[发明专利]脱氢芳构化催化剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明提供可用于烷烃脱氢芳构化以形成芳族化合物的催化剂。所述催化剂包含硼。

背景技术

预期生产主要石化产品如苯乙烯、苯酚、尼龙和聚氨酯等必须的苯会全球性短缺。通常，苯和其它芳烃通过应用溶剂萃取方法使富含芳族化合物的原料馏分(例如经过催化重整过程生产的重整产品和通过石脑油裂解过程生产的热解汽油)与非芳烃分离而获得。

为了满足对苯和其它芳烃日益增长的全球需求，许多工业和学术研究人员几十年来一直在开发由成本有利的轻链烷烃(C1-C4)原料生产轻芳烃(苯、甲苯、二甲苯或BTX)的催化剂和方法。设计用于此用途的现有技术催化剂通常包含酸性沸石材料如ZSM-5和一种或多种金属如Pt、Ga、Zn、Mo等来提供脱氢功能。乙烷和其它低级烷烃的芳构化在高温和低压下不向原料中加氢时是热力学有利的。但遗憾的是，这些工艺条件也有利于催化剂快速失活，这是由于形成不希望的表面焦炭沉物堵塞进入活性位的通道的缘故。

对于许多烃处理应用，降低由于结焦导致的催化剂性能下降速率的一种方法是增加催化剂金属的负载，以促进表面上更快的加氢/大的焦炭前体分子分解。另一种方法包括加入添加剂如磷酸盐或稀土，以调节表面酸性和降低反应条件下的结焦速率。这些方法对于以固定或慢速移动催化剂床为特征的方法来说是合适的，此时在两次再生期间(焦炭烧掉步骤)在反应器区催化剂颗粒的平均停留时间相对较长(至少几天)。例如，参见美国专利US 4855522和US 5026937，其中分别描述了用Ga促进且还包含稀土金属或含磷氧化铝的ZSM-5型低级烷烃芳构化催化剂。

克服该问题的另一种方法是设计一种低级烷烃芳构化方法，其中催化剂在反应条件下经历相对短的时间(少于一天)，随后进行烧焦和/或其它处理，以恢复全部或部分原始催化活性。这种方法的一个例子的特征是包含固定或不动催化剂床层的两个或更多个并联反应器，其中至少一个反应器在任意给定时间离线进行催化剂再生，而另外的反应器在芳构化条件下处理低级烷烃原料以生产芳烃。这种方法的另一个例子的特征是流化催化剂床层，其中催化剂颗粒在发生芳构化的反应区和从催化剂上烧掉积碳以恢复活性的再生区之间迅速且连续地循环。例如，美国专利US 5053570描述了用于转化低级链烷烃混合物为芳烃的流化床方法。

对于其中在每次再生处理之间催化剂相对较短时间暴露于反应条件下的方法如流化床方法，最优催化剂性能要求可能不同于固定床或移动床方法，后者要求在再生处理之间催化剂更长时间地暴露于反应条件下。具体地，在涉及短的催化剂暴露时间的方法中，重要的是催化剂不能表现出过度的初始裂化或氢解活性，否则会将太多原料转化为不希望的价值偏低的副产品如甲烷。

开发表现出高芳烃收率和烷烃转化率且性能随时间降低较少的催化剂将是有利的。

发明内容

本发明提供一种用于低级烷烃脱氢芳构化的含硼催化剂，其中所述硼以少于1wt％的量载带于无机载体上。

本发明还提供制备脱氢芳构化催化剂的方法，所述方法包括：制备无机载体；用硼或其化合物浸渍载体从而使硼在载体上的存在量为0.005-1wt％；和干燥和煅烧所述经过浸渍的载体。

本发明还提供生产芳烃的方法，所述方法包括：在反应器中使一种或多种低级烷烃与脱氢芳构化催化剂接触，其中所述催化剂包含约0.005-1wt％的硼、约10-99.9wt％的铝硅酸盐和粘结剂；和收集来自接触步骤的产品并分离和回收C6+芳烃。

附图说明

图1描述了在实施例1中由性能测试1和2获得的乙烷转化率、苯收率和总芳烃收率。

图2描述了在性能测试11-14中获得的乙烷转化率。

图3描述了在性能测试11-14中获得的苯收率。

图4描述了在性能测试11-14中获得的总芳烃收率。

具体实施方式

本发明提供可用于生产芳烃的方法中的催化剂。所述方法包括在约550-730℃的温度和约0.01-1.0MPa的压力下使含至少约50wt％的乙烷或其它C2烃或其它低级烷烃的烃原料与含硼的脱氢芳构化催化剂接触，以促进低级烷烃反应为芳烃如苯。本发明方法的主要希望产品为苯、甲苯和二甲苯。