[發明專利]雙功能催化劑

在審

• 申請號: 201680069893.2
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN108290803A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: U·V·門采爾;F·約恩森
• 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，所述催化劑包含沸石、氧化鋁粘結劑和Zn，其中Zn至少部分以ZnAl₂O₄存在。

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例如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、氧化鋁粘結劑和Zn，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DME)轉化成芳烴(在本文中縮寫為MTA)。

粘結劑可以是純氧化鋁粘結劑或基于氧化鋁的粘結劑，該基于氧化鋁的粘結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可以是優選的用于本發明催化劑的沸石，因為其獨特的孔隙結構導致有利的尺寸選擇性以及相對低的結焦速率。在MTA方法的情況下，H-ZSM-5可以是特別優選的。

用于MTA的具有低Zn含量(如1wt％Zn)的Zn/ZSM-5催化劑的實例是已知的，并且已在爭論：避免較高的Zn含量以避免甲醇裂解成碳氧化物。然而，申請人已經表明，與已知的催化劑相比，催化劑中的高Zn含量可以導致在MTA方法中改善芳烴收率。因此，在幾個有利的實施方案中，催化劑中的總Zn含量為3-25wt％、5-20wt％、7-15wt％或8-13wt％，如高于7wt％Zn、高于10wt％Zn或12wt％或更高的Zn。

根據生產方法，催化劑中的Zn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，在一些實施方案中，Zn濃度在粘結劑相中高于在沸石相中，這例如可以是其中通過浸漬施加Zn的情況。

其中Zn存在于沸石和氧化鋁粘結劑二者中的催化劑允許通過“簡單的”手段如通過浸漬進行工業生產。例如，如本文所述的雙功能催化劑可以通過Zn浸漬包含氧化鋁粘結劑和沸石如ZSM-5的“堿催化劑”來實現。優選的堿催化劑包含30-50％的粘結劑和50-70％的沸石。

可以通過使沸石或沸石和氧化鋁粘結劑與含鋅溶液接觸進行浸漬。該溶液可以優選為含水的，但也可以優選除水以外的其他溶劑。也可以通過使沸石或沸石和氧化鋁粘結劑與固體Zn化合物接觸，例如通過混合和/或研磨或其他處理以確保組分的緊密混合進行浸漬。

Zn源可以是任何含Zn的有機和/或無機化合物。優選的化合物包括硝酸鋅、乙酸鋅和氧化鋅、氫氧化鋅、碳酸鋅或其混合物。

為了提供功能性催化劑，通常在浸漬之后進行煅燒或類似的處理。