[发明专利]新型固体超强酸烷烃裂解反应催化剂

说明书

本发明涉及石油的烃油裂化，特别是烃油的催化裂化。

石油的裂解通常在较高温度范围内进行，例如液相热裂解是在20～25大气压下，将石油的高沸点馏分加热到425℃以上，使其发生裂解。气相热裂法是将石油中高沸点馏分的蒸汽在650℃以上使之发生裂解。催化裂解则利用适当的催化剂，在几百度的温度下使高级烃类进行裂解。石油经过裂化工艺处理，可使汽油的产量由20%提高到80%。

本发明的目的在于提供一种在低温条件下（室温或更低）对石油裂解具有优良催化活性的新型固体超强酸催化剂，减少设备投资，节约大量能源。

本发明是以通式为AxByCz的金属合金、卤素和适量溶剂组成的体系，其中，A＝La、Ce、Pr、Er、Ti、Th、Sm、Cu、Ir或混合稀土，x＝0.5～2.0;B＝Fe、Ni、Mn、Ba、Zn，y＝0.0～1.0;C＝Al、Ga、In、Tl、z＝1.0～4.0。

卤素系指F₈、Cl₈、Br₈、I₈或者它们的混合物，卤素使用量是能使所述的金属合金全部卤化。

所使用的溶剂可以是CS₂、CCl₄、CH₂Cl₂、CH₂Br₂或C₂H₄Cl₂等。金属合金与溶剂的重量比为1∶15～60。

上述金属合金-卤素与溶剂组成的体系是一种固体超强酸催化剂。该催化剂的通式可写成xAX_m·yBX_n·zCX_p（m、n和p分别是A、B、C的价数）。

本发明是按金属合金组分对应的原子比称取高纯（99.9以上）金属混合，在惰性气体（例如氩气）保护下，使用电弧炉（管式炉或者坩埚炉，800～1100℃保护1～3小时）反复熔炼3-5次，冷却，粉碎至100目以上，真空封存。然后，将合金粉末放入带有缓冲气压保护系统的反应器中，惰性气体保护（氩气或氮气等），加入溶剂（CS₂、CCl₄、CH₂Cl₂、CH_aBr₃或C₂H₄Cl₂等），再通入或加入相应数量的卤素，卤化时间为0.5～5小时，即可得到固体超强酸催化剂。

本发明是优良的烃油裂解催化剂，在使用溶剂沸点以下范围内，常温常压下或更低温度下，将烷烃加入制得的固体超强酸反应器中，搅拌。烃油裂解的主要产物为异丁烷和异戊烷，其它次要产物均为带支链的烷烃。下表是使用本发明正壬烷和正十六烷催化裂解后的产物。

产物    反应产物    正壬烷    正十六烷

主要产物    2-甲基-丙烷    2-甲基-丙烷

2-甲基-丁烷    3-甲基-丙烷

2-甲基-丁烷

次要产物    3-甲基-己烷    2-溴-2-甲基

-丙烷

2-甲基-壬烷    2-甲基-己烷

2-甲基-辛烷    3-甲基-己烷

3-甲基-戊烷    3-乙基-戊烷

2-甲基-庚烷    2，4-二甲基-戊烷

2,4-二甲基    2-甲基-庚烷

-己烷

3，4-二甲基    2，2，4-三甲基

-辛烷    -己烷

2，2，4-三甲基    2，5-二甲基

-己烷    -癸烷

3，5-二甲基    1，5，5，6-四甲基

-庚烷    -1，3-环己烷

2，5-二甲基    1，2，3，4-四甲

-癸烷    -苯

3-甲基-辛烷

本发明的实质性效果可从下述的实施例中得以体现。

实例1

按原子比将纯度为99.9%的海绵钛及铝块在WS-1型自耗电弧炉上反复熔炼三次，氩气保护。冷却，粉碎至100目，真空封存，图1是Al₃Ti合金的X-射线衍射谱图。

实例2

将实例1得到的Al₃Ti合金0.516克装入二颈瓶，加入16mlCH₂Cl₂（化学纯），氮气保护，搅拌，连通一橡皮胶囊作为缓冲气压保护系统，加入1.4ml溴液，使合金溴化。