[發明專利]一種P-IM-5分子篩及其在甲苯烷基化反應中的應用

有效

• 申請號: 201010136844.0
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN102205251A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 張超;陳強;王永睿;孫敏;慕旭宏;舒興田
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: B01J29/70
• 分類號: B01J29/70;C07C15/08;C07C2/88
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王景朝;龐立志

技術領域

本發明是一種磷改性的分子篩和由該分子篩制備的催化劑，以及該催化劑在甲苯烷基化反應中的應用，具體地說，是一種磷改性的IM-5分子篩及由該分子篩制備的催化劑，以及該催化劑在甲苯甲醇甲基化反應中的應用。

背景技術

甲苯甲醇甲基化反應的工業應用價值很高，可以使價格低廉的甲苯和甲醇發生烷基化反應而生成二甲苯，特別是生成重要的基本有機原料-對二甲苯。

20世紀70年代美國Mobil公司開發了ZSM-5擇形分子篩，由于ZSM-5分子篩具有良好的熱穩定性和水熱穩定性，且孔道直徑與對二甲苯分子的大小接近，有利于對二甲苯的擴散，因此使甲苯與甲醇烷基化高選擇性地制備對二甲苯成為可能。但以ZSM-5分子篩作為催化劑活性組元時，具有以下缺點：ZSM-5分子篩的外表面酸性位對從孔道內擴散出來的富對位產物進行無選擇性的異構化；歧化、二甲苯和甲醇烷基化等副反應產生了苯、乙苯和碳九等組分，使二甲苯選擇性下降，甲苯轉化率僅為28～35％。

為增加對二甲苯的選擇性，人們對ZSM-5分子篩進行了改性處理。CN1060099C、USP4950835A和USP6504072B1對ZSM-5分子篩進行了磷、鎂或稀土元素的改性，來調變分子篩的表面酸性，使分子篩表面強酸中心減少，弱酸中心相對增加。酸強度的降低能夠有效地抑制甲苯歧化等副反應的發生，提高二甲苯的產率，相應地，對二甲苯的產率也隨之增加，但活性明顯降低。USP2005/0209492A₁對ZSM-5進行磷改性后，產物中仍存在不少乙苯、甲基乙基苯，三甲基苯等副產物。

IM-5分子篩由法國(IFP公司)的Benazzi等人首次合成，它具有10元環二維孔道結構，良好的熱和水熱穩定性，在FCC、尾氣脫氮、加氫裂化等方面都有應用，催化性能顯著。

USP6306286B1公開了磷改性IM-5分子篩，催化組分和其制備方法以及其在催化裂化反應中的應用，該法將P-IM-5分子篩、Y沸石和基質組成催化劑組分，P-IM-5分子篩中的P含量至多為10％，優選為2～4％。該催化劑適用于C₁₀以上烷烴的裂解，將其用于VGO裂解反應，可有效降低干氣、抑制結焦，同時提高C₃和C₄低碳烯烴的產率。

CN98124173.5公開了使用以IM-5為主要成分的催化劑改善烷屬烴物料流點的方法，該法將IM-5與基質混合成型，再負載VIII族金屬制成催化劑，用于沸點高于380℃重餾分的裂化，以降低物料的流點。該專利指出，催化劑中可含有磷，其以相對于載體的五氧化二磷表示的磷含量低于15重量％，優選低于15重量％。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于甲苯烷基化反應的磷改性的IM-5分子篩，該分子篩用于甲苯烷基化反應催化劑，生成物全部為二甲苯，且具有較高的甲苯轉化率。

本發明的另一個目的是提供一種含上述磷改性的IM-5分子篩的催化劑，該催化劑用于甲苯烷基化反應，生成物全部為二甲苯，且具有更高的甲苯轉化率和對二甲苯選擇性。

本發明提供的用于甲苯烷基化反應的磷改性的IM-5分子篩，其以P₂O₅計的磷含量為5～9質量％。

本發明提供的甲苯烷基化反應制取二甲苯的催化劑，包括30～90質量％的磷改性的IM-5分子篩和10～70質量％的粘結劑，所述磷改性的IM-5分子篩以P₂O₅計的磷含量為5～9質量％。

本發明提供的磷改性的IM-5分子篩(P-IM-5)，具有適量的磷含量，將這種分子篩用粘結劑成型制成催化劑，可減少甲苯甲醇烷基化反應過程中的副反應，提高甲苯轉化率和二甲苯選擇性。

具體實施方式

本發明制備有適量磷含量的磷改性的IM-5分子篩及以該分子篩為活性組分的催化劑，發現上述磷改性的IM-5分子篩可以最大程度地減少甲苯甲醇甲基化反應中的副反應，使產物的二甲苯選擇性達到100％，幾乎不存在其它副反應，而且甲苯轉化率也較高，達到33質量％左右。

本發明提供的磷改性的IM-5分子篩，其中的磷含量以P₂O₅計至少為5.0質量％，優選的磷含量為5～8質量％。

所述的IM-5分子篩優選為氫型，IM-5分子篩的SiO₂/Al₂O₃摩爾比為20～150、優選為30～80。