[發(fā)明專利]特殊形貌絲光沸石催化劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710099834.6
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN108499595B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 童偉益;陳雪梅;李經(jīng)球;祁曉嵐
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: B01J29/18
• 分類號: B01J29/18;B01J29/26;C07C6/12;C07C15/08;C07C15/04
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本發(fā)明涉及一種特殊形貌絲光沸石催化劑，在鏈狀形貌提升分子篩催化劑高效傳質(zhì)性能的同時，主要解決催化劑在芳烴烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)中活性與選擇性低的問題，所述催化劑采用鏈狀形貌絲光沸石為載體，活性組元包括，選自IIIB元素至少一種、選自VB元素至少一種及選自IIIA中至少一種金屬元素的技術(shù)方案，較好的解決了該技術(shù)問題，可用于芳烴烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)等芳烴轉(zhuǎn)化的工業(yè)生產(chǎn)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種特殊形貌絲光沸石催化劑及其制備方法，其特殊形貌為鏈狀形貌，及應(yīng)用于芳烴烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。

背景技術(shù)

隨著聚酯產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，發(fā)展芳烴之間的轉(zhuǎn)化技術(shù)，調(diào)節(jié)苯(B)、甲苯(T)、二甲苯(X)等主要芳烴產(chǎn)品的生產(chǎn)，具有重要的意義。分子篩是一種廣泛用于石油化工催化過程的催化材料，作為人類認識最早的沸石之一，絲光沸石具有特殊酸性分布和規(guī)整的傳質(zhì)孔道，在吸附分離、催化裂化、歧化烷基轉(zhuǎn)移和異構(gòu)化等石油化工領(lǐng)域有重要的工業(yè)應(yīng)用價值。

絲光沸石的二維孔道體系，對于芳烴等大分子的反應(yīng)中，催化作用一般只發(fā)生在十二元環(huán)的橢圓形直筒主孔道，而與主孔道相溝通的八元環(huán)孔道，一般分子進不去，因此對于反應(yīng)降低擴散限制，抑制絲光沸石晶體在c軸方向上的快速生長是主要的研究思路。絲光沸石沿12MR(十二元環(huán)孔道，即c軸)方向具有較強的生長勢能，通常很容易得到二維尺度的絲光沸石納米棒狀晶體，形成針狀或纖維狀，集合體呈放射狀、束狀、纖維狀等。絲光沸石通常很難有效抑制晶體沿c軸有五元環(huán)組成鏈狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)先生長，還容易沿平行于c軸和b軸的二維通道定向生長成斜方晶系的片狀絲光沸石。在三維尺度高結(jié)晶度納米絲光沸石晶體的研究中，ab方向的生長能夠較為容易的得到控制，直接影響催化劑的傳質(zhì)性能。片形絲光沸石的十二元環(huán)孔道之間缺乏相通性，嚴(yán)重的降低了催化反應(yīng)過程中的傳質(zhì)速率，不利于催化活性更好的發(fā)揮。有效調(diào)控絲光沸石晶體的自組裝成有序自支撐材料，探索、研究納米絲光沸石晶體的聚集形式，是解決反應(yīng)過程中催化劑上吸附、擴散瓶頸的關(guān)鍵。CN103274458A通過基本單元之間的取向接觸合成一維項鏈狀二氧化鈦納米晶體，材料的比表面積及有序性等性能得到了大幅提升。鏈狀形貌可以有效改善絲光沸石的傳質(zhì)擴散性能，但硅鋁組成的絲光沸石受表面酸性分布的限制，在芳烴烷基轉(zhuǎn)移等具體反應(yīng)中存在活性與選擇性低的問題，通常需要通過元素改性的方式進行調(diào)控。如IIIB族稀土金屬元素所處特殊的元素周期表位置，使其電子能級、離子半徑等性質(zhì)具有微小且近似連續(xù)的變化，獨特的4f電子結(jié)構(gòu)具有利于發(fā)生電子躍遷等的優(yōu)異性能，因此賦予的優(yōu)異物理化學(xué)性質(zhì)，產(chǎn)生特殊的載體效應(yīng)使得催化劑對許多反應(yīng)具有較好的助催化效果，其引入還可以通過協(xié)同作用進一步增強其他金屬的分散與穩(wěn)定性。

本發(fā)明涉及一種用于芳烴烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的鏈狀形貌絲光沸石催化劑及其制備方法，通過選用IIIA、IIIB和VB族元素進行改性，可顯著提升催化劑的反應(yīng)性能，較好地解決了上述問題。該催化劑的技術(shù)和成本可控，在芳烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)中具有優(yōu)異的反應(yīng)性能，有效抑制了積炭等芳烴聚合副反應(yīng)的發(fā)生，耗氫副反應(yīng)低，應(yīng)用損耗少，具有更好的穩(wěn)定性，可適應(yīng)高空速的反應(yīng)工況，并具有低溫催化活性高，芳烴處理量大，催化效果好，產(chǎn)物二甲苯濃度高等優(yōu)點，可用于芳烴烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)等芳烴轉(zhuǎn)化的工業(yè)生產(chǎn)中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一，是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在分子篩催化劑擴散性能差的問題，提供一種新型的具有鏈狀形貌的絲光沸石作為催化劑的載體，該催化劑在歧化、烷基轉(zhuǎn)移和異構(gòu)化等芳烴轉(zhuǎn)化中，對芳環(huán)側(cè)鏈烷基具有高效的管理性能，可適應(yīng)高空速的反應(yīng)工況和傳質(zhì)需求。可高選擇性地發(fā)生相應(yīng)的脫烷基或烷基轉(zhuǎn)移性能，具有苯和二甲苯主產(chǎn)物收率高和選擇性高的特點。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二，是提供一種解決上述技術(shù)問題之一所用催化劑材料相應(yīng)的制備方法，解決分子篩的催化效果與催化劑制備過程中的各項合成參數(shù)的匹配問題。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之三，是采用上述催化劑，應(yīng)用于芳烴烷基轉(zhuǎn)移的芳烴轉(zhuǎn)化應(yīng)用中。