[发明专利]催化剂和吸附剂的再生工艺

说明书

本发明涉及通过多相催化剂或吸附使废材料再生的方法，该方法已用于处理碳氢化合物进料，例如，用于精炼、化学或石油化学中，更具体地讲，用于进料的废材料最多含2000ppm氮。

在液体和/或气体介质中使用的固体物质为主要成分的多相催化剂用于加速化学反应。催化活性表征以化学反应速度与催化剂用量之比。当一种反应物可以根据多个反应转化时，催化剂的选择性代表催化剂引导反应物向一个反应而不是另一个反应进行的定向转化的能力。

催化物质通常由多种组分组成，在其组成成分中，最常见的是氧化物和/或金属和/或硫化物。

氧化物可以直接起催化作用和/或用作金属或硫化物为主要成分的活性相的载体。其比表面积及其孔分布应该适合于获得高的活性、选择性和稳定性。例如，催化剂载体的比表面积应该足够大，以便能够达到载带的金属具有很高的分散状态；因此，催化重整使用的过渡氧化铝的比表面积一般是100-300平方米/克，铂的分散性是80-100％。另外，当氧化物起催化剂作用时，它们必须具有特定的物理-化学性质。催化剂表面中的酸位点数目和强度应该适应所进行的反应。例如，强酸位点对于碳氢化合物的催化裂解反应或异构化反应都是必不可少的。

氧化物可以是简单的氧化物，例如氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化镓、氧化铈、氧化镧、氧化钒、氧化镍、氧化铁、氧化钼、氧化钴、氧化钨。这些氧化物也可以以混合氧化物的形式合并在一起。某些混合氧化物是相混合物，例如，像氧化硅-氧化铝。另外一些是真正的混合氧化物，其中一种或多种元素在基体中或呈固溶体形式存在或形成一种真正的混合结构。这后一种例如是沸石。沸石具有多种类型的结构，如W.H.Meier,D.H.OlsonandCh.Baerlocher的“Atlasof Zeolite Structure Types”(Elsevier于1996年出版)所描述的一样，通常包括硅和铝和/或大量的其他元素，如硼、钛、磷、镓以及稀土元素。在催化中使用的其他一些真正的混合氧化物：最常见的结构是烧绿石、铁氧体、水锰矿、钙钛矿。所含的元素可以多种多样，例如像铁、锰、铜、锌、钴、镧、铈、锆、钛、硅、铝。可以通过添加呈阴离子形式的化合物，如硫酸根或磷酸根离子，使简单氧化物或混合氧化物在化学上改性。

催化剂中最常用的金属是例如化学元素周期表中第ⅠB、ⅣA、ⅦB、Ⅷ族金属，如铂、钯、铑、铱、锡、铼、铜、钴、镍、锰、银和金。例如，在有机化合物异构化、氢化、去氢化、环化、部分或完全氧化反应中使用含有金属的催化剂。经常通过将多种金属的性质组合起来达到改善催化剂的性能，例如，在重整催化剂中含有铂、锡或铼。通常，这些金属或其化合物以团块的形式使用，但通常则以载带的形式使用。这些被载带的金属沉积在具有较大比表面积和孔隙度的载体上，这样的载体所研究反应的反应物与产物的扩散。最常用的载体属于上面描述的简单氧化物或混合氧化物。以氧化硅或氧化铝为主要成分的载体属于最常用的载体。

很多催化剂含有硫化物，例如，在石油馏分的加氢处理反应时就要使用含硫催化剂。加氢处理的基本反应是指加氢脱硫、加氢脱氮、氢化、加氢裂解、加氢脱金属反应。最常用的金属硫化物是简单硫化物或钼、钴、镍、钨、钌、铼、铌的混合硫化物。这些以硫化物为主要成分的催化剂可以单独使用或与其他催化剂一起使用。

催化剂的形态应该适应所涉及的反应、扩散应力和所使用的方法。

催化剂最常见的形态是小珠状、挤出物状、丸状和环状，这些形状各异的催化剂即能在固定床，也能在移动床或沸腾床上使用。通常，催化剂的尺寸一般为几分之一毫米至20mm，最常见的尺寸为1-5mm。

在使用中，催化剂与有机化合物接触，使其发生转化。固定在催化剂上的有机物质(起始物质或已转化的物质)称之为焦炭。对于汽油重整催化剂来说，反应器出口的焦炭率为2-25％(重量)。同样，用于含4-8个碳原子的轻链烷烃异构化的沸石或无定形(氯化矾土)催化剂，往往逐渐被聚合沉淀物所覆盖，这种沉淀物极似氢化的焦炭。载带的氧化物(例如，载于氧化铝上的氧化铬)或载带于氧化铝上的含有一种碱金属元素的双金属催化剂型的链烷烃脱氢催化剂被反应时的有机物质沉积逐渐覆盖，这种沉淀物类似催化重整催化剂“焦炭”。

这些有机物质覆盖催化剂的活性位点，导致催化活性降低，还会经常改变催化剂的选择性。催化剂的孔网中塞满了有机物质，反应物和生成物很难向活性位点扩散，这样就使得催化剂的性能下降。这样，清除催化剂中存在的有机物质就显得非常重要。