[发明专利]一种芳烃和合成气烷基化催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及芳烃和合成气的烷基化领域，公开了一种芳烃和合成气烷基化催化剂及其制备方法与应用。该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分；A)所述的载体包含20～80重量％的MFI结构氢型分子筛或IMF结构氢型分子筛，以及20～80重量％的氧化铝；B)所述的活性组分包括以载体为基准计的含量为1～50重量％的第一金属和含量为1～20重量％的第二金属；所述第一金属为锌，所述第二金属选自铬、铜、镁和银中的至少一种，所述的芳烃为苯或甲苯。该催化剂用于芳烃与合成气的烷基化反应，特别是苯和合成气的烷基化反应具有较好的反应性能。

技术领域

本发明涉及芳烃和合成气的烷基化领域，具体地，涉及一种芳烃和合成气烷基化催化剂，制备该烷基化催化剂的方法，以及芳烃和合成气烷基化的方法。

背景技术

甲苯和二甲苯，尤其是对二甲苯都是聚酯工业中重要的原料，其主要来源为石化工业中的重整生成油以及乙烯裂解副产物。相对而言，苯的来源更加广泛，除了来自于石油工业外，炼焦、钢铁以及煤化工均有苯产品产出。同时由于国际上对燃料油环保要求越来越高，汽油中的苯含量也受到越来越多的限制，可以预期在未来市场上，苯的产能将趋于饱和。但是同时，随着石油资源的日趋枯竭，甲苯和二甲苯的来源则将日益紧张。

目前利用苯生产甲苯的绝大多数的方法是使用甲醇作为烷基化试剂，如CN102746095A公开了一种苯和甲醇或二甲醚制石油级甲苯的方法，以苯和甲醇或二甲醚为原料，在反应温度250～600℃，反应压力为0.05～5.0MPa、原料重量空速0.3～15h^-1条件下，原料在固体酸催化剂上发生烷基化反应，生成石油级甲苯。其中固体酸催化剂选自ZSM-5、ZSM-12、丝光分子筛、USY、β分子筛、UZM分子筛、EU-1分子筛或MCM-41分子筛中的至少一种；固体酸催化剂含有选自Mg、Ca、Ba、Zn、Ga、Mo、Ni、Co、W、Cu、Fe、Zr、Ti、Pt、Pd、Sn、Pb、La或Ce的金属元素中的至少一种；固体酸催化剂含有选自P、S、Cl、B的非金属元素中的至少一种。另外，在反应体系中可以通入一种或几种选自氢气、氮气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等气体作为稀释气，稀释气与原料中苯的摩尔比小于10.0。使用甲醇或二甲醚作为烷基化试剂的缺陷是，由于在酸性催化剂的作用下，甲醇或二甲醚自身的活性较高，从而发生较多的副反应，导致产物中尤其水相产物中酸性较高，难于处理。

US4487984公开了一种合成烷基芳烃化合物的方法，将芳烃化合物与氢气和CO的混合物相反应，其中催化剂包括(1)铜、锌、铝或铬的复合氧化物；(2)无定形或结晶硅铝酸盐(氧化铝：氧化硅比大于2：1)，得到反应产物烷基芳烃化合物。反应条件包括200～400℃和压力1～200atm；氢气：CO摩尔比＝1：1～5：1；芳烃化合物包括苯，烷基芳烃化合物为含有甲苯、乙苯、二甲苯和异丙基苯，或者芳烃化合物包括甲苯，烷基芳烃化合物为含有二甲苯、p-乙基甲苯、m-乙基甲苯、o-乙基甲苯、p-异丙基甲苯、m-异丙基甲苯、o-异丙基甲苯。优选所述催化剂含有复合物和硅铝酸盐的分离层。

US4665238公开了一种合成烷基芳烃化合物的方法，将芳烃化合物与氢气和CO的混合物相反应，其中催化剂包括(1)铜和铬的复合氧化物；(2)无定形或结晶硅铝酸盐(氧化铝：氧化硅比大于2：1)，得到反应产物烷基芳烃化合物。反应条件包括200～500℃和压力1～400atm；氢气：CO摩尔比＝1：1～20：1；芳烃化合物包括苯，烷基芳烃化合物为含有甲苯、乙苯、二甲苯和异丙基苯，或者芳烃化合物包括甲苯，烷基芳烃化合物为含有二甲苯、p-乙基甲苯、m-乙基甲苯、o-乙基甲苯、p-异丙基甲苯、m-异丙基甲苯、o-异丙基甲苯。其中复合物中氧化锌重量含量为10～99％，氧化铬的重量含量为1～99％。硅铝酸盐包括Y、X或L分子筛或丝光分子筛或五元结晶硅铝酸盐。