[发明专利]用于碳八芳烃异构化反应工艺的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于碳八芳烃异构化反应工艺的催化剂及其制备方法。

背景技术

对二甲苯(p-X)是石化工业主要的基本有机原料之一，在化纤、合成树脂、农药、医药、塑料等众多化工生产领域有着广泛的用途。目前，通过将碳八芳烃C₈A中间二甲苯m-X、邻二甲苯o-X异构化为对二甲苯，并将乙苯(EB)转化二甲苯或苯的方法是工业上生产对二甲苯的主要技术。近年来，随着对苯二甲酸(PTA)产能的迅猛增加，在我国呈现出对二甲苯供不应求的局面，由此可见二甲苯的异构化催化技术是化工生产领域中的一个重要课题。

目前，碳八芳烃异构化催化剂技术可按照对乙苯(EB)转化的作用不同可分成两类：一类为EB脱烷基化催化剂，即反应中m-X、o-X进行异构化反应，乙苯EB脱烷基生成苯而被转化；另一类即EB异构化双功能催化剂(都含有较高量的贵金属)，二甲苯和EB都参与异构化反应；后者双功能催化异构法的优点是反应工艺简单，乙苯可以转化为二甲苯，但主要缺点是乙苯的转化率低和二甲苯加氢开环的损失比率较高。理想的C₈A芳烃异构化催化剂能在高EB转化活性下，具有高的二甲苯异构化率和低的芳烃裂解损失。

从目前情况和今后技术发展趋势来看，由于能源价格上涨和节能降耗的需求增加，且EB脱烷基不受化学平衡的限制，可在高转化率下将其转化成苯，并使C₈芳烃中PX的浓度增加，有利于PX的分离。因此，现采用EB脱烷基类型异构化催化剂呈明显上升趋势，成为现今的主流发展方向，对EB脱烷基型异构化催化剂需求上升较快。

对EB脱烷基转化类型催化剂需要解决的关键技术问题是：催化剂应能适应原料中高的EB含量，在维持较高乙苯转化率下使反应产物最大程度接近二甲苯的热力学平衡组成。同时催化剂应可抑制易于发生的二甲苯歧化、二甲苯烷基转移、二甲苯脱甲基和加氢裂解等副反应，在二甲苯损失尽可能少的条件下具有较好的稳定性。

近年来Mobil公司开发的MHAI(高活性异构)法采用两种不同硅铝比组成的ZSM-5分子筛，再分别与粘结剂制成两种不同催化剂，装填于反应器的上下两个部位。其分隔开反应器上部的催化剂主要是使乙苯脱烷基和非芳裂解，而下部催化剂作用为二甲苯异构化。虽然MHAI法活性高、选择性较好，但这两种催化剂使用前均须经反应器原位预硫化处理，且催化剂不能在径向反应器与列管式反应器上使用，同时催化剂结焦失活后的再生也较复杂困难，故限制了其工业应用。

CN200680022943.8涉及一种在两个顺序区中将烷基芳烃的非平衡混合物异构化的方法，其中第一区使用不含铂催化剂并在不存在氢气的条件下操作，第二区使用包含分子筛和铂族金属组分的催化剂，从而从混合物中得到与现有方法相比产率提高的对二甲苯，但催化剂再生困难，工艺操作复杂，对设备要求高，一次投资大，且能耗高。

EP 0923512推出三床二甲苯异构化催化剂系统适用于二甲苯异构化和EB转化反应过程，此系统由三种串联的催化剂组成：第一催化剂用于转化EB，第二催化剂用于加氢(采用以氧化铝为载体的钼催化剂)，第三催化剂用于二甲苯异构化。该发明解决了催化剂快速结焦问题，尤其在EB完成烷基转移反应转化时容易发生结焦，同时开发了较经济的三床工艺路径。传统的双床二甲苯异构化催化剂由EB转化催化剂组分和二甲苯异构化催化剂组分组成，由于EB转化催化剂上产生乙烯，致使二甲苯异构化催化剂失活速率太高，该发明在EB转化催化剂组分和二甲苯异构化催化剂组分之间设置加氢催化剂解决了失活问题，加氢催化剂可将乙烯大量转化为乙烷，而对产品中的其他组分无任何不良影响；但该存在催化剂系统流程复杂与再生困难，工艺操作麻烦，对设备要求高，且能耗高的不足。

由此可知，目前已有的双床二甲苯异构化催化剂技术均存在反应工艺与催化剂较复杂、催化剂再生困难、对反应设备与运行操作要求高、装置能耗高较高的明显缺点。故碳八混合芳烃高选择性异构化与脱烷基反应的高效整体催化剂的开发具有非常重要的实际需求。

发明内容