[发明专利]由粘土得到的沸石制备改进的催化剂的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年3月18日提交的美国临时专利申请第61/315308号的权益，其公开内容通过引用并入本文中。

发明领域

本发明涉及制备含有通过在碱性条件下用二氧化硅来源处理粘土而得到的沸石的催化剂的方法。该方法尤其关于为适用于流化催化裂化工艺的催化剂制备沸石。

发明背景

催化裂化是一种在商业上获得非常大规模应用的石油炼制工艺。大部分石油炼制产品是使用流化催化裂化（FCC）工艺生产的。FCC工艺典型地包括通过在循环式催化剂再循环裂化工艺中使原料与循环的可流化催化裂化催化剂藏量接触，来把重烃原料裂化成较轻质的产品，所述可流化催化裂化催化剂藏量由平均粒径在大约20至大约150 μm、优选地大约50至大约100 μm范围内的颗粒组成。

当通过在催化剂存在下于升高的温度下发生的反应而把较高分子量的烃原料转化成较轻质的产品（其中大部分的转化或裂化是在蒸汽相中发生）时，发生催化裂化。原料被转化成汽油、馏出液和其它液体裂化产品、以及每分子中有四个或更少碳原子的较轻质的气体裂化产品。 该气体部分由烯烃组成、部分是由饱和的烃类组成。还产生残渣和焦炭。裂化催化剂典型地是由多种成分来制备，其中每一种成分被设计成增强催化剂的总体性能。FCC催化剂一般是由沸石、活性基质、粘土和粘合剂所组成，所有成分均结合入单个颗粒中。

沸石成分主要负责转化（例如裂化）烃。存在一些适用于此目的沸石。合适的大孔沸石包括结晶铝硅酸盐沸石（例如合成八面沸石，即Y型沸石、X型沸石、和β沸石）及它们的热处理的（煅烧）衍生物。被频繁使用的沸石包括超稳定的Y型沸石（USY），例如美国专利第3,293, 192号中公开的那些。

还已知由某些粘土获得的沸石。参见美国专利3,459,680。这种沸石可以通过在碱性条件（在专利3,459,680中称为苛性的）下用二氧化硅来源处理粘土粉末而以结晶形式制备，并且将所得沸石与基质前体混合而形成适用于转化工艺的催化剂。也可以将含有预先成形的粘土的颗粒（诸如喷雾干燥的微球）处理成适合于此类工艺的尺寸和形状，并且可以在颗粒内原位产生沸石。参见美国专利4,493,902和6,656,347。在任一方法中，所得沸石包含金属杂质，例如包括通常存在于用于制备这些沸石的粘土中的铁、镁、钙和钛。这种杂质往往使二氧化硅-氧化铝沸石结构变得不稳定，因此导致该结构的塌陷。这导致沸石表面积的损失，因此导致烃转化工艺中的催化活性的损失。而且，与由合成原料制得的沸石相比，由粘土制得的沸石往往具有更小的晶体大小因此具有更低的湿热稳定性。

发明内容

已发现，当由粘土得到的沸石是含沸石的催化剂的一种成分时，将钇添加到由粘土得到的沸石中可以改进沸石表面积的保留。

基于此发现的本发明的方法包括：

（a）在碱性条件下用二氧化硅的来源处理粘土以产生沸石；和

（b）将该沸石与钇化合物混合，其中，作为Y₂O₃测量的钇是以基于沸石为0.5至15重量%的量存在于该组合物中。

当由已被煅烧成一个或更多个其特有相变（例如偏高岭土粘土、尖晶石和/或莫来石）的高岭土或高岭粘土制备沸石时，本发明尤其适合。碱金属氢氧化物、硅酸盐或铝酸盐是用于产生本发明的碱性条件的合适的试剂。硅酸钠、胶体二氧化硅、沉淀二氧化硅、硅胶和稻壳灰是二氧化硅的合适的来源。粘土与二氧化硅来源的组合物任选地包含促进沸石结晶的晶种，尤其在碱性条件下。

本发明尤其适合于由包含金属杂质（例如，由铁、镁、钙和钛得到的化合物）的粘土所制得的沸石，这些金属在产生沸石后可以存在于沸石中。

以在沸石的0.5至15重量%范围内的量将钇化合物与沸石混合，钇作为其氧化物Y₂O₃来测定。钇化合物优选地含有，相对于总氧化钇加稀土金属氧化物，不多于50重量%的稀土金属氧化物。因此，以0.01至1的稀土金属氧化物与氧化钇的重量比率包含稀土金属氧化物的钇化合物是合适的。

其中钇化合物基本上由钇化合物或钇部分所组成的实施方式是尤其适合的。

选自卤化钇、硝酸钇和硫酸钇的钇化合物是尤其合适于本发明的化合物。