[发明专利]烃类的异构化方法、用于该方法的固体酸催化剂和异构化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用硫酸-氧化锆类固体酸催化剂来高效地使烃类异构化的方法以及用于该方法的异构化用固体酸催化剂和异构化装置。

背景技术

石油馏分等烃类的异构化反应在制造高辛烷值汽油基燃料或化学原料的工艺中是重要的反应。在制造作为甲基-叔丁基醚或烷基化汽油的原料的异丁烷时，正丁烷的异构化反应是特别重要的反应，另外，在制造汽油基燃料时，石脑油的异构化反应也是特别重要的反应。

传统的烃类异构化反应是在氢的存在下使一类由铂改性的催化剂与烃类接触来进行，所说催化剂的例子有铂-沸石、铂-氯化氧化铝等显示固体酸特性的氧化物。以铂-沸石催化剂催化的反应通常要使用含有数十个ppm水分的反应原料来进行，但是即使降低反应原料中的水分含量也不知道是否能够提高催化剂的催化活性，并且铂-沸石催化剂的催化活性通常要比铂-氯化氧化铝催化剂低得多。另一方面，已知在反应原料中的水分等杂质会导致铂-氯化氧化铝催化剂的活性降低，因此通常在进行反应时必须将反应原料中的水分控制在0.5ppm以下，优选在0.1ppm以下。当将反应原料中的水分控制在0.5ppm以下时，铂-氯化氧化铝催化剂能显示出的铂-沸石催化剂高得多的催化活性。然而，在使用铂-氯化氧化铝催化剂的异构化反应中，为了维持催化剂的活性，必须向反应体系内不断地导入有机氯化合物，并且在反应后必须从产物中分离除去氯化合物。现在，从包括分离除去工序中的腐蚀问题在内的环境保护的观点考虑，也应该避免使用这类氯化合物。

发明内容

因此，现在人们要求获得一种不必向烃类的异构化反应工序中导入氯化合物而且具有高活性的催化剂。本发明的目的是要解决上述存在的问题，提供一种不需使用氯化合物并能高效率地进行烃类异构的方法和在该方法中使用的催化剂以及用于实施该方法的异构化装置。

本发明人进行了深入的研究后发现，只要使用包含载体和担载在该载体上的硫酸成分的固体酸催化剂，所说载体含有氧化锆和/或含水氧化锆构成的部分，在此条件下通过把作为反应原料的烃中的水分含量降低至5ppm以下，优选1ppm以下来提高催化剂的活性，这样不需要向反应体系内导入含氯化合物也能高效地进行烃类的异构化反应，由于这一发现，从而完成了本发明。

也就是说，本发明的烃类异构化方法是使用一种包含载体和担载在该载体上的硫酸成分的固体酸催化剂，所说载体含有由氧化锆和/或含水氧化锆组成的部分，在氢的存在下使上述固体酸催化剂与水分含量在5重量ppm以下，优选在1重量ppm以下的原料烃接触，即能获得异构化的烃。所说固体酸催化剂优选含有选自第8族、第9族、第10族中一种以上的金属成分，而且/或者，所说载体优选含有由氧化锆和/或含水氧化锆构成的部分和由氧化铝和/或含水氧化铝构成的部分。

在本发明中，成为问题的水分含量是在反应体系中的水分含量。然而，作为原料之一的氢，通常可以容易地将其中的水分含量降低至0.5ppm以下，因此，实际上成为问题的是原料烃中的水分含量。

另外，本发明的异构化用固体酸催化剂包含载体和担载于该载体上的硫酸成分，而所说载体含有由氧化锆和/或含水氧化锆构成的部分，当将该固体酸催化剂应用于烃类的异构化反应时，在氢的存在下，使含有5重量ppm以下，优选1重量ppm以下水分的原料烃与上述的固体酸催化剂接触，从而获得异构化的烃。

附图的简要说明

图1是概略图，其中示出了用于实施本发明的烃类异构化方法的优选异构化装置的一个实例。在图1中，1表示原料罐、2表示泵、3表示氢的管路、4表示脱水装置、5表示催化反应器、6表示气液分离装置、7表示下部管线、8表示上部管线、9表示压缩机、10表示电加热器。

实施发明的最佳方案

[原料烃]

作为本发明异构化对象的原料烃，可以使用通过原油的精馏分离获得的轻质石脑油或总石脑油，或者通过流化催化裂解装置获得的丁烷。优选是沸点范围为-20℃～120℃，特别优选是沸点范围为-5℃～110℃的烃类的单一化合物或多种化合物的混合物。另外，这些原料烃的水分重量含量优选在5ppm以下，更优选在1ppm以下，最优选在0.5ppm以下。当烃中的水分含量超过该范围时，可以利用吸附剂等来降低其水分含量。

[异构化反应条件]