[发明专利]使用包括含有沸石和加氢金属的富铈稀土的催化剂的烷基化工艺

说明书

一种使用包括含有沸石和加氢金属的富铈稀土的固体酸催化剂的改进的烷基化工艺被公开。

背景技术

烷基化这个术语指的是可烷基化化合物例如芳香族或饱和烃，与烷化剂例如烯烃之间的反应。反应是令人感到有兴趣的因为它使得有可能通过异链烷烃例如异丁烷与含有2-6个碳原子的烯烃的烷基化，得到具有高辛烷值且在汽油馏分范围内的烷基化物。有别于通过裂解重质石油馏分得到的汽油例如真空瓦斯油和常温渣油，烷基化得到的汽油基本不含有例如硫和氮等污染物且因此具有清洁燃烧的特点。由高辛烷值表示的其高抗爆性减少了添加对环境有害的抗爆化合物的需要，例如芳烃或铅。也有别于重整石脑油或裂解重质石油馏分得到的汽油，烷基化物即使含有芳烃或烯烃，也不多，其提供了进一步的环保优势。

烷基化反应是酸催化的。传统的烷基化工艺设备使用液体酸催化剂例如硫酸和氢氟酸。这种液体酸催化剂的使用带来了各种各样的问题。例如，硫酸和氢氟酸都是强腐蚀性的，使得使用的设备必须要满足苛刻的服务要求。因为在生成的燃料中强腐蚀性材料的存在是有害的，残留的酸必须从烷基化物中被除去。也因为必须要进行的液相分离，工艺是复杂和昂贵的。此外，常常具有风险：有毒物质例如氢氟酸将被排放到环境中。

历史上相比有竞争性的液体酸烷基化工艺，固体酸烷基化催化剂的活性和稳定性仍然具有需要改进的地方。固体酸烷基化催化剂中最近的进展包括：如在WO/9823560(美国专利5,986,158号)中公开的采用含沸石易再生的固体酸烷基化催化剂的烷基化工艺，根据美国专利申请公开2007/0293390号的改进的固体酸催化剂生产工艺，根据WO 2005/075387的烷基化催化剂水化工艺，根据美国专利7,176,340号，US 2002/198422和EP 1485334的连续或半连续烷基化和再生过程，以及在美国专利申请公开2008/0183025号中指出的稀土(RE)交换固体酸催化剂。

生成活跃和稳定的固体酸烷基化催化剂的另一个历史上的尝试包括美国专利3,851,004号。‘004参考文献涉及使用含沸石催化剂烃类的烷基化工艺且尤其是芳香族或异链烷烃烷基化工艺，其中反应是通过沸石分子筛催化剂连同第VIII族金属加氢剂催化。然而，‘004参考文献专门指出稀土阳离子的加入是不重要的。

生成活跃和稳定的固体酸烷基化催化剂的其它现有技术尝试包括美国专利8,163,969号，美国专利申请公开2010/0234661号和美国专利申请公开2011/0313227号。这里包括的这些参考文献仅供参考。这些现有技术尝试公开了以这种固体酸烷基化催化剂的稀土交换分子筛(例如Y型沸石)。

仍然需要一种稳定和活跃的固体酸催化剂。本发明提供一种改进的烷基化工艺，使用包括含有沸石和加氢金属的富铈稀土的固体酸催化剂。

发明内容

已发现：相比低铈稀土，在这种固体酸烷基化催化剂中对含有交换分子筛(例如Y型沸石)的富铈稀土的使用提高了催化剂的烷基化活性和稳定性。

在本发明的一个实施例中提供了包括加氢金属和以含有分子筛的富铈稀土的形式的固体酸的固体催化剂，其中催化剂的特征是至少孔直径在100nm以下的孔的孔隙度小于0.20ml/g，，且总孔隙度大于0.30ml/g。

在本发明的另一个实施例中提供了烃的烷基化工艺，包括在烷基化工艺条件下饱和烃原料和一种或多种烯烃与这个发明的催化剂接触。

这些以及更进一步的实施例，本发明的特点和优势将通过下文包括附图和权利要求的详细描述的更加清楚。

附图说明

图1为烯烃转化率随时间曲线图；

图2为C9+化合物产率随时间曲线图；

图3为烯烃转化率随时间曲线图；

图4为C9+化合物产率随时间曲线图。

具体实施方式