[發明專利]使用包括含有稀土的沸石和氫化金屬的催化劑的烷基化方法

有效

• 申請號: 200880002912.5
• 申請日: 2008-01-28
• 公開（公告）號: CN101589008A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 埃馬努埃爾·赫爾曼納斯·萬布魯克霍芬;馬克·亨德里克斯·哈特;海斯貝特斯·克拉韋爾;揚·尼曼
• 申請（專利權）人: 雅寶荷蘭有限責任公司
• 主分類號: C07C2/58
• 分類號: C07C2/58;C07C9/16;B01J38/56
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 鐘 晶

術語烷基化指的是諸如芳族烴或飽和烴的可烷基化的化合物與諸如 烯烴的烷化劑的反應。因為該反應使得通過異丁烷與含有2-6個碳原子的 烯烴的烷基化獲得具有高辛烷值且在汽油范圍(gasoline?range)內沸騰的 烷基化產物成為可能，所以該反應是令人感興趣的。與通過裂解諸如減壓 柴油和常壓渣油的較重石油餾分獲得的汽油不同，通過烷基化獲得的汽油 基本上不含諸如硫磺和氮氣的污染物，且因而具有清潔燃燒特征。這種汽 油的由高辛烷值表示的高抗爆性減少了添加諸如芳族化合物或鉛的環境 有害的抗爆化合物的需要。而且，與通過重整石腦油或通過裂解較重的石 油餾分獲得的汽油不同，烷基化產物含有很少的芳族化合物或烯烴(即使 有的話)，這提供了進一步的環境優勢。

烷基化反應是酸催化的。常規的烷基化工藝設備利用了諸如硫酸和氫 氟酸的液體酸催化劑。使用這種液體酸催化劑伴隨著許多問題。例如，硫 酸和氫氟酸都是高度腐蝕性的，使得所使用的設備必須滿足苛刻的運行要 求。因為在所得到的燃料中存在高度腐蝕性的材料是受到反對的，那么必 須從烷基化產物中去除殘留的酸。而且，由于必須進行液相分離，因而該 方法是復雜且昂貴的。此外，總是存在諸如氟化氫的有毒物質將散逸到環 境中的風險。

本發明提供了利用包括含有稀土的沸石和氫化金屬的固體酸催化劑 的改進的烷基化方法。

催化劑的水含量的范圍是約1.5wt％到約6wt％，在一個實施方案中， 催化劑的水含量的范圍是約1.8wt％到約4wt％，且在另一個實施方案中， 催化劑的水含量的范圍是約2wt％到約3wt％。催化劑的水含量被定義為 在用于烷基化方法的過程中催化劑的水含量，且通過確定在600℃下加熱 催化劑2個小時時的重量損失(燒失量，或LOI?600)來確定。

催化劑進一步包括氫化金屬。合適的氫化金屬的示例是過渡金屬，諸 如周期表的第VIII族的金屬及其混合物。在這些氫化金屬中，優選周期表 的第VIII族的貴金屬。特別優選鉑、鈀及其混合物。氫化金屬的量將取決 于其性質。當氫化金屬是周期表的第VIII族的貴金屬時，催化劑通常將含 有范圍在約0.01wt％到約2wt％的金屬。在一個實施方案中，以金屬計算 且基于催化劑的總重量，金屬范圍在約0.1wt％到約1wt％。

催化劑進一步包括固體酸。固體酸的示例是：沸石，諸如沸石β、 MCM-22、MCM-36、絲光沸石、包括H-Y-沸石和USY-沸石的諸如X-沸 石和Y-沸石的八面沸石；非沸石固體酸，諸如二氧化硅-氧化鋁，硫酸化 氧化物如鋯、鈦或錫的硫酸化氧化物，鋯、鉬、鎢、磷等的混合氧化物， 以及氯化氧化鋁或粘土。優選的固體酸是沸石，其包括絲光沸石、沸石β、 包括HY-沸石和USY-沸石的諸如X-沸石和Y-沸石的八面沸石。還可以采 用固體酸的混合物。在一個實施方案中，固體酸是具有24.72埃到約25.00 埃的單晶胞尺寸(a₀)的八面沸石，在另一個實施方案中，固體酸是具有 24.34埃-24.72埃的單晶胞尺寸的Y-沸石，而在另一個實施方案中，固體 酸是具有24.42埃-24.56埃的單晶胞尺寸的Y-沸石。在又一個實施方案中， 固體酸是具有24.56埃-24.72埃的單晶胞尺寸的Y-沸石。

催化劑的固體酸組分包括稀土，即選自鑭系的元素。在一個實施方案 中，稀土的范圍是約0.5wt％到約32wt％。在另一個實施方案中，稀土的 范圍是約2wt％到約9wt％。在又一個實施方案中，稀土的范圍是約4wt ％到約6wt％。此處所有提及的稀土wt％都是以干基(600℃，1小時) 稀土氧化物進行計算的。

通過常規手段可以將稀土元素交換成固體酸組分。在一個實施方案 中，固體酸組分是鑭交換的Y沸石。

在固體酸組分的交換過程中，從催化劑中去除鈉(Na+)。在一個實 施方案中，固體酸組分包含小于1.5wt％的Na₂O。在另一個實施方案中， 固體酸組分包含小于1.0wt％的Na₂O。在又一個實施方案中，固體酸組分 包含小于0.6wt％的Na₂O，所有的值都以干基(600℃，1小時)進行計算。