以改性铝土矿为载体的高性能悬浮床渣油加氢催化剂的可控制备及构效关系研究

The task of hydrogenation of heavy oil in China is emergent and difficult. The hydrogenation of heavy oil with slurry bed is believed to be the most advanced technique in the world. The key of this technique is the development of catalyst with high performance and low cost. In this project, a green preparation of low cost and multifunctional catalyst support originated from the natural bauxite will be established based on the fundamental study on the processes of natural bauxite activation and de-polymerization. The heteroatom, polyatom,metal element, and clusters of heteropolyacid will be adjusted and the heteropolyacid with different structure and Co/Mo percentage will be synthesized. Using the prepared heteropolyacid as precursor and the modified bauxite as support, the high performance slurry bed hydrogenation catalysts with controllable composition and structure will be designed and prepared. Based on the detailed characterizations and activity tests on the prepared catalysts, a relationship between the support structure and catalyst performance will be established, which will provide the theoretical and technical foundations for the green preparation of high performance slurry bed hydrogenation catalysts.

我国重质油轻质化的任务十分艰巨，重油悬浮床加氢技术被认为是世界上最先进的重油轻质化技术，其技术关键是低成本、高性能的催化剂。本项目拟基于对天然铝土矿活化、解聚过程的基础研究，认识活化过程中铝土矿主要成分的转化规律，发展绿色制备低成本悬浮床加氢催化剂载体的方法。并以其为载体，利用Co-Mo系杂多酸中杂原子、多原子、助金属元素以及簇与簇之间的调变制备出活性相前驱物，设计制备组成和结构可控的高性能悬浮床加氢催化剂；通过对铝土矿载体与催化剂组成、结构和性能的详细表征，建立载体和催化剂的组成-结构-性能之间系统关联，为悬浮床加氢催化剂的绿色高性能化制备奠定理论基础和提供技术源头。

我国重质油轻质化的任务十分艰巨，重油悬浮床加氢技术被认为是世界上最先进的重油轻质化技术，其技术关键是低成本、高性能的催化剂。为此，我们开展了如下三方面工作：.1、铝土矿中主要成分活化改性过程中的转化规律，及Mo/改性铝土矿催化剂的组成-结构-催化性能之间的构效关系.开展了不同类型酸改性天然铝土矿研究，结果发现经盐酸和草酸改性的铝土矿比表面积和孔容积显著增大，这不仅提高了MoS2活性相分散，而且提高了反应分子的传质效率，显著提高了相应催化剂的重油转化率，及液体收率。.开展了水热改性铝土矿研究，结果发现水热改性的铝土矿较好的保留了铁活性物种，且通过新的Fe-O-Al键的生产，将结晶度低的FexOy簇包覆，使其分离，同时限制其团聚长大；水热处理铝土矿为载体的催化剂中Mo硫化程度高，具有更多的MoS2活性相；以水合改性铝土矿为载体的催化剂具有高的重油加氢裂化转化率、高的液体收率及低的结焦率；液体主要以柴油馏分为主。.2、高性能Mo悬浮床加氢催化剂的活性相结构及调控研究.我们发展了液氮温度和真空条件下，以CO为探针分子结合原位红外光谱，建立了定量区分MoS2中S边位和Mo边位的测定方法；获得了Co助剂对CoMoS活性中心数量的调变规律；探索了有机羧酸、稀土等助剂对MoS2分散度，及CoMoS中心的影响规律；基于上述研究得出的基本规律，探索出可以通过调控MoS2形貌实现CoMoS活性中心数量的调控，并研制出以改性铝土矿为载体的高性能的加氢催化剂。.3. 催化剂的工业生产及工业应用.在福建三聚福大建成了一条200吨/年催化剂生产线，并生产出三种配方60吨催化剂，系列催化剂在河南鹤壁15.8万吨的MCT悬浮床渣油加氢装置上连续运行成功。