[发明专利]重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂及其制备与应用方法

说明书

本发明属于重油浆态床加氢裂解催化技术领域，尤其涉及一种重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂及其制备与应用方法。该制备方法流程简单可靠、绿色环保、无金属活性组分损失，原料易得、产物纯度高、生产成本低；制备生成的催化剂中钼单原子分散度高、相对于现有的重油加氢催化剂，其催化活性和稳定性显著提高，且具有高的原子经济性，可以有效地降低催化剂成本，在工业应用上具有明显的优势。重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，包括有：杂原子掺杂的多孔碳基载体以及分散于所述多孔碳基载体表面的活性金属成分；杂原子为硫、氮中的任意一种或几种；活性金属成分为钼的单原子或原子簇中的任意一种或几种。

技术领域

本发明属于重油浆态床加氢裂解催化技术领域，尤其涉及一种重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂及其制备与应用方法。

背景技术

目前，伴随开采的进行，轻质原油的储量日趋减少，石油炼化企业开始将目光投向更难开采、更难利用的重油上。然而重油开采不仅需要解决重油轻质化的问题，并且在加工过程中还需要满足重油处理的各项环保指标要求。浆态床加氢裂化技术不同于传统的固定床和移动床，不仅具备加工高残炭、高金属、高硫的劣质重油的能力，还可以有效的抑制结焦，具有转化率高、轻油收率高等优势，是重油加氢技术发展的必然趋势。

现阶段重油浆态床加氢裂化技术主要以如下工艺为主：意大利ENI公司的EST工艺、委内瑞拉Intevep与法国Axens合作开发的HDHPLUS-SHP工艺、Chevron公司的VRSH工艺、KBR和BP公司合作开发的VCC工艺、UOP公司的Uniflex工艺和Headwater公司的(HCAT/HC3)工艺等。进一步研究后发现，限制上述重油浆态床加氢裂化工艺规模化应用的瓶颈在于催化剂。周转频率和原子效率“双高”的低成本催化剂，可提高分子氢利用率和重油轻质化转化率，并有效地抑制生焦和避免结垢生焦造成的设备磨损、堵塞等问题。事实上，浆态床加氢催化剂是一次性引入重油体系协助沥青质/胶质轻质化从而完成重油转化过程和服役经历，随后续分离过程退出或进入尾油。因此催化剂的转化频率和原子效率直接决定着浆态床加氢过程的加工成本，高的周转频率保证每个催化活性中心高效率地工作，高的原子效率意味着每一个组成催化剂的原子都像单原子催化剂那样充分地发挥催化作用。对于本领域技术人员而言，提供一种低成本、高周转频率、高原子利用率且生命周期长的催化剂是本领域亟需解决的技术难题，具有重要的理论和实际意义。

发明内容

本发明提供了一种重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂及其制备与应用方法，本制备方法流程简单可靠、绿色环保、无金属活性组分损失，原料易得、产物纯度高、生产成本低；制备生成的催化剂中钼单原子分散度高、相对于现有的重油加氢催化剂，其催化活性和稳定性显著提高，且具有高的原子经济性，可以有效地降低催化剂成本，在工业应用上具有明显的优势。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂，包括有：杂原子掺杂的多孔碳基载体以及分散于所述多孔碳基载体表面的活性金属成分；

所述杂原子为硫、氮中的任意一种或几种；

所述活性金属成分为钼的单原子或原子簇中的任意一种或几种。

较为优选的，所述重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂中钼质量分数为1～10%，与其起协同作用的S原子质量分数为1～8%。

较为优选的，钼的单原子或原子簇由钼源化合物制备形成；所述钼源化合物为四水钼酸铵、乙酰丙酮钼、六羰基钼中的任意一种或几种组合。

较为优选的，重油浆态床加氢碳载单原子钼催化剂中碳载体为葡萄糖、聚葡萄糖、淀粉、壳聚糖中的任意一种或几种。

较为优选的，所述杂原子中氮的氮源为氯化羟胺、三聚氰胺、二氰二胺中的任意一种或几种。

较为优选的，所述杂原子中硫的硫源为硫粉、三聚硫氰酸、硫代乙酰胺、二苄基二硫中的任意一种或几种。