[发明专利]一种正丁烷异构化催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种正丁烷异构化催化剂及其制备方法。该制备方法利用共沉淀法制备锆的氢氧化物，引入镧盐以提高四方相的比例，水热处理后干燥得到充分晶化为四方相的氧化锆，浸渍负载硫酸根和钼酸根后焙烧，提高催化剂酸强度，而后成型再浸VIII族金属，合成得到了以四方相氧化锆为载体的正丁烷异构化催化剂。该正丁烷异构化催化剂是以纳米级四方相氧化锆为载体的；以四方相氧化锆载体的干基为基准，所述正丁烷异构化催化剂的活性组分包括：0.5‑5.0质量％的镧、0.5‑2.5质量％的硫，0.5‑2.5质量％的钼和0.01‑5.0质量％的VIII族金属。该催化剂的异构化活性和选择性高，重复性和催化稳定性好，而且反应温度低，高温下依然能保持较高的正丁烷异构化活性。

技术领域

本发明涉及一种正丁烷异构化催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

随着环保要求的日益严格，车用汽油产品的质量规格要求越来越高。降芳烃、降硫、降烯烃是汽油质量提高必须要采取的措施。清洁汽油标准向着低硫、低烯烃、低芳烃的方向发展，使人们不断从原料的预处理、催化裂化的新工艺开发、催化汽油后处理等方面采取措施进一步降低催化汽油硫含量和烯烃。而从产品调合角度讲，增加异构烷烃，研发环保型新工艺可提高其产品的辛烷值和降低苯和烯烃含量。

汽油池中烯烃、芳烃含量受到限制；汽油辛烷值严重不足，因此开发高辛烷值组分至关重要。异丁烷是高辛烷值组分MTBE(甲基叔丁基醚)的重要原料，同时也是汽油清洁组分，烷基化汽油的重要原料，因而开发正丁烷异构化催化剂是一项对清洁汽油的生产有着重要意义的研究。

异构化催化剂多使用氯化氧化铝型催化剂。众所周知，氯化氧化铝型催化剂对反应原料的要求十分严格，水、硫、氮、氧的含量均要小于0.1ppm。氯化氧化铝型催化剂的另一个缺点是无法再生，并且氯化氧化铝型催化剂在催化反应过程中，氯会随着反应的进程大量流失，为了保证催化质量需要不断向反应中补氯。由于氯元素含量较高，对设备的腐蚀十分明显的，这又导致了使用氯化氧化铝型催化剂需要付出较高的设备检修维护成本。氯化氧化铝型催化剂中的氯元素同时会造成该催化剂的环境不友好，已不能够满足绿色化学对催化剂的要求。纳米级四方相氧化锆为载体的正丁烷异构化催化剂则能将上述问题迎刃而解，该催化剂对原料的要求宽松；催化生产过程中不需要补氯；并且能够再生，符合绿色化学的标准，是更高效，更友好的正丁烷异构化催化剂。

载体性能如比表面积、平均孔径及孔分布主要集中的孔径范围与比例对所使用的催化剂活性、选择性、稳定性及再生性能起着重要作用，因此要求载体的比表面大，以保证催化剂的选择性和稳定性。因此上述正丁烷异构化催化剂所用的纳米级四方相氧化锆比表面积大、催化剂活性高、稳定性及再生性能好，下列专利透露了载体或催化剂的制备方法。

CN104117369A公开了一种正构烷烃异构化催化剂的制备方法，其是以γ-Al₂O₃为载体用含铂化合物的水溶液浸渍，干燥焙烧，用氢气进行还原处理，并在氢气和氮气下分别气化氯化铝和四氯化碳制得催化剂。氧化铝的孔径都偏大，分布比较宽，氯化氧化铝型催化剂无法再生，并且氯会在反应进程中流失，为了保证催化剂的质量需要不断补氯，这使得催化不能满足环保要求，不环保型催化剂。

CN1524616A公开了一种固体强酸催化剂的制备方法，其是将锆盐水溶液和氨水混合陈化制得锆的氢氧化物，再与铝的氧化物和硅的氧化物混合成型，在一定温度下焙烧。该专利申请公开的方法在制备氢氧化锆时控制的pH值为6-10，陈化时间较长，目的是尽量使氢氧化锆转化为单斜相。由于干基中铝的氧化物和硅的氧化物所占比较较高使催化剂易于成型。该催化剂的载体以单斜相的为主，在成型过程中加入大量硅的氧化物和铝的氧化物，导致硫酸根负载量降低该催化剂的硫含量低，只有1.0％-2.0％酸性弱。

CN1170632A公开了一种金属盐类水溶液进行浸渍而制备出分子筛型超强酸型催化剂，在该催化剂中，金属元素的含量占分子筛的0.1-20％，粘结剂为硅的氧化物和铝的氧化物重量占催化剂的25-45。分子筛型的催化剂需要较高的反应温度，能耗大。