[发明专利]一种芳构化催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种芳构化催化剂，包括：负载金属的分子筛催化剂；所述金属选自Ag、Zn、Pt、Ru或Ga中的一种或几种；所述分子筛包括ZSM‑5分子筛、Y型分子筛、A型分子筛、Beta型分子筛和L型分子筛；所述金属占所述催化剂的质量百分比为1～10％；所述分子筛占所述催化剂的质量百分比为90～99％。本发明提供的芳构化催化剂可以对甲烷高效活化，使得大大降低了甲烷同烷烃类芳构化过程的反应温度和压力；同时本发明的催化剂可以促进原料油的芳构化反应，有效提高原料转化率和芳烃收率，尤其是提高其中的苯、甲苯和二甲苯这些轻质芳烃的选择性和收率。

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其是涉及一种芳构化催化剂及其制备方法。

背景技术

当今世界，石油作为主要化石能源和有机化工原料，成为工业生产、社会发展的动力和血液。当石油作为化石能源时，主要是被转化为汽柴油等产品，经燃烧向车辆、船舶、航空器等交通运输工具提供能源。从世界范围来看，构成传统原油主要轻质原油日益呈现枯竭的趋势，将储量有限的原油资源，仅仅作为燃料燃烧，在某种程度上是对不可再生资源的低效利用。将这些不可再生的天然化石资源，转化为具有更高附加值的化工原料，进而支撑有机、高分子等相关行业，将会对社会做出价值更高、效用也更为长久的贡献。除化石能源的不可再生属性以外，其燃烧过程中不可避免的碳排放，也会加剧温室效应。因此，包括生物质能源、风能、光能等可再生的、不对温室效应起负面影响的能源日益得到人们的重视，并在近年来得到迅速发展和日益广泛的应用。相信在可预见的将来，石油资源被作为能源的使用，将会被这些可再生、环境友好的能源所替代。同时，随着社会经济文化的快速发展，人民生活水平的提高，对包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料在内的现代新型材料的需求也快速增加；这些材料的生产，正是建立在包括芳烃在内的、由石油炼制所得的化工原料的基础之上。在这样一个资源转换过程中，石油资源中所含有的碳原子，并不会被排放到大气中，而是被固定在液体、固体产品中，避免了其加剧温室效应的负面影响。可以预见，向芳烃在内的化工原料的转化，将是石油资源利用的发展方向。传统的烷烃类原料在氢气氛围下的催化芳构化需要达到一系列技术指标，包括较高的原料转化率，对苯、甲苯、二甲苯较高的选择性，以及较低的多环芳烃生成。这些精炼的效果，往往需要在高压的氢气条件下来实现。因此，较高的成本限制了这一工艺的发展。

除了石油资源，近年来压裂技术的发展和成熟，使包括页岩气在内的非常规油气资源的利用在世界石油天然气产业格局中占据越来越大的份额，并促使石油价格在过去三年中保持低位运行；如果考虑到未来对可燃冰的利用，天然气可以开发的规模，将比目前探明的石油储量高出一个数量级，更将对世界的石油天然气产业格局产生更加深远的影响。目前，天然气的利用主要是被作为燃料，经燃烧过程提供能源。由于天然气的运输对管道高度依赖，限制了其使用范围，因此其价格较之石油炼制得到的汽柴油，被严重低估。对于天然气这样一种作为燃料的价值被低估的资源，其利用同样更应该着眼于未来，着眼于其向化工原料的转化。目前，天然气向化工原料的转化，主要是天然气的水蒸汽重整制氢，即以主要成分为甲烷的天然气，在催化剂的作用下，同水蒸气发生重整反应，转化为氢气和二氧化碳。这一过程往往需要在800℃以上的温度和15到30大气压才能实现，会造成大量能源、设备和运行的成本。而且，甲烷中的碳原子在重整中，被转化为温室气体二氧化碳，不可避免地带来对环境负面效应。如果可以将甲烷转化为包括芳烃在内的化工原料，就可以将碳原子保留在产品之中，而不是向大气排放，从而减少对温室效应的影响。如果可以将甲烷的转化温度降低，则可以大大降低化工过程的能源消耗，和反应装置的耐温要求，从而降低固定成本和运行成本。