[发明专利]一种介孔二氧化硅包覆纳米氧化铝负载的镍钼催化剂及其制备方法与应用

说明书

一种介孔二氧化硅包覆纳米氧化铝负载的镍钼催化剂及其制备方法与应用，涉及催化剂。为核壳结构，以负载镍钼金属组分的氧化铝纳米线、氧化铝纳米针或氧化铝纳米棒催化剂颗粒为核心，以表面活性剂作为模板剂，在较大介孔的氧化铝表面包覆一层高比表面积的介孔氧化硅。制备方法：先在纳米氧化铝上负载较高含量的镍钼活性金属，然后与模板剂一起分散于去离子水中，加入乙醇且采用碱性溶液调节pH，充分混合后加入有机硅源，经反应、分离与热处理后再次进行低镍钼金属含量浸渍，最后经热处理得到介孔二氧化硅包覆纳米氧化铝负载的镍钼催化剂，比表面积显著提高。该催化剂可在油品加氢脱金属反应中应用，提高加氢脱金属活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及催化剂，尤其是涉及一种介孔二氧化硅包覆纳米氧化铝负载的镍钼催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着世界范围内原油的重质化日渐加剧，一些炼油厂所处理重渣油的金属含量从50～120ppm提高到200～300ppm。目前工业上导致重渣油固定床加氢工艺运转周期缩短的主要原因在于，渣油加氢脱金属过程中被脱除的金属(主要是Ni、V)易沉积在催化剂的间隙与表面，导致催化剂板结及孔口堵塞。因此，设计一种能容纳更多沉积金属的加氢脱金属催化剂是解决催化剂在超高金属含量渣油环境易失活的关键。

工业化的固定床加氢脱金属催化剂大多采用负载型Ni-Mo/Al₂O₃催化剂，要提高催化剂容纳沉积金属的能力可以通过以下几个方面实现：一是对催化剂的孔道结构进行调控，主要是提高催化剂载体的孔容和孔径；二是调控活性组分在载体上非均匀分布，使催化剂孔道内部活性更高，导致金属更多地沉积在催化剂中心部位而不是沉积在表面堵塞孔口。活性组分的非均匀分布可以通过控制催化剂制备过程(浸渍、成型等步骤)得到，此外，通过设计催化剂的空间结构(如核壳结构)也可以在一定范围内调控活性组分非均匀分布。

中国专利CN101462080提出一种制备活性组分非均匀分布的催化剂的方法，即在载体的浸渍过程中，浸渍液加入硝酸、磷酸、柠檬酸、酒石酸等以及TW-20、TW-80等表面活性剂，可以使催化剂的活性组分在表面与中心浓度之比小于0.6。中国专利CN111686751给出一种渣油加氢脱金属催化剂的制备方法，该催化剂是在制备棒状氧化铝载体后，进行浸渍、碳酸氢铵水热改性、再经过两次不同浓度浸渍制得，该催化剂的活性组分呈非均匀分布，具有较高的加氢脱金属活性及稳定性。中国专利CN102300624提供一种SiO₂包裹氧化铝催化剂的制备方法，以负载活性金属组分的微米级Al₂O₃粒子为核心，以碱金属硅酸盐为硅源，在水溶性酸条件下硅酸盐进行水解，在Al₂O₃核心粒子上包裹质量为1-40％的SiO₂层，SiO₂包裹的核壳结构催化剂具有良好的硫吸收性能与烯烃聚合反应活性。中国专利CN111137915提出一种利用介孔SiO₂包裹纳米颗粒复合材料的制备方法，将无机纳米颗粒(粒径小于20nm)分散于乙醇水溶液中，以十六烷基三甲基溴化铵作为模板剂，以正硅酸乙酯为硅源，经搅拌反应、纯化后，可获得直径低于50nm、大小均匀的核壳纳米材料，通过改变试剂的配比，可以调整核壳纳米材料的尺寸。

目前所开发的渣油加氢脱金属催化剂虽能在一定程度上减缓催化剂的失活，但考虑到渣油大分子的有效扩散、反应以及容纳沉积金属等诸多方面要求，对催化剂多级孔道结构及活性组分非均匀分布的设计和优化研究仍是提高催化剂容金属能力的有效途径。

发明内容

本发明的目的在于针对现有工业渣油加氢脱金属催化剂易失活等问题，提供具有核壳结构和活性金属非均匀分布的一种介孔二氧化硅包覆纳米氧化铝负载的镍钼催化剂及其制备方法与应用。