[發明專利]包含均勻分布的磷的雙功能催化劑

在審

• 申請號: 201680069290.2
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN108290802A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: F·約恩森;U·V·門采爾
• 申請（專利權）人: 托普索公司
• 主分類號: C07C1/20
• 分類號: C07C1/20;C10G35/00;B01J27/14
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 吳小瑛;常雨軒

用于轉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、氧化鋁粘結劑、Zn和P，其中P均勻分布在催化劑上。

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

催化劑可以被優化以強調各種功能，如產品收率或選擇性。但是，當一個功能被優化時，所得到的催化劑常就其他參數顯示為不太有利的。一個實例可以是優化以實現更高的產品收率但是其顯示出降低的選擇性的催化劑。因此，開發新型催化劑的一項特殊任務是改善催化劑的關鍵參數，而對其他重要特征無不良作用。

本發明的第一方面提供了一種能夠改善芳烴收率的催化劑。

本發明的第二方面提供了一種能夠減少MeOH裂解成不希望的產物如CO和CO₂的催化劑。

本發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。

這些優點和其他優點通過優選用于轉化含氧化合物和使烴脫氫的雙功能催化劑來實現，所述催化劑包含沸石、氧化鋁粘結劑、鋅(Zn)和磷(P)，其中P遍及整個催化劑存在。

申請人已經表明，具有催化劑是有利的，其中催化劑中心處的P wt％為高于0.1wt％，如0.1–3wt％，并且催化劑中心處的Zn濃度為高于3wt％。即已經表明，在催化劑中心具有足以正面影響芳烴收率的P濃度的催化劑比在催化劑中心具有低或非常低的P濃度的催化劑更理想。

申請人已經觀察到，如果P均勻分布在催化劑上，可能是有利的。例如，如果催化劑中心處的P濃度與催化劑邊緣的比例(wt％P催化劑中心：wt％P催化劑邊緣)為1:20，如1:10，如1:5如1:1，其可能是理想的。

催化劑邊緣可以被描述為約300μm的外側部分，并且催化劑中心可以被描述為具有約300μm直徑的中心部分。

在一些優選的實施方案中，催化劑邊緣處的P濃度為0.1-15wt％，如0.3-10wt％，如0.5-5wt.％，如0.8-3wt％。

沸石中P的存在導致改善的耐蒸汽性，導致催化劑的最終壽命更長。此外，申請人已經發現在Zn/ZSM-5催化劑體系中P的存在導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，因為甲醇裂解為碳氧化物是MTA中非常不希望的副反應。

根據生產方法，催化劑中的P可以以多種濃度存在于本發明催化劑的粘結劑和沸石中。例如，在一些實施方式中，P濃度在粘結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時的情況。

在幾個有利的實施方案中，P可以以氧化物或氫氧化物物質(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。

為了提高芳烴的收率，提供含有酸性沸石位點以及脫氫位點(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化成富芳烴的烴，同時也使烴(如環烷烴、鏈烷烴和/或異鏈烷烴)脫氫成烯烴和/或芳烴。

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

優選地，Zn至少部分地作為ZnAl₂O₄存在。