[发明专利]一种加氢脱芳催化剂的制备方法及使用方法

说明书

本发明提出了一种加氢脱芳催化剂的制备方法及使用方法。该催化剂解决了γ‑Al₂O₃与过渡金属磷化物复合的难题。其主要创新点为利用大比表面积的载体，先上载活性组分磷化物。随后用原子层沉积的方法上载合适的酸性。一方面，阻止了磷源和γ‑Al₂O₃载体的直接接触，避免AlPO₄的形成。另一方面，由于γ‑Al₂O₃的比表面积较小，当磷化镍直接上载在其表面时，磷化镍会发生团聚生成大颗粒，这种组合最大限度地提高了二者的协同作用；该催化剂在固定床萘饱和加氢制备十氢萘的反应中具有很高的活性及选择性，且制备方法简单高效、成本低廉，这将使其在工业应用中具有重要的实际意义。

技术领域

本发明提出一种加氢脱芳催化剂的制备方法及使用方法。该催化剂解决了γ-Al₂O₃与过渡金属磷化物复合的难题。该催化剂在固定床萘饱和加氢制备十氢萘的反应中具有很高的活性及选择性，且制备方法简单高效、成本低廉，对环境友好、无污染，这将使其在工业应用中具有重要的实际意义。

背景技术

随着经济的发展和人们生活水平的提高，优质原油储量已日渐枯竭。一方面，原油供应已有明显重质化、劣质化的趋势。另一方面，为缓解原油供不应求的紧张局面，煤焦油、页岩油、油砂沥青等非常规能源被认为是很有潜力的石油补充能源。然而不论是重质、劣质油还是煤焦油、页岩油、油砂沥青，都含有大量芳烃，过量的芳烃不但会降低燃料的燃烧性能而且会造成环境污染，深度脱芳烃已经成为清洁燃料生产的一个重要课题。在现有的脱芳烃技术中，加氢脱芳烃是最简单有效的。煤焦油和页岩油所含的稠环化合物中，萘含量最高。通过加氢饱和得到的十氢萘能用作航空煤油的原料。另外，部分氢化产物四氢萘也是煤炭直接液化的最佳供氢溶剂，同时也可用作多种工业溶剂，这样加氢脱芳烃能达到变废为宝的目的。因此，对萘加氢饱和的研究以及开发高活性催化剂，具有重要的研究意义。

据Oyama教授等人的研究（Journal of catalysis, 2003, 216:343-352）表明，过渡金属磷化物催化剂在HDS的研究中展现出了比较优秀的性能，我们猜测其在芳烃加氢饱和的应用中应该取得效果。发挥过渡金属磷化物的性能不仅需要高性能且廉价易得的载体，而且载体酸性也是影响催化剂加氢活性的重要因素。目前工业上加氢脱芳烃多采用传统的氧化铝作为载体。但与其他载体相比，在氧化铝表面上载磷化物一直存在一个技术瓶颈，即传统的γ-Al₂O₃上载磷化镍催化剂具有较差的稳定性。这是由于γ-Al₂O₃与P物种间的强相互作用抑制了磷化物形成。另外，氧化铝的比表面积较小，上载的磷化镍易发生团聚形成大颗粒。因此，为了解决这个难题，本专利选用比表面积较大的MCM-41、MCM-48、SBA-15、SiO₂中的一种或几种作为载体，先对其上载磷化镍活性组分，随后通过原子层沉积的方法对其上载γ-Al₂O₃，使其具有合适酸性。并且在制备过程中加入能促进较小微粒磷化镍形成的分散剂乙二醇，保证活性组分磷化镍尽可能小，且能够均匀牢固地负载在载体表面。并与相应的上载活性组分磷化镍的铝基Al-载体进行对比，探究其对萘加氢饱和的反应性能。

发明内容