[發明專利]用于碳八芳烴異構化反應工藝的催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201010294005.1
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN101966467A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 朱志榮;郝志顯
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J29/80
• 分類號: B01J29/80;C07C15/08;C07C5/27;C07C4/18
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及一種用于碳八芳烴異構化反應工藝的催化劑及其制備方法。

背景技術

對二甲苯(p-X)是石化工業主要的基本有機原料之一，在化纖、合成樹脂、農藥、醫藥、塑料等眾多化工生產領域有著廣泛的用途。目前，通過將碳八芳烴C₈A中間二甲苯m-X、鄰二甲苯o-X異構化為對二甲苯，并將乙苯(EB)轉化二甲苯或苯的方法是工業上生產對二甲苯的主要技術。近年來，隨著對苯二甲酸(PTA)產能的迅猛增加，在我國呈現出對二甲苯供不應求的局面，由此可見二甲苯的異構化催化技術是化工生產領域中的一個重要課題。

目前，碳八芳烴異構化催化劑技術可按照對乙苯(EB)轉化的作用不同可分成兩類：一類為EB脫烷基化催化劑，即反應中m-X、o-X進行異構化反應，乙苯EB脫烷基生成苯而被轉化；另一類即EB異構化雙功能催化劑(都含有較高量的貴金屬)，二甲苯和EB都參與異構化反應；后者雙功能催化異構法的優點是反應工藝簡單，乙苯可以轉化為二甲苯，但主要缺點是乙苯的轉化率低和二甲苯加氫開環的損失比率較高。理想的C₈A芳烴異構化催化劑能在高EB轉化活性下，具有高的二甲苯異構化率和低的芳烴裂解損失。

從目前情況和今后技術發展趨勢來看，由于能源價格上漲和節能降耗的需求增加，且EB脫烷基不受化學平衡的限制，可在高轉化率下將其轉化成苯，并使C₈芳烴中PX的濃度增加，有利于PX的分離。因此，現采用EB脫烷基類型異構化催化劑呈明顯上升趨勢，成為現今的主流發展方向，對EB脫烷基型異構化催化劑需求上升較快。

對EB脫烷基轉化類型催化劑需要解決的關鍵技術問題是：催化劑應能適應原料中高的EB含量，在維持較高乙苯轉化率下使反應產物最大程度接近二甲苯的熱力學平衡組成。同時催化劑應可抑制易于發生的二甲苯歧化、二甲苯烷基轉移、二甲苯脫甲基和加氫裂解等副反應，在二甲苯損失盡可能少的條件下具有較好的穩定性。

近年來Mobil公司開發的MHAI(高活性異構)法采用兩種不同硅鋁比組成的ZSM-5分子篩，再分別與粘結劑制成兩種不同催化劑，裝填于反應器的上下兩個部位。其分隔開反應器上部的催化劑主要是使乙苯脫烷基和非芳裂解，而下部催化劑作用為二甲苯異構化。雖然MHAI法活性高、選擇性較好，但這兩種催化劑使用前均須經反應器原位預硫化處理，且催化劑不能在徑向反應器與列管式反應器上使用，同時催化劑結焦失活后的再生也較復雜困難，故限制了其工業應用。

CN200680022943.8涉及一種在兩個順序區中將烷基芳烴的非平衡混合物異構化的方法，其中第一區使用不含鉑催化劑并在不存在氫氣的條件下操作，第二區使用包含分子篩和鉑族金屬組分的催化劑，從而從混合物中得到與現有方法相比產率提高的對二甲苯，但催化劑再生困難，工藝操作復雜，對設備要求高，一次投資大，且能耗高。

EP?0923512推出三床二甲苯異構化催化劑系統適用于二甲苯異構化和EB轉化反應過程，此系統由三種串聯的催化劑組成：第一催化劑用于轉化EB，第二催化劑用于加氫(采用以氧化鋁為載體的鉬催化劑)，第三催化劑用于二甲苯異構化。該發明解決了催化劑快速結焦問題，尤其在EB完成烷基轉移反應轉化時容易發生結焦，同時開發了較經濟的三床工藝路徑。傳統的雙床二甲苯異構化催化劑由EB轉化催化劑組分和二甲苯異構化催化劑組分組成，由于EB轉化催化劑上產生乙烯，致使二甲苯異構化催化劑失活速率太高，該發明在EB轉化催化劑組分和二甲苯異構化催化劑組分之間設置加氫催化劑解決了失活問題，加氫催化劑可將乙烯大量轉化為乙烷，而對產品中的其他組分無任何不良影響；但該存在催化劑系統流程復雜與再生困難，工藝操作麻煩，對設備要求高，且能耗高的不足。

由此可知，目前已有的雙床二甲苯異構化催化劑技術均存在反應工藝與催化劑較復雜、催化劑再生困難、對反應設備與運行操作要求高、裝置能耗高較高的明顯缺點。故碳八混合芳烴高選擇性異構化與脫烷基反應的高效整體催化劑的開發具有非常重要的實際需求。

發明內容