[发明专利]分子筛催化剂、其制备方法及其在乙苯脱烷基反应和二甲苯异构化反应中的应用

说明书

本发明提供了一种分子筛催化剂、其制备方法及其在乙苯脱烷基反应和二甲苯异构化反应中的应用。该分子筛催化剂包括催化剂载体及活性成分，催化剂载体包括氢型纳米沸石，氢型纳米沸石中SiO₂与Al₂O₃的摩尔比为50～100:1；催化剂载体具有微孔结构，且微孔孔容为0.17～0.23mL/g，总孔容为0.48～0.52mL/g；活性成分包括负载在氢型纳米沸石上的碱性金属氧化物和贵金属氧化物。具有上述组成的分子筛催化剂具有较低的制备成本，同时还具有催化选择性和稳定性较高，副反应少等优点。

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体而言，涉及一种分子筛催化剂、其制备方法及其在乙苯脱烷基反应和二甲苯异构化反应中的应用。

背景技术

石油化工中间产品C8芳烃是石脑油重整、裂解的产物，其包括间二甲苯，邻二甲苯和乙苯，乙苯含量可占到10％～30％。重整油的主要成分包括苯，甲苯和二甲苯(苯，甲苯，二甲苯也简称BTX)，同时还含有乙苯。在BTX中，最重要的成分是苯和二甲苯，二甲苯包括对二甲苯PX、间二甲苯MX和邻二甲苯OX。由于对二甲苯PX是生产聚酯，树脂，医药品及清洁剂等的重要原料，需求量大，是石化产业中重要的产品之一。一般的生产商会将苯、甲苯和二甲苯从重整油中分离出来，剩余下C8芳烃。然后将C8芳烃进行二甲苯异构化工艺，使间二甲苯、邻二甲苯通过催化反应转化为热力学平衡的二甲苯混合物，以形成对二甲苯。二甲苯异构化就是将含贫PX的C8芳烃，通过催化剂作用转化为接近平衡组成的C8芳烃，结合PX分离工艺，通过循环操作逐步将邻二甲苯OX、间二甲苯甲苯MX和乙苯EB全部转化为PX，达到增产PX的目的。

目前二甲苯异构化催化剂大多采用贵金属双功能催化剂，催化剂既有酸性功能，又有金属活性功能。酸性功能使OX、MX转化为PX；贵金属活性功能使EB通过催化加氢、脱氢反应转化为PX，且使饱和烃裂解(有助于除去杂质和减少结焦)等。但是含贵金属的催化剂价格高昂，同时反应初期贵金属加氢活性太高，会使OX、MX和PX加氢转化为饱和烃，并进一步发生催化裂解转化C1～C4气态烃，而导致二甲苯的损失。

目前碳八芳烃二甲苯异构化催化剂按乙苯转化的技术途径，主要分为乙苯脱乙基(至苯)型反应工艺与乙苯转化型反应工艺(转化为二甲苯)两种应用技术领域；而对应用于乙苯脱乙基型反应工艺的碳八芳烃二甲苯异构化催化剂研究较少。

现有文献提供了一种应用低二氧化硅ZSM-12型沸石的沸石催化剂体系将二甲苯异构化为对二甲苯的方法。该催化剂包含1～90wt％的二氧化硅/氧化铝摩尔比为45或更小的ZSM-12沸石组分，0.1～2wt％的铂族组分，以及无机氧化物粘结剂组分，还含有金属元素(如铼、钴、镍、镓、锌、铀)及卤素。该种催化剂能在C8环损失最小下，将二甲苯异构化为对二甲苯，以及乙苯异构化为二甲苯，从而减少芳环损失副反应，改善了芳烃合成工艺的产率。但是该贵金属催化剂价格高，且反应初期须添加卤化物做相应的减活处理，设备易于造成腐蚀。

另一篇现有文献提供了一种用于包括乙苯和二甲苯异构体混合物的原料的异构化方法。其包括：首先使原料与第一催化剂组合物在二甲苯异构化条件下接触，以制备与原料相比具有更高对二甲苯浓度的中间产物，然后使该中间产物与第二催化剂组合物在乙苯异构化条件下接触。第二催化剂组合物包括氢化-脱氢组分和具有十元环孔隙的分子筛，而且该第二催化剂组合物可有效地将中间产物中的至少部分乙苯选择异构化为对二甲苯，对二甲苯浓度大于乙苯异构化条件下的对二甲苯平衡浓度。但是，此类催化剂中需要含有贵金属，这使得催化剂的高昂；同时第二催化剂中贵金属元素的加氢活性太高，会发生OX、MX和PX加氢转化为饱和烃副反应，而使二甲苯损失。