[发明专利]磷酸硅铝异构化催化剂

说明书

发明背景

本发明涉及异构化催化剂体系以及所述体系在用于选择性降低烃油 原料中正链烷烃的含量的工艺中的应用。具体地，本发明涉及包括SAPO-11 磷酸硅铝分子筛的催化剂体系以及所述体系用于将正链烷烃转化为支链 烷烃的应用。

沸点为177℃～700℃且具有C₁₅～C₃₀碳原子数的烃油原料在柴油和润 滑基础油中找到应用。对于许多应用，所希望的是这些组分和油具有低的 凝固点、浊点和/或倾点。例如，喷气式发动机燃料的凝固点越低，越适合 于在极冷条件下进行操作；即使在非常低的温度下，没有外部加热下所述 燃料保持为液态且可自由流动。在润滑油情况下，所希望的是，倾点足够 低以使该油能够自由倾倒，从而即使在低温下可充分润滑。例如，每分子 含20个碳原子的直链烃的倾点(具有大约340℃的沸点，由此常被看作为 中间馏分)为约37℃，这使其不可能用作规格为-15℃的柴油。

在这些原料中，由于这些分子的高的粘度指数(VI)、氧化稳定性以 及低挥发性，链烷烃含量高油的市场持续增长。然而，对于需要低的倾点 或凝固点的应用，众所周知的是，含有高浓度正链烷烃的中间馏分和润滑 油范围烃油通常比含有低浓度正链烷烃的油具有更高的凝固点或倾点。[直 链的正链烷烃和只有少数支链的烷烃此处有时被称为石蜡]。作为正链烷烃 成分，尤其是长链的正链烷烃，赋予包含该成分的油不希望的特征，为了 生产有用的产品，通常必须去除或减少这些成分[通过“脱蜡”]。

为了提高柴油的低温性能以及获得高粘度指数(VI)润滑油，将正链 烷烃加氢转化为支链烷烃是生产高辛烷值汽油混合物成分的主要路线之 一。虽然通过选择性裂化正链烷烃进行脱蜡已经被广泛用于生产支链烷 烃，但是裂化可能伴随将有用的产物分解成低价值、无用的低分子量产品， 例如石脑油和气态C₁-C₄产品。[此处所用的术语“石脑油”是指主链中含 约C₅～约C₁₂碳原子的液态产品，其沸点范围通常低于柴油，虽然沸点上 限可能与柴油的初始沸点重叠。]

历史上，对使正链烷烃的异构化最大化而使不希望(竞争)的裂化最 小化的需求导致将多孔的磷酸硅铝(SAPO)作为加氢异构化的催化剂。 SAPO具有由氧原子连接的AlO₄、SiO₄和PO₄四面体骨架；由晶格网络形 成的通道的间隙使SAPO能够以类似于结晶硅酸铝例如沸石的方式用作分 子筛。

在加氢异构化过程中，SAPO筛结构能够从空间上抑制多支链异构体 (其更易于加氢裂化)的形成，从而获得提高的异构化选择性。SAPO分 子筛的特殊结晶网格决定了同质异构形状选择性；其中该分子筛的孔足够 “大”，可以形成所有可能的异构体；相反地，如果筛中存在空间限制，则 产物中“体积庞大的”同分异构体则不占优势。通常，随着催化剂的孔宽 度降低，甲基支链增多；而由宽的孔开口和大的空腔可以获得乙基和丙基 支链的异构体。

可以选择SAPO孔结构，使得特定的异构体产品能够迅速地流过孔， 从而使所述裂化最小化。例如，美国专利号5,282,958(雪佛龙研究与技术 公司)描述了包含大于等于10个碳原子的直链烷烃的脱蜡的工艺，其中 所述进料在特定的异构化条件下与中等孔径的分子筛接触，例如SAPO-11、 SAPO-31、SAPO-41，其晶粒尺寸≤0.5μ，孔直径在4.8～7.1埃之间。

在SAPO分子筛内存在路易斯酸性部位和碱性部位的条件下进行催化 加氢异构化反应，路易斯酸性部位的密度通常通过筛的离子交换容量 (I.E.C.)来测定。SAPO被看作具有起双功能的催化剂，其中的金属部位 有助于正链烷烃的加氢/脱氢以及酸性部位催化骨架异构化(其被视为通过 烷基碳正离子来进行的)。分子筛的电负性可以通过本领域的熟练技术人 员所公知的方法进行改变，例如通过在特定范围和/或离子交换条件下改性 Si/Al比。