[发明专利]耐钠的沸石催化剂及其制备方法

说明书

 

相关申请

本申请要求2010年11月24日提交的美国临时专利申请61/416911的优先权和权益，其内容在这里通过引用并入本文。

 

发明领域

本发明涉及适用于流化催化裂化方法的催化剂。本发明特别是涉及包含沸石的催化剂，其中所述沸石具有相对高含量的钠。本发明进一步涉及使用这样的沸石来制备催化剂，以及其在流化催化裂化方法中的用途。

 

发明背景

催化裂化为大规模商业应用的石油精炼方法。大部分的炼油厂石油产品使用流化催化裂化（FCC）方法来制造。FCC技术典型地涉及通过在循环催化剂再循环裂化过程中令原料与循环的可流化催化裂化催化剂藏量(inventory)接触而将重质烃原料裂化至更轻的产品，所述催化剂藏量包含平均粒径为约20 μm至约150 μm、优选约50 μm至约100 μm的颗粒。

当相对高分子量的烃原料通过在存在催化剂和高温下发生反应而转化为更轻的产品时，发生催化裂化，大多数的转化或裂化发生在气相中。所述原料被转化为汽油、馏出物和其它液态裂化产物，以及每个分子具有四个或更少的碳原子的更轻的气态裂化产品。气体一部分由烯烃构成并且一部分由饱和烃构成。还产生了底部残留物和焦炭。裂化催化剂典型地由许多组分来制备，其中的每一个均被设计为用以提高催化剂的总体性能。沸石材料在当今所使用的大多数FCC催化剂中均为主要成分。

然而，当暴露至不同的污染物时，特别是当暴露至钠时，沸石在FCC方法中的催化活性容易失活。钠会导致沸石结晶性的丧失，并且如果还存在钒的话，这种丧失会被进一步恶化。参见多相催化手册（Handbook of Heterogeneous Catalysis），Ertl等编著，第二版，2008，页码2752-2753。钠由此会不利地影响汽油产率，并且不利地增加底部残留物和焦炭。钠污染物的来源不仅仅包括存在于贯穿FCC单元的原料中的钠，而且还包括在制备沸石的过程中所添加的原料中存在的钠，例如在FCC催化剂中所使用的沸石通常为由硅酸钠所制得的合成沸石。因此，合成沸石会经历显著的交换过程以降低钠含量，其通常需要将钠含量从例如在刚结晶之后存在于沸石中的13-14wt%的钠降低至1%或更低的水平。这些交换可能很多，并且利用铵、稀土金属或可以交换存在于沸石中的钠阳离子的其它阳离子来实施。这样的过程可能是高成本的，并且在利用稀土金属时往往如此。存在于进料中的钠可以通过脱盐设备来移除，但是这些设备以及它们的操作增加了加工原料的成本。由此需要降低由传统上采取的用于减少FCC催化剂的钠污染物的步骤所导致的成本。

 

发明概述

已经发现将钇化合物添加至沸石可以改善沸石对于钠的失活作用的耐受性。据此，本发明允许由含钠沸石来制备相对活跃的催化剂，包括高于催化剂制造商通常所指定的水平的钠含量。本发明由此允许催化剂制造商利用钠含量高于至少1.3wt%钠，或者18.6 μgNa₂O每平方米（m²）的沸石表面积或者更大(例如在22-50 μgNa₂O每平方米（m²）的沸石表面积的范围内的含量))的沸石。

因此，本发明的一个方面包括用于通过将含钠沸石与钇化合物结合，并形成包含该含钠沸石和该钇化合物的催化剂来制备这样的催化剂的方法。

所述方法典型地包括进一步将该沸石和无机基质前体，例如像选自由氧化铝、二氧化硅、硅铝及其混合物构成的组的那些。胶溶氧化铝，例如来自于水合氧化铝(如拟勃姆石或者勃姆石)的那些，是特别合适的前体。胶态二氧化硅为另一种特别合适的前体，并且当使用这样的前体时，本发明将会是特别有利的，因为胶态二氧化硅作为被用于制备其的原料的结果经常会包含钠。

所述的钇化合物通常为可溶液水或酸的钇盐，并且包括卤化钇、硝酸钇、碳酸钇、硫酸钇、氧化钇和氢氧化钇。

本发明的其它实施方案包括其中钇化合物和沸石作为在沸石上交换的钇阳离子而被引入其中的方法。