[发明专利]制备烃芳构化催化剂的方法、该催化剂以及该催化剂的用途

说明书

发明背景

本公开通篇中使用的单位、缩写、术语等等的描述概括在表1中。

沸石是一种结晶的水合铝硅酸盐，可以在沸石晶体的骨架中含有其它金属，或者可以在沸石上沉积、交换或浸渍(即在表面上或在孔隙中)。制备沸石的方法包括(a)制备氧化硅与铝氧化物来源的含水混合物；和(b)将所述含水混合物保持在结晶条件下直到形成沸石晶体。在结晶结构中，存在可以相互连接的孔隙和通道。这些孔隙和通道的尺寸与构型允许特定尺寸的分子进入。沸石尤其用作异构化、甲苯歧化、烷基转移、氢化、烷低聚和芳构化的催化剂。芳构化是可以包括烃类脱氢(如果该烃是饱和的)、脱氢烃的环化和环化烃的芳构化的步骤的多步法。

烃芳构化的一种此类实例是石脑油的芳构化。石脑油是主要为直链、支链和环状脂族烃的混合物，轻质石脑油每分子具有五至九个碳原子，重质石脑油每分子具有七至十二个碳原子。通常，轻质石脑油含有环烷烃，如环己烷和甲基环戊烷，以及直链和支链的链烷烃，如己烷和戊烷。轻质石脑油通常含有60至99重量％的链烷烃和环烷烃。轻质石脑油可以表征为具有70至150克/摩尔的分子量范围、0.6至0.9克/立方厘米的比重范围、50至320℉(10至160℃)的沸点范围以及室温下5至500mmHg的蒸气压范围的石油馏出物。轻质石脑油可以通过多种方法例如蒸馏获自原油、天然气冷凝液或其它烃类料流。

沸石可以通过以下方法成形为催化剂：首先将沸石成形为成型沸石体(例如挤出物)并随后进一步改性该成型沸石(例如离子交换、金属沉积)以制造催化剂。或者，该沸石可以首先改性(例如离子交换、金属沉积)并随后可以将改性沸石成形为成型催化剂。形成成型沸石体或成型沸石催化剂可以通过用耐高温(refractive)氧化物或氧化物(如Al₂O₃、SiO₂、SiO₂-Al₂O₃等等)组合粘接该沸石来实现，其中，取决于催化剂所用于的催化反应，某些耐高温氧化物材料可能尤其优选。例如，可以使用二氧化硅粘结剂或基本含二氧化硅的粘结剂取代氧化铝粘结剂用于芳构化反应。但是，此类二氧化硅粘结剂可能无法提供具有所需机械强度的催化剂，这会导致用于商业反应器的催化剂完整性的劣化。

可以测量成形催化剂(例如挤出的催化剂)的机械强度以确保其在用于反应器中的过程中保持物理完整性的能力。存在几种用于测量催化剂强度的方法。一种此类方法包括通过将试样放置在两个平坦表面之间、施加压缩载荷并测量压碎该试样(piece)所需的力来测量平压强度。平压以磅力每毫米(lbf/mm)或磅每毫米(lb/mm)为单位报道。

用于诸如轻质石脑油芳构化的应用的二氧化硅粘结成形沸石催化剂常常表现出对用于特定商业反应器而言低的或不可接受的机械强度，例如，对于圆柱形(1/8英寸(3.2毫米)直径)成型挤出催化剂小于2.0lb/mm。具有改善的机械强度的沸石催化剂和制造方法因此将是合意的。具有对于石脑油芳构化的改善的选择性和/或转化率的沸石也将是合意的。

发明概述

本文中公开的是催化剂、其制造与使用方法。

在一个实施方案中，成形催化剂可以包含：Ge-ZSM-5沸石；具有1至小于5重量％的非二氧化硅氧化物的包含二氧化硅的粘结剂；小于或等于0.1重量％的残余碳；0.4至1.5重量％的铂；和4.0至4.8重量％的Cs；其中重量百分比基于该催化剂的总重量计。

在一个实施方案中，制造成形催化剂的方法可以包括：混合未煅烧的Ge-ZSM-5沸石与粘结剂以形成混合物；将该混合物成形为成形沸石；煅烧该成形沸石以获得具有小于或等于0.1重量％的残余碳的成形沸石；用铯离子交换该成形沸石；在该成形沸石上沉积铂；并加热该成形沸石以获得最终催化剂；其中该最终催化剂包含4.0至4.8重量％的铯和0.4至1.5重量％的铂。

在一个实施方案中，由石脑油原料制造芳族化合物的方法可以包括：令该石脑油原料与任意上述催化剂接触；并芳构化所述石脑油原料中的化合物。

通过以下附图和详述例示上述和其它特征。

附图概述

现在参照附图，其为示例性实施方案，并且其中相似要素编号相似。

图1是实施例1-20的最大煅烧温度相对于残余碳水平的图解说明，其中在最大温度下的保持时间对11小时显示为正方形，对2小时显示为菱形。

图2是实施例1-20的最大煅烧温度相对于压碎强度的图解说明；