[发明专利]一种正构烷烃异构化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种正构烷烃异构化催化剂及其制备方法。更具体的说，是涉及一种长链正构烷烃异构化催化剂及其制备方法，特别适合于正十二烷的异构化过程。

背景技术

石油馏分中，尤其是源于石蜡基原油的重质馏分油中含有较多的蜡，凝点较高，低温流动性差，在储存、运输和使用过程中，随环境温度的降低会使油变稠，甚至凝固，从而堵塞输油管线和中断发动机的供油使发动机发生故障。目前解决含蜡重质馏分油因凝固而引起的各种问题的方法很多，其中主要的手段是脱蜡，包括溶剂脱蜡、催化脱蜡和异构脱蜡。

溶剂脱蜡就是利用蜡在溶剂中的溶解性能来除去，这种方法的缺点是溶剂选择困难、浪费大量的有机溶剂、对人体有害并且污染环境、设备投资和操作费用高及产品质量受原料限制。催化脱蜡就是使用具有择形裂解功能的催化剂，使馏分中的蜡组分发生选择性催化裂化，生成较小分子的烃类，例如美国专利USP.4247388和USP.4659311就是使用催化脱蜡的方法除去润滑油中的蜡，这种方法的缺点是由于把大量的高价值的大分子化合物转化为低价值的小分子物质，使基础油收率低、粘度指数损失大、副产物价值低。与前两种脱蜡方法相比，异构脱蜡是使大分子蜡发生异构化反应生成异构烷烃，而异构烷烃与相同分子量的蜡相比具有更低的凝点和倾点以及较高的粘度指数，并且仍保留在重质馏分油中，从而使馏分油收率得到大大提高。

异构脱蜡的目的就是使高熔点蜡转化为熔点较低的异构烷烃，但是异构化程度高的烷烃熔点反而较高，所以就必须控制蜡分子的异构化程度，这就对酸性组分的酸性质和孔结构以及加氢组分提出了严格的要求。一般来讲酸性组分要有强度适中、酸量较多和具有空间限制作用的孔结构，并且活性金属组分具有快速的加氢/脱氢活性，防止叔正碳离子的进一步异构、乃至裂解。

目前关于异构脱蜡催化剂的报导很多，例如，美国专利USP5990371、5833,837、5817907、5149421、5135638、5110445、4919788、4419420、4601993、4599162、4518485等都是涉及异构脱蜡技术，其中使用的酸性组分主要有丝光沸石、SAPO-11、SAPO-31、SAPO-41、ZSM-22、ZSM-23、SSZ-32、Nu-10、KZ-2和ISI-1等。虽然上述这些材料都能够在一定程度上使石蜡烃发生异构化反应，但由于TON结构分子筛具有特殊的孔结构和合适的酸性质，有利于正构烷烃异构化性能的发挥。而且，目前公开的含TON分子筛的催化剂还可通过改性处理进一步提高其反应性能，尤其是改善其异构化选择性。

目前用IB元素改性的催化剂广泛用于石油炼制催化剂中，例如乙炔或丙炔的选择性加氢制乙烯或丙烯催化剂，乙醇的选择性氧化制甲醛催化剂等。但IB元素改性分子筛应用于长链正构烷烃异构化反应方面还没有见到报道。

一般认为当碳原子个数超过8个以后，其异构化反应的机理都是按照锁钥机理进行，目前对长链烷烃异构化反应研究最有意义，取得最大进展，并已经工业应用的典型代表就是异构脱蜡，异构脱蜡就是选择性的将石蜡组分进行异构化反应生成异构化产物，这样不仅使产物的倾点降低，流动性能提高，而且可以提高目的产品的收率和质量，受到极大的重视。由于含蜡石油组分的结构十分复杂，石蜡组分本身就是一些长链正构烷烃或者末端有轻度分支的异构烷烃，其反应机理与其他C₈以上的正构烷烃异构化机理相同，所以目前研究该类催化剂最多的是用纯的正构烷烃为模型化合物，研究其异构化反应性能，为更具有代表性，所选用模型化合物最多的是正十二烷和正十六烷，尤以正十二烷的研究为最多。

发明内容

为克服现有技术的不足之处，本发明提供了一种高选择性正构烷烃异构化催化剂及其制备方法。与参比催化剂相比，在达到相近的转化率条件下，该催化剂异构化反应的选择性明显提高。

本发明催化剂含有TON型分子筛、无机耐熔氧化物和加氢组分，其中TON型分子筛含有IB族元素，以金属计，IB族元素在分子筛中的重量组成为0.5％～10％，优选为0.5％～5％。

本发明催化剂，以重量计，其组成如下：

含IB族元素的TON型分子筛：10％～90％；

加氢组分，以金属计：0.1％～5.0％；

无机耐熔氧化物：余量。

所述的TON型分子筛为ZSM-22、Nu-10、KZ-2和ISI-1中的一种或多种，优选为ZSM-22分子筛。所述TON型分子筛的硅铝摩尔比为50～200，优选为70～150。