[發(fā)明專利]一種用于均四甲苯轉(zhuǎn)化的催化劑及制法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310588171.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN103611564A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李學(xué)寬;張曄;呂占軍;周立公
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): B01J29/70
• 分類號(hào): B01J29/70;B01J29/40;B01J29/18;B01J23/04;B01J29/035;B01J29/08;C07C6/12;C07C15/06;C07C15/08;C07C15/02
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種催化劑及制備方法和應(yīng)用，具體涉及一種用于均四甲苯轉(zhuǎn)化的催化劑及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

甲醇轉(zhuǎn)化為烴類液體燃料和化學(xué)品是當(dāng)前石油技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。與F-T過程相比，甲醇制汽油（MTG）技術(shù)具有能量效率高、流程簡(jiǎn)單及裝置投資少等優(yōu)點(diǎn)。

Mobile公司曾先后開發(fā)MTG固定床、流化床和列管式反應(yīng)器等三種工藝。近年來，中科院山西煤化所又研發(fā)出了一步法MTG工藝。該工藝以改性的HZSM-5分子篩為催化劑，通過固定床絕熱反應(yīng)器，將甲醇一步轉(zhuǎn)化為汽油和少量LPG，其顯著優(yōu)點(diǎn)是工藝流程短、汽油選擇性高、催化劑穩(wěn)定性和單程壽命等指標(biāo)均優(yōu)于已有技術(shù)，反應(yīng)產(chǎn)物中汽油選擇性可達(dá)37%-38%，辛烷值為93-99，并具有低烯烴含量（5-15%）、低苯含量和無硫等特點(diǎn)。但是，該技術(shù)所制備產(chǎn)品中約有10%的重組份不能作為汽油餾分使用，并以均四甲苯為主。均四甲苯的凝固點(diǎn)為79.24℃，在常溫下是固體，均四甲苯的1,2,4,5-四取代物的結(jié)構(gòu)是它的分子兩端有對(duì)稱的偶極子對(duì)，因此提高了分子的結(jié)晶度，使得它與連四甲苯（mp.?-60℃）、偏四甲苯（mp.?-24℃）相比有著高的熔點(diǎn)。均四甲苯的高熔點(diǎn)致使制備的汽油中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶，嚴(yán)重影響了汽油的正常使用。10%比例的重組份不僅影響到甲醇所制汽油的品質(zhì)，而且使生產(chǎn)成本增加。因此，將均四甲苯轉(zhuǎn)化為具有高辛烷值的甲苯、二甲苯、三甲苯或偏四甲苯等低熔點(diǎn)化合物，對(duì)提升甲醇制備的汽油的品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本具有重要作用。

隨著汽油標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，對(duì)汽油中苯含量的要求亦由國(guó)Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)中的2.5%降至國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)中的1.0%，為此石油工業(yè)領(lǐng)域?qū)?huì)出現(xiàn)越來越多的富余苯，苯下游產(chǎn)品的高效開發(fā)利用為苯的烷基化反應(yīng)帶來商機(jī)。

本專利首次將不能作為汽油餾分的均四甲苯和苯在催化劑的作用下同時(shí)轉(zhuǎn)化為具有高辛烷值的甲苯、二甲苯、三甲苯和偏四甲苯等汽油餾分，經(jīng)進(jìn)行大量文獻(xiàn)查閱尚未見任何相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)化率高，壽命長(zhǎng)的用于均四甲苯轉(zhuǎn)化的催化劑及制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明的催化劑是由載體和金屬氧化物組成，其中金屬氧化物的負(fù)載量為0.1wt%-16wt%。

如上所述的載體是β分子篩、絲光沸石、ZSM-5分子篩、Al₂O₃、SBA-15、或USY分子篩。

如上所述的金屬氧化物是MgO、CaO、NiO、La₂O₃、ZnO、K₂O中的一種或幾種。

本發(fā)明催化劑按如下方法制備：

按催化劑組成，將載體與金屬氧化物可溶性無機(jī)鹽水溶液混合浸漬2-12h，其中，金屬氧化物可溶性無機(jī)鹽濃度為1.4wt%-50wt%，干燥后于400-700℃焙燒3-6h，制備催化劑。

本發(fā)明催化劑按如下方法應(yīng)用：

將催化劑在固定床反應(yīng)器上用于均四甲苯與苯的烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，反應(yīng)原料為苯與均四甲苯，其摩爾比為苯：均四甲苯=2-9：1，反應(yīng)溫度為280-500℃，均四甲苯的質(zhì)量空速為0.2-4.0h^-1，反應(yīng)壓力為0.5-5.0MPa，反應(yīng)過程的載氣可以是氮?dú)?、氫氣和氬氣，載氣流速為20-80ml/min，載氣在反應(yīng)器前與液體原料混合后進(jìn)入反應(yīng)器。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、本發(fā)明催化劑對(duì)均四甲苯的催化轉(zhuǎn)化率為100%，催化劑壽命超2000小時(shí)。

2、本發(fā)明催化劑的反應(yīng)產(chǎn)物有甲苯、二甲苯、三甲苯和偏四甲苯等，各組分的凝固點(diǎn)都低于-20℃，均可作為汽油餾分

3、本發(fā)明催化劑制備工藝和應(yīng)用反應(yīng)工藝簡(jiǎn)單易行，適于工業(yè)化。

具體實(shí)施例方式　　

實(shí)施例1

稱取10gβ分子篩與50wt%的硝酸鎂溶液14.06g混合浸漬10h，干燥后于500℃焙燒4h，得β分子篩為載體，MgO負(fù)載量為16wt%的催化劑，將該催化劑用于均四甲苯在苯（摩爾比：苯/均四甲苯=6）中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為320℃，氮?dú)鉃檩d氣（流速為60ml/min），均四甲苯的質(zhì)量空速為1.0h^-1，反應(yīng)壓力為1MPa，均四甲苯轉(zhuǎn)化率為100%。均四甲苯轉(zhuǎn)化為甲苯、二甲苯、三甲苯和偏四甲苯，各產(chǎn)物含量如下：甲苯：41%；二甲苯：28%；三甲苯：11%；偏四甲苯：20%。催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)2100小時(shí)，均四甲苯轉(zhuǎn)化率仍為100%。

實(shí)施例2