[发明专利]催化裂化用多级孔道沸石的合成方法

说明书

本发明提供了锆置换的多级孔道沸石组合物和制备这样的催化组合物的方法。一种这样的方法包括使用单一模板剂对锆置换的沸石进行骨架改性工艺以产生骨架改性的沸石，随后对骨架改性的沸石进行离子交换工艺以产生多级孔道沸石组合物。本发明还提供了使用这些锆置换的多级孔道沸石组合物进行烃类原料的催化裂化的方法。

技术领域

本公开涉及制备和使用多级孔道沸石的方法，特别是将多级孔道沸石用作石油原料的裂化的催化剂的使用方法。

背景技术

高苛刻度流体催化裂化(HS-FCC)工艺已经显示出将含有重油的炼油厂料流转化成含有轻质烯烃的产物料流的潜力。这些轻质烯烃适合于生产大量的丙烯和高辛烷值汽油。HS-FCC工艺能够生产的丙烯产量是传统FCC装置的四倍，并且对于一定范围的石油料流具有更高的转化水平。由具有宽范围品质的各种原料实现最大丙烯产率和有效转化率对HS-FCC的催化剂设计提出了相当大的挑战。用于FCC的常规原料范围从加氢裂化的底部产物到重质进料馏分，例如真空瓦斯油和常压渣油。然而，这些原料是有限的，并且要通过昂贵且能量密集的精炼步骤获得，因此，预计无法满足增长的市场需求。

典型的FCC催化剂由沸石、活性基质(添加剂)、非活性基质(填料)和粘合剂组成。在该工艺中，前两种组分是将进料裂化的主要驱动剂。填料和粘合剂通过提供适当的颗粒强度和形态而有助于催化剂的整体活性。由于沸石的形状选择性、特殊的孔结构和较大的比表面积，因而在HS-FCC催化剂中沸石的存在提高了轻质烯烃的产率。然而，当沸石的晶体尺寸接近轻质烃类的分子直径时，反应物或产物分子在微孔内的扩散通常是反应的限速步骤。此外，在扩散控制状态下，对晶体表面上的焦炭形成是有利的，这阻碍了孔的可及性，因此使催化剂失活。

发明内容

开发了本公开中的不同实施方案以解决本领域中的这些缺点。为了控制焦炭形成并降低反应物和产物烃类的扩散限制，制造了具有低扩散阻力和更大外表面积的微/中孔结晶沸石。

实施方案包括制造多级孔道沸石组合物的方法。一种这样的方法包括以下步骤：对初始沸石和锆源进行部分同晶置换工艺以产生锆置换的沸石；然后，使用单一模板剂对锆置换的沸石进行骨架改性工艺以产生骨架改性的沸石；以及对骨架改性的沸石进行离子交换工艺以在骨架改性的沸石的至少一部分中产生多级孔结构，从而得到多级孔道沸石组合物。该方法可以进一步包括煅烧多级孔道沸石组合物的至少一部分并使多级孔道沸石组合物与蒸汽接触的步骤。该方法可以进一步包括用磷、镧和锰中的一种或以上浸渍多级孔道沸石组合物的至少一部分的步骤。

锆源可以为氯化锆、硫酸锆、硝酸锆和氧化锆中的一种或以上。单一模板剂可以为四铵盐或氢氧化物。初始沸石可以为ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-38和ZSM-48中的一种或以上。在一个实施方案中，锆源为氯化锆，并且初始沸石为ZSM-5。

在一个实施方案中，骨架改性工艺包括以下步骤：使锆置换的沸石与四丙基氢氧化铵(TPAOH)接触以产生经TPAOH处理的沸石；对经TPAOH处理的沸石进行水热老化；以及煅烧经TPAOH处理的沸石的至少一部分，以产生骨架改性的沸石。在一个实施方案中，离子交换工艺包括以下步骤：使骨架改性的沸石与酸接触以在骨架改性的沸石的至少一部分中产生多级孔结构，从而得到多级孔道沸石组合物。

在一个实施方案中，离子交换工艺包括以下步骤：使骨架改性的沸石与氯化铵接触以在骨架改性的沸石的至少一部分中产生多级孔结构，从而得到多级孔道沸石组合物。