[发明专利]双功能催化剂

说明书

用于转化含氧化合物的双功能催化剂，所述催化剂包含沸石、氧化铝粘结剂和Zn，其中Zn至少部分以ZnAl₂O₄存在。

在沸石催化剂上使甲醇转化成烃已有几十年了，并且该方法的几种变体已被商业化，包括MTG(甲醇制汽油)、MTO(甲醇制烯烃)和MTP(甲醇制丙烯)。为了生产物理上稳健的催化剂，使用粘结剂材料是必要的。这种粘结剂通常是一种氧化物，如氧化铝、二氧化硅、氧化镁等。

催化剂可以被优化以强调各种功能，如产品收率或选择性。但是，当一个功能被优化时，所得到的催化剂常就其他参数显示为不太有利的。一个实例可以是优化以实现更高的产品收率但是其显示出降低的选择性的催化剂。因此，开发新型催化剂的一项特殊任务是改善催化剂的关键参数，而对其他重要特征无不良作用。

本发明的第一方面提供了一种能够改善芳烃收率的催化剂。

本发明的第二方面提供了一种能够减少MeOH裂解成不希望的产物如CO和CO₂的催化剂。

本发明的第三方面提供了一种在再生后基本上重新获得活性的催化剂。

这些优点和其他优点通过例如用于转化含氧化合物和使烃脱氢的双功能催化剂来实现，所述催化剂包含沸石、氧化铝粘结剂和Zn，其中Zn至少部分地以ZnAl₂O₄存在。

为了提高芳烃的收率，提供含有酸性沸石位点以及脱氢位点(例如金属或氧化物)的双功能催化剂。这意味着包含一种或多种含氧化合物(例如甲醇)的料流可以在催化剂的存在下转化成富芳烃的烃，同时也使烃(如环烷烃、链烷烃和/或异链烷烃)脱氢成烯烃和/或芳烃。

在优选的实施方案中，催化剂被优化用于将含氧化合物(如甲醇和/或DME)转化成芳烃(在本文中缩写为MTA)。

粘结剂可以是纯氧化铝粘结剂或基于氧化铝的粘结剂，该基于氧化铝的粘结剂还包含氧化铝和氢氧化铝的混合物和/或例如二氧化硅/氧化铝。

沸石可以例如是在MTA和MTG方法中使用的通常已知的沸石之一。例如，H-ZSM-5可以是优选的用于本发明催化剂的沸石，因为其独特的孔隙结构导致有利的尺寸选择性以及相对低的结焦速率。在MTA方法的情况下，H-ZSM-5可以是特别优选的。

用于MTA的具有低Zn含量(如1wt％Zn)的Zn/ZSM-5催化剂的实例是已知的，并且已在争论：避免较高的Zn含量以避免甲醇裂解成碳氧化物。然而，申请人已经表明，与已知的催化剂相比，催化剂中的高Zn含量可以导致在MTA方法中改善芳烃收率。因此，在几个有利的实施方案中，催化剂中的总Zn含量为3-25wt％、5-20wt％、7-15wt％或8-13wt％，如高于7wt％Zn、高于10wt％Zn或12wt％或更高的Zn。

根据生产方法，催化剂中的Zn可以以多种浓度存在于本发明催化剂的粘结剂和沸石中。例如，在一些实施方案中，Zn浓度在粘结剂相中高于在沸石相中，这例如可以是其中通过浸渍施加Zn的情况。

其中Zn存在于沸石和氧化铝粘结剂二者中的催化剂允许通过“简单的”手段如通过浸渍进行工业生产。例如，如本文所述的双功能催化剂可以通过Zn浸渍包含氧化铝粘结剂和沸石如ZSM-5的“碱催化剂”来实现。优选的碱催化剂包含30-50％的粘结剂和50-70％的沸石。

可以通过使沸石或沸石和氧化铝粘结剂与含锌溶液接触进行浸渍。该溶液可以优选为含水的，但也可以优选除水以外的其他溶剂。也可以通过使沸石或沸石和氧化铝粘结剂与固体Zn化合物接触，例如通过混合和/或研磨或其他处理以确保组分的紧密混合进行浸渍。

Zn源可以是任何含Zn的有机和/或无机化合物。优选的化合物包括硝酸锌、乙酸锌和氧化锌、氢氧化锌、碳酸锌或其混合物。

为了提供功能性催化剂，通常在浸渍之后进行煅烧或类似的处理。