[发明专利]一种金属改性介孔炭加氢脱芳烃催化剂及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种柴油加氢脱芳烃用金属改性介孔炭催化剂及其制备方法。

二、背景技术

柴油中所含的芳烃会导致柴油发动机排放亚微米级的颗粒物质(PM)，主要成分包括碳微粒(soot)、可溶性有机物质(SOF)等，这些物质已被证实会引起呼吸系统疾病，并有潜在的致癌危险。因此，柴油脱芳烃对于油品质量升级和清洁燃料生产有着重要意义。

传统的柴油加氢脱芳烃催化剂多以氧化铝为载体，其比表面积较低（200m²/g左右），不利于活性组分的分散，虽平均孔径可调，但是孔径分布较宽，微孔比例较大，而柴油中部分芳烃分子的尺寸较大，如萘基环烷烃：9.582×13.069(nm)，苯基环烷烃：10.727×10.781(nm),三环芳烃：9.961×12.910(nm)，因此为了保证柴油有较高芳烃脱除率，催化剂载体不但要有较高的比表面积还要有较大的孔径。

介孔材料（平均孔径2-50nm）如MCM-41，SBA-15和HMS等硅基介孔分子筛作为加氢脱硫催化剂的载体已经引起研究者的广泛关注，以介孔炭为载体制备加氢脱硫催化剂也有研究报道，但是在加氢脱芳烃领域，以介孔炭为载体制备催化剂的研究几乎未见报道。

研究表明，介孔炭作为催化剂载体归纳起来有以下优点：介孔炭的大孔径、高比表面和孔隙率有利于纳米金属颗粒的嵌入，使活化相得到高度分散，也有利于大分子反应物与产物的传质，进而提高催化剂的比质量活性、选择性，减缓催化剂的结焦失活速率。炭材料本身具有很强的耐酸碱性，耐温性，即使在很高的温度下和强的酸碱作用下仍可保持其结构形态不变。介孔炭材料可以根据实际情况调整其亲水、疏水性，反应热可以及时移走，减少缩聚和凝结，更重要的是相对于硅基介孔分子筛来说介孔炭具有很好的水热稳定性，因此，介孔炭作为新兴的催化剂载体在加氢脱芳烃领域有广泛的应用前景。本发明就是以介孔炭为载体，对其进行金属改性制备新型加氢脱芳烃催化剂，所得催化剂比表面积高，孔道规则，孔径分布狭窄，活性组分分散性好，表面酸性适度，水热稳定性高，因此该催化剂加氢脱芳烃活性、选择性高，且具有很好的稳定性，该催化剂的成功研制对清洁燃料生产具有深远意义。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种加氢脱芳烃活性及选择性高，具有良好的稳定性的金属改性介孔炭加氢脱芳烃催化剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：该催化剂由质量比为：1.000：0.010-0.043：0.010-0.028：0.130-0.185的介孔炭、P₂O₅、NiO及WO₃组成。

上述催化剂的制备方法包括如下步骤：

①用无机含氧酸于常温下浸渍CMK-3介孔炭，抽滤后用去离子水

洗至中性，干燥后得到酸改性介孔炭，其中无机含氧酸的用量为每克CMK-3介孔炭8-10ml；

②将步骤①所得酸改性介孔炭浸渍于磷酸溶液中，抽滤、干燥、氮气氛围中焙烧后得到磷改性介孔炭，用量为每克酸改性介孔炭8-10ml；

③常温下采用等体积浸渍法处理磷改性的介孔炭，首先测定磷改

性介孔炭的吸水率（即水与磷改性介孔炭的质量比），根据吸水率和所需催化剂组成确定金属盐溶液的体积和组成，将金属盐溶液缓慢加入到磷改性介孔炭中并搅拌至糊状，静置过夜后干燥，干燥后在氮气中焙烧得到金属改性介孔炭加氢脱芳烃催化剂，其中磷改性介孔炭的吸水率为1.5-2.5：1(水与磷改性介孔炭的质量比例，以1g磷改性介孔炭计)。

上述步骤①中无机含氧酸包括浓硝酸、浓硫酸、王水或反王水。

上述步骤①中无机含氧酸的质量浓度为15-45%。

上述步骤①中无机含氧酸浸渍介孔炭的时间为4-12h；干燥温度为100-120℃；干燥时间为12-24h。

上述步骤②中磷酸溶液的质量浓度为0.1-0.3%。

上述步骤②中干燥温度为100-120℃；干燥时间为12-24h。

上述步骤②中焙烧温度为500-650℃；焙烧时间为3-5h。

上述步骤③中金属盐溶液的组成为硝酸镍和偏钨酸铵；该金属盐溶液的中偏钨酸铵、硝酸镍及水的质量比为 0.29-0.49：0.016-0.026：1。

上述步骤③中浸渍时间为4-12h；干燥温度为100-120℃；干燥时间为12-24h。

上述步骤③中焙烧温度为350-650℃；焙烧时间为3-5h。

四、具体实施方式