[发明专利]低碳烃芳构化催化剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低碳烃芳构化催化剂的制备方法。

背景技术

芳烃被广泛应用于合成纤维、合成树脂、合成橡胶以及各种精细化学品，是不可或缺的基本有机化工原料；此外非苯芳烃还是生产高辛烷值汽油的重要调和组份。近年来，芳烃下游产品发展迅速，导致国内外市场对芳烃的需求持续增长，其中中国对芳烃的年需求增长率在10%以上。

C4~C6低碳烃和含有C4~C6低碳烃的混合烃类是石化和炼油行业的副液，产自乙烯工程、炼油厂和天然气净化过程。众多低碳烃类中除少数组分被抽提用作化工原料外，很大部分都用作廉价燃料，主要原因是燃料价格较高。随着我国西部大开发战略和西气东输工程的顺利实施，以及从煤出发合成二甲醚技术的大规模使用，低碳烃终将被管道天然气等更为廉价的燃料逐渐挤出民用市场。将这些低碳烃类通过芳构化工艺转化为芳烃，不仅可为芳烃生产开辟新原料来源，且可优化利用轻烃资源，提高石化企业经济效益。

目前对低碳烃芳构化的研究主要集中于分子筛催化剂，特别是ZSM-5分子筛上。专利CN101530813A公开了一种用于碳四液化气芳构化反应的分子筛催化剂制备方法，采用稀土-ZSM-5/ZSM-11共结晶分子筛为母体，经过碱处理-水蒸气处理-负载锌之后制得催化剂。在470~520℃，压力0.3~0.9MPa，重量空速0.5~1.5小时^-1的反应条件下，催化剂单程寿命考察到第30小时，芳烃收率为62重量%左右。

专利CN1586721A公开了一种用于碳四液化石油气芳构化的分子筛催化剂制备方法，采用晶粒度为10~500nm的高硅沸石，进行水蒸气处理和有机酸扩孔改性制得催化剂，不添加金属组分。在400℃、压力3MPa、重量空速0.8小时^-1的反应条件下，催化剂单程寿命考察到第10天，芳烃收率为49重量%左右。

专利CN1232071A公开了一种由Zn、稀土、ZSM-5和氧化铝组成，并进行了水蒸气处理改性的芳构化催化剂制备方法，其中Zn物种通过[Zn(NH₃)₄]²⁺的形式被引入分子筛催化剂。该催化剂在520~550℃，质量空速0.6~1.5小时^-1的反应条件下对混合碳四进行芳构化反应，芳烃产率大于40%的单程运转时间为300~450小时。

专利CN1340601A公开了一种由ZnO、ZSM-5分子筛、氧化铝以及VA或VIB族氧化物组成，并进行了水蒸气处理改性的芳构化催化剂制备方法，用于正己烷和混合碳四的芳构化反应。该催化剂在450~600℃，压力0.1-1.0MPa，质量空速0.2~12小时^-1的反应条件下对混合碳四进行芳构化反应，芳烃产率大于41%的单程运转时间为470小时。

上述技术中催化剂的单程寿命均在500小时以内，表明催化剂的反应稳定性不理想，这导致反应过程中反应器切换再生频繁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中芳构化催化剂反应稳定性不好的问题，提供一种新的低碳烃芳构化催化剂的制备方法。该方法制备的催化剂用于低碳烃芳构化反应中，具有良好的反应活性和稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种低碳烃芳构化催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a）将50~90份ZSM-5分子筛和10~50份粘结剂捏合成型，得到成型催化剂前驱体混合物Ⅰ；

b）将混合物Ⅰ在常压、温度为200~700℃、空速为0.1~20小时^-1条件下水蒸气处理0.1~40小时，得到前躯体Ⅱ；

c）将前躯体Ⅱ置于浓度为0.1~5摩尔/升的酸溶液中，在温度为20~95℃条件下处理0.1~24小时，得到前躯体Ⅲ；

d）通过浸渍法向前躯体Ⅲ负载选自VIII、IIB或IIIA族中的至少一种元素，即得到所述低碳烃芳构化催化剂；其中，负载量为前躯体Ⅲ重量的0.1~10%。