[发明专利]一种油溶性钼基离子液体催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种油溶性钼基离子液体催化剂及其制备方法和应用，该催化剂为由有机阳离子和无机阴离子组成，其中阳离子为含有长链烷基的季铵、咪唑、吡啶或吡咯阳离子中的一种，阴离子为钼酸根阴离子，长链烷基使其具有良好的油溶性，可高效分散在重质油中，钼酸根阴离子则提供钼源，经原位硫化后形成纳米级的活性MoS₂相颗粒，发挥催化加氢作用。本发明还提供了油溶性钼基离子液体催化剂的制备方法，从三级胺和卤代烷烃出发，经季铵化、阴离子交换、酸碱中和等三步反应即可制得催化剂，制备过程简单且无需用到剧毒试剂，总体成本较为低廉。本发明提供的催化剂可用于各种重质油的悬浮床催化加氢裂化，具有转化率高、结焦率低、杂质脱除效果好的特点。

技术领域

本发明涉及石油化工技术领域，具体涉及一种油溶性钼基离子液体催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着各国对原油资源的不断开采和利用，原油重质化、劣质化的问题日益严峻。目前，常规原油占世界原油总储量的比例已不到30％，大部分为劣质重油。劣质重油的主要组分是大分子量的碳氢化合物，还含有大量的硫、氮、氧、金属等杂质。如何将劣质重油转化为高效、清洁的轻质燃料油，是当前石油加工领域的一个重要课题。催化加氢裂化是将劣质重油转化为高效、清洁的轻质燃料油的一项先进技术，可分为固定床加氢裂化、移动床加氢裂化、沸腾床加氢裂化和悬浮床加氢裂化四类。其中，悬浮床加氢裂化的原料油适应性广、工艺流程简单、设备投资成本低，并且转化率高、生焦率低，相较于其他加氢裂化技术更具有应用前景和推广价值。

悬浮床加氢裂化技术的核心在于催化剂，其中油溶性钼基催化剂是一类高效的加氢催化剂，它们可均匀分散在原料油中，使得反应过程中原位形成的活性相颗粒粒径小，提高活性位点暴露程度，增加与反应物的接触效率，从而提高转化率并降低生焦率。已报道的油溶性钼基催化剂有很多种，典型的如意大利Eni公司开发的长链脂肪酸钼(如异辛酸钼)催化剂，以之为基础的EST工艺已实现长期、稳定的工业化运行。该工艺能够能将各种劣质重油进行深度转化，并且金属脱除率可达99％，脱硫率可达85％。国内一些单位如中国石油大学(华东)、中国石油化工股份有限公司、中国石油天然气股份有限公司等也开发了多种用于重质油悬浮床加氢裂化的油溶性钼基催化剂，并申请了一系列专利，如CN202010553349.3、CN01106013.1、CN201210212024.4等。然而，无论是意大利Eni公司开发的长链脂肪酸钼，还是国内各单位开发的其他油溶性钼基催化剂，它们大都合成路线复杂、成本高，且需用到各种剧毒试剂，这限制了油溶性钼基催化剂在工业上的推广和应用。

离子液体又被称作室温熔融盐，是在常温或接近常温的条件下为液态的一类有机离子化合物，它们具有液程宽、挥发性低、稳定性好的特点。特别值得一提的是，离子液体还具有结构可设计性，即通过不同的阴阳离子组合，或在其骨架上嫁接不同的官能团，可获得各种具有特定功能的离子液体。近年来，离子液体在电化学、分离、合成等领域的得到了广泛的应用，然而将其用于重质油的催化加氢裂化方面的报道仍然尚付阙如。

发明内容

本发明旨在解决现有的油溶性钼基催化剂合成路线复杂、成本高且需用到各种剧毒试剂的问题，利用离子液体的特殊性质，特别是其结构可设计性，提供了一种新型、高效且易合成、低成本的油溶性钼基离子液体催化剂及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种油溶性钼基离子液体催化剂，所述催化剂为由有机阳离子和无机阴离子组成的含有长链烷基的季铵钼酸盐、咪唑钼酸盐、吡啶钼酸盐或吡咯钼酸盐中的一种，它们的化学结构式分别如下：

含长链烷基季铵钼酸盐的化学结构式为，

含长链烷基咪唑钼酸盐的化学结构式为，

含长链烷基吡啶钼酸盐的化学结构式为，

含长链烷基吡咯钼酸盐的化学结构式为，