[发明专利]固体酸烷基化催化剂及其制备方法和应用

说明书

本公开涉及一种固体酸烷基化催化剂及其制备方法和应用，以催化剂的干基重量为基准，该催化剂包括以干基重量计38～90重量％的改性Y分子筛、以干基重量计8～60重量％的载体、以及以金属计0.1～2重量％的具有加氢功能的金属助剂；所述改性Y分子筛的骨架SiO₂/Al₂O₃的摩尔比为5.0～6.0，微孔比表面积为400～600m²/g，微孔孔容为0.25～0.35cm³/g，介孔比表面积为30～200m²/g，介孔孔容为0.07～0.85cm³/g，介孔孔径为2.0～6.0nm，以所述改性Y分子筛的总重量为基准，所述改性Y分子筛中氧化钠的含量不超过0.1重量％。本公开的催化剂适合催化异构烷烃与低碳烯烃的烷基化反应，能够有效提高目标产物三甲基戊烷的选择性，同时可限制不需要的C₉+副产物的产量，催化剂使用寿命长，稳定性好，经临氢再生后活性可恢复到新鲜剂水平。

技术领域

本公开涉及一种固体酸烷基化催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

在石油炼制工业中，异构烷烃与C₃～C₆烯烃的烷基化反应工艺是一个生产清洁、高辛烷值汽油组分的重要过程。这种烷基化汽油蒸汽压低、敏感性低、抗爆性能好，不含芳烃、烯烃，硫含量也很低，是高辛烷值汽油的理想调和组分。

烷基化反应是一种酸催化反应。目前工业应用的烷基化生产工艺有硫酸法和氢氟酸法，是以液体硫酸或氢氟酸为催化剂由异构烷烃和烯烃合成烷基化油。由于液体酸催化剂硫酸和氢氟酸本身的腐蚀性、毒性以及工艺过程的废酸排放对环境的危害，使烷基化油生产企业面临的安全环保压力日益增加。

为了解决这些问题，世界许多大的石油公司和科研机构一直致力于固体酸烷基化工艺技术的研究和开发，以期用环境友好的固体酸工艺替代液体酸工艺。

固体酸烷基化工艺的核心是性能优良的固体酸催化剂的开发，它具有诸多优点，如稳定性好，不腐蚀设备，便于与产物分离，对环境污染少，运输过程相对安全性高等，是未来催化剂的理想形式。固体酸烷基化催化剂主要分为四类：金属卤化物、固体超强酸、负载型杂多酸和分子筛。尽管异丁烷与丁烯的烷基化固体酸催化剂的发展已经过了数十年，但由于开发的固体酸催化剂在烷基化反应过程中失活较快，使该工艺技术工业化进程收到影响。

专利US5986158公开了一种烷基化方法，采用的催化剂包含氢化功能成分和固体酸成分，并通过饱和烃洗涤和临氢条件进行再生，反应过程在固定床反应器中进行，催化剂的活性期仅有不到4～10h，催化剂必须反复再生，从其实施例可以看到，烷基化油的研究法辛烷值(RON)为91.2，三甲基戊烷/二甲基己烷为2.9，C₅-C₇、C₈、C₉₊分别为30.4％，58.2％、11.4％。

专利EP1527035公开了一种连续的烷基化方法，所述方法在包括位于A区中的至少两个串联的含催化剂的反应器和位于B区中的至少两个串联的含催化剂的反应器的设备中进行；每个区在烷基化模式与温和再生模式之间来回循环，每个区至少有两个串联反应器，基化物的产物流可以进行或者不进行预先的间歇分离，在该分离中一部分烷基化物被取出；催化剂采用温和再生模式，温和再生模式包括在该区的至少两个反应器中的每一个中使固体酸性烷基化催化剂与氢气和一部分含有烷基化模式的烷基化物流出物接触。

专利EP1392627公开了一种烃类的催化烷基化方法，其包括(i)在固体酸烷基化催化剂上将可烷基化的化合物与烷基化试剂反应生成烷基化物和(ii)在缓和再生条件下以及氢气和烃存在时再生所述催化剂，其中该烃包括至少一部分已形成的烷基化物。

专利EP1286769公开了一种新的烷基化催化剂及其用于烷基化烃的用途。