[发明专利]一种生产甲苯和碳八芳烃的催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种以苯和重芳烃为原料生产甲苯和碳八芳烃的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着石油化工工业的迅猛发展，在芳烃领域，苯（B）及重芳烃，尤其是碳十以上重芳烃（C₁₀⁺芳烃）的综合利用越来越重要：一方面，随着各企业乙烯装置的增加及煤化工的发展，苯的产量不断增加，同时，国内对汽油中苯含量的要求日趋严格，造成国内纯苯产量越来越大。据不完全统计，2012年产量在1100万吨以上，而苯胺、苯酚丙酮、苯乙烯等下游产品需求量在900万吨/年左右，因此，纯苯市场供过于求的形势将长期存在，有必要为其寻找新的应用领域。从实际的市场情况看，近两年纯苯市场需求的增长赶不上产量的增长，市场价格一直呈下滑的趋势，因此，采用甲苯歧化工艺路线，利用宝贵的甲苯资源生产低附加值的苯产品，越来越不经济；另一方面，由于新的PX项目陆续开工，一些老的异构化装置进行了改造，造成了碳八芳烃（C₈芳烃）资源越来越紧张，价格一直居高不下。

目前国内对于重芳烃的利用，或是进行歧化反应，或是进行脱烷基反应（重芳烃轻质化技术）。而上述技术存在以下问题：首先，不能以苯为原料，反而或多或少都要产生苯；其次，对重芳烃的利用主要局限在碳九芳烃（C₉芳烃），对C₁₀⁺芳烃利用非常有限。

因此，如何利用现有的苯及重芳烃，生产甲苯和C₈芳烃，就日益引起人们的兴趣。目前，国内外还没有相关成熟技术的报道。

中国专利申请CN1443736A和CN1443737A披露了一种苯与碳九及其以上芳烃烷基转移的催化剂和采用该催化剂的芳烃烷基转移方法。所述催化剂包括硅铝比为3-500的氢型沸石10-80份、载于沸石上的钼的金属和/或氧化物0.01-20份以及粘结剂10-90份。但所述催化剂处理碳十及以上重芳烃的能力有限。

中国专利申请CN1884238A中也提及了一种苯与碳九及以上芳烃烷基转移的方法和催化剂；但上述方法和催化剂存在烷基转移反应活性和选择性低的问题。

中国专利申请CN1506341A中提及了一种以苯和碳九芳烃生产二甲苯的工艺方法。在该方法中，采用气固相固定床反应器，所采用的催化剂含氢型沸石10-90重量份，且沸石的硅铝比为3-500，沸石上负载铋的金属或/和氧化物0.05-10重量份，以及选自铬、锆、钨、镧、铼或银中的至少一种金属或/和氧化物0.1-10份，粘结剂氧化铝10-60份。但该专利技术仅涉及苯与碳九芳烃反应，未能解决碳十及以上重芳烃的处理问题。

发明内容

本发明的目的之一在于：提供一种具有良好的机械强度和催化反应性能的芳烃转移催化剂。

为了实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案如下：一种以苯和重芳烃为原料生产甲苯和碳八芳烃的催化剂，以催化剂重量为100wt%计，所述催化剂包括1-25wt%MOR沸石、1-65wt%ZSM-5沸石、0.01-3.0wt%的至少一种元素周期表第VA族元素（“物理化学手册”，第76版）、0.01-2.0wt%的至少一种元素周期表第Ⅷ族元素（“物理化学手册”，第76版）和余量的粘合剂；其中，所述MOR沸石和ZSM-5沸石均含有硅和至少一种选自铝、铁、镓和硼的元素T，且总的Si/T原子比大于5。

在本发明所述催化剂中，所述MOR沸石至少部分为其酸形式，优选几乎完全为其酸形式；该沸石含有硅和至少一种选自铝、铁、镓和硼的元素T，且所述T元素优选为铝和/或硼；该沸石总的Si/T原子比大于5，优选在5-300的范围内，进一步优选在10-150的范围内。

在本发明所述催化剂中，所述ZSM-5沸石至少部分为其酸形式，优选几乎完全为其酸形式；该沸石含有硅和至少一种选自铝、铁、镓和硼的元素T，且所述元素T优选为铝和/或硼；该沸石总的Si/T原子比大于5，优选在5-300的范围内，进一步优选在10-150的范围内。

在本发明所述催化剂中，所述沸石为至少部分、优选几乎完全为酸形式的，即氢（H⁺）型的沸石。沸石中的钠含量为Na/T原子比低于0.5，优选低于0.1，更优选低于0.02。

在本发明所述催化剂中，优选地，所述第VA族金属选自锑和铋；所述第Ⅷ族金属选自铂和钯。

在本发明中，如无特别说明，所述“选自”均为选自所述列出物质中的一种或多种。