[发明专利]用于正构烷烃直接芳构化的双金属无酸铝硅酸盐多孔复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于正构烷烃直接芳构化的双金属无酸铝硅酸盐多孔复合材料及其制备方法和应用。该双金属无酸铝硅酸盐多孔复合材料是由具有活性位点的金属和非酸性多孔铝硅酸盐的基体材料，其中基体材料为包括ZSM‑5型在内的分子筛。具有活性位点的金属是Pt，Pd，Na，K，Ca和Ba的一种或多种的混合物，每种金属在基体材料上的负载量是基体材料质量的0.1‑10％。本发明制备的双金属无酸铝硅酸盐多孔复合材料能够实现多种烷烃(C₆‑C₁₀)向芳烃等高附加值的化学品的转化，同时生产较少的焦炭。

技术领域

本发明属于石油精炼领域，特别涉及一种用于正构烷烃直接芳构化的双金属无酸铝硅酸盐多孔复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)等芳烃化合物作为重要的化工原料，可用于生产多种重要的高分子材料和化学品。目前BTEX制备的主要途径是通过石脑油等石油原料的催化重整，但现有技术存在目标产品选择性低、结焦高、催化剂失活快等问题，凸显出优化现有技术的重要意义，如何改进BTEX的生产过程成为了化工行业多年来持续的研究热点。此外，随着汽油作为燃料的使用量受环保等因素影响而到达瓶颈，优化这类过程、将石油原料更为高效地转化为化工原料日益受到关注，以便更多地利用石油原料生产高价值的化工原料，降低对于燃料用途的依赖。

传统石油原料的热裂解往往伴随着较低的能量效率和产品选择性，这一问题可以通过在反应中使用催化剂(通常是多相催化剂)来改善和克服，从而提高目标产品的选择性和化工流程的能量效率。在石油原料催化裂化过程中，常使用基于分子筛的多相催化剂以促进目标反应的进行。实际上，分子筛是烃类转化中应用最广泛的材料之一。在众多分子筛材料中，HZSM-5这一微孔MFI结构的硅铝酸盐被广泛用于石化产品裂化和精炼，可以有效提高石油精炼产品的辛烷值。同时，HZSM-5具有可控的裂化能力和产品选择性，这些性能可以通过改变硅铝比来改变沸石的酸度来有效地调整。通过金属的负载，HZSM-5催化剂效率可以进一步提高，催化剂的稳定性也可以得到大幅提升。例如，通过调整产物选择性，抑制多环芳烃化合物(C₁₀₊)这类商业价值低、并且可能成为生焦前体的产物生成，可以使目标产物的选择性和催化剂的寿命得到显著改善。催化剂的酸性也可能对其性能有着显著的影响。例如，被广泛认为是对石脑油进行直接芳构化的最具选择性的催化剂之一的Pt/KL，其酸性位点被K原子所占据，从而在抑制了原料碳链的裂解的同时，避免齐聚效应的发生、降低多环芳烃的产生。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种用于正构烷烃直接芳构化的双金属无酸铝硅酸盐多孔复合材料及其制备方法和应用，可以将C₆-C₁₀烷烃原料高效地转化为芳烃产物。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

用于正构烷烃直接芳构化的双金属无酸铝硅酸盐多孔复合材料，该复合材料用于对碳链长度在6到10之间的烷烃原料进行芳构化，且复合材料为基于双金属负载的多孔铝硅酸盐，其摩尔比组成如下:wM¹·xM²·ySiO₂·zAl₂O₃，其中w＝0～9.23*10^-2，x＝0～3.09*10^-2，y介于4.36*10^-2和2.84*10^-3，M¹和M²为Pt、Pd、K、Na、Ca和Ba中的任意两种。

用于正构烷烃直接芳构化的双金属无酸铝硅酸盐多孔复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)配制有机模板剂水溶液，其中有机模板剂质量分数为10-40％的水溶液，添加铝源前驱体后搅拌均匀，铝源前驱体含量根据复合材料中的铝含量计算确定；