[發(fā)明專利]包含磷的雙功能催化劑

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680069288.5
• 申請(qǐng)日: 2016-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN108290801B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: U·V·門采爾;F·約恩森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 托普索公司
• 主分類號(hào): C07C1/20
• 分類號(hào): C07C1/20;C10G35/00;B01J27/14
• 代理公司: 隆天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 吳小瑛;常雨軒

例如用于轉(zhuǎn)化含氧化合物的雙功能催化劑，所述雙功能催化劑包含沸石、氧化鋁粘結(jié)劑、Zn和P，其中Zn至少部分地以ZnAl₂O₄存在。

在沸石催化劑上使甲醇轉(zhuǎn)化成烴已有幾十年了，并且該方法的幾種變體已被商業(yè)化，包括MTG(甲醇制汽油)、MTO(甲醇制烯烴)和MTP(甲醇制丙烯)。為了生產(chǎn)物理上穩(wěn)健的催化劑，使用粘結(jié)劑材料是必要的。這種粘結(jié)劑通常是一種氧化物，如氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂等。

催化劑可以被優(yōu)化以強(qiáng)調(diào)各種功能，如產(chǎn)品收率或選擇性。但是，當(dāng)一個(gè)功能被優(yōu)化時(shí)，所得到的催化劑常就其他參數(shù)顯示為不太有利的。一個(gè)實(shí)例可以是優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)品收率但是其顯示出降低的選擇性的催化劑。因此，開發(fā)新型催化劑的一項(xiàng)特殊任務(wù)是改善催化劑的關(guān)鍵參數(shù)，而對(duì)其他重要特征無不良作用。

本發(fā)明的第一方面提供了一種能夠改善芳烴收率的催化劑。

本發(fā)明的第二方面提供了一種能夠減少M(fèi)eOH裂解成不希望的產(chǎn)物如CO和CO₂的催化劑。

本發(fā)明的第三方面提供了一種在再生后基本上重新獲得活性的催化劑。

這些優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)通過例如用于轉(zhuǎn)化含氧化合物和使烴脫氫的雙功能催化劑來實(shí)現(xiàn)，所述催化劑包含沸石、氧化鋁粘結(jié)劑、鋅(Zn)和磷(P)，其中Zn至少部分地以ZnAl₂O₄存在。

為了提高芳烴的收率，提供含有酸性沸石位點(diǎn)以及脫氫位點(diǎn)(例如金屬或氧化物)的雙功能催化劑。這意味著包含一種或多種含氧化合物(例如甲醇)的料流可以在催化劑的存在下轉(zhuǎn)化成富芳烴的烴，同時(shí)也使烴(如環(huán)烷烴、鏈烷烴和/或異鏈烷烴)脫氫成烯烴和/或芳烴。

在優(yōu)選的實(shí)施方案中，催化劑被優(yōu)化用于將含氧化合物(如甲醇和/或二甲醚(DME))轉(zhuǎn)化成芳烴(在本文中縮寫為MTA)。

沸石中P的存在導(dǎo)致改善的耐蒸汽性，導(dǎo)致催化劑的最終壽命更長。此外，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在Zn/ZSM-5催化劑體系中P的存在導(dǎo)致顯著更低的甲醇裂解活性。這是令人驚訝的且非常重要的作用，因?yàn)榧状剂呀鉃樘佳趸锸荕TA中非常不希望的副反應(yīng)。

根據(jù)生產(chǎn)方法，催化劑中的P可以以多種濃度存在于本發(fā)明催化劑的粘結(jié)劑和沸石中。例如，在一些實(shí)施方式中，P濃度在粘結(jié)劑相中可以高于在沸石相中，這例如可以是通過浸漬施加P時(shí)的情況。

在幾個(gè)有利的實(shí)施方案中，P可以以氧化物或氫氧化物物質(zhì)(例如以磷酸、磷酸鹽如H₂PO₄^-、HPO₄^2-或PO₄^3-，或者以磷氧化物，例如P₂O₅)存在。P也可以以磷酸鋁和/或磷酸鋅的形式存在。

催化劑可以含有不同量的Zn和P。以wt％P/wt％Zn表示的催化劑中P和Zn的含量可以例如是1/10、2/10、4/10、1/5、2/5、1/3、3/3或5/3。此外，催化劑中P/Zn的摩爾比可以在0.01-5、0.02-2或0.05-1的范圍內(nèi)。催化劑中Zn和P的量在對(duì)芳烴的選擇性以及甲醇裂解成碳氧化物的活性方面影響催化劑的活性。如本文所述，在催化劑的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在粘結(jié)劑相中游離ZnO的濃度是非常低的。含有Zn以及Al₂O₃和P的催化劑是特別理想的，因?yàn)榧饩蚉的存在的組合作用，導(dǎo)致非常低的甲醇裂解活性。

粘結(jié)劑可以是純氧化鋁粘結(jié)劑或基于氧化鋁的粘結(jié)劑，該基于氧化鋁的粘結(jié)劑還包含氧化鋁和氫氧化鋁的混合物和/或例如二氧化硅/氧化鋁。

沸石可以例如是在MTA和MTG方法中使用的通常已知的沸石之一。例如，H-ZSM-5可以是優(yōu)選的用于本發(fā)明催化劑的沸石，因?yàn)槠洫?dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致有利的尺寸選擇性以及其相對(duì)低的結(jié)焦速率。在MTA方法的情況下，H-ZSM-5可以是特別優(yōu)選的。