[发明专利]包含截留在介孔结构氧化物基质中的金属纳米颗粒的球形材料及其作为烃精制工艺中的催化剂的用途

说明书

本发明涉及无机氧化物材料领域，特别涉及含有过渡金属、具有在介孔范围内的有序和均一孔隙率的那些。其还涉及使用“气溶胶”合成技术获得的这些材料的制备。其还涉及这些材料在硫化后作为与加氢处理、加氢转化和烃进料生产领域相关的各种工艺中的催化剂的用途。

现有技术

在著作"Hydrocracking Science and Technology", 1996, J. Scherzer, A. J. Gruia, Marcel Dekker Inc和在来自著作"Catalysis Science and Technology"的B. S Clausen, H. T. Topsøe, F. E. Massoth的文章, 1996, 第11卷, Springer-Verlag中分别描述了烃进料的加氢转化(HDC)和加氢处理(HDT)用的催化剂的组成和用途。因此，这些催化剂通常以由基于元素周期表的至少一种第VIB族金属和/或至少一种第VB族金属和任选至少一种第VIII族金属的活性相的存在提供的加氢脱氢功能为特征。最常见的制剂是钴-钼(CoMo)、镍-钼(NiMo)和镍-钨(NiW)类型的。这样的催化剂可以是本体形式或使用多孔固体的负载状态。在制备后，所述催化剂的催化组合物中存在的至少一种第VIB族金属和/或至少一种第VB族金属和任选至少一种第VIII族金属通常为氧化物形式。HDC和HDT工艺用的活性和稳定形式是硫化形式，因此这样的催化剂经过硫化步骤。

技术人员通常知道，上述应用领域中的良好催化性能取决于1) 要处理的烃进料的性质，2) 所用方法，3) 所选功能操作条件，和4) 所用催化剂。在后一情况下，同样已知的是，具有高催化潜力的催化剂的特征在于1) 优化的加氢脱氢功能（完全分散在载体表面并具有高金属含量的相关活性相）和2) 在使用加氢转化反应(HDC)的工艺的特定情况中，所述加氢脱氢功能与由载体的酸官能提供的裂化功能之间的良好平衡。通常，无论要处理的烃进料的性质如何，试剂和反应产物应令人满意地到达还应具有大活性表面积的催化剂的活性位点，这意味着对所述催化剂中存在的氧化物载体的结构和质地存在特定约束。后一点在“重质”烃进料的处理中特别关键。

形成HDC和HDT催化剂的加氢脱氢相的常见方法包括使用被称作“干浸渍”的技术在氧化物载体上沉积至少一种第VIB族金属和/或至少一种第VB族金属和任选至少一种第VIII族金属的分子前体，接着熟化、干燥和煅烧步骤，以致形成所用的所述金属的氧化形式。接着，如上所述进行最终硫化步骤，以生成活性加氢脱氢相。

已经深入研究使用这些传统合成程序获得的催化剂的催化性能。特别地，已经表明，在相对较高的金属含量下，出现由于煅烧步骤而形成的耐硫化相（烧结现象）（B. S. Clausen, H. T. Topsøe和F. E. Massoth, 来自著作"Catalysis Science and Technology", 1996, 第11卷, Springer-Verlag）。例如，在负载在氧化铝型载体上的CoMo或NiMo型催化剂的情况下，这些是1) 具有足以在XRD中检出的尺寸的MoO₃、NiO、CoO、CoMoO₄或Co₃O₄微晶，和/或2) Al₂(MoO₄)₃、CoAl₂O₄或NiAl₂O₄类型的物类。上文提到的含有元素铝的三种物类是技术人员公知的。它们来自氧化铝载体和活性加氢脱氢相的前体盐在溶液中的相互作用，这在实践中导致从氧化铝基质中提取的Al³⁺离子与所述盐之间的反应以形成式[Al(OH)₆Mo₆O₁₈]^3-的Anderson杂多阴离子，其本身是耐硫化相的前体。所有这些物类的存在导致相关催化剂的催化活性的不可忽略的间接损失，因为由于其一部分固定在低活性或无活性物类中，并非所有属于至少一种第VIB族金属和/或至少一种第VB族金属和任选至少一种第VIII族金属的元素都发挥它们的最大潜力。

因此可以改进上述传统催化剂的催化性能，特别通过开发用于制备这些催化剂的新型方法，其可用于：

1) 确保加氢脱氢相的良好分散，特别是在高金属含量下（例如通过控制基于过渡金属的颗粒的粒度，在热处理后保持这些颗粒的性质等）；