[发明专利]用于煤焦油沥青加氢裂解轻质化反应的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于煤焦油沥青加氢裂解轻质化反应的催化剂。

背景技术

我国每年约产生600万吨的煤焦油资源，煤沥青是煤焦油蒸馏的残留物，占煤焦油总量的60%左右。由于煤沥青是一种组成和结构都非常复杂的混合物，主要组分为高达七个缩合环的芳烃，分子量高，难溶解，芳香度高，难以燃烧完全，易造成环境污染，导致我国对煤沥青的利用虽起步较好，但主要停留在主要在生产制造低附加值产品方面，改性后的煤沥青被广泛用作炼钢用人造石墨电极和炼铝用石墨阳极等成型炭材料制品的粘结剂,以及炭复合材料用基体前驱体。在高附加值利用方面，仅有针状焦和沥青基碳纤维制造，而针状焦尚在试验阶段，高品质沥青焦的国内生产技术也未成熟。

有效的轻质化反应可将煤沥青转化为液态油品，并可进一步加工精制为各类成品油和芳烃类化工产品，如高附加值化学品萘、蒽和荧蒽等，以明显提高煤沥青的利用价值，缓解石油制品紧缺的问题并有利于煤的清洁利用。

目前，工业上常采用溶剂加氢法、催化氢化法来生产高性能的沥青基炭纤维，而催化加氢法的条件则相对更为缓和，更为有效。东京工业大学以四氢萘为供氢溶剂采用氢同位索跟踪技术，较深入地研究了加氢过程中氢移机理和适用沥青加氢的催化剂。有机金属络合物催化剂如Fe₃(Co)₁₂，Ru(CO)_l2，石油加氢裂化催化剂如Co-Mo-Al₂0₃，Ni-Mo-Al₂0₃等在高压气氛下可催化煤沥青的加氢反应，而有机金属络合物催化剂的活性更高，加氢效果更明显。

20世纪80年代左右有过一些对煤沥青氢化裂解的研究，之后的研究和报道逐渐少了。专利CN85105609A描述了一个氢化煤沥青的方法，以一种耐火无机氧化铝为载体，在元素周期表ⅥB类和Ⅷ类金属元素的金属、氢化物、硫化物中选择至少一种作为催化剂，适合于含有大量甲苯不溶物质的煤沥青催化加氢，氢化程度在0.03至0.5之间，属于轻度氢化。

目前，较类似的煤沥青加氢技术多为轻度加氢，多缩环构型仍然维持，并可能含有低浓度杂原子，如氮、硫、氧和金属等，并未发生裂化与分子量下降而使煤沥青转变为轻质油品的轻质化作用，而是多将其转化为有利于用作碳质原料工生产的改性煤沥青，使其适用于生产高品质的针状焦和碳纤维。另外，现有报道中提供的处理方法都不能将＞360℃的重质煤焦油或沥青的完全轻质化。

发明内容

本发明目的是提供一种用于煤焦油沥青加氢裂解轻质化反应的催化剂。采用本发明的催化剂可以用于煤沥青通过加氢裂解轻质化生产高附加值产品的工艺中，从而将煤沥青有效轻质化。同时可以解决现有技术中存在的煤沥青预处理要求严格，处理操作复杂；轻度轻质化，多缩环构型仍然维持；易于产生二次污染；裂解油难于控制，轻质油品收率低且质量不稳定的问题。

为了达到上述目的，本发明针对煤沥青加氢裂解轻质化生产高附加轻质油品对催化剂的特定要求，通过对加工工艺所用催化剂的载体与活性组分筛选，并加以改进修饰，提供一种对煤沥青原料加氢活性高，裂解可控性好、轻质油比率高、且转化率稳定，二次污染小的催化剂。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种用于煤焦油沥青加氢裂解轻质化反应的催化剂，该催化剂是以无机多孔材料为载体，采用真空浸渍法将活性金属组分Fe、Ni、Co或Mo中的一种或两种以氧化物或硫化物形式负载到载体上；其中，金属氧化物或金属硫化物占催化剂的1wt%-20wt%。

本发明中，所述无机多孔材料选用氧化铝、含氧化铝的多孔硅胶、MCM-41或SBA-15中任意一种。

本发明中，所述真空浸渍分为2步，先在无机多孔材料上负载金属硫化物，在氮气保护下干燥后，再负载金属氧化物，使金属硫化物在催化剂中的含量为1.0wt%-20.0wt%。

本发明中，所述金属氧化物与金属硫化物的重量比为2：10–10：2。

本发明提出的煤焦油沥青加氢裂解轻质化反应的催化剂的制备方法，具体步骤如下：

（1）    称取一份无机多孔材料，在70-120℃下干燥2-10小时作为载体，准备进行真空浸渍。

（2）    量取一定量金属硫化物，以其中的硫含量来计算，与无机多孔材料载体的质量比为1:10-20:10，进行真空浸渍。

（3）    将上述浸渍所得固体在氮气氛围下在70-120℃下维持1-8小时去除溶剂，完成催化剂的第一步负载。