[发明专利]一种轻质烷烃芳构化的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种轻质烷烃芳构化的催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂以活性炭为载体，负载磷或金属盐化合物，或者同时负载磷和金属盐化合物；以催化剂总质量计，所述催化剂中磷的质量百分比为0.01～20％，所述催化剂中金属盐化合物的质量百分比为0.01～20％。所述催化剂在催化轻质烷烃芳构化反应前需要活化，活化条件为：400～800℃惰性气氛下活化0.1～24h。本发明采用活性炭作为催化剂载体，孔隙发达，比表面积大；性质稳定，且廉价易得。通过对活性炭负载磷或金属盐活性组分，获得了性能优良的用于轻质烷烃芳构化反应的炭载体催化剂。

技术领域

本发明涉及烷烃芳构化催化剂技术领域，具体涉及一种应用于轻质烷烃芳构化的炭载体催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

苯、甲苯和二甲苯(BTX)是重要的有机化工基础原料，广泛应用于合成纤维、树脂、橡胶以及各种精细化学品，同时也是高辛烷值汽油的重要组成部分，需求量较大。目前芳烃主要由石脑油催化重整和蒸汽裂解制乙烯工艺提供。

近年来，煤基烯烃工艺(MTO、MTP)、FT工艺得到快速发展，并已实现工业化，烃类产物中含有较多的轻质正构烷烃(C3-C8烷烃)，可以作为芳构化的优质原料，有针对性地利用轻质正构烷烃(C3-C8烷烃)开发芳构化技术，不但可以实现芳烃原料的多元化，而且可实现煤化工工艺过程中副产物的高附加值利用，对提高现代煤化工装置的经济效益有重要的意义。

轻质烷烃芳构化过程是将轻质烷烃(C3-C8烷烃)在催化剂作用下通过烷烃的芳构化、异构化、脱氢环化、氢解等反应使烷烃转化为芳烃。目前芳构化工艺中主要有Mobil公司开发的M2-Forming工艺、BP/UOP开发的Cyclar工艺、Asahi/Sanyo开发的Z-Forming工艺、IFP Axens开发的ParamaX工艺以及国内大连理工大学开发的Nano-Forming工艺等。所采用的催化剂均为分子筛型催化剂，如ZSM-5、MFI、L沸石等分子筛，但分子筛载体存在孔道易堵塞、热稳定性等问题，影响催化剂的活性和稳定性，为了寻求一种更好的工业化催化剂，又发展了一系列提高活性和稳定性的改进方法，主要集中在对此类分子筛载体的改进，如调整硅铝比、活性金属元素修饰、改变孔道结构、制备方法和预处理方式等。但是这些改进仍然难以满足市场对低成本、高活性的轻质烷烃芳构化催化剂的需求，因此迫切需要开发新型的烷烃芳构化催化剂。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种轻质烷烃芳构化的催化剂及其制备方法和应用，以提高催化剂芳构化反应活性及目标产物BTX的选择性。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种轻质烷烃芳构化的催化剂，所述催化剂以活性炭为载体，负载磷或金属盐化合物，或者同时负载磷和金属盐化合物；以催化剂总质量计，所述催化剂中磷的质量百分比为0.01～20％，所述催化剂中金属盐化合物的质量百分比为0.01～20％。

优选地，所述金属盐化合物选自Zn盐、Mo盐、Pt盐、Pd盐、Ga盐、La盐中的一种或多种；所述金属盐化合物为硝酸盐、卤化盐、硫酸盐或醋酸盐。

优选地，所述活性炭载体选自椰壳炭、煤基炭、竹炭、木质炭或生物质炭。进一步优选椰壳炭或煤基炭。

本发明还提供一种轻质烷烃芳构化的催化剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，活性炭预处理：将活性炭经过酸洗干燥或者双氧水浸泡干燥处理后作为载体备用；

步骤2，磷改性炭基催化剂：取预处理好的活性炭载体，加入等体积的质量浓度为1～68％的磷酸溶液中，采用水热法或浸渍法处理，然后洗净干燥得到磷改性炭基催化剂；