при температуре 240°С в течение 8 ч (низкотемпературная стадия);
- увеличение температуры реактора до 340 С со скоростью подъема температуры 25°С/ч;
сульфидирование при температуре 340°С в течение 8 ч
Полученный катализатор содержит, мас. %: Мо - 13,0; Ni - 3,4; S - 9,6; В - 0,5; С - 6,7; Al2O3 - остальное.
Далее проводят гидроочистку сырья гидрокрекинга, в качестве которого используют вакуумный газойль, имеющий интервал кипения 360-570°С, содержащий 3,5% серы и 0,2% азота. Гидроочистку проводят при давлении 10,0 МПа, расходе сырья 0,7 ч-1, объемном отношение водород/сырье 1200 нм3/м3, температуре 380°С. Результаты тестирования катализатора в гидроочистке приведены в таблице.
Примеры 2-7 иллюстрируют предлагаемое техническое решение.
Пример 2
Сначала готовят носитель, для чего 150 г продукта термической активации гидраргиллита измельчают на планетарной мельнице до частиц размером в пределах 20-50 мкм. Далее порошок гидратируют при перемешивании и нагревании в растворе азотной кислоты с концентрацией 0,5%. Затем суспензию на воронке с бумажным фильтром промывают дистиллированной водой до остаточного содержания натрия в порошке не более 0,03%. Отмытую и отжатую лепешку переносят в автоклав, в который добавляют раствор 2,3 г борной кислоты в 1 л 1,5%-ного раствора азотной кислоты, имеющий pH 1,4. Автоклав нагревают до 150°С и выдерживают 12 ч. Далее автоклав охлаждают до комнатной температуры и проводят сушку полученной суспензии на распылительной сушилке при температуре воздуха на входе в сушилку 155°С и непрерывном перемешивании суспензии, высушенный порошок собирают в приемной емкости сушилки. Навеску 150 г порошка помещают в корыто смесителя с Z-образными лопастями, пептизируют 2,5%-ным водным раствором аммиака, после чего экструдируют при давлении 60,0 МПа, через фильеру, обеспечивающую получение частиц с сечением в виде трилистника с диаметром описанной окружности 1,6 мм. Сформованные гранулы сушат при температуре 120°С и прокаливают при температуре 550°С. В результате получают носитель, содержащий мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0; натрий - 0,03; γ-Al2O3 - остальное. Далее готовят раствор биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2], для чего в 100 мл дистиллированной воды при перемешивании последовательно растворяют 48,91 г лимонной кислоты C6H8O7; 89,87 г парамолибдата аммония (NH4)6Mo7O24×4H2O и 31,4 г основного карбоната никеля NiCO3⋅mNi(OH)2⋅nH2O. После полного растворения всех компонентов, добавлением дистиллированной воды объем раствора доводят до 200 мл. 100 г полученного носителя пропитывают по влагоемкости 67 мл раствора биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] при 20°С в течение 60 минут. Затем катализатор сушат на воздухе при 100°С.
Полученный катализатор содержит мас. %: [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] - 32,4%; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0; натрий - 0,03; γ-Al2O3 - остальное.
Катализатор имеет удельную поверхность 150 м2/г, объем пор 0,55 см3/г, средний диаметр пор 13 нм, и представляет собой частицы с сечением в виде трилистника с диаметром описанной окружности 1,6 мм и длиной до 20 мм. Входящий в состав катализатор борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита представляет собой частицы с размерами от 10 до 200 нм, характеризующиеся межплоскостными расстояниями 3.2 и 2.8 А, с углом между ними 53.8°.
Далее катализатор сульфидируют аналогично примеру 1. В результате получают катализатор, который содержит мас. %: Мо - 12,5; Ni - 3,85; S - 8,3; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0; натрий - 0,03; γ-Al2O3 - остальное.
Далее проводят гидроочистку сырья гидрокрекинга аналогично примеру 1. Результаты тестирования катализатора в гидроочистке приведены в таблице.
Пример 3
Готовят носитель по методике, близкой к примеру 2, с той разницей, что отмытую и отжатую лепешку переносят в автоклав, в который добавляют раствор 5,98 г борной кислоты в 1 литре 1,5%-ного раствора азотной кислоты. Остальные операции и загрузки компонентов при приготовлении носителя аналогичны примеру 2.
В результате получают носитель, содержащий мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 12,0; натрий - 0,028; γ-Al2O3 - остальное. 100 г полученного носителя пропитывают по влагоемкости 67 мл раствора биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] из примера 2. Затем катализатор сушат на воздухе при 100°С.
Полученный катализатор содержит мас. %: [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] - 32,4%; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 12,0; натрий - 0,028; γ-Al2O3 - остальное.
Далее катализатор сульфидируют аналогично примеру 1. В результате получают катализатор, который содержит мас. %: Мо - 12,5; Ni - 3,85; S - 8,3; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 12,0; натрий - 0,028; γ-Al2O3 - остальное.
Далее проводят гидроочистку сырья гидрокрекинга аналогично примеру 1. Результаты тестирования катализатора в гидроочистке приведены в таблице.
Пример 4
Готовят носитель по методике, близкой к примеру 2, с той разницей, что отмытую и отжатую лепешку переносят в автоклав, в который добавляют раствор 14,63 г борной кислоты в 1 литре 1,5%-ного раствора азотной кислоты. Остальные операции и загрузки компонентов при приготовлении носителя аналогичны примеру 2.
В результате получают носитель, содержащий мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 25,0; натрий - 0,023; γ-Al2O3 - остальное.
100 г полученного носителя пропитывают по влагоемкости 66 мл раствора биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] из примера 2. Затем катализатор сушат на воздухе при 200°С.
Полученный катализатор содержит мас. %: [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] - 32,4%; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 25,0; натрий - 0,023; γ-Al2O3 - остальное.
Далее катализатор сульфидируют аналогично примеру 1. В результате получают катализатор, который содержит мас. %: Мо - 12,5; Ni - 3,85; S - 8,3; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 25,0; натрий - 0,023; γ-Al2O3 - остальное.
Далее проводят гидроочистку сырья гидрокрекинга аналогично примеру 1. Результаты тестирования катализатора в гидроочистке приведены в таблице.
Пример 5
Готовят носитель также, как в примере 3.
Готовят раствор биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2], для чего в 100 мл дистиллированной воды при перемешивании последовательно растворяют 42,23 г лимонной кислоты C6H8O7; 77,58 г парамолибдата аммония (NH4)6Mo7O24×4H2O и 27,1 г основного карбоната никеля NiCO3⋅mNi(OH)2⋅nH2O. После полного растворения всех компонентов, добавлением дистиллированной воды объем раствора доводят до 200 мл.
100 г полученного носителя при комнатной температуре пропитывают по влагоемкости 67 мл раствора биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2]. Затем катализатор сушат на воздухе при 120°С.
Полученный катализатор содержит мас. %: [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] - 29,3%; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 12,0; натрий - 0,028; γ-Al2O3 - остальное.
Катализатор имеет удельную поверхность 180 м2/г, объем пор 0,65 см3/г, средний диаметр пор 15 нм, и представляет собой частицы с сечением в виде трилистника с диаметром описанной окружности 1,6 мм и длиной до 20 мм. Входящий в состав катализатор борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита представляет собой частицы с размерами от 10 до 200 нм, характеризующиеся межплоскостными расстояниями 3.2 и 2.8 А, с углом между ними 53.8°.
Далее катализатор сульфидируют аналогично примеру 1. В результате получают катализатор, который содержит мас. %: Мо - 10,0; Ni - 3,0; S - 6,7; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 12,0; натрий - 0,028; γ-Al2O3 - остальное.
Далее проводят гидроочистку сырья гидрокрекинга аналогично примеру 1. Результаты тестирования катализатора в гидроочистке приведены в таблице.
Пример 6
Готовят носитель также, как в примере 3, с той разницей что формовочную пасту экструдируют при давлении 60,0 МПа, через фильеру, обеспечивающую получение частиц с сечением в виде круга диаметром 1,0 мм.
Готовят раствор биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2], для чего в 100 мл дистиллированной воды при нагревании до 80°С и перемешивании последовательно растворяют 56,9 г лимонной кислоты C6H8O7; 104,53 г парамолибдата аммония (NH4)6Mo7O24×4H2O и 36,5 г основного карбоната никеля NiCO3⋅mNi(OH)2⋅nH2O. После полного растворения всех компонентов, добавлением дистиллированной воды объем раствора доводят до 200 мл.
Далее используют пропитку носителя из избытка раствора. 100 г полученного носителя загружают в колбу, помещенную в водяную баню, нагретую до 80°С, в колбу приливают 200 мл раствора биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2], также нагретого до 80°С. Пропитку продолжают в течение 20 минут при периодическом перемешивании, после чего избыток раствора отделяют от влажного катализатора. Затем катализатор сушат на воздухе при 200°С.
Полученный катализатор содержит мас. %: [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] - 35,8%; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 12,0; натрий - 0,028; γ-Al2O3 - остальное.
Катализатор имеет удельную поверхность 130 м2/г, объем пор 0,35 см3/г, средний диаметр пор 10 нм, и представляет собой частицы с сечением в виде круга с диаметром 1,0 мм и длиной до 20 мм. Входящий в состав катализатор борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита представляет собой частицы с размерами от 10 до 200 нм, характеризующиеся межплоскостными расстояниями 3.2 и 2.8 А, с углом между ними 53.8°.
Далее катализатор сульфидируют аналогично примеру 1. В результате получают катализатор, который содержит мас. %: Мо - 14,0; Ni - 4,3; S - 9,4; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 12,0; натрий - 0,028; γ-Al2O3 - остальное.
Далее проводят гидроочистку сырья гидрокрекинга аналогично примеру 1. Результаты тестирования катализатора в гидроочистке приведены в таблице.
Пример 7
Готовят носитель также, как в примере 3, с той разницей что формовочную пасту экструдируют при давлении 60,0 МПа, через фильеру, обеспечивающую получение частиц с сечением в виде четырехлистника диаметром 1,6 мм.
Далее используют пропитку носителя из избытка раствора. 100 г полученного носителя загружают в колбу, помещенную в водяную баню, нагретую до 30°С, в колбу приливают 133 мл раствора биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] из примера 5, также нагретого до 30°С. Пропитку продолжают в течение 60 минут при периодическом перемешивании, после чего избыток раствора отделяют от влажного катализатора. Затем катализатор сушат на воздухе при 120°С.
Полученный катализатор содержит мас. %: [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] - 30,6%; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 12,0; натрий - 0,028; γ-Al2O3 - остальное.
Катализатор имеет удельную поверхность 175 м2/г, объем пор 0,6 см3/г, средний диаметр пор 14 нм, и представляет собой частицы с сечением в виде четырехлистника с диаметром описанной окружности 1,6 мм и длиной до 20 мм. Входящий в состав катализатор борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита представляет собой частицы с размерами от 10 до 200 нм, характеризующиеся межплоскостными расстояниями 3.2 и 2.8 А, с углом между ними 53.8°.
Далее катализатор сульфидируют аналогично примеру 1. В результате получают катализатор, который содержит мас. %: Мо - 11,7; Ni - 3,6; S - 7,9; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 12,0; натрий - 0,028; γ-Al2O3 - остальное.
Далее проводят гидроочистку сырья гидрокрекинга аналогично примеру 1. Результаты тестирования катализатора в гидроочистке приведены в таблице.
Таким образом, как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ приготовления обеспечивает получение катализатора, который позволяет получить сырье гидрокрекинга с гораздо меньшим содержанием серы и азота, чем с использованием катализатора, приготовленного по способу-прототипу.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Способ приготовления катализатора гидроочистки сырья гидрокрекинга | 2017 |
|
RU2665486C1 |
| Катализатор гидроочистки сырья гидрокрекинга | 2016 |
|
RU2629358C1 |
| Способ гидроочистки сырья гидрокрекинга | 2017 |
|
RU2649384C1 |
| Катализатор гидроочистки сырья гидрокрекинга | 2017 |
|
RU2644563C1 |
| Катализатор гидроочистки углеводородного сырья | 2016 |
|
RU2626398C1 |
| Носитель для катализатора гидроочистки | 2016 |
|
RU2633968C1 |
| Способ приготовления катализатора гидроочистки дизельного топлива | 2020 |
|
RU2727144C1 |
| Носитель для катализатора гидроочистки | 2020 |
|
RU2722181C1 |
| Способ приготовления катализатора гидроочистки углеводородного сырья | 2017 |
|
RU2663903C1 |
| Катализатор гидроочистки дизельного топлива | 2020 |
|
RU2724773C1 |
Изобретение относится к способам приготовления катализаторов гидроочистки нефтяных фракций с температурой начала кипения выше 360°С для получения сырья с низким содержанием серы и азота, которое далее перерабатывается в процессе гидрокрекинга. Описан способ приготовления катализатора, заключающийся в пропитке носителя, который содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0-25,0; натрий - не более 0,03; γ-Al2O3 - остальное, водным раствором биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] с последующей сушкой. Катализатор содержит, мас. %: [Ni(Н2О)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] 29,0-36,0%; носитель - остальное. Используют пропитку носителя по влагоемкости либо из избытка раствора, при этом пропитку проводят при температуре 20-80°С в течение 20-60 мин при периодическом перемешивании. После пропитки катализатор сушат на воздухе при температуре 100-200°С. Катализатор имеет удельную поверхность 130-180 м2/г, объем пор 0,35-0,65 см3/г, средний диаметр пор 10-15 нм и представляет собой частицы с сечением в виде круга, трилистника или четырехлистника с диаметром описанной окружности 1,0-1,6 мм и длиной до 20 мм. Технический результат - получение катализатора, имеющего максимальную активность в реакциях обессеривания и деазотирования, протекающих при гидроочистке нефтяных фракций с температурой начала кипения выше 360°С. 4 з.п. ф-лы, 7 пр., 1 табл.
1. Способ приготовления катализатора гидроочистки сырья гидрокрекинга нанесением на борсодержащий носитель биметаллического комплексного соединения, включающего в свой состав соединения молибдена и никеля, отличающийся тем, что катализатор готовят пропиткой носителя, который содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0-25,0; натрий - не более 0,03; γ-Al2O3 - остальное; водным раствором биметаллического комплексного соединения [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] с последующей сушкой.
2. Способ приготовления по п. 1, отличающийся тем, что получаемый катализатор содержит, мас. %: [Ni(H2O)2]2[Mo4O11(C6H5O7)2] 29,0-36,0%; носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас. %: борат алюминия Al3BO6 со структурой норбергита - 5,0-25,0; натрий - не более 0,03; γ-Al2O3 - остальное.
3. Способ приготовления по п. 1, отличающийся тем, что получаемый катализатор имеет удельную поверхность 130-180 м2/г, объем пор 0,35-0,65 см3/г, средний диаметр пор 10-15 нм и представляет собой частицы с сечением в виде круга, трилистника или четырехлистника с диаметром описанной окружности 1,0-1,6 мм и длиной до 20 мм.
4. Способ приготовления по п. 1, отличающийся тем, что используют пропитку носителя по влагоемкости либо из избытка раствора, при этом пропитку проводят при температуре 20-80°C в течение 20-60 мин при периодическом перемешивании.
5. Способ приготовления по п. 1, отличающийся тем, что после пропитки катализатор сушат на воздухе при температуре 100-200°C.
| КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НОСИТЕЛЯ, СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА И СПОСОБ ГИДРООЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ | 2011 |
|
RU2472585C1 |
| КАТАЛИЗАТОР ГИДРООЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ | 2013 |
|
RU2534998C1 |
| КАТАЛИЗАТОР ГИДРООБЕССЕРИВАНИЯ ДИЗЕЛЬНОЙ ФРАКЦИИ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ | 2006 |
|
RU2313392C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ ПСЕВДОБЕМИТНОЙ СТРУКТУРЫ И ГАММА-ОКСИДА АЛЮМИНИЯ НА ЕГО ОСНОВЕ | 2006 |
|
RU2335457C2 |
| WO 2015067585 A1, 14.05.2015 | |||
| EP 2979760 A1, 03.02.2016. | |||
