[发明专利]催化裂解制乙烯丙烯的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于催化裂解制乙烯丙烯的催化剂。

背景技术

随着社会的发展，我国乙烯丙烯的市场需求急剧增加，乙烯丙烯及其下游产品的进口量逐年增加，国内产品市场占有率还不到一半。目前全世界乙烯主要以石脑油(或乙烷)为原料，采用蒸汽热裂解技术(在800℃左右的温度下)生产，其产量超过总产量的90％。催化裂解同蒸汽热裂解相比，该过程反应温度比标准裂解反应约低50～200℃，因此比普通蒸汽裂解能耗少，裂解炉管内壁结焦速率将会降低，从而可延长操作周期，增加炉管寿命；二氧化碳排放也会降低，并可灵活调整产品结构，可增加乙烯和丙烯的总收率，乙烯生产成本大幅度降低。

美国专利USP6211104和国内专利CN1504540A采用一种含10～70重量％粘土，5～85重量％无机氧化物，1～50重量％分子筛组成催化剂，对传统蒸汽热裂解的各种原料，显示出了很好的转化为轻烯烃的活性，尤其是乙烯。用的分子筛是由高硅铝比的0～25重量％Y沸石或具有MFI结构的ZSM分子筛，由磷/Al、Mg或Ca浸渍而成，但催化剂的乙烯丙烯选择性和收率不高。

日本旭化成(专利CN1274342A)公布了一种高硅铝比、孔径在0.5～0.65纳米之间的分子筛为催化剂，以含烯烃的轻质烃类为原料制备乙烯丙烯，但乙烯丙烯收率较低。

埃克森美孚(00816642.0)公布一种用一种孔径小于0.7纳米的沸石处理含石脑油的烃类原料，在550～600℃之间生产乙烯丙烯，原料的转化率较低。

美孚石油公司(CN1413244A)公布了一种用改性的中孔磷酸盐材料为催化剂和初级的催化裂解材料相结合，催化裂解含硫的烃类原料制备小分子的烃类混合物，但催化剂的使用温度、原料的转化率以及产物收率都较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有石脑油催化裂解制乙烯丙烯反应中使用的催化剂活性较低，乙烯丙烯的收率低、反应温度高的问题，提供一种新的催化裂解制乙烯丙烯的催化剂。该催化剂具有催化活性高，乙烯丙收率高，反应温度低的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种催化裂解制乙烯丙烯的催化剂，以重量百分比计包括以下活性组分：

a)80～99.5％的选自ZSM-5和丝光沸石的共生分子筛、ZSM-5和β沸石的共生分子筛或ZSM-5和Y沸石的共生分子筛中的至少一种；和载于其上的

b)余量的稀土元素或其氧化物。

上述技术方案中，共生分子筛为ZSM-5/丝光沸石共生分子筛、ZSM-5/β沸石共生分子筛和ZSM-5/Y沸石共生分子筛中的至少一种；所用共生分子筛中ZSM-5的重量百分含量优选范围均为60～99.5％，更优选范围为80～99％；所用共生分子筛的SiO₂/Al₂O₃摩尔比优选范围为10～300，更优选范围为12～50；以重量百分比计共生分子筛的用量优选范围为85～99％。稀土元素优选方案选自La、Ce、Nd或Pr中的至少一种，更优选方案选自La或Ce中的至少一种；以重量百分比计稀土元素的用量优选范围0.5～15％。催化剂优选方案为催化剂中还包括选自元素周期表IVB族元素或VB族元素中的至少一种或其氧化物；IVB族元素优选方案选自Ti、Zr或Hf中的至少一种；VB族元素优选方案选自V、Nb或Ta中的至少一种；以重量百分比计选自元素周期表IVB族元素或VB族元素中的至少一种或其氧化物的用量优选范围0.01～2％，更优选范围为0.1～1％。

制备共生分子筛使用的原料：硅源为偏硅酸盐、硅酸盐钠或硅溶胶，铝源为铝盐或铝酸盐，模板剂为四丙基溴化铵、四丙基氢氧化铵、三乙胺、正丁胺、四乙基氢氧化铵、乙二胺或乙胺中的至少一种，用稀酸调节溶胶的pH值为10～13。共生分子筛改性用相应活性组分元素的酸溶液和盐溶液。

共生分子筛的合成方法为，按物料配比取所需量的硅源和铝源，分别用蒸馏水溶解制成溶液，然后把两种溶液混合，强力搅拌，然后加入所需量的一种或多种模板剂，搅拌30分钟后用稀酸调节pH值在10～13范围，再补足蒸馏水，加入所需量的相应晶种。把溶胶放入高压釜中，控制120～180℃的温度晶化一段时间后，取出水洗2次、120℃烘干4小时、550℃焙烧3小时，即可得到相应的共生分子筛。用浓度为5％的硝酸铵溶液，在70℃交换两次，然后550℃焙烧3小时，重复两次后，制得氢型共生分子筛。