催化剂载体和由其制备的催化剂.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201280053653.5

申请日:

2012.08.03

公开号:

CN104053500A

公开日:

2014.09.17

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):B01J 23/00申请日:20120803|||公开

IPC分类号:

B01J23/00

主分类号:

B01J23/00

申请人:

先进炼制技术有限公司

发明人:

D.P.克莱恩; 陈楠; M.P.伍兹; B.内斯奇

地址:

美国马里兰州

优先权:

2011.09.01 US 61/530108

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司 72001

代理人:

赵胜宝;林森

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内容摘要

一种可用于化学精炼烃原料的过程的负载的催化剂,所述催化剂包含第6族的金属、第8族的金属和任选的磷,其中所述载体或担体包含多孔氧化铝,所述多孔氧化铝包含:(a)在直径小于约200埃(A)的孔中,等于或大于约78%-约95%的TPV;(b)在直径为约200-小于约1000A的孔中,大于约2%-小于约19%的TPV;(c)在直径等于或大于约1000A的孔中,等于或大于3%-小于12%的TPV。

权利要求书

1.   一种用于制备催化剂的方法,所述催化剂可用于至少一种选自以下的工艺:
(I) 加氢处理石油进料;
(II) 重质烃的加氢脱硫;
(III) 重质烃的加氢脱氮;
(IV) 重质烃的加氢脱金属;和
(V) 加氢处理装载烃进料,所述进料含有超过1000oF沸腾的组分和至少一种选自以下的组分:含硫化合物、含氮化合物、含金属的化合物、沥青烯、碳残渣、沉降物前体,和它们的混合物;
所述方法包括用含水溶液浸渍多孔氧化铝载体,所述含水溶液包含至少一种选自以下的催化剂或催化剂前体:元素周期表的第6族或者称为第VIB族的化合物,和元素周期表的第8、9或10族或者称为第VIII族的化合物,并任选包含磷,所述化合物可热分解为金属氧化物,和随后干燥和煅烧所得到的浸渍的载体,所述载体已经通过以下步骤制备:
(A) 使假勃姆石氧化铝粉末与水和任选的硝酸混合,以形成潮湿的混合物;
(B) 使所述潮湿的混合物成形,以形成适合用于加氢处理反应器的载体颗粒;和
(C) 干燥和煅烧所述载体颗粒,以形成经煅烧的粒料;
所述载体包含多孔氧化铝,所述多孔氧化铝具有约0.6 cc/g-约1.1 cc/g的总孔体积(TPV)和相应于通过汞孔隙度测定法测量的值的以下孔径分布和孔含量:
(i) 在直径小于200埃(?)的孔中,等于或大于约78%-约95%的TPV;
(ii) 在直径为200 ?-小于1000 ?的孔中,大于约2%-小于约19%的TPV;
(iii) 在直径等于或大于1000 ?的孔中,等于或大于3%-小于12%的所述孔体积;
(iv) 等于或大于约90 ?并且小于约160 ?的孔模式;和
还呈现大于约100 ?并且小于约150 ?的 d50。

说明书

催化剂载体和由其制备的催化剂
发明背景
在石油行业持续需要改进的催化剂载体(support)和由其得到的负载的催化剂,其具有增强的活性和改善的催化剂寿命并且呈现期望的形态学性质的平衡。
已发现微粒形式的多孔载体例如可用作催化剂载体和用于制备用于化学过程的催化剂。这样的应用包括向载体加入催化材料,例如金属离子、精细分开的金属、阳离子等。这些金属在载体上的水平和分布以及载体本身的性质为影响催化活性和寿命的复杂性质的代表性参数。
对于用于化学反应的负载的催化剂,载体的形态学性质非常重要,例如包含总孔体积的孔的表面积、孔体积、孔径大小和孔径分布。这些性质影响活性催化部位的性质和浓度、反应物到活性催化剂部位的扩散、产物从活性部位的扩散和催化剂寿命。此外,载体及其尺寸还影响机械强度、密度和反应器填充特性,均在工业应用中是重要的。
在石油精炼中的加氢处理(hydroprocessing)催化剂在工业应用中代表大段的氧化铝-负载的催化剂,并且这样的加氢处理应用跨越宽范围的进料类型和操作条件,但是具有一个或多个共同的目的,即,除去杂原子杂质(例如选自以下的组分:含硫化合物、含氮化合物、含金属的化合物(有时称为硫、氮和金属)、沥青烯、碳残渣、沉降物前体和它们的混合物),提高产品中氢与碳(H/C)的比率(从而降低芳族物质、密度和/或碳残渣),以及裂化碳键以降低沸腾范围和平均分子量。
由于精炼机提高了在待处理的原料中较重的、较差品质原油的比例,因此用于处理含有日益提高水平的金属、沥青烯和硫的馏分的工艺逐渐变得需要。广泛的知道各种有机金属化合物和沥青烯存在于石油原油和其它重质石油烃流中,例如石油烃残留物、衍生自焦油砂的烃流和衍生自煤的烃流。在这样的烃流中发现的最常见的金属为镍、钒和铁。这些金属对各种石油精炼操作非常有害,例如加氢裂化、加氢脱硫和催化裂化。金属和沥青烯引起催化剂床的空隙堵塞和降低的催化剂寿命,并且在加氢处理催化剂上沉积的存在于这些流中的金属倾向于使催化剂中毒或失活。此外,沥青烯倾向于降低烃脱硫的灵敏度。如果催化剂(例如脱硫催化剂或硫化的裂化催化剂)暴露于含有金属和沥青烯的烃馏分,催化剂可被快速失活,因此经历过早更换。
使用沸腾床(EB)系统,有效进行各种加氢转化过程。在EB中,预热的氢气和残油原料进入反应器的底部,其中含有或不含液体内部再循环的残油的向上的流使催化剂颗粒悬浮在液相中。在改进的EB工艺中,在一系列旋风分离器中连续或间歇地除去一部分催化剂,并且加入新的催化剂以保持活性。每天在沸腾床系统中更换约1重量%的催化剂存量。因此,总体系统活性为从新的催化剂颗粒到旧的或基本上失活的颗粒变化的催化剂的加权的平均活性。更具体地,在含金属的重质烃流的脱硫和脱金属化中,使用一系列含有具有改善的效率和活性维持的催化剂的沸腾床反应器为已知的。
总的来说,期望设计一种加氢处理催化剂,使其呈现最高表面积,以提供催化部位和活性的最大浓度。然而,表面积和孔径在实践的限度内相反地相关。因此,主要含有小孔的催化剂载体(例如氧化铝颗粒)将呈现最高表面积。与此相反,需要足够大的孔来扩散原料组分,特别是当催化剂老化和污损时,但是较大的孔具有较低的表面积。更具体地,催化剂配制者或设计者以及工艺工程师面临通常规定载体以及由其得到的催化剂的形态学性质平衡的竞争考虑。
例如,认识到(参见例如,美国专利号4,497,909)尽管直径低于60埃(?)(在该范围内在其中称为微孔区域)的孔具有提高某些二氧化硅/氧化铝氢化催化剂的活性部位数量的效果,但是这些非常相同的部位为首先被焦炭阻塞的部位,从而引起催化剂活性的降低。类似地,还可接受的是,当这样的催化剂具有多于10%的总孔体积被孔径大于600 ?(在该区域内在本文中通常称为大孔区域)的孔占据时,机械压碎强度降低,催化剂活性也降低。最后,认识到,对于某些二氧化硅/氧化铝催化剂,为了可接受的活性和催化剂寿命,期望孔径在约150 ?-600 ?之间(在该区域内在本文中称为中孔区域)的孔最大化。
因此,虽然提高催化剂的表面积可提高活性部位的数量,但是这样的表面积提高自然导致微孔区域中的孔的比例提高,并且微孔更容易被焦炭阻塞。简而言之,提高表面积和使中孔径最大化为对抗性性质。此外,不仅表面积必须高,而且当暴露于石油原料转化条件(例如高温和水分)时还应保持稳定。因此,一直持续的寻找呈现孔径分布和总表面积组合的稳定的载体颗粒,其可提供适合用作催化剂载体的性能特性的组合,特别是当用于负载催化活性金属用于生产加氢处理催化剂时。
进一步认识到,载体的物理和化学性质可取决于在其制备中采用的程序,并且已开发许多制备工艺,试图优化其性质,以便用作催化剂载体材料。下文描述合适的多孔载体材料的实例。载体材料(例如氧化铝)通常通过使水溶性、酸性铝化合物(其可为铝盐,例如硫酸铝、硝酸铝或氯化铝)和碱金属铝酸盐(例如铝酸钠或铝酸钾)组合而沉淀。(参见例如,转让给W. R. Grace & Co.的Sanchez,M.G.和Laine,N.R.的美国专利号4,154,812,其在允许的限度内通过引用结合到本文中)。因此,虽然已知催化剂载体(包括氧化铝载体),但是需要进一步的改进,以提供具有仍进一步改善的性质的载体。
当用于沸腾床残油加氢裂化工艺时,本发明的实施方案提高1000+oF真空残渣(VR)或"残油"转化和加氢脱硫(HDS)和加氢脱微碳残渣(HDMCR)或微碳还原活性,同时保持催化剂沉降物控制功能。通过在升高的温度下热裂化和催化加氢裂化,发生将VR转化为较轻的产物。因此,需要合适的加氢处理催化剂,其提供合适的孔体积、表面积和孔径大小和分布特性,用于使催化加氢裂化反应最大化,尤其是涉及存在于残渣中的大的分子。然而,如以上讨论的,由于残油原料的性质,由于存在于原料中的金属(例如Ni和V)的沉积以及在升高的温度下可形成的焦炭的沉积,催化剂逐步失去孔体积,因此,随着反应的进展,引起催化剂的加氢裂化活性的劣化,并且还提高沉降物的形成。
本发明的实施方案包括用于制备催化剂载体的方法以及使用所述载体制备的加氢处理、HDS、加氢脱氮(HDN)、加氢脱金属(HDM)和HDMCR和其它催化剂,以及使用前述催化剂将烃原料加氢脱硫、加氢脱氮或加氢脱微碳的工艺。更具体地,实施方案还涉及一种用于制备多孔催化剂载体的方法和使用所述载体的催化剂,所述催化剂具有优选的和限定的孔特性(包括孔径大小和孔径分布)并且含有至少一种元素周期表的第6族(也称为第VIB族)和第8、9和10族(也称为第VIII族)的金属和/或金属化合物。
在进行加氢处理反应的过程中,未转化的或部分转化的大的原料分子可聚集和从整个液体产物中沉淀,并且形成为高度不期望的加氢处理工艺副产物的沉降物,其可污损下游设备,例如换热器、分离器和分馏器。期望开发呈现改善的催化活性和/或稳定性的催化剂,特别是在不会不利地影响沉降物形成的EB工艺中,因此,允许采用EB加氢转化单元的精炼机来生产更多和更轻石油产物并且具有改善的经济性。
发明概述
本发明的一个实施方案包含一种负载的催化剂,所述催化剂包含至少一种来自元素周期表的第6族或者称为第VIB族的金属,至少一种来自元素周期表的第8、9或10族或者称为第VIII族的金属,并任选包含磷,其中所述金属和磷(当存在时)负载在多孔载体或担体(support)上,所述载体或担体包含具有约0.6 cc/g-约1.1 cc/g的总孔体积(TPV)并且包含:(a) 在直径小于200埃(?)的孔中,等于或大于约78%-约95%的TPV;(b) 在直径为200 ?-小于1000 ?的孔中,大于约2%-小于约19%的TPV;和(c) 在直径等于或大于1000 ?的孔中,等于或大于3%-小于12%的所述TPV。
其它实施方案包含用于处理烃原料以生产经处理的产物的工艺,所述工艺选自:(A) 加氢脱金属、加氢脱氮、加氢脱硫、加氢裂化,所述工艺包括在至少一个反应器中使所述原料与氢气在加氢裂化条件下与催化剂接触,和回收所述产物;(B) 加氢处理所述烃进料,所述进料含有超过1000o F沸腾的组分和选自以下的组分:含硫化合物、含氮化合物、含金属的化合物、沥青烯、碳残渣、沉降物前体,和它们的混合物,所述方法包括使所述进料与氢气和催化剂在等温或基本上等温加氢处理条件下接触,和回收所述经处理的产物;(C) 加氢转化所述具有呈现沸点大于1000oF的组分的烃进料,以形成具有提高比例的呈现沸点小于约1000oF的组分的产物,其包括使所述进料与氢气和催化剂在等温或基本上等温加氢处理条件下接触,和回收所述产物;和(D) 加氢转化所述进料,其包括使所述包含烃油的进料与氢气和催化剂在超过约600oF的升高的温度和超过约500 p.s.i.g.的压力的条件下接触,和回收所述产物;所述催化剂包含至少一种来自元素周期表的第6族或者称为第VIB族的金属,至少一种来自元素周期表的第8、9或10族或者称为第VIII族的金属,并任选包含磷,其中所述金属和磷(当存在时)负载在多孔载体或担体上:所述载体包含多孔氧化铝,所述多孔氧化铝具有约0.6 cc/g-约1.1 cc/g的总孔体积(TPV)和相应于通过汞孔隙度测定法测量的值的孔径分布和含量:(1) 在直径小于200埃(?)的孔中,等于或大于约78%-约95%的总孔体积(TPV);(2) 在直径为200 (?)-小于1000 ?的孔中,大于约2%-小于约19%的TPV;(3) 在直径等于或大于1000 ?的孔中,等于或大于3%-小于12%的所述孔体积。
在再一个实施方案中,载体呈现d50大于约100 ?并且小于约150 ?。
附图简述
图1说明根据实施例9生产的负载在氧化铝载体上的催化剂的孔径分布。
发明详述
定义
本文使用的以下术语或短语具有指示的含义。
术语"催化剂"和"催化剂系统"在本文中可互换使用。
术语"约"当用作修饰语或与变量、特性或条件结合使用时,旨在表达本文公开的数字、范围、特性和条件是有弹性的,并且本领域技术人员使用在所述范围之外或者不同于单一所述值的温度、速率、时间、浓度、量、含量、性质(例如尺寸包括孔径大小、孔体积、表面积等)实践本发明将实现期望的结果或在本申请中描述的结果,即,制备具有限定的特性的多孔的多孔催化剂载体颗粒以及它们在制备活性催化剂中的用途和使用所述催化剂的工艺。
施用于例如催化剂浸渍溶液的金属或催化剂本身的"组分"指任何化合物或络合物,包括盐、氧化物、硫化物或所讨论的金属的氧化物和硫化物之间的任何中间形式。
"包含"或"包含":在整个说明书(包括权利要求书)中,词语"包含"和该词语的变体例如"包含"和"包含"以及"具有"、"具有"、"包括"、"包括"和"包括"及其变体指其涉及的命名的步骤、元素、组分或材料为必要的,但是可加入其它步骤、元素、组分或材料,并且仍形成在权利要求或公开的范围内的构造。当在描述本发明和在权利要求中记载时,指本发明和要求保护的看作是随后的内容并且可能更多。这些术语,特别是当应用于权利要求书时,为包括或开放式的,并且不排除另外的未记载的元素、组分或方法步骤。
通常使用包括本发明催化剂的工艺处理的"原料"或石油原料通常用"重质"或"轻质"来描述。以精炼行业内通常的含义,关于石油馏分本文使用的术语"轻质"和"重质"分别指相对低和相对高沸点范围。重质燃料油(HFOs)包括成品(残留的燃料)和它们掺混在一起的初级精炼流。重质燃料油类别的成员为不同组的物质,包括具有宽范围的分子量、碳数(通常约C7-约C50)和沸点(约250oF-约1112oF (约121℃-600℃)的烃。除了石油烃以外,它们还含有一种或多种含有硫、氮和氧的杂环化合物以及有机-金属或金属化合物。成品重质燃料(残留的燃料)为在实际上所有的较高品质烃已从原油原料蒸馏、裂化或催化除去后,主要包含精炼过程的残渣的产品。基本上所有(至少90体积%)的烃进料流或原料通常落入约300oF-1050oF的沸点范围,优选约600oF-1000oF。原料可包含石油馏分例如大气和真空瓦斯油(AGO和VGO)的混合物。合适的原料包括重质含烃矿物质或合成油或其一种或多种馏分的混合物。因此,考虑这些已知的原料作为直馏产品瓦斯油、真空瓦斯油、脱金属化的油、脱沥青的真空残渣、焦化装置蒸馏物、催化裂化装置蒸馏物、页岩油、焦油砂油、煤液体等。优选的原料的沸点范围从超过约260℃(超过约500oF)的温度开始。加氢裂化原料可含有氮,通常作为有机氮化合物以1 ppm-1.0重量%的量存在。原料通常还包含足以提供大于0.15重量%的硫含量的含硫化合物。在任何特定的精炼中回收的各种产物馏分的沸点范围将根据以下因素而变,例如原油来源的特性、精炼的当地市场、产品价格等。美国石油学会(API)已向EPA推荐与工业操作一致并且涵盖精炼机所用的所有已知工艺的精炼流的通用名称的目录。包括通用名称、CAS编号和每一个流的定义的目录由EPA出版,作为“Addendum I, Generic Terms Covering Petroleum Refinery Process Streams (补遗I,涵盖石油精炼过程流的通用术语)”。这些流的定义还可发现于" High Production Volume (HPV) Chemical Challenge Program, Test Plan, Heavy Fuel Oils Category (高生产体积(HPV)化学挑战程序,测试计划,重质燃料油类别)",提交给US EPA,The Petroleum HPV Testing Group (2004年6月17日),附录A,第38-42页。适用于使用本发明的催化剂处理的石油流在EPA文件中鉴定,在允许的程度内,其内容通过引用而结合到本文。
"族"或"多个族":对元素周期表的一个族或多个族的任何提及优选为使用IUPAC系统将元素的族编号为第1-18族的元素周期表中反映的族或多个族。然而,例如根据在"Hawley's Condensed Chemical Dictionary" (2001) ("CAS"系统)中出版的元素周期表的罗马数字鉴定的族的程度,还将进一步鉴定该族的一种或多种元素,以避免混淆和为数字IUPAC鉴定者提供交叉参考。
"中值孔径" (MPD)可例如基于体积、表面积或基于孔径分布数据计算。通过体积计算的中值孔径指超过该直径存在一半的总孔体积的孔径;通过表面积计算的中值孔径指超过该直径存在一半的总孔表面积的孔径。并且基于孔径分布计算的中值孔径指超过该直径一半的孔具有较大的直径的孔径,其根据在本文别处描述的孔径分布(例如,使用汞侵入)确定。
本文使用的"微孔"指根据本发明的工艺生产的直径小于200 ?的存在于催化剂或催化剂载体中的孔。
本文使用的"中孔"指根据本发明的工艺生产的直径为200 ?-小于1000 ?的存在于催化剂或催化剂载体中的孔。
本文使用的"大孔"指根据本发明的工艺生产的直径等于或大于1000 ?的存在于催化剂或催化剂载体中的孔。
微孔、中孔和大孔的以上定义的每一个认为是不同的,使得没有重叠,并且对于任何给定的样品,当在孔径大小的分布中计算百分数或值的总和时,孔不会被计算两次。
"d50"指通过汞孔隙度测定法测得的中值孔径。因此,其相应于基于孔径分布计算的中值孔径,并且为超过该直径一半的孔具有较大直径的孔径。本文报道的d50值基于氮解吸,使用E.P. Barrett,L.G. Joyner和P.P. Halenda ("BJH")在" The Determination of Pore Volume and Area Distributions in Porous Substances. I. Computations from Nitrogen Isotherms (由氮等温线,在多孔物质I.计算中,确定孔体积和面积分布)" J. Am. Chem. Soc.,1951,73 (1),第373-380页中描述的公知的计算方法。
本文使用的"孔模式"指相应于孔径分布(PSD)曲线的峰最大值的孔径,其中绘制微分汞侵入体积(以cc/g计)作为孔径对数微分的函数(dV/dlogD)。
本文使用的"总孔体积"指通过氮解吸或汞渗透也称为汞侵入(孔隙度测定法)方法可辨别的所有孔的累积体积,以cc/g计。对于催化剂担体或载体颗粒,特别是对于氧化铝粉末,通过S. Brunauer,P. Emmett和E. Teller在Journal of American Chemical Society,60,第209-31.9页 (1939)中描述的B.E.T. (或BET)技术,孔径分布和孔体积可参考氮解吸等温线(假定圆柱形孔)来计算;还参见ASTM D 3037,其鉴定使用氮BET方法测定表面积的程序。
ASTM D4284-07," A Standard Test Method for Determining Pore Volume Distribution of Catalysts by Mercury Intrusion Porosimetry (通过汞侵入孔隙度测定法测定催化剂的孔体积分布的标准测试方法)"为关于入口到孔的表观直径,用于测定在催化剂和催化剂载体或担体颗粒中孔的体积分布的可接受的测试。如以上讨论的,通常催化剂中的孔的尺寸和体积二者影响其性能。因此,孔体积分布可用于理解催化剂性能,并且可为可预期采用期望的方式进行的催化剂指定的特性之一。孔体积(包括总孔体积或总侵入体积)的值和孔体积分布的各种特性(例如在各种尺寸范围的孔的百分数)以及孔模式基于汞侵入方法。
孔径分布可借助下式计算:
孔径(以埃计) = 150,000/绝对汞压力(以巴计)
并且根据汞渗透方法(如H. L. Ritter和L. C. Drake在Industrial and Engineering Chemistry(工业和工程化学),分析版本17,787 (1945)中描述的),使用1-2000巴的汞压力。汞渗透为所选的技术,当直径<60?的孔的量小时就是这种情况,例如在附聚物中。
样品的总N2孔体积为通过上述氮解吸方法测定的氮孔体积的总和。类似地,样品的总汞孔体积为通过上述汞渗透方法测定的汞孔体积的总和,使用例如130°的接触角、485达因/cm的表面张力和13.5335 gm/cc的Hg密度。
本文中"表面积"指使用上述BET技术通过氮吸附测定的比表面积,不管是粉末形式还是附聚物形式。
根据本领域公知的程序,涉及重量的所有形态学性质(例如孔体积PV (cc/g)或表面积(SA) (m2/g))可归一化为不含金属的基础。然而,本文报道的形态学性质基于"测量的"基础,而没有校正金属含量。
"周期表":本文中对元素周期表的所有提及指由纯粹和应用化学国际协会(IUPAC)出版的元素周期表,在线公布于http://old.iupac.org/reports/periodic_table/;2010年2月19日注明日期的版本。
"基本上":除非另外限定,否则关于具体的性质、特性或变量,施用于任何标准(例如性质、特性或变量)的术语"基本上"指在这样的测量中满足所述标准,使得本领域技术人员会理解待实现的益处或满足期望的条件或性质值。例如,参见以下术语"基本上"与单峰孔径分布的描述结合使用。
当参考处理烃原料的各种工艺使用时,短语"基本上等温"通常理解为指工艺的操作使得温度可通常在整个催化剂床中变化小于约50oF,优选小于约40oF,更优选小于约30oF,例如小于约20oF,例如接近0oF和最多约20oF或30oF或40oF或多达50oF。在备选中,这样的工艺的操作可称为等温操作,即使呈现上述温度变化。
可用于本发明的载体或担体通常鉴定为"多孔"载体;就本发明的目的而言,这样的载体通常应理解为包含许多洞、齿孔和/或孔隙。合适的多孔载体材料的实例包括二氧化硅、硅胶、二氧化硅-氧化铝、氧化铝、二氧化钛、二氧化钛-氧化铝、氧化锆、氧化硼、terrana、高岭土、硅酸镁、碳酸镁、氧化镁、氧化铝、沉淀氧化铝、活化氧化铝、铝土矿、硅藻土、浮石、天然粘土、合成粘土、阳离子粘土或阴离子粘土例如滑石粉、膨润土、高岭土、海泡石或水滑石,和它们的混合物。优选的多孔载体材料为二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、氧化铝、二氧化钛、二氧化钛-氧化铝、氧化锆、膨润土、氧化硼,和它们的混合物;尤其优选二氧化硅、二氧化硅-氧化铝和氧化铝。用作载体的氧化铝可例如通过通常使用煅烧将假勃姆石形式的氧化铝前体转化为用作载体材料的优选形式γ氧化铝而制备。
氧化铝粉末制备
在进行本发明的实施方案中,氧化铝组合物通常用间歇工艺制备,其中氧化铝在受控的反应物浓度和反应条件(包括温度、时间、pH、反应物进料速率等)下沉淀。这样的工艺通常为本领域已知的(参见,例如,Sanchez等人的U.S. 4,154,812、Lussier 等人的U.S. 6,403,526以及其中引用的专利,其内容通过引用而结合到本文中);本文公开相关的氧化铝制备方法。
在用于制备氧化铝的一个优选的实施方案中,将在合成的过程中生产的滤饼干燥,以生产氧化铝的粉末,其可方便地储存,而不会在用于进一步处理之前降解长时间段。滤饼的干燥可通过若干方法进行,例如塔板干燥、带式干燥、喷雾干燥、这些方法的组合等。通常调节干燥条件,以实现部分除去水,例如至约20重量%-约35重量%挥发物的水平,优选约22重量%-约30重量%,例如,约23、24、25、26、27、28或29重量%挥发物。
将经干燥的氧化铝粉末或经洗涤的氧化铝滤饼或二者与水混合或合并,以提供称为潮湿的或湿混合物或面团状物质。任选,也可将酸性或碱性含水介质(例如酸或酸式盐的含水溶液)加入到混合物中。当包括酸时,优选将一元无机酸的含水溶液与水和氧化铝合并,以提供混合物。可使用盐酸和其它强一元酸,包括硝酸;优选硝酸。其它可用的酸包括有机酸,例如乙酸、甲酸、丙酸等。或者,可使用含水碱,例如氢氧化铵。此外,如在本领域中公开的,在该步骤期间,可有利地加入其量高达总氧化铝重量的约25%的再循环的煅烧的产物细料。
得自前面的步骤的混合物称为潮湿的混合物。该混合物在载体中形成,例如为粒料形式或其它形状,如本文其它地方描述的。该步骤通过挤出潮湿的混合物,通常接着干燥和煅烧粒料而方便地进行。
通过使成形的氧化铝载体产物与热气体接触,煅烧可间歇或连续进行,所述热气体可为间接加热的气体或普通燃料与空气的燃烧产物。与使用的具体方法无关,产物通常在约1000oF-约2000oF,或者约1200oF-约1900oF,例如约1400oF-约1800oF的温度下煅烧约30分钟-约3小时,优选约30分钟-约2小时的时间段。
可用于指示是否得到合适的粉末的另一个性质称为"分散性指数"(DPI)。以下描述用于得到本文报道的DPI值的测试方法:
在共混机中,将氧化铝粉末(8 g干基准)样品与99 mL 0.078 N硝酸水溶液混合5分钟。所得到的浆料用Micromeritics Sedigraph? III仪器(Micromeritics Instrument Corporation,Norcross,GA)分析。通过仪器计算在1微米以下的颗粒的累积质量百分数,并且作为DPI报道。该测试的一种备选的方法描述于例如U.S. 6,919,294,从第4栏,第45行开始,并且基于保持悬浮的粉末的量相对于通过使用离心机与浆料分离的量。
就本发明的目的而言,可用的DPI值大于约40%;例如约40%-等于或小于约100%;例如约40%-约90%;例如,约45%-约85%。
氧化铝载体性质
如上所述,粉末随后与水混合,并任选与再循环的细料和酸(例如硝酸)混合,并且挤出,以生产载体颗粒,例如粒料形式,随后将其干燥,优选煅烧。在以下的描述中,在工艺的该阶段生产的产物称为"氧化铝载体颗粒"、催化剂载体颗粒或"催化剂载体颗粒"或简单地称为"担体"或"载体"颗粒。
通常测定根据上述合成方法生产的氧化铝载体颗粒的若干性质并且通常表征颗粒。上文定义各种性质和测试方法并且也在以下实施例中涉及。如下汇总若干性质的典型的值。
样品的总汞孔体积为通过上述汞渗透方法测定的汞孔体积的总和。
本发明的氧化铝担体或载体颗粒的总孔体积(有时称为总侵入体积、TIV或总汞孔体积,其指使用汞侵入方法进行的测量值)以cc/g计,通常为约0.6-约1.1 cc/g;优选约0.75-约0.95,优选约0.78-约0.93,例如约0.78-约0.85 cc/g。
根据本发明生产的氧化铝担体或载体颗粒的总氮表面积以m2/g计,通常为至少约185,优选至少约195,最优选至少约205 m2/g。在每一种情况下,典型的担体或载体颗粒可呈现约275 m2/g的总氮表面积。
载体颗粒的大孔(即使用汞渗透方法测得等于或大于1000?的孔径大小)的含量通常等于或大于总孔体积的3%-小于或等于12%;优选等于或大于3%-小于或等于约10%,最优选等于或大于3%-小于或等于约8%。例如,在每一种表述的范围中,量"大于" 3%可为3.1%、3.2%、3.3%等,以十分之一的百分数表述,并且包括4%、5%、6%、7%等等。
载体颗粒的氮中孔(即,使用汞渗透方法测量直径为200 ?-小于1000 ?的孔)的含量通常大于总孔体积的约2%-小于约19%;优选约2%-小于约15%;更优选约3%-约10%。
使用汞渗透方法测量的载体颗粒的微孔含量(即呈现直径小于200 ?的孔的载体颗粒)通常大于总孔体积的约78%,优选大于约80%,最优选大于约85%,所述微孔含量通常可大于约78%-约95%,并且包括在该范围内的单个值和可选择范围。
载体或担体颗粒的特征还在于它们呈现孔模式(也使用汞渗透方法测量)通常等于或大于约90 ?,并且小于约160 ?,优选大于约100 ?并且小于约150 ?,更优选约110 ?并且小于约140 ?。
通常,根据本发明制备的催化剂载体或担体颗粒呈现基本上单峰或单峰孔径分布(PSD),其中主要峰相应于分布的孔模式。就本发明的目的而言,基本上单峰指包含载体或担体的颗粒在孔体积相对于孔径(以?计)的图中呈现基本上单一峰。这样的分布允许在大于约200?处一个或多个另外的峰,条件是如果存在这样的另外的峰,则包含在这样的另外的峰中的孔的总体积大于存在于载体或担体中的总孔体积的0-约10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.8、0.6、0.4、0.2、0.1、0.08、0.06、0.04、0.02或0.01%。优选,在分布中仅存在单一可辨别的峰。或者,第二个峰可以大于存在的总孔体积的0-约5%的量存在。
载体或担体颗粒的特征还在于它们呈现d50 (也使用汞渗透方法测量)通常大于约100 ?并且小于约150 ?,优选大于约110 ?并且小于约140 ?,更优选约115 ?并且小于约135 ?。
在图1中说明在根据本发明制备的载体上负载的催化剂的典型的孔径分布。可观察到该样品的孔模式在100 ?-200 ?之间,具体是在约130 ?处。
载体颗粒还可通常经历热活化处理(也称为煅烧),通常在约450-约1100,优选约550-约1000,最优选约600-约900℃范围的温度(以℃计)下通常约0.2-约3,优选约0.3-约2,最优选约0.5-约1.5小时的时间(以小时计)。其中进行活化的气氛通常为空气,但是可包括惰性气体(例如氮气)。
催化剂制备
通常,加氢处理催化剂(尤其是沸腾床加氢处理催化剂)可使用备选的方法生产。在一种方法中,将氧化铝粉末与水混合,随后挤出,以形成粒化的催化剂载体。将载体干燥和煅烧,并且在载体上浸渍Mo金属和Ni金属前体。随后将经浸渍的湿粒料干燥和煅烧,以提供成品。在另一种制备方法中,将氧化铝和催化金属前体、水和添加剂(例如挤出助剂、胶溶化化学品等)共同混合,并且挤出成为粒料。随后将含金属的湿粒料干燥和煅烧,以得到最终的催化剂。
使用在U.S. 7,390,766、7,560,407和7,642,212 (D.P. Klein,转让给Advanced Refining Technologies)中描述的经稳定的含水组合物和方法,合适的催化剂可通过浸渍催化剂载体(优选呈现本文描述的性质的氧化铝载体)而制备,在允许的程度,其内容通过引用结合到本文中。合适的方法和组合物包括向合适量的水中加入:(A) 至少一种基本上水不溶性第8、9或10族金属组分;和(B) 至少一种基本上水溶性、含磷的酸性组分,其量不足以引起至少一种第8、9或10族金属组分溶解,以通常在环境温度下生产浆料,并且将浆料与以下组分(C)组合:(C) 至少一种第6族金属组分;和(D) 混合(A)、(B)和(C)的组合,并且加热混合物,持续足以使(A)、(B)和(C)形成溶液的时间和温度;和(E) 如果需要,加入另外量的水,以得到可用于浸渍载体的至少一种第8、9或10族金属、至少一种第6族金属和磷的溶液浓度;其中第6族和第8、9和10族指元素周期表的族。在各种优选的实施方案中:至少一种第8、9或10族金属与第6族金属的摩尔比为约0.05-约0.45,条件是至少一种第8、9或10族金属的量足以促进第6族金属的催化效果;第6族金属(用氧化物表达)的浓度为至少约3-约50重量%,基于组合物的重量;并且含磷的酸性组分的量足以提供约0.05-小于约0.25的磷与第6族金属摩尔比。在再一个实施方案中,所述工艺包括使溶液的挥发物部分与经浸渍的未煅烧的载体分离的步骤,以得到具有期望的水分含量的干燥的催化剂。
"预浸渍的"催化剂指其中在煅烧多孔催化剂载体之前,加入一种或多种含金属的溶液的催化剂。一种或多种含金属的溶液可在使催化剂颗粒成形之前或之后加入,但是重要的方面是在煅烧载体材料之前加入一种或多种含金属的溶液。然而,在用含有一种或多种催化金属的含水溶液浸渍(接触)后,通过使未煅烧的载体成形,将获得显著的优点。在成品催化剂中,在整个载体中,在金属的更期望的分布形式中观察到这些优点。因此,“预浸渍的”催化剂可如下制备:
将未煅烧的假勃姆石氧化铝粉末与水充分混合,或者任选与稀硝酸水溶液混合,并且将混合物与合适量的稳定的金属溶液组合。这样的溶液通常含有钼、镍和磷,加上任选的另外量的一种或多种第8、9和10族金属(如果需要)的金属溶液,以在成品催化剂上提供期望量的金属。注意,用于获得一种或多种第8、9和10族金属任选的另外量的一种或多种第8、9和10族金属通常选择在遇到的温度条件下为水溶性的。
将通常含有约50-约65重量%水分的含金属的混合物成形为具有期望尺寸的催化剂颗粒,优选通过挤出。将形成的催化剂颗粒在约110-约150℃的温度下干燥,随后在约500-约750℃的温度下煅烧约1-约2小时。
"浸渍后的"催化剂指其中在煅烧多孔催化剂载体后加入一种或多种含金属的溶液的催化剂。多孔催化剂载体可在使催化剂颗粒成形之前或之后煅烧,但是重要的方面是在煅烧载体材料后加入一种或多种含金属的溶液。因此,"浸渍后的"催化剂可如下制备:
将未煅烧的假勃姆石氧化铝粉末与水充分混合,或者任选与稀硝酸水溶液和含有约50-65重量%水分的氧化铝混合物混合,随后形成为具有期望的尺寸和形状的催化剂颗粒,优选通过挤出。将形成的颗粒在约110-约150℃的温度下干燥,随后在约400-约750℃的温度下煅烧约1-2小时。使经干燥和煅烧的颗粒与合适量的稳定的金属溶液接触。例如,这样的溶液通常含有钼、镍和磷,加上任选的另外量的一种或多种第8、9和10族(根据CAS命名,也鉴定为第VIII族)金属(如果需要)的溶液,以在成品催化剂上提供期望量的金属,同时基本上并均匀的填充孔。在合适的接触时间后,将形成的催化剂颗粒在约110-约150℃的温度下干燥,随后在约400-约750℃的温度下煅烧约1-约2小时。
可观察到在预浸渍的催化剂和浸渍后的催化剂之间的显著区别在于浸渍后的催化剂经历两个煅烧步骤;通常一个步骤基本上由多孔载体组成,而第二个步骤中载体已经装载有包括磷组分的催化活性金属组分。与此相反,预浸渍的催化剂经历一个煅烧步骤,如所描述的。
存在于本发明的组分中的来自第8、9和10族的合适的催化活性元素或金属可包括Fe、Co、Ni、Pd、Pt等和它们的混合物。其中,最优选Co和Ni。合适的第VIB族元素或金属包括Cr、Mo、W,和它们的混合物;最优选Mo和W。金属组分的优选的组合包含例如,镍和钼、钴和钼、钨和镍或钴、钼以及钴和镍的组合,钨以及镍和钴的组合、钼和铬和镍的组合等;特别优选钼和镍的组合。
用于制备稳定的浸渍溶液的合适的总体工艺可如下描述:
碱性含镍和钼的溶液可通过将水、钼来源、镍来源和氨水以适当的比率组合而制备。可使用多种钼和镍来源。对于钼,这些来源包括但不限于:三氧化钼、二钼酸铵和七钼酸铵。对于镍,这些来源包括但不限于碳酸镍和硝酸镍。组分重量可变化,以确保溶液稳定性,以及适当的浓度和金属的比率。所需的组分重量、加入顺序、温度和反应时间为本领域技术人员公知的。
催化剂组合物通常包含共约5-约35重量%的第6族和第8、9或10族金属组分或其混合物,作为氧化物基于催化剂组合物的总重量计算;优选,约8-约30重量%,更优选约10-约25重量%。第VIB族金属和第VIII族金属的量可使用原子吸收光谱法(AAS)、诱导偶联的等离子体光谱仪(ICP)分析和/或x-射线荧光法(XRF)测定。
在浸渍、干燥和煅烧后,即,其中金属组分和磷作为氧化物存在,并且优选,在硫化步骤(如果有的话)之前,负载的催化剂组合物呈现相同的或基本上相同的上述性质。换言之,上述性质(例如在各种范围的孔模式、d50和孔体积百分数)通常在负载的催化剂中与在载体中基本上相同。基于单位重量表述的性质(例如总孔体积或总侵入体积和表面积)通常基本上相同,条件是催化剂的值以"不含金属的基础"表述,以解释存在的金属的重量。在这些情况下,"基本上相同的"应理解为指该值互相在约15%内;例如在约10%内;包括互相在约5%内。
术语"附聚物"指将通过多种物理化学力保持在一起的颗粒组合的产物,而术语"成形"及其语法变体指形成附聚物的行为。更具体地,每一个附聚物由多个邻接的组成的初级多孔载体颗粒组成,优选在它们的接触点接合和连接。因此,附聚物颗粒通常呈现比它们由其制备的组成的初级颗粒更高的大孔含量,这是因为在组成的复合材料颗粒之间的颗粒间空隙。作为表征初级多孔载体颗粒的性质的一部分,不包括这些较大的空隙,所述性质例如为比孔径大小或范围和孔径分布特性。
多孔载体(例如,氧化铝、复合材料)的附聚根据本领域公知的方法进行,特别是,通过例如造粒、挤出、在旋转涂布鼓中成形为珠粒等的方法。还可采用模块化技术,其中借助将液体颗粒化,将直径不大于约0.1 mm的复合材料颗粒附聚成为直径为至少约0.8 mm的颗粒。如本领域技术人员已知的,附聚可任选在另外的无定形或结晶粘合剂存在下进行,并且可向待附聚的混合物中加入成孔剂。常规的粘合剂包括氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、粘土、氧化锆、二氧化硅-氧化锆、氧化镁和二氧化硅-氧化硼的其它形式。可使用的常规的成孔剂特别包括木粉、木炭煤、纤维素、淀粉、萘以及总的来说能通过煅烧除去的所有有机化合物。然而,加入成孔剂并不是必需或需要的。
催化剂组合物可具有不同的形状,选择形状使得它们适用于它们将被用于其中的工艺和/或设备。例如,如果催化剂组合物要用于浆料类型反应器、流化床、移动床或膨胀床,通常施用喷雾干燥或造粒。对于固定床或沸腾床应用,通常将催化剂组合物挤出、造粒和/或珠粒化。在后一种情况下,在成形步骤之前或期间的任何阶段,可加入常规用于促进成形的任何添加剂。这些添加剂可包含硬脂酸铝、表面活性剂、石墨、淀粉、甲基纤维素、膨润土、聚乙二醇、聚环氧乙烷或它们的混合物。此外,如别处讨论的,当氧化铝用作载体时,有时在成形步骤之前加入硝酸,目的是例如提高附聚物的机械强度。在本发明中,成形步骤在水存在下进行。对于挤出和珠粒化,在成形混合物中,水的量(用LOI表述)优选在20-80%范围。如果需要,通过成形操作,可加入另外的水,或者如果水的量太高,可通过例如固液分离来降低水的量,例如,通过过滤、倾析或蒸发。适当地控制水的量在专业技术人员技能的范围内。
合适的形状包括粉末、球体、圆柱体、环和对称或不对称的多叶型形式,例如三叶和四叶。由挤出、珠粒化或造粒得到的颗粒通常直径在约0.2-约10 mm范围,并且长度在约0.5-约20 mm范围,但是偏离这些通常的范围是可能的。通常优选挤出物形式的催化剂。
本发明还涉及本发明的催化剂组合物,其中金属组分已部分或完全转化为它们的硫化物。在这种情况下,优选催化剂基本上不含第VIII族金属二硫化物。
煅烧通常在通常约200-约850℃的温度下进行;优选约350-约800℃;更优选约450-约750℃。煅烧时间通常在约0.5-约48小时变化。对于含金属的(尤其是浸渍后的)担体或载体的煅烧温度通常比用于担体或载体本身的那些低。煅烧可在惰性气体(例如氮气)中或在含氧气体(例如空气或纯氧)中进行,并任选在蒸汽存在下。优选,煅烧在含氧气氛中进行。
通过本文描述的方法制备的催化剂通常还呈现在1000oF或1200oF下测量,灼烧损失(LOI)通常小于约5重量%;优选小于约3重量%;更优选小于约2重量%。
另外,成品催化剂的物理特性可包括以下性质,预期与催化剂由其制备的氧化铝载体颗粒基本上相同,这些性质的每一个已如上所述,即表面积(SA)、总侵入体积(TIV)和孔模式。如上所述,为了施用的显著类似性,SA和TIV应基于"不含金属的基础"表述。
此外,本发明的催化剂特别可用于烃转化过程,其包括使烃原料与微粒催化剂升高的温度和升高的压力的条件下与氢气接触,其中催化剂根据本发明制备。如通常描述的,这样的催化剂包含至少一种来自周期表的第6族的催化活性金属,至少一种来自周期表的第8、9和10族的催化活性金属,和任选的磷,其中金属和任选的磷负载在上述优选的氧化铝载体上,并且孔模式(pore mode)和其它颗粒性质也如所描述的。
催化剂在加氢处理过程的应用
根据本发明制备的催化剂可用于几乎所有的加氢处理过程,以在宽泛的反应条件下处理多种进料,通常,例如,温度在约200°-约500℃范围,氢气压力在约5-300巴范围,并且液体的小时空间速度(LHSV)在约0.05-10 h-1范围。术语"加氢处理"可包括各种过程,其中烃进料与氢气在升高的温度和升高的压力(加氢处理反应条件)下反应,包括氢化、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属、加氢脱芳构化、加氢裂化、和在温和的压力条件下加氢裂化(其也称为温和加氢裂化)。
更具体地,本文采用的术语"加氢处理"指油精炼过程,在催化剂存在下,使石油原料(存在于石油中的烃的复杂混合物)与氢气在压力下反应,以降低:(a) 存在于所述原料中的硫、污染物金属、氮和Conradson碳中的至少一种的浓度,和(b) 原料的粘度、倾点和密度中的至少一种。加氢处理包括加氢裂化、异构化/脱蜡、加氢精制和加氢处理(hydrotreating)过程,其中反应的氢气的量和处理的石油原料的性质不同。
加氢精制通常理解为涉及含烃油的加氢处理,该油主要含有(基于重量)在润滑油沸腾范围("原料")的含烃化合物,其中使原料与固体负载的催化剂在升高的压力和温度条件下接触,目的是使芳族和烯烃化合物饱和和除去存在于原料内的氮、硫和氧化合物,以及改善原料的颜色、气味、热、氧化和UV稳定性性质。
加氢裂化通常理解为涉及主要含烃化合物的加氢处理,每分子("原料")含有至少五个(5)碳原子,其在以下条件下进行:(a) 超大气压氢分压;(b) 通常低于593.3℃(1100oF)的温度;(c) 氢气的全部净化学消耗;和(d) 在含有至少一种(1)氢化组分的固体负载的催化剂的存在下。
加氢处理通常理解为涉及主要含烃化合物的加氢处理,每分子("原料")含有至少五个碳原子,用于所述原料的脱硫和/或脱氮,其中该过程在以下条件下进行:(a) 超大气压氢分压;(b) 通常低于593.3℃(1100oF)的温度;(c) 氢气的全部净化学消耗;和(d) 在含有至少一种氢化组分的固体负载的催化剂存在下。
本发明的再一个实施方案涉及一种在至少一个沸腾床反应区域中加氢处理烃原料的工艺。更具体地,在包含本文描述的催化剂的加氢处理催化剂存在下,在一个或一系列沸腾床反应区域中,使烃原料与氢气接触。
如公知的,这些原料含有镍、钒和沥青烯,例如,约40 ppm至最多多于1,000 ppm镍和钒的合并总量,和最多约25重量%沥青烯。此外,这些工艺的经济学期望生产较轻质产品以及脱金属化的残余的副产物。该工艺特别可用于处理以下的原料:具有含150 ppm或更多的镍和钒的显著量的金属,并且硫含量在约1重量%-约10重量%范围。可通过本发明的工艺令人满意地处理的典型的原料含有显著量(例如,约90%)的明显超过537.8℃(1,000oF)沸腾的组分。典型的原料的实例为原油、顶级原油、石油烃残留物、大气和真空残留物二者、得自焦油砂和衍生自焦油砂油的残留物的油和衍生自煤的烃流。这样的烃流含有有机金属污染物,所述污染物在转化待处理的特定的烃流中,在采用催化剂的各种精炼过程中产生有害的影响。在这样的原料中发现的金属污染物包括但不限于铁、钒和镍。
虽然金属污染物(例如钒、镍和铁)通常存在于各种烃流中,在特定的烃流中也存在其它金属。这些金属作为特定金属的氧化物或硫化物、或作为特定金属的可溶性盐、或作为高分子量有机金属化合物存在,包括金属环烷酸盐和金属卟啉,和它们的衍生物。
加氢处理重质烃的另一个特征性现象是从引起可操作性问题的原料的沥青质馏分沉淀不溶性碳质物质或沉降物。沉降物可在加氢处理单元下游的各件设备上和内部沉积,并且干扰泵、换热器、分馏塔等的适当的功能。产生过量的沉降物是不期望的,在于在下游单元中沉积通常需要关闭设备以除去沉降物。这样的沉降物或不溶性物质所形成的量随着转化的超过537.8℃(1,000oF)沸腾的材料的量而提高,或随着采用的反应温度的提高而提高。这些不溶性物质(也称为壳热过滤固体)对于加氢转化单元产生可操作性困难,从而限制单元可处理的温度和进料。换言之,形成的固体的量限制给定的原料的转化。在低至0.1重量%的固体水平下,上述可操作性困难可能开始自己显现。通常期望低于0.5重量%的水平,以防止污损工艺设备。壳热过滤测试的描述可见A. J. J., Journal of the Inst. of Petroleum (1951) 37,第596-604页,Van Kerkvoort, W. J.和Nieuwstad, A. J. J. ,其通过引用结合到本文中。用于测定总沉降物的另一种可用的测试方法描述于ASTM D 4870-92。
加氢处理操作通常在一个或一系列沸腾床反应器中进行。如先前说明的,沸腾床为其中通过液体和气体的向上流动使固体催化剂颗粒保持无规运动的装置。通常沸腾床的总体积比沉降状态的固体大,大至少10%并且最多70%。通过以约0.02-约0.4英尺/秒,优选约0.05-约0.20英尺/秒的线性速度向反应区域引入液体进料包括再循环(如果有的话),保持催化剂颗粒所需的沸腾。
加氢处理重质烃流(例如石油烃残留物等)的操作条件为本领域公知的,并且包含在约1,000 psia (68大气压)-约3,000 psia (204大气压)范围内的压力,在约700oF (371℃)-约850oF (454℃)范围内的平均催化剂床温度,在约0.1体积烃/小时/体积催化剂-约5体积烃/小时/体积催化剂范围内的液体小时空间速度(LHSV),和在约2,000标准立方英尺/桶(SCFB) (356 m3/m3)-约15,000 SCFB (2,671 m3/m3)范围内的氢再循环速率或氢加入速率。优选,操作条件包含在约1,200 psia-约2,000 psia (81-136大气压)范围内的总压力;在约730oF (387℃)-约820oF (437℃)范围内的平均催化剂床温度;和在约0.1-约4.0范围内的LHSV;和在约5,000 SCFB (890 m3/m3)-约10,000 SCFB (1,781 m3/m3)范围内的氢再循环速率或氢加入速率。通常,选择工艺温度和空间速度,使得至少30体积%的超过1,000oF沸腾的进料馏分转化为低于1,000oF沸腾的产物,更优选至少50体积%转化为低于1,000oF沸腾的产物,还更优选使得至少70体积%的主体馏分转化为低于1,000oF沸腾的产物。
对于烃蒸馏物的处理,操作条件通常包含在约200 psia (13大气压)-约3,000 psia (204大气压)范围内的氢分压;在约600oF(315℃)-约800oF(426℃)范围内的平均催化剂床温度;在约0.4体积烃/小时/体积催化剂-约6体积烃的范围内的LHSV;在约1,000 SCFB (178 m3/m3)-约10,000 SCFB (1,381 m3/m3)范围内的氢再循环速率或氢加入速率。用于加氢处理烃蒸馏物的优选的操作条件包含在约200 psia (13大气压)-约1,200 psia (81大气压)范围内的氢分压;在约600oF (315℃)-约750oF (398℃)范围内的平均催化剂床温度;在约0.5体积烃/小时/体积催化剂-约4体积烃/小时/体积催化剂范围内的LHSV;和在约1,000 SCFB (178 m3/m3)-约6,000 SCFB (1,068 m3/m3)范围内的氢再循环速率或氢加入速率。
然而,将特定的进料转化为预定产物的最期望条件可通过以下方法最好地得到:在若干不同的温度、压力、空间速度和氢加入速率下将进料转化,将这些变量中每一个的效果关联,并且选择总转化率和选择性的最佳折衷。本发明的催化剂组合物特别适用于加氢处理重质烃原料。
除非另外说明,否则在实施例以及在说明书的其余地方中,所有份和百分数基于重量。
实施例
在以下实施例的每一个中,沉淀氧化铝粉末为假勃姆石。
实施例1- 氧化铝粉末1号
将冲击罐(容器)填充水(7700加仑),并且加热至123oF。随后将硫酸铝(15.4 gpm 8.2% Al2O3溶液)和铝酸钠(9.8 gpm,平均25% Al2O3溶液)加入到冲击罐中。以15.4加仑/分钟(gpm)的固定速率引入硫酸铝,但是调节铝酸钠流速,以在冲击期间保持溶液pH为9.1。铝酸钠和硫酸铝的流速持续60分钟,保持冲击溶液或混合物(换言之,冲击罐的内含物)的pH和温度分别在9.1和123oF。在该时间期间,氧化铝粉末在冲击罐中沉淀,导致氧化铝浆料。60分钟后,停止每一种反应物的流动,并且将浆料泵送至带式过滤器,在这里洗涤所得到的粉末,并且在布带上过滤。将所得到的滤饼进料至喷雾干燥器,并且干燥至27%总挥发物。收集干燥的粉末并且用于催化剂合成。粉末的性质汇总于下表1。
实施例2 - 氧化铝粉末2号
将冲击罐填充水(4217加仑),并且加热至125oF。随后将用水(22.1 gpm)稀释的硫酸铝(9.2 gpm 8.2% Al2O3溶液)和用水(35.3 gpm)稀释的铝酸钠(6.8 gpm,平均25% Al2O3溶液)加入到冲击罐中。以固定的流速(9.2 gpm)引入硫酸铝,但是铝酸钠流速变化,以保持在冲击期间溶液pH为9.1。铝酸钠和硫酸铝的流速持续60分钟,保持冲击溶液pH和温度分别在9.1和123oF。在该时间期间,氧化铝粉末在冲击罐中沉淀,导致氧化铝浆料。60分钟后,停止每一种反应物的流动,并且将浆料泵送至带式过滤器,在这里洗涤所得到的粉末并且在布带上过滤。随后将所得到的滤饼进料至喷雾干燥器,并且干燥至25%总挥发物。收集干燥的粉末并且用于催化剂合成。粉末的性质汇总于下表1。
实施例3 - 氧化铝粉末3号
该实施例的氧化铝粉末为工业生产的假勃姆石。其与在U.S. 4,154,812中公开的粉末类似。粉末的性质汇总于下表1。
表1 氧化铝粉末的性质

实施例的粉末编号123性质   Al2O3,重量%>98>99>98Na2O,重量%0.060.040.03SO4,重量%1.20.40.7总挥发物,重量%26.124.029.8    DPI (%)664829平均粒径,μm29.2----表面积,m2/g369351347总孔体积,cc/g1.271.271.01

表面积和总孔体积使用较早描述的氮和BET方法测定。
优选较高值的总孔体积,如在以上粉末1和2中;最后,载体和负载的催化剂的性质决定可接受的产物。此外,如上所述,优选较高值的DPI,通常约40%和更高。
负载的催化剂的制备
通常,如下制备催化剂金属浸渍溶液:
通过将水、钼来源、镍来源和氨水以适当的比率合并,产生含镍和钼的溶液。如上所述,可使用各种钼和镍来源,包括但不限于:三氧化钼、二钼酸铵、七钼酸铵、碳酸镍和硝酸镍。溶液随后用于浸渍煅烧的氧化铝载体,以制备成品催化剂。选择组分重量和加入顺序,以确保溶液稳定性和在成品催化剂上金属的适当浓度,用于预期的催化剂应用。选择溶液处理温度和时间,以确保溶液稳定性。所需的组分重量、加入顺序、处理温度和处理时间为典型的,并且通常为本领域技术人员已知的。
实施例4
催化剂浸渍金属溶液:
将水(1000 g)加入到配备加热套和顶部搅拌器的玻璃罐中。开始搅动,将水加热至120oF。在水达到120oF后,将二钼酸铵晶体(235 g)加入到罐中。接着,将28%氨水(212 g)缓慢加入到罐中。最后,将碳酸镍(81 g)加入到罐中,将所得到的溶液加热至140oF,并且在该温度下保持1小时。在停止搅动前,让罐冷却。
催化剂制备
实施例5
将上述氧化铝粉末2号 (820 lbs)以及不含金属和含金属的再循环细料(分别75和20 l bs)放置在Eirich混合机中。通过向混合机中加入水(1210 lbs),形成湿混合物。将湿混合物混合18分钟,使用具有标称1mm洞的冲模,随后通过4英寸Bonnot单螺杆挤出机挤出。将形成的催化剂载体颗粒在250oF下干燥,随后在1200oF下煅烧40分钟。
使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的载体,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和煅烧的载体的重量或量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950oF下煅烧40分钟,以形成成品催化剂。
实施例6
将如上所述的氧化铝粉末2号 (1833 g)放置在10升Eirich型号R02混合机中。通过向混合机中加入由75%硝酸(18 g)和水(2236 g)制备的稀硝酸溶液,形成湿混合物。将湿混合物在低速度设定下混合1分钟,并且在高速度设定下混合3分钟。使用具有标称1mm洞的冲模,随后通过4英寸Bonnot单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂载体颗粒在250oF下干燥过夜,随后在1600oF下煅烧90分钟。
使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的载体,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在1000oF下煅烧30分钟,以形成成品催化剂。
实施例7
将如上所述的氧化铝粉末2号(820 lbs)以及不含金属和含金属的再循环细料(分别75和20 lbs)放置在Eirich混合机中。通过向混合机中加入水(1210 lbs),形成湿混合物。将该湿混合物混合18分钟。使用具有标称1mm洞的冲模,随后通过Bonnot单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂颗粒在250oF下干燥,随后在马弗炉中在1800oF下煅烧1小时。
使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950oF下煅烧60分钟。
实施例8
将如上所述的氧化铝粉末1号(2750 g)放置在10升Eirich R02混合机中。通过向混合机中加入由75%硝酸(28 g)和水(3216 g)制备的稀硝酸溶液,形成湿混合物。将该湿混合物在低速度设定下混合1分钟并且在高速度设定下混合3分钟。使用具有标称1mm洞的冲模,随后通过4英寸Bonnot单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂颗粒在250oF下干燥过夜,随后在1450oF下煅烧40分钟。
使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950oF下煅烧40分钟。
实施例9
将如上所述的氧化铝粉末1号(2750 g)放置在10升Eirich R02混合机中。通过向混合机中加入由75%硝酸(28 g)和水(3216 g)制备的稀硝酸溶液,形成湿混合物。将湿混合物在低速度设定下混合1分钟并且在高速度设定下混合3分钟。使用具有标称1mm洞的冲模,随后通过4英寸Bonnot单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂颗粒在250oF下干燥过夜,随后在1450oF下煅烧40分钟。
使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950oF下煅烧40分钟。图1说明催化剂的孔径分布。
实施例10
将氧化铝粉末1号 (3870 g)、市售可得的不含金属的γ氧化铝再循环细料(410 g)、75%硝酸(240 g)和水(5480 g)在低剪切混合机中混合,以形成湿混合物。使用具有标称1mm洞的冲模,随后通过单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂颗粒在290oF下干燥,随后在1400oF下煅烧。
使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在800oF下煅烧。
实施例11 - 对比
将如上所述的氧化铝粉末3 号(1145 g)放置在Eirich混合机中。通过向氧化铝粉末加入7 g硝酸和1170 g去离子水,形成湿混合物。将该湿混合物在低速度设定下混合1分钟并且在高速度设定下混合3分钟。随后将283 g第二份假勃姆石氧化铝粉末(与粉末3号基本上相同)加入到Eirich混合机中,随后在高速度设定下混合3分钟。使用具有标称1mm洞的冲模,随后通过Bonnot单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂颗粒在250oF下干燥过夜,随后在1200oF下煅烧1小时。
使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950oF下煅烧60分钟。
实施例12 (对比)
将上述假勃姆石氧化铝粉末2号 (820 lbs)以及不含金属和含金属的再循环细料(分别75和20 lbs)放置在Eirich混合机中。通过向混合机中加入水(1210 lbs),形成湿混合物。将该湿混合物混合18分钟。使用具有标称1mm洞的冲模,随后通过Bonnot单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂载体颗粒在250oF下干燥,随后在马弗炉中在1600oF下煅烧1小时。
使用初期润湿技术,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950oF下煅烧60分钟。
实施例13 (对比)
将如上所述的假勃姆石氧化铝粉末3号 (1428 g)与甲基纤维素(93 g)混合,并且放置在Eirich混合机中。通过向氧化铝粉末中加入7 g硝酸和1168 g去离子水,形成湿混合物。将该湿混合物在低速度设定下混合1分钟并且在高速度设定下混合3分钟。使用具有标称1mm洞的冲模,随后通过Bonnot单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂颗粒在250oF下干燥过夜,随后在1200oF下煅烧1小时。
使用初期润湿技术,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950oF下煅烧60分钟。
表2 - 催化剂金属组合物
实施例MoO3 (重量%)NiO (重量%)参考*14.75.059.11.968.31.878.31.788.31.8910.21.61011.31.811 (C)8.31.712 (C)8.31.713 (C)8.81.5

*参考催化剂:根据U.S. 7,642,212的公开制备的商品现有技术催化剂;(C)指上述对比实施例。
表3 - 负载的催化剂性质

*通过汞侵入方法测量的总孔体积;(C)指上述对比实施例。
评价如上所述制备的活性催化剂的性能。使用在U.S. 7,390,766 (在允许的程度,通过引用结合到本文中)中进一步详述的以下操作条件,在固定床中试实验装置中评价催化剂性能:
1. 将100 cc催化剂装入中试实验装置反应器。
2. 在氮气中将催化剂加热至350oF,随后加入氢气,用于催化剂变干,接着催化剂预硫化。
3. 在0.6 LHSV和780oF下操作中试实验装置3-4天,以稳定催化剂系统。操作条件随后变为0.2 LHSV和790oF,以收集催化剂性能数据。中试实验装置在该条件下保持14-21天,以研究催化剂的长期失活行为。
4. 每天收集液体产物,并且分析API、硫、MCR、氮、金属、1000F+和沉降物。
如在以下表4和5中报道的,考虑以下性质评价性能:MCR,微碳残渣,其描述于ASTM方法D4530;沉降物,测试方法ASTM D4870 (还在U.S. 5,928,499的第13栏,第31-42行中提及,在允许的程度,通过引用结合到本文中)。
使用以下等式计算所有参数的百分转化率:
[(进料中X的量-产物中X的量)/进料中X的量]*100
例如,在1000oF+转化的情况下,以%计,将是进料中1000oF+沸腾材料的体积减去产物中1000oF+沸腾材料的体积(在相同的时间段期间);该量再除以进料中1000oF+沸腾材料的体积,再乘以100。
相同的计算程序用于硫和MCR。
关于沉降物,沉降物为在进料或产物中发现的不溶性材料(通过过滤捕获)。这与碳残渣相反,碳残渣是在进料或产物热分解后留下的材料。残油原料的沉降物水平非常低。在进料中存在沉降物分子和沉降物前体分子二者,但是沉降物分子可溶于进料中,因此不能通过过滤而被捕获。1000oF+材料转化后,沉降物前体分子变为沉降物分子,并且与进料相比,认为转化的产物的溶解度性质降低。因此,更严格的操作导致较高观察到的沉降物。更严格的操作通常指例如提高的转化水平,在可导致热裂化与催化裂化提高比率的较高温度下操作,提高水平的脱金属化(例如镍和钒)等。在本发明的上下文中,其指提高的转化率。较好表现的催化剂观察到较少沉降物,并且不希望束缚于理论,认为这是由于以下的原因所致:产生较少的沉降物分子,或进料按照使产物具有更好的溶解度性质的方式转化,或二者。
用于测试的原料
原料类型Ural真空残油性质API重力7.41000oF+,重量%88.7硫,重量%3.04总氮,wppm5889MCR,重量%17.5戊烷不溶性物质,重量%12.38庚烷不溶性物质,重量%5.12金属,wppm Ni65.9V206Na<1D1160,wt%(oF)* IBP7995%94710%99120%104630%108940%113050%1176

*用于在减压下蒸馏石油产品的ASTM D1160-06标准测试方法;IBP=初始沸点。如ASTM描述的,该测试方法用于测定石油产物和在大气压下蒸馏可分解的馏分的蒸馏特性。在设计得到约1个理论塔板分馏的条件下得到该沸腾范围。
在同等转化下,催化剂的性能在下表4中报道。在每一种情况下,可见本发明的催化剂实例性能好于对比催化剂,换言之,在同等沉降物形成时改善的1000oF+转化、改善的硫转化和改善的微碳残渣转化,特别是在延长的运行长度下。
表4 - 催化剂性能
实施例氧化铝粉末残油转化率HDSHDMCR沉降物参考-72.380.853.826965275.588.264.024216275.586.361.521787276.287.264.427268176.587.561.733279176.187.462.3292410176.088.563.1321611 (C)371.979.053.4190212 (C)272.683.157.9291313 (C)373.285.961.13442

(C)指上述对比实施例
备选的实施方案
以下列举的段落说明本发明的各种和备选的实施方案:
1. 一种负载的催化剂,所述催化剂包含至少一种来自元素周期表的第6族或者称为第VIB族的金属,至少一种来自元素周期表的第8、9或10族或者称为第VIII族的金属,并任选包含磷,其中所述金属和磷(当存在时)负载在多孔载体或担体上,所述载体或担体具有约0.6 cc/g-约1.1 cc/g的总孔体积(TPV)并且包含:
(a) 在直径小于200埃(?)的孔中,等于或大于约78%-约95%的TPV;
(b) 在直径为200 (?)-小于1000 ?的孔中,大于约2%-小于约19%的TPV;
(c) 在直径等于或大于1000 ?的孔中,等于或大于3%-小于12%的TPV;和
(d) 等于或大于约90 ?并且小于约160 ?的孔模式。
2. 段落1的组合物,其特征还在于所述担体呈现d50大于约100 ?并且小于约150 ?。
3. 段落1的组合物,其特征还在于大于约5%-小于约19%的TPV在直径为200 ?-小于1000 ?的孔中。
4. 段落1的组合物,其特征还在于等于或大于约3%-小于约10%的所述TPV在直径等于或大于1000 ?的孔中。
5. 段落4的组合物,其特征还在于等于或大于约5%-小于约10%的所述TPV在直径等于或大于1000 ?的孔中。
6. 段落1的组合物,其中所述多孔载体呈现使用汞孔隙度测定法测量的基本上单峰的孔径分布。
7. 段落6的组合物,其中所述孔径分布包括在大于约200?处另外的峰,条件是包含在这样的另外的峰中的孔的总体积大于存在于所述多孔氧化铝中的总孔体积的约0-约10%。
8. 段落1的组合物,其特征还在于所述第6族的金属为钼,并且所述第8、9和10族的金属选自钴、镍和它们的混合物。
9. 段落8的组合物,所述组合物还包含磷。
10. 一种催化剂,所述催化剂可用于至少一种选自以下的工艺:
(I) 加氢处理石油进料;
(II) 烃的加氢脱硫;
(III) 烃的加氢脱氮;
(IV) 烃的加氢脱金属;和
(V) 加氢处理装载烃进料,所述进料含有超过1000oF沸腾的组分和至少一种选自以下的组分:含硫化合物、含氮化合物、含金属的化合物、沥青烯、碳残渣、沉降物前体,和它们的混合物;
所述催化剂包含至少一种来自元素周期表的第6族或者称为第VIB族的金属,至少一种来自元素周期表的第8、9或10族或者称为第VIII族的金属,并任选包含磷,其中所述金属和磷(当存在时)负载在多孔载体或担体上,其中:所述担体呈现约0.6 cc/g-约1.1 cc/g的总孔体积(TPV)和相应于通过汞孔隙度测定法测量的值的孔径分布和含量:
(1) 在直径小于200埃(?)的孔中,等于或大于约78%-约95%的TPV;
(2) 在直径为200埃(?)-小于1000 ?的孔中,大于约2%-小于约19%的TPV;和
(3) 在直径等于或大于1000 ?的孔中,等于或大于3%-小于12%的TPV;和
(4) 等于或大于约90 ?并且小于约160 ?的孔模式。
11. 段落10的催化剂,其中所述催化剂已被预浸渍、成形、干燥和煅烧。
12. 段落10的催化剂,所述催化剂还呈现d50大于约100 ?并且小于约150 ?。
13. 一种用于处理烃原料以生产经处理的产物的工艺,所述工艺选自:
(I) 加氢脱金属、加氢脱氮、加氢脱硫和加氢裂化,所述工艺包括在至少一个反应器中使所述原料与氢气在加氢裂化条件下与催化剂接触,和回收所述产物;
(II) 加氢处理所述烃进料,所述进料含有超过1000o F沸腾的组分和至少一种选自以下的组分:含硫化合物、含氮化合物、含金属的化合物、沥青烯、碳残渣、沉降物前体,和它们的混合物,其包括使所述进料与氢气和催化剂在等温或基本上等温加氢处理条件下接触,和回收所述经处理的产物;
(III) 加氢转化所述具有呈现沸点大于1000oF的组分的烃进料,以形成具有提高比例的呈现沸点小于约1000oF的组分的产物,其包括使所述进料与氢气和催化剂在等温或基本上等温加氢处理条件下接触,和回收所述产物;和
(D) 加氢转化所述进料,其包括使所述包含烃油的进料与氢气和催化剂在超过约600oF的升高的温度和超过约500 p.s.i.g.的压力的条件下接触,和回收所述产物;
所述催化剂包含至少一种来自元素周期表的第6族或者称为第VIB族的金属,至少一种来自元素周期表的第8、9或10族或者称为第VIII族的金属,并任选包含磷,其中所述金属和磷(当存在时)负载在多孔载体或担体上,其中:所述担体呈现约0.6 cc/g-约1.1 cc/g的总孔体积(TPV)和相应于通过汞孔隙度测定法测量的值的孔径分布和含量:
(1) 在直径小于200埃(?)的孔中,等于或大于约78%-约95%的TPV;
(2) 在直径为200埃(?)-小于1000 ?的孔中,大于约2%-小于约19%的TPV;
(3) 在直径等于或大于1000 ?的孔中,等于或大于3%-小于12%的TPV;和
(4) 等于或大于约90 ?并且小于约160 ?的孔模式。
14. 段落13的工艺,其中所述接触在至少一个沸腾床反应器中或在至少一个固定床反应器中进行。
15. 一种用于制备催化剂的方法,所述催化剂可用于至少一种选自以下的工艺:
(I) 加氢处理石油进料;
(II) 烃的加氢脱硫;
(III) 烃的加氢脱氮;
(IV) 烃的加氢脱金属;和
(V) 加氢处理装载烃进料,所述进料含有超过1000oF沸腾的组分和至少一种选自以下的组分:含硫化合物、含氮化合物、含金属的化合物、沥青烯、碳残渣、沉降物前体,和它们的混合物;
所述方法包括用含水溶液浸渍多孔氧化铝载体,所述含水溶液包含至少一种选自以下的催化剂或催化剂前体:元素周期表的第6族或者称为第VIB族的化合物,和元素周期表的第8、9或10族或者称为第VIII族的化合物,并任选包含磷,所述化合物可热分解为金属氧化物,随后干燥和煅烧所得到的浸渍的载体,所述载体已经通过以下步骤制备:
(A) 使假勃姆石氧化铝粉末与水和任选的硝酸混合,以形成潮湿的混合物;
(B) 使所述潮湿的混合物成形,以形成适合用于加氢处理反应器的载体颗粒;和
(C) 干燥和煅烧所述载体颗粒,以形成经煅烧的粒料;
所述载体包含多孔氧化铝,所述多孔氧化铝具有约0.6 cc/g-约1.1 cc/g的总孔体积(TPV)和以下相应于通过汞孔隙度测定法测量的值的孔径分布和孔含量:
(i) 在直径小于200埃(?)的孔中,等于或大于约78%-约95%的TPV;
(ii) 在直径为200 ?-小于1000 ?的孔中,大于约2%-小于约19%的TPV;
(iii) 在直径等于或大于1000 ?的孔中,等于或大于3%-小于12%的所述孔体积;和
(iv) 等于或大于约90 ?并且小于约160 ?的孔模式。
16. 段落10的催化剂,所述催化剂还呈现大孔结构。
17. 段落13的催化剂,所述催化剂还呈现d50大于约100 ?并且小于约150 ?。
18. 段落15的方法,所述氧化铝载体的特征还在于等于或大于约3%-小于约10%的所述TPV在直径等于或大于1000 ?的孔中。
19. 一种多孔催化剂载体或担体,其具有约0.6 cc/g-约1.1 cc/g的总孔体积(TPV)并且包含:
(a) 在直径小于200埃(?)的孔中,等于或大于约78%-约95%的TPV;
(b) 在直径为200 (?)-小于1000 ?的孔中,大于约2%-小于约19%的TPV;
(c) 在直径等于或大于1000 ?的孔中,等于或大于3%-小于12%的TPV;和
(d) 等于或大于约90 ?并且小于约160 ?的孔模式。
20. 段落19的担体,所述担体还包含d50大于约100 ?并且小于约150 ?。
21. 段落19的担体,其中所述多孔载体包含氧化铝。
22. 段落19的担体,其特征还在于大于约5%-小于约19%的TPV在直径为200 ?-小于1000 ?的孔中。
23. 段落19的担体,其特征还在于等于或大于约3%-小于约10%的所述TPV在直径等于或大于1000 ?的孔中。
24. 段落23的担体,其特征还在于等于或大于约5%-小于约10%的所述TPV在直径等于或大于1000 ?的孔中。
25. 段落19的担体,其中所述多孔载体呈现使用汞孔隙度测定法测量的基本上单峰的孔径分布。
26. 段落25的担体,其中所述孔径分布包括在大于约200?处另外的峰,条件是包含在这样的另外的峰中的孔的总体积大于存在于所述多孔氧化铝中的总孔体积的约0-约10%。
本文描述的所有文件通过引用结合到本文中,包括任何专利申请和/或测试程序。本发明的原理、优选的实施方案和操作模式已在前述说明书中进行了描述。
此外,在说明书或权利要求书中记载的任何数值范围(例如代表特定的一组性质、测量单位、条件、物理状态或百分数)将在字面上通过引用或以其它方式结合到本文中,如此记载落入该范围内的任何数值,包括在任何范围内的数值的任何子集。例如,无论何时公开具有下限RL和上限RU的数值范围时,都具体公开了落入该范围内的任何数值R。特别是,具体公开了在该范围内的以下数值R:
R = RL + k(RU -RL),
其中k为1%-100%的变量,增量为1%,例如,k为1%,2%,3%,4%,5%,… 50%,51%,52%,… 95%,96%,97%,98%,99%或100%。此外,也具体公开了由如上计算的任何两个R值表示的任何数值范围。
虽然本文已参考具体的实施方案描述了本发明,但是应理解的是,这些实施方案仅举例说明本发明的原理和应用。因此,应理解的是,可对阐述的实施方案进行众多修改,并且可以想到其它安排,而不会偏离由权利要求限定的本发明的精神和范围。

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1、10申请公布号CN104053500A43申请公布日20140917CN104053500A21申请号201280053653522申请日2012080361/53010820110901USB01J23/0020060171申请人先进炼制技术有限公司地址美国马里兰州72发明人DP克莱恩陈楠MP伍兹B内斯奇74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人赵胜宝林森54发明名称催化剂载体和由其制备的催化剂57摘要一种可用于化学精炼烃原料的过程的负载的催化剂,所述催化剂包含第6族的金属、第8族的金属和任选的磷,其中所述载体或担体包含多孔氧化铝,所述多孔氧化铝包含A在直径小于约200埃A的孔。

2、中,等于或大于约78约95的TPV;B在直径为约200小于约1000A的孔中,大于约2小于约19的TPV;C在直径等于或大于约1000A的孔中,等于或大于3小于12的TPV。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014043086PCT国际申请的申请数据PCT/US2012/0494152012080387PCT国际申请的公布数据WO2013/032628EN2013030751INTCL权利要求书1页说明书23页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书23页附图1页10申请公布号CN104053500ACN104053500A1/1页21一种用于。

3、制备催化剂的方法,所述催化剂可用于至少一种选自以下的工艺I加氢处理石油进料;II重质烃的加氢脱硫;III重质烃的加氢脱氮;IV重质烃的加氢脱金属;和V加氢处理装载烃进料,所述进料含有超过1000F沸腾的组分和至少一种选自以下的组分含硫化合物、含氮化合物、含金属的化合物、沥青烯、碳残渣、沉降物前体,和它们的混合物;所述方法包括用含水溶液浸渍多孔氧化铝载体,所述含水溶液包含至少一种选自以下的催化剂或催化剂前体元素周期表的第6族或者称为第VIB族的化合物,和元素周期表的第8、9或10族或者称为第VIII族的化合物,并任选包含磷,所述化合物可热分解为金属氧化物,和随后干燥和煅烧所得到的浸渍的载体,所述。

4、载体已经通过以下步骤制备A使假勃姆石氧化铝粉末与水和任选的硝酸混合,以形成潮湿的混合物;B使所述潮湿的混合物成形,以形成适合用于加氢处理反应器的载体颗粒;和C干燥和煅烧所述载体颗粒,以形成经煅烧的粒料;所述载体包含多孔氧化铝,所述多孔氧化铝具有约06CC/G约11CC/G的总孔体积TPV和相应于通过汞孔隙度测定法测量的值的以下孔径分布和孔含量I在直径小于200埃的孔中,等于或大于约78约95的TPV;II在直径为200小于1000的孔中,大于约2小于约19的TPV;III在直径等于或大于1000的孔中,等于或大于3小于12的所述孔体积;IV等于或大于约90并且小于约160的孔模式;和还呈现大于。

5、约100并且小于约150的D50。权利要求书CN104053500A1/23页3催化剂载体和由其制备的催化剂0001发明背景在石油行业持续需要改进的催化剂载体SUPPORT和由其得到的负载的催化剂,其具有增强的活性和改善的催化剂寿命并且呈现期望的形态学性质的平衡。0002已发现微粒形式的多孔载体例如可用作催化剂载体和用于制备用于化学过程的催化剂。这样的应用包括向载体加入催化材料,例如金属离子、精细分开的金属、阳离子等。这些金属在载体上的水平和分布以及载体本身的性质为影响催化活性和寿命的复杂性质的代表性参数。0003对于用于化学反应的负载的催化剂,载体的形态学性质非常重要,例如包含总孔体积的孔的。

6、表面积、孔体积、孔径大小和孔径分布。这些性质影响活性催化部位的性质和浓度、反应物到活性催化剂部位的扩散、产物从活性部位的扩散和催化剂寿命。此外,载体及其尺寸还影响机械强度、密度和反应器填充特性,均在工业应用中是重要的。0004在石油精炼中的加氢处理HYDROPROCESSING催化剂在工业应用中代表大段的氧化铝负载的催化剂,并且这样的加氢处理应用跨越宽范围的进料类型和操作条件,但是具有一个或多个共同的目的,即,除去杂原子杂质例如选自以下的组分含硫化合物、含氮化合物、含金属的化合物有时称为硫、氮和金属、沥青烯、碳残渣、沉降物前体和它们的混合物,提高产品中氢与碳H/C的比率从而降低芳族物质、密度和。

7、/或碳残渣,以及裂化碳键以降低沸腾范围和平均分子量。0005由于精炼机提高了在待处理的原料中较重的、较差品质原油的比例,因此用于处理含有日益提高水平的金属、沥青烯和硫的馏分的工艺逐渐变得需要。广泛的知道各种有机金属化合物和沥青烯存在于石油原油和其它重质石油烃流中,例如石油烃残留物、衍生自焦油砂的烃流和衍生自煤的烃流。在这样的烃流中发现的最常见的金属为镍、钒和铁。这些金属对各种石油精炼操作非常有害,例如加氢裂化、加氢脱硫和催化裂化。金属和沥青烯引起催化剂床的空隙堵塞和降低的催化剂寿命,并且在加氢处理催化剂上沉积的存在于这些流中的金属倾向于使催化剂中毒或失活。此外,沥青烯倾向于降低烃脱硫的灵敏度。。

8、如果催化剂例如脱硫催化剂或硫化的裂化催化剂暴露于含有金属和沥青烯的烃馏分,催化剂可被快速失活,因此经历过早更换。0006使用沸腾床EB系统,有效进行各种加氢转化过程。在EB中,预热的氢气和残油原料进入反应器的底部,其中含有或不含液体内部再循环的残油的向上的流使催化剂颗粒悬浮在液相中。在改进的EB工艺中,在一系列旋风分离器中连续或间歇地除去一部分催化剂,并且加入新的催化剂以保持活性。每天在沸腾床系统中更换约1重量的催化剂存量。因此,总体系统活性为从新的催化剂颗粒到旧的或基本上失活的颗粒变化的催化剂的加权的平均活性。更具体地,在含金属的重质烃流的脱硫和脱金属化中,使用一系列含有具有改善的效率和活性。

9、维持的催化剂的沸腾床反应器为已知的。0007总的来说,期望设计一种加氢处理催化剂,使其呈现最高表面积,以提供催化部位和活性的最大浓度。然而,表面积和孔径在实践的限度内相反地相关。因此,主要含有小孔的催化剂载体例如氧化铝颗粒将呈现最高表面积。与此相反,需要足够大的孔来扩散说明书CN104053500A2/23页4原料组分,特别是当催化剂老化和污损时,但是较大的孔具有较低的表面积。更具体地,催化剂配制者或设计者以及工艺工程师面临通常规定载体以及由其得到的催化剂的形态学性质平衡的竞争考虑。0008例如,认识到参见例如,美国专利号4,497,909尽管直径低于60埃在该范围内在其中称为微孔区域的孔具有。

10、提高某些二氧化硅/氧化铝氢化催化剂的活性部位数量的效果,但是这些非常相同的部位为首先被焦炭阻塞的部位,从而引起催化剂活性的降低。类似地,还可接受的是,当这样的催化剂具有多于10的总孔体积被孔径大于600在该区域内在本文中通常称为大孔区域的孔占据时,机械压碎强度降低,催化剂活性也降低。最后,认识到,对于某些二氧化硅/氧化铝催化剂,为了可接受的活性和催化剂寿命,期望孔径在约150600之间在该区域内在本文中称为中孔区域的孔最大化。0009因此,虽然提高催化剂的表面积可提高活性部位的数量,但是这样的表面积提高自然导致微孔区域中的孔的比例提高,并且微孔更容易被焦炭阻塞。简而言之,提高表面积和使中孔径最。

11、大化为对抗性性质。此外,不仅表面积必须高,而且当暴露于石油原料转化条件例如高温和水分时还应保持稳定。因此,一直持续的寻找呈现孔径分布和总表面积组合的稳定的载体颗粒,其可提供适合用作催化剂载体的性能特性的组合,特别是当用于负载催化活性金属用于生产加氢处理催化剂时。0010进一步认识到,载体的物理和化学性质可取决于在其制备中采用的程序,并且已开发许多制备工艺,试图优化其性质,以便用作催化剂载体材料。下文描述合适的多孔载体材料的实例。载体材料例如氧化铝通常通过使水溶性、酸性铝化合物其可为铝盐,例如硫酸铝、硝酸铝或氯化铝和碱金属铝酸盐例如铝酸钠或铝酸钾组合而沉淀。参见例如,转让给WRGRACECO的S。

12、ANCHEZ,MG和LAINE,NR的美国专利号4,154,812,其在允许的限度内通过引用结合到本文中。因此,虽然已知催化剂载体包括氧化铝载体,但是需要进一步的改进,以提供具有仍进一步改善的性质的载体。0011当用于沸腾床残油加氢裂化工艺时,本发明的实施方案提高1000F真空残渣VR或“残油“转化和加氢脱硫HDS和加氢脱微碳残渣HDMCR或微碳还原活性,同时保持催化剂沉降物控制功能。通过在升高的温度下热裂化和催化加氢裂化,发生将VR转化为较轻的产物。因此,需要合适的加氢处理催化剂,其提供合适的孔体积、表面积和孔径大小和分布特性,用于使催化加氢裂化反应最大化,尤其是涉及存在于残渣中的大的分子。。

13、然而,如以上讨论的,由于残油原料的性质,由于存在于原料中的金属例如NI和V的沉积以及在升高的温度下可形成的焦炭的沉积,催化剂逐步失去孔体积,因此,随着反应的进展,引起催化剂的加氢裂化活性的劣化,并且还提高沉降物的形成。0012本发明的实施方案包括用于制备催化剂载体的方法以及使用所述载体制备的加氢处理、HDS、加氢脱氮HDN、加氢脱金属HDM和HDMCR和其它催化剂,以及使用前述催化剂将烃原料加氢脱硫、加氢脱氮或加氢脱微碳的工艺。更具体地,实施方案还涉及一种用于制备多孔催化剂载体的方法和使用所述载体的催化剂,所述催化剂具有优选的和限定的孔特性包括孔径大小和孔径分布并且含有至少一种元素周期表的第6。

14、族也称为第VIB族和第8、9和10族也称为第VIII族的金属和/或金属化合物。0013在进行加氢处理反应的过程中,未转化的或部分转化的大的原料分子可聚集和从整个液体产物中沉淀,并且形成为高度不期望的加氢处理工艺副产物的沉降物,其可污损说明书CN104053500A3/23页5下游设备,例如换热器、分离器和分馏器。期望开发呈现改善的催化活性和/或稳定性的催化剂,特别是在不会不利地影响沉降物形成的EB工艺中,因此,允许采用EB加氢转化单元的精炼机来生产更多和更轻石油产物并且具有改善的经济性。0014发明概述本发明的一个实施方案包含一种负载的催化剂,所述催化剂包含至少一种来自元素周期表的第6族或者称。

15、为第VIB族的金属,至少一种来自元素周期表的第8、9或10族或者称为第VIII族的金属,并任选包含磷,其中所述金属和磷当存在时负载在多孔载体或担体SUPPORT上,所述载体或担体包含具有约06CC/G约11CC/G的总孔体积TPV并且包含A在直径小于200埃的孔中,等于或大于约78约95的TPV;B在直径为200小于1000的孔中,大于约2小于约19的TPV;和C在直径等于或大于1000的孔中,等于或大于3小于12的所述TPV。0015其它实施方案包含用于处理烃原料以生产经处理的产物的工艺,所述工艺选自A加氢脱金属、加氢脱氮、加氢脱硫、加氢裂化,所述工艺包括在至少一个反应器中使所述原料与氢气在。

16、加氢裂化条件下与催化剂接触,和回收所述产物;B加氢处理所述烃进料,所述进料含有超过1000F沸腾的组分和选自以下的组分含硫化合物、含氮化合物、含金属的化合物、沥青烯、碳残渣、沉降物前体,和它们的混合物,所述方法包括使所述进料与氢气和催化剂在等温或基本上等温加氢处理条件下接触,和回收所述经处理的产物;C加氢转化所述具有呈现沸点大于1000F的组分的烃进料,以形成具有提高比例的呈现沸点小于约1000F的组分的产物,其包括使所述进料与氢气和催化剂在等温或基本上等温加氢处理条件下接触,和回收所述产物;和D加氢转化所述进料,其包括使所述包含烃油的进料与氢气和催化剂在超过约600F的升高的温度和超过约50。

17、0PSIG的压力的条件下接触,和回收所述产物;所述催化剂包含至少一种来自元素周期表的第6族或者称为第VIB族的金属,至少一种来自元素周期表的第8、9或10族或者称为第VIII族的金属,并任选包含磷,其中所述金属和磷当存在时负载在多孔载体或担体上所述载体包含多孔氧化铝,所述多孔氧化铝具有约06CC/G约11CC/G的总孔体积TPV和相应于通过汞孔隙度测定法测量的值的孔径分布和含量1在直径小于200埃的孔中,等于或大于约78约95的总孔体积TPV;2在直径为200小于1000的孔中,大于约2小于约19的TPV;3在直径等于或大于1000的孔中,等于或大于3小于12的所述孔体积。0016在再一个实施。

18、方案中,载体呈现D50大于约100并且小于约150。0017附图简述图1说明根据实施例9生产的负载在氧化铝载体上的催化剂的孔径分布。0018发明详述定义本文使用的以下术语或短语具有指示的含义。0019术语“催化剂“和“催化剂系统“在本文中可互换使用。0020术语“约“当用作修饰语或与变量、特性或条件结合使用时,旨在表达本文公开的数字、范围、特性和条件是有弹性的,并且本领域技术人员使用在所述范围之外或者不同于单一所述值的温度、速率、时间、浓度、量、含量、性质例如尺寸包括孔径大小、孔体积、表说明书CN104053500A4/23页6面积等实践本发明将实现期望的结果或在本申请中描述的结果,即,制备具。

19、有限定的特性的多孔的多孔催化剂载体颗粒以及它们在制备活性催化剂中的用途和使用所述催化剂的工艺。0021施用于例如催化剂浸渍溶液的金属或催化剂本身的“组分“指任何化合物或络合物,包括盐、氧化物、硫化物或所讨论的金属的氧化物和硫化物之间的任何中间形式。0022“包含“或“包含“在整个说明书包括权利要求书中,词语“包含“和该词语的变体例如“包含“和“包含“以及“具有“、“具有“、“包括“、“包括“和“包括“及其变体指其涉及的命名的步骤、元素、组分或材料为必要的,但是可加入其它步骤、元素、组分或材料,并且仍形成在权利要求或公开的范围内的构造。当在描述本发明和在权利要求中记载时,指本发明和要求保护的看作。

20、是随后的内容并且可能更多。这些术语,特别是当应用于权利要求书时,为包括或开放式的,并且不排除另外的未记载的元素、组分或方法步骤。0023通常使用包括本发明催化剂的工艺处理的“原料“或石油原料通常用“重质“或“轻质“来描述。以精炼行业内通常的含义,关于石油馏分本文使用的术语“轻质“和“重质“分别指相对低和相对高沸点范围。重质燃料油HFOS包括成品残留的燃料和它们掺混在一起的初级精炼流。重质燃料油类别的成员为不同组的物质,包括具有宽范围的分子量、碳数通常约C7约C50和沸点约250F约1112F约121600的烃。除了石油烃以外,它们还含有一种或多种含有硫、氮和氧的杂环化合物以及有机金属或金属化合。

21、物。成品重质燃料残留的燃料为在实际上所有的较高品质烃已从原油原料蒸馏、裂化或催化除去后,主要包含精炼过程的残渣的产品。基本上所有至少90体积的烃进料流或原料通常落入约300F1050F的沸点范围,优选约600F1000F。原料可包含石油馏分例如大气和真空瓦斯油AGO和VGO的混合物。合适的原料包括重质含烃矿物质或合成油或其一种或多种馏分的混合物。因此,考虑这些已知的原料作为直馏产品瓦斯油、真空瓦斯油、脱金属化的油、脱沥青的真空残渣、焦化装置蒸馏物、催化裂化装置蒸馏物、页岩油、焦油砂油、煤液体等。优选的原料的沸点范围从超过约260超过约500F的温度开始。加氢裂化原料可含有氮,通常作为有机氮化合。

22、物以1PPM10重量的量存在。原料通常还包含足以提供大于015重量的硫含量的含硫化合物。在任何特定的精炼中回收的各种产物馏分的沸点范围将根据以下因素而变,例如原油来源的特性、精炼的当地市场、产品价格等。美国石油学会API已向EPA推荐与工业操作一致并且涵盖精炼机所用的所有已知工艺的精炼流的通用名称的目录。包括通用名称、CAS编号和每一个流的定义的目录由EPA出版,作为“ADDENDUMI,GENERICTERMSCOVERINGPETROLEUMRENERYPROCESSSTREAMS补遗I,涵盖石油精炼过程流的通用术语”。这些流的定义还可发现于“HIGHPRODUCTIONVOLUMEHPV。

23、CHEMICALCHALLENGEPROGRAM,TESTPLAN,HEAVYFUELOILSCATEGORY高生产体积HPV化学挑战程序,测试计划,重质燃料油类别“,提交给USEPA,THEPETROLEUMHPVTESTINGGROUP2004年6月17日,附录A,第3842页。适用于使用本发明的催化剂处理的石油流在EPA文件中鉴定,在允许的程度内,其内容通过引用而结合到本文。0024“族“或“多个族“对元素周期表的一个族或多个族的任何提及优选为使用IUPAC系统将元素的族编号为第118族的元素周期表中反映的族或多个族。然而,例如根据在“HAWLEYSCONDENSEDCHEMICALDI。

24、CTIONARY“2001“CAS“系统中出版的元素周说明书CN104053500A5/23页7期表的罗马数字鉴定的族的程度,还将进一步鉴定该族的一种或多种元素,以避免混淆和为数字IUPAC鉴定者提供交叉参考。0025“中值孔径“MPD可例如基于体积、表面积或基于孔径分布数据计算。通过体积计算的中值孔径指超过该直径存在一半的总孔体积的孔径;通过表面积计算的中值孔径指超过该直径存在一半的总孔表面积的孔径。并且基于孔径分布计算的中值孔径指超过该直径一半的孔具有较大的直径的孔径,其根据在本文别处描述的孔径分布例如,使用汞侵入确定。0026本文使用的“微孔“指根据本发明的工艺生产的直径小于200的存在。

25、于催化剂或催化剂载体中的孔。0027本文使用的“中孔“指根据本发明的工艺生产的直径为200小于1000的存在于催化剂或催化剂载体中的孔。0028本文使用的“大孔“指根据本发明的工艺生产的直径等于或大于1000的存在于催化剂或催化剂载体中的孔。0029微孔、中孔和大孔的以上定义的每一个认为是不同的,使得没有重叠,并且对于任何给定的样品,当在孔径大小的分布中计算百分数或值的总和时,孔不会被计算两次。0030“D50“指通过汞孔隙度测定法测得的中值孔径。因此,其相应于基于孔径分布计算的中值孔径,并且为超过该直径一半的孔具有较大直径的孔径。本文报道的D50值基于氮解吸,使用EPBARRETT,LGJO。

26、YNER和PPHALENDA“BJH“在“THEDETERMINATIONOFPOREVOLUMEANDAREADISTRIBUTIONSINPOROUSSUBSTANCESICOMPUTATIONSFROMNITROGENISOTHERMS由氮等温线,在多孔物质I计算中,确定孔体积和面积分布“JAMCHEMSOC,1951,731,第373380页中描述的公知的计算方法。0031本文使用的“孔模式“指相应于孔径分布PSD曲线的峰最大值的孔径,其中绘制微分汞侵入体积以CC/G计作为孔径对数微分的函数DV/DLOGD。0032本文使用的“总孔体积“指通过氮解吸或汞渗透也称为汞侵入孔隙度测定法方法。

27、可辨别的所有孔的累积体积,以CC/G计。对于催化剂担体或载体颗粒,特别是对于氧化铝粉末,通过SBRUNAUER,PEMMETT和ETELLER在JOURNALOFAMERICANCHEMICALSOCIETY,60,第209319页1939中描述的BET或BET技术,孔径分布和孔体积可参考氮解吸等温线假定圆柱形孔来计算;还参见ASTMD3037,其鉴定使用氮BET方法测定表面积的程序。0033ASTMD428407,“ASTANDARDTESTMETHODFORDETERMININGPOREVOLUMEDISTRIBUTIONOFCATALYSTSBYMERCURYINTRUSIONPOROS。

28、IMETRY通过汞侵入孔隙度测定法测定催化剂的孔体积分布的标准测试方法“为关于入口到孔的表观直径,用于测定在催化剂和催化剂载体或担体颗粒中孔的体积分布的可接受的测试。如以上讨论的,通常催化剂中的孔的尺寸和体积二者影响其性能。因此,孔体积分布可用于理解催化剂性能,并且可为可预期采用期望的方式进行的催化剂指定的特性之一。孔体积包括总孔体积或总侵入体积的值和孔体积分布的各种特性例如在各种尺寸范围的孔的百分数以及孔模式基于汞侵入方法。0034孔径分布可借助下式计算孔径以埃计150,000/绝对汞压力以巴计说明书CN104053500A6/23页8并且根据汞渗透方法如HLRITTER和LCDRAKE在I。

29、NDUSTRIALANDENGINEERINGCHEMISTRY工业和工程化学,分析版本17,7871945中描述的,使用12000巴的汞压力。汞渗透为所选的技术,当直径989998NA2O,重量006004003SO4,重量120407总挥发物,重量261240298DPI664829平均粒径,M292表面积,M2/G369351347总孔体积,CC/G127127101表面积和总孔体积使用较早描述的氮和BET方法测定。0100优选较高值的总孔体积,如在以上粉末1和2中;最后,载体和负载的催化剂的性质决定可接受的产物。此外,如上所述,优选较高值的DPI,通常约40和更高。0101负载的催化剂。

30、的制备通常,如下制备催化剂金属浸渍溶液通过将水、钼来源、镍来源和氨水以适当的比率合并,产生含镍和钼的溶液。如上所述,可使用各种钼和镍来源,包括但不限于三氧化钼、二钼酸铵、七钼酸铵、碳酸镍和硝酸镍。说明书CN104053500A1615/23页17溶液随后用于浸渍煅烧的氧化铝载体,以制备成品催化剂。选择组分重量和加入顺序,以确保溶液稳定性和在成品催化剂上金属的适当浓度,用于预期的催化剂应用。选择溶液处理温度和时间,以确保溶液稳定性。所需的组分重量、加入顺序、处理温度和处理时间为典型的,并且通常为本领域技术人员已知的。0102实施例4催化剂浸渍金属溶液将水1000G加入到配备加热套和顶部搅拌器的玻。

31、璃罐中。开始搅动,将水加热至120F。在水达到120F后,将二钼酸铵晶体235G加入到罐中。接着,将28氨水212G缓慢加入到罐中。最后,将碳酸镍81G加入到罐中,将所得到的溶液加热至140F,并且在该温度下保持1小时。在停止搅动前,让罐冷却。0103催化剂制备实施例5将上述氧化铝粉末2号820LBS以及不含金属和含金属的再循环细料分别75和20LBS放置在EIRICH混合机中。通过向混合机中加入水1210LBS,形成湿混合物。将湿混合物混合18分钟,使用具有标称1MM洞的冲模,随后通过4英寸BONNOT单螺杆挤出机挤出。将形成的催化剂载体颗粒在250F下干燥,随后在1200F下煅烧40分钟。。

32、0104使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的载体,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和煅烧的载体的重量或量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950F下煅烧40分钟,以形成成品催化剂。0105实施例6将如上所述的氧化铝粉末2号1833G放置在10升EIRICH型号R02混合机中。通过向混合机中加入由75硝酸18G和水2236G制备的稀硝酸溶液,形成湿混合物。将湿混合物在低速度设定下混合1分钟,并且在高速度设定下混合3分钟。使用具有标称1MM洞的冲模,随后通过4英寸BONNOT单螺杆挤出机挤出湿混合。

33、物。将形成的催化剂载体颗粒在250F下干燥过夜,随后在1600F下煅烧90分钟。0106使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的载体,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在1000F下煅烧30分钟,以形成成品催化剂。0107实施例7将如上所述的氧化铝粉末2号820LBS以及不含金属和含金属的再循环细料分别75和20LBS放置在EIRICH混合机中。通过向混合机中加入水1210LBS,形成湿混合物。将该湿混合物混合18分钟。使用具有标称1MM洞的冲模,随。

34、后通过BONNOT单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂颗粒在250F下干燥,随后在马弗炉中在1800F下煅烧1小时。0108使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在说明书CN104053500A1716/23页18950F下煅烧60分钟。0109实施例8将如上所述的氧化铝粉末1号2750G放置在10升EIRICHR02混合机中。通过向混合机中加入由75硝酸28G和水3216G制备的稀硝酸溶液,形成湿混合物。

35、。将该湿混合物在低速度设定下混合1分钟并且在高速度设定下混合3分钟。使用具有标称1MM洞的冲模,随后通过4英寸BONNOT单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂颗粒在250F下干燥过夜,随后在1450F下煅烧40分钟。0110使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950F下煅烧40分钟。0111实施例9将如上所述的氧化铝粉末1号2750G放置在10升EIRICHR02混合机中。通过向混合机中加入由75硝酸。

36、28G和水3216G制备的稀硝酸溶液,形成湿混合物。将湿混合物在低速度设定下混合1分钟并且在高速度设定下混合3分钟。使用具有标称1MM洞的冲模,随后通过4英寸BONNOT单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂颗粒在250F下干燥过夜,随后在1450F下煅烧40分钟。0112使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950F下煅烧40分钟。图1说明催化剂的孔径分布。0113实施例10将氧化铝粉末1号3870G、。

37、市售可得的不含金属的氧化铝再循环细料410G、75硝酸240G和水5480G在低剪切混合机中混合,以形成湿混合物。使用具有标称1MM洞的冲模,随后通过单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂颗粒在290F下干燥,随后在1400F下煅烧。0114使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在800F下煅烧。0115实施例11对比将如上所述的氧化铝粉末3号1145G放置在EIRICH混合机中。通过向氧化铝粉末加入7G硝。

38、酸和1170G去离子水,形成湿混合物。将该湿混合物在低速度设定下混合1分钟并且在高速度设定下混合3分钟。随后将283G第二份假勃姆石氧化铝粉末与粉末3号基本上相同加入到EIRICH混合机中,随后在高速度设定下混合3分钟。使用具有标称1MM洞的冲模,随后通过BONNOT单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂颗粒在250F下干燥过夜,随后在1200F下煅烧1小时。0116使用初期润湿技术,与实施例4类似,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,说明书CN104053500A1817/23页19并且达到初期润湿点。所需的。

39、重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950F下煅烧60分钟。0117实施例12对比将上述假勃姆石氧化铝粉末2号820LBS以及不含金属和含金属的再循环细料分别75和20LBS放置在EIRICH混合机中。通过向混合机中加入水1210LBS,形成湿混合物。将该湿混合物混合18分钟。使用具有标称1MM洞的冲模,随后通过BONNOT单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂载体颗粒在250F下干燥,随后在马弗炉中在1600F下煅烧1小时。0118使用初期润湿技术,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初。

40、期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950F下煅烧60分钟。0119实施例13对比将如上所述的假勃姆石氧化铝粉末3号1428G与甲基纤维素93G混合,并且放置在EIRICH混合机中。通过向氧化铝粉末中加入7G硝酸和1168G去离子水,形成湿混合物。将该湿混合物在低速度设定下混合1分钟并且在高速度设定下混合3分钟。使用具有标称1MM洞的冲模,随后通过BONNOT单螺杆挤出机挤出湿混合物。将形成的催化剂颗粒在250F下干燥过夜,随后在1200F下煅烧1小时。0120使用初期润湿技术,通过用金属溶液浸渍经煅烧的基料,制备成品催化剂。选择水、金属溶液和经煅烧的基料重量,使。

41、得得到期望的成品催化剂金属浓度,并且达到初期润湿点。所需的重量容易由本领域技术人员确定。随后将浸渍的挤出物在950F下煅烧60分钟。0121表2催化剂金属组合物实施例MOO3重量NIO重量参考1475059119683187831788318910216101131811C831712C831713C8815参考催化剂根据US7,642,212的公开制备的商品现有技术催化剂;C指上述对比实施例。0122表3负载的催化剂性质说明书CN104053500A1918/23页20通过汞侵入方法测量的总孔体积;C指上述对比实施例。0123评价如上所述制备的活性催化剂的性能。使用在US7,390,766在。

42、允许的程度,通过引用结合到本文中中进一步详述的以下操作条件,在固定床中试实验装置中评价催化剂性能1将100CC催化剂装入中试实验装置反应器。01242在氮气中将催化剂加热至350F,随后加入氢气,用于催化剂变干,接着催化剂预硫化。01253在06LHSV和780F下操作中试实验装置34天,以稳定催化剂系统。操作条件随后变为02LHSV和790F,以收集催化剂性能数据。中试实验装置在该条件下保持1421天,以研究催化剂的长期失活行为。01264每天收集液体产物,并且分析API、硫、MCR、氮、金属、1000F和沉降物。0127如在以下表4和5中报道的,考虑以下性质评价性能MCR,微碳残渣,其描述。

43、于ASTM方法D4530;沉降物,测试方法ASTMD4870还在US5,928,499的第13栏,第3142行中提及,在允许的程度,通过引用结合到本文中。0128使用以下等式计算所有参数的百分转化率进料中X的量产物中X的量/进料中X的量100例如,在1000F转化的情况下,以计,将是进料中1000F沸腾材料的体积减去产物中1000F沸腾材料的体积在相同的时间段期间;该量再除以进料中1000F沸腾材料的体积,再乘以100。0129相同的计算程序用于硫和MCR。0130关于沉降物,沉降物为在进料或产物中发现的不溶性材料通过过滤捕获。这与碳残渣相反,碳残渣是在进料或产物热分解后留下的材料。残油原料的。

44、沉降物水平非常低。在进料中存在沉降物分子和沉降物前体分子二者,但是沉降物分子可溶于进料中,因此不能通过过滤而被捕获。1000F材料转化后,沉降物前体分子变为沉降物分子,并且与进料相比,认为转化的产物的溶解度性质降低。因此,更严格的操作导致较高观察到的沉降物。更严格的操作通常指例如提高的转化水平,在可导致热裂化与催化裂化提高比率的较高温度下操作,提高水平的脱金属化例如镍和钒等。在本发明的上下文中,其指提高的转化说明书CN104053500A2019/23页21率。较好表现的催化剂观察到较少沉降物,并且不希望束缚于理论,认为这是由于以下的原因所致产生较少的沉降物分子,或进料按照使产物具有更好的溶解。

45、度性质的方式转化,或二者。0131用于测试的原料原料类型URAL真空残油性质值API重力741000F,重量887硫,重量304总氮,WPPM5889MCR,重量175戊烷不溶性物质,重量1238庚烷不溶性物质,重量512金属,WPPMNI659V206NA1D1160,WTFIBP799594710991201046301089401130501176用于在减压下蒸馏石油产品的ASTMD116006标准测试方法;IBP初始沸点。如ASTM描述的,该测试方法用于测定石油产物和在大气压下蒸馏可分解的馏分的蒸馏特性。在设计得到约1个理论塔板分馏的条件下得到该沸腾范围。0132在同等转化下,催化剂的。

46、性能在下表4中报道。在每一种情况下,可见本发明的催化剂实例性能好于对比催化剂,换言之,在同等沉降物形成时改善的1000F转化、改善的硫转化和改善的微碳残渣转化,特别是在延长的运行长度下。0133表4催化剂性能实施例氧化铝粉末残油转化率HDSHDMCR沉降物参考7238085382696527558826402421627558636152178727628726442726817658756173327917618746232924101760885631321611C3719790534190212C2726831579291313C37328596113442C指上述对比实施例备选的实施方。

47、案以下列举的段落说明本发明的各种和备选的实施方案1一种负载的催化剂,所述催化剂包含至少一种来自元素周期表的第6族或者称为第说明书CN104053500A2120/23页22VIB族的金属,至少一种来自元素周期表的第8、9或10族或者称为第VIII族的金属,并任选包含磷,其中所述金属和磷当存在时负载在多孔载体或担体上,所述载体或担体具有约06CC/G约11CC/G的总孔体积TPV并且包含A在直径小于200埃的孔中,等于或大于约78约95的TPV;B在直径为200小于1000的孔中,大于约2小于约19的TPV;C在直径等于或大于1000的孔中,等于或大于3小于12的TPV;和D等于或大于约90并且。

48、小于约160的孔模式。01342段落1的组合物,其特征还在于所述担体呈现D50大于约100并且小于约150。01353段落1的组合物,其特征还在于大于约5小于约19的TPV在直径为200小于1000的孔中。01364段落1的组合物,其特征还在于等于或大于约3小于约10的所述TPV在直径等于或大于1000的孔中。01375段落4的组合物,其特征还在于等于或大于约5小于约10的所述TPV在直径等于或大于1000的孔中。01386段落1的组合物,其中所述多孔载体呈现使用汞孔隙度测定法测量的基本上单峰的孔径分布。01397段落6的组合物,其中所述孔径分布包括在大于约200处另外的峰,条件是包含在这样的。

49、另外的峰中的孔的总体积大于存在于所述多孔氧化铝中的总孔体积的约0约10。01408段落1的组合物,其特征还在于所述第6族的金属为钼,并且所述第8、9和10族的金属选自钴、镍和它们的混合物。01419段落8的组合物,所述组合物还包含磷。014210一种催化剂,所述催化剂可用于至少一种选自以下的工艺I加氢处理石油进料;II烃的加氢脱硫;III烃的加氢脱氮;IV烃的加氢脱金属;和V加氢处理装载烃进料,所述进料含有超过1000F沸腾的组分和至少一种选自以下的组分含硫化合物、含氮化合物、含金属的化合物、沥青烯、碳残渣、沉降物前体,和它们的混合物;所述催化剂包含至少一种来自元素周期表的第6族或者称为第VIB族的金属,至少一种来自元素周期表的第8、9或10族或者称为第VIII族的金属,并任选包含磷,其中所述金属和磷当存在时负载在多孔载体或担体上,其中所述担体呈现约06CC/G约11CC/G的总孔体积TPV和相应于通过汞孔隙度测定法测量的值的孔径分布和含量1在直径小于200埃的孔中,等于或大于约78约95的TPV;2在直径为200埃小于1000的孔中,大于约2小于约19的TPV;和3在直径等于。

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