[发明专利]具有提高的蒸汽耐受性的OCP催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及烯烃的裂化。特别地，本发明涉及用于烯烃裂化的催化剂的改进，其中该催化剂具有高的蒸汽耐受性。

背景技术

乙烯和丙烯是每分子分别含有2个或3个原子的轻质烯烃，是用于制造其它有用材料（例如聚乙烯和聚丙烯）的重要化学品。聚乙烯和聚丙烯是如今使用的最常见塑料中的两种，并具有用作制造材料和用作包装材料的多种用途。乙烯和丙烯的其它用途包括制造氯乙烯、环氧乙烷、乙基苯和醇。烃的蒸汽裂化或热解基本上制造了全部的乙烯和丙烯。尽管用作轻质烯烃生产原料的烃包括天然气、石油液体和碳质材料，包括煤、再生塑料或任何有机材料，但重要来源是石脑油，其中较大的链烷烃和环烷烃裂化产生烯烃。

制造乙烯和丙烯的一种方式是烯烃裂化工艺，其中将C4至C8范围内的较大烯烃裂化，从而以高的丙烯与乙烯的比率产生丙烯和乙烯。通常，烯烃裂化工艺与石脑油裂化单元集成，丙烯显著增加。烯烃裂化单元可利用较低价值的C4至C6副产物以产生附加的丙烯和乙烯。

烯烃裂化工艺使用在再生过程中失活的催化剂。当再生不再充分再活化催化剂时，导致更换催化剂。

发明概述

本发明涉及对汽蒸具有较高的耐受性的改进的催化剂。该催化剂是在正常制备后载有碱土金属的沸石。该沸石载有总催化剂重量的0.1重量％至2重量％的碱土金属。优选的碱土金属是镁或钙。

本领域技术人员从下述附图和详述中可看出本发明的其它目的、优点和用途。

发明详述

对轻质烯烃的需求不断增长。轻质烯烃的主要生产法是通过裂化——蒸汽或催化裂化，并产生乙烯和丙烯的产物混合物。运行条件的调节和所用催化剂的类型可影响制成的丙烯和乙烯的相对量。由于提高的需求，希望提高轻质烯烃的收率。提高收率的一种方法是加入烯烃裂化工艺（OCP），以由较重的和价值较低的烯烃制造轻质烯烃。

烯烃裂化工艺可以与其它精炼工艺（例如石脑油裂解装置）集成，以提高轻质烯烃的产量。具有商业价值的轻质烯烃是丙烯和乙烯。OCP工艺在催化剂上产生焦炭，且催化剂需要通过烧除焦炭而周期性地再生。OCP催化剂在再生过程中由于焦炭上存在氢而缓慢失活，以致形成水蒸气。此外，该催化剂在烯烃裂化过程中容易失活。当进料中存在含氧化合物时会发生失活。含氧化合物包括醇、醚、酮和在上游工艺中作为副产物生成或进料流中存在的其它含氧物。因此，将催化剂改性以使其具有高蒸汽耐受性对于稳定的丙烯生成和装置运行而言非常重要。提高蒸汽耐受性延长了催化剂的寿命，并且再生循环可以更多。

目前，OCP催化剂的活性组分是蒸汽处理和酸洗的硅沸石（Silicalite zeolite）。硅沸石呈H-形式，并仅含痕量的其它电荷平衡阳离子，例如Na⁺。本发明发现，用镁将OCP催化剂改性提高了催化剂蒸汽耐受性。本发明包括用碱土元素处理烯烃裂化沸石，然后煅烧载有碱土元素的沸石。对石油化学工业中的大多数催化剂而言，碱或碱土元素的存在对催化剂的活性是有害的。但是，在本发明中，发现加载碱土元素显著减缓了在具有蒸汽的环境中的活性损失。

碱土元素选自镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）和钡（Ba）中一种或多种。优选的碱土元素是镁和钙。碱土元素以总催化剂重量的0.1重量％至2重量％的量加载到沸石上，优选量为0.5重量％至1重量％。

优选的沸石是硅沸石（silicalite），该硅沸石具有大于200的二氧化硅与氧化铝的比率，优选的二氧化硅与氧化铝的比率大于400。

烯烃裂化工艺使催化剂经受蒸汽，这促成催化剂的失活。通过将催化剂暴露于汽蒸对催化剂进行实验老化导致其活性损失。使常规OCP催化剂和载有0.6重量％Mg的催化剂经受汽蒸条件。汽蒸条件包括在585℃下在N₂中的2.3体积％H₂O。在下表中，比较以任意单位计的活性。数据表明，加载碱土元素显著减缓了催化剂的失活速率，从而显著延长了镁改性的催化剂的寿命。

表–催化剂活性