[发明专利]用于非芳烃转化为芳烃和轻质烯烃反应的改进催化剂组合物

说明书

本发明涉及一种在改进沸石材料的存在下，将非芳烃转化为芳烃和轻质烯烃的改进方法，优选在该改进沸石材料的存在下，该转化过程以低结焦速度进行。

在含沸石催化剂(如ZSM-5)存在下，将非芳烃类汽油馏程的烃(特别是链烷烃和链烯烃)催化裂化生产低碳烯烃(如乙烯和丙烯)和芳烃(如苯、甲苯和二甲苯的过程是本领域技术人员所熟悉的，如N.Y.Chen等人在《工业与工程化学》，工艺设计和研究，25卷，1986，151-155页的文章所描述。该催化裂化方法的产物含多种烃，包括未转化的C₅+烷烃，低碳烷烃(如甲烷、乙烷和丙烷)，低碳烯烃(如乙烯和丙烯)，C₆-C₈芳烃(苯、甲苯、二甲苯和乙苯)，和C₉+芳烃化合物。根据各个反应产物的相对市场价格，希望某些高值产品的产量要较其它产品更多一些。

人们对沸石催化剂在烃转化为芳烃和低碳烯烃反应中的应用所关心的一点是在转化反应过程中有过量焦碳产生。沸石催化的烃芳构化过程中的结焦问题往往会引起催化剂失活。因而希望通过使该过程中的结焦量最少来改进烃的芳构化和由烃生产低碳烯烃的方法。另外，希望沸石催化剂能用于大量生产芳烃和烯烃类转化产品。

本发明的一个目的是将烃至少部分转化为乙烯、丙烯和BTX(苯、甲苯、二甲苯和乙苯)芳烃。

本发明还有一个目的是提供一种改进的沸石材料，当其用于烃的转化反应时，产生的结焦量要少于其他沸石材料。

本发明的另一目的是提供一种改进的沸石材料，当其应用于烃转化反应时，能使低碳烯烃和BTX芳烃的收率得到改进。

本发明另一目的是提供能以可接受的低结焦速度进行且能生产含适当量烯烃和BTX芳烃的烃转化方法。

本发明的另一目的是提供一种制备具有理想性能的改进沸石材料的方法，当其用于烃的转化反应时，能使结焦速度低且能有利于烯烃和BTX芳烃的生成。

本发明方法之一是通过在转化条件下，将烃进料与一种浸渍的酸处理沸石接触使非芳烃转化为芳烃和低碳烯烃，该沸石包括其中掺混有锌和至少一种选自元素周期表4B族、6B族、3A族、4A族和5A族的其它金属的酸处理沸石。

本发明的另一实施方案是一种用于烃转化反应的新型组合物。该新型组合物包括用锌和至少一种选自元素周期表4B族、6B族、3A族、4A族和5A族其它金属浸渍的酸处理沸石。通过将锌和至少一种选自元素周期表4B族、6B族、3A族、4A族和5A族的其它金属掺混入酸处理沸石，获得一种浸渍的酸处理沸石，来制备该组合物。

由下面的详细描述和后附的权利要求书将很容易看出本发明的其它目标和优异之处。

本发明组合物包括为提供酸处理沸石而已用酸处理的沸石原料。本发明组合物进一步含有锌和至少一种选自元素周期表4B族、6B族、3A族、4A族和5A族的任何其它金属。显然，本发明组合物除含有锌外，其它金属是4B族元素，包括钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)；6B族元素，包括铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)；3A族元素，包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)；4A族元素，包括硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)和铅(Pb)；5A族元素，包括磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)。对从事本领域的技术人员来说，按传统意义的提法，上文所列的一些元素不在考虑之列，但在本说明书和权利要求所用的术语中，金属包括锌和上列元素。

本发明一个重要的但非条件苛刻的方面是要求组合物由锌作为第一或称主金属和至少一种其它金属作为第二或称副金属来双金属助催化。本发明组合物另一重要方面是要将欲改性赋予本发明组合物上述理想性能的沸石原料用酸处理，得到酸处理沸石。通过掺混锌和至少一种其它金属的两种金属助催化剂，对酸处理沸石改性。

用酸处理沸石可采用任何适用的手段或方法。优选通过任何本领域已知的适用的手段，用酸溶液浸泡沸石，使沸石与所述酸溶液接触。用来处理沸石的酸溶液可以是任何适合用来从沸石颗粒中浸提出铝原子的酸。优选该溶液中酸浓度约为每升1-10当量。适用酸的实例包括硫酸、磷酸、硝酸和盐酸。优选酸溶液为盐酸水溶液。沸石浸泡在酸溶液中(优选温度约为50-100℃)可长达15小时，但优选从0.1到12小时。浸泡后，将得到的酸处理沸石洗涤至无酸，然后干燥或焙烧，或是同时操作。