[发明专利]一种烷基化催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，尤其涉及一种烷基化催化剂。

背景技术

目前各国都高度重视保护人类赖以生存的环境，其中空气污染是亟待解决问题之一，随着经济发展，交通运输发展很快，车辆尾气的排放是空气污染的主要来源之一，提高汽油质量已刻不容缓。同欧美国家相比，我国汽油具有烯烃含量高、芳烃含量较低和硫含量较高的特点，难以满足口益严格的汽油标准的要求。添加环保的汽油调和组分，是改善汽油品质的有效方法之一。

异丁烷与丁烯烷基化反应产生的烷基化油就是一种燃烧清洁的汽油调和油，其辛烷值高，雷氏蒸汽压低，是汽油的最佳调和组分，可减轻环境污染，满足严格的环保法要求。但目前生产烷基化油仍采用50年前传统的烷基化工艺，即法和氢氟酸法，这些烷基化装置存在废硫酸回收和氢氟酸腐蚀、挥发等严重污染环境的问题。因此，各国投入大量的人力和财力进行研究，开发新一代无污染的固体酸烷基化催化剂，以取代目前使用的硫酸和氢氟酸液体强酸催化剂。

中国CN1174806C的专利公开了一种烷基化催化剂，该发明催化剂所包含沸石是Y-沸石，包括氢型Y沸石和USY-沸石、β沸石、MCM-22和McM-36。晶胞尺寸为24.34～24.72埃的Y-沸石，优选选晶胞尺寸为24.40～24.61埃，且二氧化硅与氧化铝摩尔比为7.18的Y-沸石，最优选晶胞尺寸为24.24～24.58埃且二氧化硅与氧化铝摩尔比为7.85～13.75的Y-沸石。

催化剂包含氢化功能组分。合适的氢化功能组分例如包含VIII族贵金属。基于固体酸的重量并以金属计，催化剂中VIII族贵金属的含量优选为0.01～2wt％，更优选0.1～1wt％。VIII族贵金属优选包含钯和/或铂。另外，该发明催化剂优选基体材料为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、粘土及其混合物。

该发明采用了VIII族贵金属钯和/或铂，增加了催化剂的成本；同时在催化剂再生时是采用加氢的方法，将焦炭的前身物加氢饱和，然后脱除出催化剂，这样会增加装置的氢耗和需要提供氢气来源。尽管这种催化剂的性能令人满意，但仍然需要进一步提高这些催化剂的催化活性、选择性和稳定性。

中国发明专利CN1207098C提出了以常规的氢型β沸石为母体，Si/Al比在15左右，比表面积是450～550m²/g范围。通过添加氧化铝或铝化剂进行补铝可以提高烷基化的反应活性和选择性。但该发明采用纯的氢型β沸石作为催化剂，这样的催化剂在工业上它无法保证催化剂形状和强度。

美国专利USP5,304,698提出了在异构烷烃的临界温度、压力下进行的烷基化工艺。是以MCM-22，MCM-36，和MCM-49作为烷基化的催化剂活性组分的。但MCM系列分子筛结构稳定性差，催化剂寿命短之，难以保证催化剂的长期平稳运转。

采用固体酸催化剂代替液体催化剂，虽然沸石和超强酸在烷基化反应上均显示很高的活性，但它们的寿命太短。氢型β沸石是当前公认的最优秀的烷基化催化剂之一，但是也存在活性下降快、催化剂寿命短之不足。在实验中发现单一分子筛其催化效果并不好，只有采用多种分子筛材料进行复合使用，催化性能会得到很好的改善。同时采用改性元素对分子筛进行改性处理，会使催化性能得到更好的提高。

发明内容

本发明针对现有技术烷基化催化剂在使用过程中活性下降快和寿命短的问题，提供了一种新的烷基化催化剂。

本发明的一种烷基化催化剂，由2～98重量％改性沸石和98～2重量％基体材料组成，优选10～90重量％沸石和90～10重量％基体材料，进一步优选包含20～80重量％沸石和80～20重量％基体材料，最优选包含50～80重量％沸石和20～50重量％基体材料，以催化剂总重量计。

本发明的一种烷基化催化剂的改性沸石是用稀土元素改性的H-Y沸石、氢型USY-沸石、氢型β沸石中的一种或一种以上，优选氢型β沸石。氢型β沸石的Si/Al比在15～100左右，比表面积是450～550m²/g范围。沸石采用稀土元素或其混合物进行改性处理，改性元素的含量是0.22～10％(重量)，最好是0.5～5％(重量)；

所述的基体材料由组分A、组分B和组分C三种组分组成。其中，组分A为氧化铝，组分B为磷酸铝，组分C为二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或粘土中任意一种，所述的基体材料中组分A、组分B和组分C的重量比为3∶0.1∶6.9到8∶1.2∶0.8之间。