CN105478154A - 一种用于高活性流体床催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高活性流体床催化剂，包括三层活性剂和载体；所述载体为沸石分子筛，所述第一层催化剂为活性金属氧化物催化剂，所述第二层催化剂为铂掺杂氧化铝纳米催化剂，第三层催化剂为氧化钼催化剂。本发明具有适宜的孔结构分布和活性金属分散度，具有制备工艺简单，活性高，不会引起不饱和烯烃发生饱和等优点。
Description
技术领域
本发明属于汽油加工技术领域，具体涉及一种用于高活性流体床催化剂。
背景技术
催化即通过催化剂改变反应物的活化能，改变反应物的化学反应速率，反应前后催化剂的量和质均不发生改变的反应。化学反应物要想发生化学反应，必须使其化学键发生改变，改变或者断裂化学键需要一定的能量支持，能使化学键发生改变所需要的最低能量阈值称之为活化能，而催化剂通过降低化学反应物的活化能而使化学反应更易进行，且大大提高反应速率。
早在公元前，中国已会用酒曲（生物酶催化剂）造酒。18世纪中叶，铅室法制硫酸中用二氧化氮作催化剂是工业上采用催化剂的开始。催化这个词是1835年J.J.贝采利乌斯引用到化学学科中来的。1902年W.奥斯特瓦尔德将催化定义为：“加速化学反应而不影响化学平衡的作用。”1910年实现合成氨的大规模生产，是催化工艺发展史上的里程碑。20世纪以来，催化工艺迅速发展，例如，20年代研究成功用钴催化剂由一氧化碳和氢合成液体燃料的费-托法；1955年研究成功齐格勒-纳塔催化剂，用于烯烃定向聚合；现代化学工业和炼油工业的生产过程，已有90%以上使用了催化方法。性能指标一般如下：①催化活性：催化剂参与了化学反应，降低了化学反应的活化能，大大加快了化学反应的速率。这说明催化剂具有催化活性。催化反应的速率是催化剂活性大小的衡量尺度。活性是评价催化剂好坏的最主要的指标。②选择性：一种催化剂只对某一类反应具有明显的加速作用，对其他反应则加速作用甚小，甚至没有加速作用。这一性能就是催化剂选择性。催化剂的选择性决定了催化作用的定向性。可通过选择不同的催化剂来控制或改变化学反应的方向。③寿命或稳定性：催化剂的稳定性以寿命表示。它包括热稳定性、机械稳定性和抗毒稳定性。
随着催化剂的大批量使用，催化剂的催化效果、催化能力以及催化选择性成为了选择催化剂的主要方向。在实际生产过程中，催化剂往往会出现效率不佳，特别是多层次催化，往往出现前期效果良好，后期催化能力急剧下降等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高活性流体床催化剂，具有适宜的孔结构分布和活性金属分散度，具有制备工艺简单，活性高，不会引起不饱和烯烃发生饱和等优点。。
一种用于高活性流体床催化剂，其包括三层活性剂和载体；所述载体为沸石分子筛，所述第一层催化剂为活性金属氧化物催化剂，所述第二层催化剂为铂掺杂氧化铝纳米催化剂，第三层催化剂为氧化钼催化剂。
所述催化剂分成三部分，所述第一部分为活性金属氧化物催化剂，第二部分为内衬活性金属氧化物催化剂，外表覆膜有铂掺杂氧化铝纳米催化剂，所述第三部分为内衬活性金属氧化物催化剂，中间层覆膜有铂掺杂氧化铝纳米催化剂，外层为氧化钼催化剂。
所述活性金属氧化物催化剂、铂掺杂氧化铝纳米催化剂和氧化钼催化剂配比为4:2:1。
所述金属氧化物催化剂采用氧化铁与氧化镍，所述氧化铁负载量为12-24%，氧化镍的负载量为10-15%。
所述铂掺杂氧化铝纳米催化剂中氧化铝的粒径不超过100纳米。
所述铂掺杂氧化铝纳米催化剂的铂含量为2-5%。
所述催化剂的制备方法如下：
1）将沸石分子筛浸泡在1mol/L的碱溶液20min，然后采用蒸馏水清洗5次，自然晾干；
2）将步骤1）中沸石分子筛浸泡在硝酸铁和硝酸镍的稀溶液中，采用浸渍提拉的方式镀膜，然后在400-500℃下灼烧2-3h，自然冷却；
3）将步骤2）中镀有氧化金属催化剂的沸石分子筛浸泡在掺杂铂的氧化铝纳米悬浊液中，采用浸渍提拉的方式镀膜，在200-300℃进行灼烧2h，自然冷却；
4）将步骤3）中的沸石分子筛浸泡在硝酸钼溶液中，提拉镀膜，在300℃下灼烧1h，自然冷却；
5）将步骤4）制作好的沸石分子筛放入至马弗炉中进行梯度高温灼烧，在200℃灼烧2h，在400℃下灼烧3h，在600℃下灼烧3h，在680℃下灼烧0.5h，然后自然冷却，即可得到本发明的催化剂。
所述硝酸铁和硝酸镍的稀溶液的浓度为15mmol/L。
所述掺杂铂的氧化铝纳米悬浊液的氧化铝含量为10-30%，铂含量为2-5%。
所述硝酸钼溶液浓度为10mmol/L。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明具有适宜的孔结构分布和活性金属分散度，具有制备工艺简单，活性高，不会引起不饱和烯烃发生饱和等优点，本发明采用多层镀膜法，不仅保证催化剂的有效使用，同时采用催化剂间的有机合作，克服各催化剂的短板，切实提高催化剂的使用效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
一种用于高活性流体床催化剂，其包括三层活性剂和载体；所述载体为沸石分子筛，所述第一层催化剂为活性金属氧化物催化剂，所述第二层催化剂为铂掺杂氧化铝纳米催化剂，第三层催化剂为氧化钼催化剂。
所述催化剂分成三部分，所述第一部分为活性金属氧化物催化剂，第二部分为内衬活性金属氧化物催化剂，外表覆膜有铂掺杂氧化铝纳米催化剂，所述第三部分为内衬活性金属氧化物催化剂，中间层覆膜有铂掺杂氧化铝纳米催化剂，外层为氧化钼催化剂。
所述活性金属氧化物催化剂、铂掺杂氧化铝纳米催化剂和氧化钼催化剂配比为4:2:1。
所述金属氧化物催化剂采用氧化铁与氧化镍，所述氧化铁负载量为12%，氧化镍的负载量为10%。
所述铂掺杂氧化铝纳米催化剂中氧化铝的粒径不超过100纳米。
所述铂掺杂氧化铝纳米催化剂的铂含量为2%。
实施例2
一种用于高活性流体床催化剂的制备方法如下：
1）将沸石分子筛浸泡在1mol/L的碱溶液20min，然后采用蒸馏水清洗5次，自然晾干；
2）将步骤1）中沸石分子筛浸泡在硝酸铁和硝酸镍的稀溶液中，采用浸渍提拉的方式镀膜，然后在400℃下灼烧2-3h，自然冷却；
3）将步骤2）中镀有氧化金属催化剂的沸石分子筛浸泡在掺杂铂的氧化铝纳米悬浊液中，采用浸渍提拉的方式镀膜，在200℃进行灼烧2h，自然冷却；
4）将步骤3）中的沸石分子筛浸泡在硝酸钼溶液中，提拉镀膜，在300℃下灼烧1h，自然冷却；
5）将步骤4）制作好的沸石分子筛放入至马弗炉中进行梯度高温灼烧，在200℃灼烧2h，在400℃下灼烧3h，在600℃下灼烧3h，在680℃下灼烧0.5h，然后自然冷却，即可得到本发明的催化剂。
所述硝酸铁和硝酸镍的稀溶液的浓度为15mmol/L。
所述掺杂铂的氧化铝纳米悬浊液的氧化铝含量为10%，铂含量为2%。
所述硝酸钼溶液浓度为10mmol/L。
实施例3
一种用于高活性流体床催化剂的制备方法如下：
1）将沸石分子筛浸泡在1mol/L的碱溶液20min，然后采用蒸馏水清洗5次，自然晾干；
2）将步骤1）中沸石分子筛浸泡在硝酸铁和硝酸镍的稀溶液中，采用浸渍提拉的方式镀膜，然后在500℃下灼烧2-3h，自然冷却；
3）将步骤2）中镀有氧化金属催化剂的沸石分子筛浸泡在掺杂铂的氧化铝纳米悬浊液中，采用浸渍提拉的方式镀膜，在300℃进行灼烧2h，自然冷却；
4）将步骤3）中的沸石分子筛浸泡在硝酸钼溶液中，提拉镀膜，在300℃下灼烧1h，自然冷却；
5）将步骤4）制作好的沸石分子筛放入至马弗炉中进行梯度高温灼烧，在200℃灼烧2h，在400℃下灼烧3h，在600℃下灼烧3h，在680℃下灼烧0.5h，然后自然冷却，即可得到本发明的催化剂。
所述硝酸铁和硝酸镍的稀溶液的浓度为15mmol/L。
所述掺杂铂的氧化铝纳米悬浊液的氧化铝含量为30%，铂含量为5%。
所述硝酸钼溶液浓度为10mmol/L。
醚化实验：
FCC汽油进入轻汽油切割塔中被切割出沸点低于75℃的轻汽油和重汽油，轻汽油进入水洗塔经过水洗脱碱氮之后，进入加氢反应器反应，之后与甲醇混合进入醚化反应器中发生醚化反应。
实施例1-3的催化剂应用实施例催化效果如下：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比催化剂 | |
| 活性C5烯烃总转化率 | 97 | 98 | 97 | 90 |
| 活性 C6烯烃总转化率 | 44 | 43 | 44 | 33 |
经应用实例发现，本发明提供的催化剂的的汽油醚化下过：活性C5烯烃总转化率大于97％，活性C6烯烃总转化率大于43％，具有更好的醚化效果。
以上所述仅为本发明的一实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于高活性流体床催化剂，其特征在于：它包括三层活性剂和载体；所述载体为沸石分子筛，所述第一层催化剂为活性金属氧化物催化剂，所述第二层催化剂为铂掺杂氧化铝纳米催化剂，第三层催化剂为氧化钼催化剂。
2.根据权利要求书1所述的一种用于高活性流体床催化剂，其特征在于，所述催化剂分成三部分，所述第一部分为活性金属氧化物催化剂，第二部分为内衬活性金属氧化物催化剂，外表覆膜有铂掺杂氧化铝纳米催化剂，所述第三部分为内衬活性金属氧化物催化剂，中间层覆膜有铂掺杂氧化铝纳米催化剂，外层为氧化钼催化剂。
3.根据权利要求书1所述的一种用于高活性流体床催化剂，其特征在于，所述活性金属氧化物催化剂、铂掺杂氧化铝纳米催化剂和氧化钼催化剂配比为4:2:1。
4.根据权利要求书1所述的一种用于高活性流体床催化剂，其特征在于，所述金属氧化物催化剂采用氧化铁与氧化镍，所述氧化铁负载量为12-24%，氧化镍的负载量为10-15%。
5.根据权利要求书1所述的一种用于高活性流体床催化剂，其特征在于，所述铂掺杂氧化铝纳米催化剂中氧化铝的粒径不超过100纳米。
6.根据权利要求书1所述的一种用于高活性流体床催化剂，其特征在于，所述铂掺杂氧化铝纳米催化剂的铂含量为2-5%。
7.根据权利要求书1所述的一种用于高活性流体床催化剂，其特征在于，所述催化剂的制备方法如下：
1）将沸石分子筛浸泡在1mol/L的碱溶液20min，然后采用蒸馏水清洗5次，自然晾干；
2）将步骤1）中沸石分子筛浸泡在硝酸铁和硝酸镍的稀溶液中，采用浸渍提拉的方式镀膜，然后在400-500℃下灼烧2-3h，自然冷却；
3）将步骤2）中镀有氧化金属催化剂的沸石分子筛浸泡在掺杂铂的氧化铝纳米悬浊液中，采用浸渍提拉的方式镀膜，在200-300℃进行灼烧2h，自然冷却；
4）将步骤3）中的沸石分子筛浸泡在硝酸钼溶液中，提拉镀膜，在300℃下灼烧1h，自然冷却；
5）将步骤4）制作好的沸石分子筛放入至马弗炉中进行梯度高温灼烧，在200℃灼烧2h，在400℃下灼烧3h，在600℃下灼烧3h，在680℃下灼烧0.5h，然后自然冷却，即可得到本发明的催化剂。
8.根据权利要求书7所述的一种用于高活性流体床催化剂，其特征在于，所述硝酸铁和硝酸镍的稀溶液的浓度为15mmol/L。
9.根据权利要求书7所述的一种用于高活性流体床催化剂，其特征在于，所述掺杂铂的氧化铝纳米悬浊液的氧化铝含量为10-30%，铂含量为2-5%。
10.根据权利要求书7所述的一种用于高活性流体床催化剂，其特征在于，所述硝酸钼溶液浓度为10mmol/L。
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