[发明专利]一种用于轻质烷烃芳构化的炭基催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于轻质烷烃芳构化的炭基催化剂及其制备方法。所述炭基催化剂以多孔炭为载体，负载有机磷，或者同时负载有机磷和金属盐化合物；以催化剂总质量计，所述催化剂中磷的质量百分比为0.01～30％，所述催化剂中金属盐化合物的质量百分比为0.01～20％。所述催化剂在用于轻质烷烃芳构化反应前需要活化，活化条件为：500～1000℃惰性气氛下活化0.1～24h。本发明采用有机磷为活性组份，因活性组份磷的化学状态的改变，从而改变了催化剂载体表面的酸强度和分布，减少了引起副产物的弱酸和强酸中心，强化了中等强度酸的分布，使得烷烃的脱氢和环化功能加强，进而提高了催化剂的活性和BTX的选择性。

技术领域

本发明涉及烷烃芳构化催化剂技术领域，具体涉及一种用于轻质烷烃芳构化的炭基催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，我国对精细化学品尤其是芳烃产品的市场需求不断增长，此外，燃料油市场对高辛烷值汽油的需求量也在不断增长，而芳烃正是高辛烷值清洁汽油的重要调和组分。目前芳烃主要来源于石脑油催化重整和蒸汽裂解制乙烯工艺。随着石油资源日益短缺，将丰富廉价的轻质烃组分(如煤化工工艺MTO、MTP、FT等中的烃类副产物)转化为高附加值的苯、甲苯、二甲苯(BTX)已成为当今重要的研究课题。

轻烃芳构化工艺能将C3-C8烷烃转化为芳烃(BTX)和少量重芳烃(C9+)，同时副产氢气和少量干气。目前研究的常用于轻质烃芳构化的催化剂一般为金属负载型催化剂，所用载体类型一般具有规整孔道结构的分子筛(如ZSM-5、MFI、MCM、L沸石等)，但分子筛载体存在孔道易堵塞、热稳定性等问题，影响催化剂的活性和稳定性。为了寻求一种更好的工业化催化剂，国内外学者发展了一系列提高活性和稳定性的改进方法，但还是主要集中在对此类分子筛载体的改进。

中国专利(申请号201810022175.0)提出了一种轻质烷烃芳构化反应的催化剂及其制备方法和应用，该催化剂采用活性炭为载体，通过负载磷酸或金属盐化合物，获得了性能良好的用于轻质烷烃芳构化反应的碳基催化剂。但是由于副产物多，催化剂易积碳，且活性组分磷易流失，催化剂易失活，催化剂的选择性和稳定性还有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于轻质烷烃芳构化的炭基催化剂及其制备方法，解决碳基催化剂失活严重的问题，从而提高催化剂芳构化反应活性及目标产物BTX的选择性。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种用于轻质烷烃芳构化的炭基催化剂，所述炭基催化剂以多孔炭为载体，负载有机磷，或者同时负载有机磷和金属盐化合物；以催化剂总质量计，所述催化剂中磷的质量百分比为0.01～30％(以磷元素在催化剂中的质量百分含量计)，所述催化剂中金属盐化合物的质量百分比为0.01～20％。

优选地，所述多孔炭选自生物质炭、煤基碳或碳纳米管。

优选地，所述生物质炭选自椰壳炭、竹炭、木质炭。

优选地，所述有机磷选自三苯基磷、二甲基苯基磷、二苯基磷、三甲基磷、三乙基磷、苯磷酸、植酸磷、甘草磷。

优选地，所述金属盐化合物选自Zn盐、Ge盐、Ni盐、Fe盐、Co盐、Mo盐、Pt盐、Pd盐、Ga盐、La盐中的一种或多种；所述盐选自硝酸盐、卤化盐、硫酸盐、醋酸盐或磷酸盐。

本发明还提供了用于轻质烷烃芳构化的炭基催化剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，多孔炭预处理：将多孔炭载体经过酸洗干燥和/或双氧水浸泡干燥处理后作为载体备用；

步骤2，取预处理后的活性炭载体放入Zn、Ge、Ni、Fe、Co、Mo、Pt、Pd、Ga、La中的一种或者几种金属盐水溶液中超声处理，再采用浸渍法处理，然后干燥得到负载金属盐的多孔炭载体；