[發明專利]負載氮化鉬的輕質烷烴異構化催化劑、制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110413497.X
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113101965A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 卞賀
• 申請（專利權）人: 濱州學院
• 主分類號: B01J29/08
• 分類號: B01J29/08;B01J27/24;B01J37/08;C07C5/27;C07C9/18;C07C9/16
• 代理公司: 濟南鼎信專利商標代理事務所(普通合伙) 37245
• 代理人: 賈國浩

本發明公開了負載氮化鉬的輕質烷烴異構化催化劑、制備方法和應用，主要涉及輕質烷烴異構化催化劑領域；該負載氮化鉬的輕質烷烴異構化催化劑由載體和氮化鉬制備而成，所述載體由HY分子篩與二氧化鋯組成，其中所述HY分子篩與二氧化鋯的重量比為1:5?10:1；氮化鉬占載體重量的5?20wt％；其能夠應用于輕質烷烴為含有C5/C6正構烷烴，其輕質烷烴異構化的工藝條件為反應溫度280?330℃；反應壓力1.0?3.0MPa；氫油摩爾比1.0?4.0，質量空速1.0?3.0h^?1；本發明能避免設備腐蝕，降低了催化劑成本，可以直接用于異構化工藝，催化活性較高，異構烷烴選擇性和催化劑的穩定性較好。

技術領域

本發明涉及輕質烷烴異構化催化劑領域，具體是負載氮化鉬的輕質烷烴異構化催化劑、制備方法和應用。

背景技術

目前,用于輕質烷烴異構化催化劑可以分為負載型低溫型催化劑和中溫型催化劑。常用的中溫型異構化催化劑是貴金屬雙功能催化劑，如國內華東理工大學與中國石化金陵分公司研制的Pd/Hβ催化劑，在Pd的質量分數大于0.2％時，在反應溫度為260℃，反應壓力為2.0MPa，質量為2h^-1，氫油摩爾比為4:1的條件下，正己烷的轉化率在82％左右，異構化率為80％左右。國外這類催化劑以美國殼牌石油公司和聯合碳化物公司的完全異構化法(TIP)系列催化劑為代表，該催化劑是將貴金屬Pt負載到分子篩上，其催化異構化反應溫度在250℃左右，反應壓力約為2.5MPa，空速為1-3h^-1，氫油摩爾比約為1-4，正戊烷及正己烷進行異構化反應后，辛烷值可以提高20個單位左右。但是常用的中溫型異構化催化劑需要用到貴金屬，成本太高，同時催化劑在使用前，還要在一定壓力、溫度下采用氫氣進行預還原為金屬狀態方能使用，增加了催化劑的成本。

低溫型異構化催化劑常在催化劑中添加鹵素(F或Cl)以降低催化劑的使用溫度，如UOP公司的Ⅰ-8催化劑、英國BP公司的催化劑和Engelhard公司的RD-291催化劑均為反應溫度在115-150℃的低溫型催化劑，其催化劑酸性主要依靠鹵素提供；美國專利文獻US6320089B1中也報道了一種載體中含有鹵素(F或Cl)的異構化催化劑，該催化劑的載體有二氧化鋯和1-15％的金屬鹵化物組成，活性組分為貴金屬Pt，在反應溫度140-160℃下能有效催化C4-C7烷烴的異構化。低溫型催化劑的優點在于使用溫度低，異構化率高，但是鹵素在催化過程中容易流失，為了維持催化活性需要補加鹵化物，而鹵化物會對設備造成一定的腐蝕，也會對環境造成不良影響。另外，催化劑中所用活性組分一般為鉑等貴金屬，催化劑的制備成本較高。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中存在的問題，提供負載氮化鉬的輕質烷烴異構化催化劑、制備方法和應用，能避免設備腐蝕，降低了催化劑成本，可以直接用于異構化工藝，催化活性較高，異構烷烴選擇性和催化劑的穩定性較好。

本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：

負載氮化鉬的輕質烷烴異構化催化劑，其特征在于：由載體和氮化鉬制備而成；

所述載體由HY分子篩與二氧化鋯組成；

其中，HY分子篩與二氧化鋯的重量比為1:5-10:1；

所述氮化鉬占所述載體重量的5-20wt％。

上述技術方案中，氮化鉬是由氮原子插入到過渡金屬鉬的晶格中而形成的一種間充化合物，具有獨特的物理和化學性能，尤其是在催化性質上完全不同于其相應的鉬金屬，而具有與Ⅷ族貴金屬相似的性質，表現出優異的催化性能。將氮化鉬負載于載體后，制備出的催化劑中氮化鉬金屬中心與載體酸中心存在高效協同作用，進一步大大提高了催化劑的催化反應催化性能。同時，載體中HY分子篩與二氧化鋯分別具有微孔與介孔結構，可以發揮微介孔協同作用，克服傳統異構化分子篩較多采用單一孔徑時存在的擴散問題。

負載氮化鉬的輕質烷烴異構化催化劑的制備方法，包括步驟：