[发明专利]用于轻石脑油芳构化的催化剂

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及用于生产铯(Cs)交换的、贵金属浸渍的锗沸石催化剂(germanium zeolite catalyst)的方法，使用所述催化剂的方法和通过所述方法制备的催化剂，其中所述催化剂用于使轻石脑油烃(light naphtha hydrocarbon)芳构化(芳香化，aromatize)。所述方法还使得能够易于放大具有需要催化性能的Cs交换的、贵金属浸渍的锗沸石催化剂，所述催化性能包括催化活性、催化选择性、稳定性和压碎强度(crush strength)。

更具体地，本发明的实施方式涉及用于生产Cs交换的、贵金属浸渍的锗沸石催化剂的方法，使用所述催化剂的方法和通过所述方法制备的催化剂，其中所述催化剂用于使轻石脑油烃芳构化，其中制备所述催化剂的步骤是在所述方法的每个步骤下在控制温度条件下进行的以确保所述催化剂具有所需性能，包括催化活性、催化选择性、稳定性和压碎强度。

背景技术

石脑油主要为直链、支链和环状脂肪族烃的混合物。通常，将石脑油分成每分子具有5至9个碳原子的轻石脑油和每分子具有7至12个碳的重石脑油。通常，轻石脑油含有环烷烃，如环己烷和甲基环戊烷，和直链和支链烃，如己烷和戊烷。轻石脑油通常含有按重量计60％至99％的链烷烃和环烷烃。轻石脑油的特征可以在于具有约70克/摩尔(g/mol)至约150g/mol之间的分子量范围，约0.6克/立方厘米(g/cm³)至约0.9g/cm³之间的比重范围，约50°F至约320°F之间的沸点范围和在室温下在约5毫米汞(mm Hg)(托)至约500mm Hg(托)之间的蒸气压的石油馏分。轻石脑油可以通过多种方法，例如蒸馏由原油、天然气凝析油(natural gas condensate)或者其它烃流获得。

沸石是结晶水合的铝硅酸盐，其还可以在结晶骨架中含有和/或在其表面上沉积其它元素。术语“沸石”不仅包括铝硅酸盐，而且还包括其中铝被其它三价元素取代的物质，以及其中硅被其它四价元素取代的物质。通常，沸石是TO₄四面体结构，其通过共享氧原子形成三维网络，其中T代表四价元素，如硅，和三价元素，如铝。

可以通过(a)制备氧化硅、氧化铝和可选地其它三价或四价元素的氧化物的水性混合物；和(b)在结晶条件下维持所述水性混合物直至所述沸石晶体形成来制备沸石。加热反应混合物凝胶并搅拌以形成沸石晶体，然后冷却。将沸石晶体从凝胶中分离，并清洗、干燥和煅烧。可以通过本领域中已知的任何方式将元素沉积在沸石上，例如，通过浸渍或离子交换沉积的金属。

烷烃的芳构化是烷烃脱氢、脱氢烷烃环化和环化烷烃芳构化的多步过程。用于该过程的催化剂必须是多官能的，从而对所需产物具有可接受的转化和选择性。已知沸石是用于异构化、甲苯岐化、烷基转移、氢化以及烷烃寡聚化和芳构化的催化剂。一些沸石催化剂，特别是含有VIII族沉积金属的那些催化剂对硫中毒敏感。

美国专利号5,358,631公开了使用在具有高二氧化硅比氧化铝比率(大于200)和相对低碱含量(小于6,000百万分之一(ppm))的中间孔隙大小结晶硅酸盐上的贵金属催化剂的烃催化重整或脱氢环化的方法。该专利保护的催化剂具有高达2ppm的硫耐受性。该催化剂的低酸性不是通过使用大量碱而是通过催化剂中的低铝含量具有少量碱和/或使用碱土金属如镁实现的。在常规重整催化剂中作为促进剂金属公开了锗，并在沸石合成后将其加入到催化剂中，并且锗不成为沸石骨架的一部分。

美国专利号4,652,360公开了沸石催化剂，优选ZSM-5或ZSM-22，其上沉积了VIII族金属如铂并且已与IA族金属阳离子如氢氧化钠、氯化钾或者氢氧化铯进行了碱交换以降低或基本上消除催化剂组合物的碱可交换的酸含量。一个实例说明了使用Cs碱交换处理和未处理的Pt/ZSM-5催化剂的正己烷脱氢环化。在该催化剂中未公开锗。

美国专利号7,153,801公开了制备用铂和式N(R)₄X表示的至少一种有机卤化铵浸渍的大孔沸石催化剂的方法，其中X是卤化物，R是具有1-20个碳原子的取代的或未取代的碳链分子。卤化铵可以是酸性卤化物和式N(R')₄OH所表示的氢化铵，其中R'是氢或者具有12-20个碳原子的取代的或未取代的碳链分子。所述催化剂是用于将脂肪族烃(C₆-C₈石脑油)脱氢环化以产生芳香族烃(苯、甲苯和二甲苯)的结合的钾L型沸石(KL沸石)。