用于烷基化反应的负载型纳米颗粒沸石催化剂制造技术

一种用于烷基化反应的催化剂，该催化剂包含负载在载体材料上的纳米尺寸沸石颗粒，所述烷基化反应包括例如苯烷基化形成乙苯的反应，本发明专利技术还公开了使用该催化剂的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于烷基化反应的负载型纳米颗粒沸石催化剂相关申请的交叉参考无。
本专利技术一般涉及烃类的烷基化。更具体来说，本专利技术的实施方式涉及用于烃类烷基化的催化剂，所述烃类烷基化包括例如通过苯的烷基化制备乙苯和其他化合物。
技术介绍
苯乙烯是用来生产许多聚合物的重要单体。苯乙烯通常通过制备乙苯，然后使其脱氢制备苯乙烯的方式进行制备。乙苯通常采用涉及苯烷基化的一种或多种芳族转化方法形成。通常使用分子筛型催化剂进行的芳烃转化方法在化学加工工业是众所周知的。这种芳烃转化方法包括芳香化合物例如苯与乙烯的烷基化，制备烷基芳香化合物，如乙苯。适合用于这些烷基化反应的分子筛催化剂通常包括沸石。商业上最普遍使用的沸石是制成沸石晶体大于I微米的形式。
技术实现思路
本专利技术的实施方式包括一种烷基化催化剂，该催化剂包含分散的和/或生长的纳米尺寸的沸石颗粒以及载体材料。所述载体材料可以选自下组:二氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化招-氧化娃、氧化钛和氧化错，以及这些材料的组合。纳米尺寸的沸石的粒度可以小于1000纳米或者小于300纳米，可以由以下沸石形成:八面沸石(FAU)，例如X-型沸石或Y型沸石，MTW，MWff, BEA ( β )型沸石或MFI型沸石，例如ZSM-5，以及其他10元环或12元环的沸石。所述载体材料可以选自下组:二氧化硅、氧化铝(包括α-氧化铝)、铝硅酸盐、氧化钛和氧化锆，以及这些材料的组合。所述催化剂可进一步包含选自下组的促进剂:Co, Mn, Ti, Zr, Nb, K, Cs, Ga, P, B, Rb, Ge, Cu, Mg, Ce, Li, Ag和Na,及其组合。所述催化剂及其各个部分可以本身具有亲水性。【附图说明】结合附图，通过以下详述更好地理解本专利技术。图1显示了根据本专利技术的至少一个实施方式，通过苯和乙烯的烷基化反应制备乙苯的流程图。图2显示了根据本专利技术的一个实施方式的透射电子显微图(TEM)，其中显示了结合在二氧化硅基材的孔之内的纳米沸石。图3显示了根据本专利技术的一个实施方式的TEM图，其中显示了结合在二氧化硅基材的孔之内的纳米载剂和纳米沸石的分布。【具体实施方式】下文提供了多种不同的实施方式或实施例，用于实施各种实施方式的不同特征。以下所述的组分和安排的具体实施例是为了简化本专利技术的叙述。这些内容仅作为示例，其并不对本专利技术构成限制。本文使用的各种术语如下文所示。对于权利要求中使用但是下文中没有定义的术语，应给予在提交本申请时相关领域的人员按印刷出版物和公布的专利中的表述而赋予该术语的最宽泛的定义。此外，除非另有说明，否则，本文所述的所有化合物都可以是取代或未取代的，列出的化合物包括其衍生物。此外，各种范围和/或数值限制可能在下文清楚地陈述出来。应当认识到，除非另外指出，否则，端点是可以互换的。此外，任何范围包括落在清楚陈述的范围或限制之内的同样量级的迭代范围。苯乙烯的生产可以包括使得苯与乙烯反应，制得乙苯，然后对乙苯进行脱氢，制得苯乙烯。与所述方法结合的本文所述的催化剂能够最大程度减少副产物的形成，从而导致转化率和/或选择性提高。苯乙烯生产方法一般包括将催化剂置于一个或多个反应器中。反应器可包括例如固定床反应器、流化床反应器、液流床反应器或其组合。能够在如本文所述的升高的温度和压力下操作以及能够使反应物与催化剂接触的反应器均视为在本专利技术的范围内。具体的反应器系统的实施方式可由本领域普通技术人员根据具体的设计条件和产量确定，并不意味着对本专利技术范围的限制。在另一实施方式中，所述一个或多个反应器可包括一个或多个催化剂床。当使用多个床时，可用惰性材料层将各床隔开。在一个或多个实施方式中，反应器包括例如1-10个催化剂床，或者2-8个催化剂床，或者2-6个催化剂床。在一个非限制性的实施例中，可将苯和乙烯注入例如催化剂床、惰性材料层或其组合。在一个实施方式中，所有的苯进料可以流过一系列的催化剂床，而乙烯可以在催化剂床之间注入，从而对于每个催化剂床调节苯:乙烯比例，以使得制备乙苯的转化率最优化。反应器的操作条件因系统而异，可随进料流组成和产物流组成变化。在一个或多个实施方式中，反应器可在例如升高的温度和压力下操作。在一个或多个实施方式中，所述升高的温度可以是例如150_750 °C，或者175-500°C，或者200-450°C。例如，所述压力可以为0.1_70大气压，或者0.1_35大气压。在一个实施方式中，所述反应在液相中进行，所述升高的温度可以为例如150-400°C，或者为200-300°C，或者为200-260°C。在一个实施方式中，所述反应在气相中进行，所述升高的温度可以为例如300-750°C，或者为350-550°C，或者为400_460°C。图1是上述苯乙烯制备过程的一实施方式的简化的流程图。在此实施方式中，第一反应器(3)是设计用来使得苯原料(I)与乙烯原料(2)反应的烷基化反应器。然后可以将第一反应器(3)的产物流(4)输送到分离单元(5)，在此分离单元(5)处，将乙苯与任意未反应的苯或者乙烯和不希望有的副产物(6)分离。然后，可使任何未反应的苯循环回到第一反应器(3)。将副产物和苯再循环蒸汽(6)与乙苯(7)分离。然后在存在蒸汽的条件下，在脱氢反应器(9)中，对乙苯(7)进行脱氢，制得苯乙烯。然后，可将脱氢反应器(9)中的苯乙烯产物(10)送至分离单元(11)，可在此将不需要的副产物(15)如苯、甲苯、较高分子量化合物和水与苯乙烯、和未反应的乙苯(12)分离。然后，可使任何未反应的乙苯(12)循环回到脱氢反应器(9)。可从分离单元(11)移出苯乙烯产物流(14)，若需要的话，对其进一步进行处理或加工。用于本文所述烷基化方法的催化剂一般包含沸石材料。本文所用的术语“沸石材料”是指包含铝硅酸盐晶格的分子筛。沸石材料是本领域众所周知的，它们具有分布规整、孔尺寸均匀的孔体系。本专利技术的实施方式使用纳米尺寸的沸石。在本文中，术语“纳米尺寸的沸石”表示粒度小于5000纳米(5微米)，任选小于2500纳米(2.5微米)，任选小于1000纳米(I微米)的沸石材料。例如，粒度可小于IOOOnm,或者小于300nm,或者小于IOOnm,或者小于50nm，或者小于25nm。在一个或多个实施方式中，粒度为例如1.0-1000纳米，或者10-500纳米，或者25-300纳米，或者50-100纳米，或者20-200纳米，或者50-75纳米。本文所用的“粒度”是指沸石材料的每个孤立晶体(即晶体)的尺寸，或者沸石材料内部颗粒聚集体(即微晶)的尺寸。纳米尺寸的沸石颗粒也可称作纳米颗粒。沸石材料可包括硅酸盐基沸石，如八面沸石和丝光沸石。硅酸盐基沸石可由交替的SiO2和MOx四面体构成，其中M是选自元素周期表第1-16族的元素。具有此种构成的沸石可具有例如4、6、8、10或12元氧环孔道。八面沸石的例子是X-型沸石和Y-型沸石。其他合适的沸石材料可包括MTW，FAU或MWW。沸石材料的Si/Al比可大于或等于1.0。在一个实施方式中，Si/Al比可以为1.0-300。在另一个实施方式中，Si/Al比可以为1.0-100。在另一个实施方式中，Si/Al比可以为1.0-50。在另一个实施方式中，Si/Al比可以为1.0_25本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烷基化催化剂，其包含：纳米尺寸沸石颗粒；和载体材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.30 US 61/581,635;2012.12.12 US 13/712,3801.一种烷基化催化剂，其包含: 纳米尺寸沸石颗粒；和 载体材料。2.如权利要求1所述的烷基化催化剂，其特征在于，所述纳米尺寸沸石颗粒的粒度约小于 1000nm。3.如权利要求1所述的烷基化催化剂，其特征在于，所述纳米尺寸沸石颗粒的粒度约小于300nm。4.如权利要求1所述的烷基化催化剂，其特征在于，所述纳米尺寸沸石颗粒是由选自下组的沸石形成的=FAU型沸石，BEA型沸石，MFI型沸石，MTW，FAU, MWff,以及其他十元环和十二元环的沸石，以及这些沸石的组合。5.所述烷基化催化剂进一步包含选自下组的促进剂:Co，Mn,Ti, Zr, Nb, K, Cs, Ga, P, B,Rb, Ge, Cu, Mg, Ce, Li, Ag 和 Na,及其组合。6.如权利要求1所述的烷基化催化剂，其特征在于，所述载体材料选自下组:二氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化铝-氧化硅、氧化钛和氧化锆，以及这些材料的组合。7.如权利要求1所述的烷基化催化剂，其特征在于，所述载体材料包括增加催化剂强度的惰性氧化招，所述 氧化铝是以下选择中的一种或多种相，β_相，δ-相或Θ-相。8.如权利要求1所述的烷基化催化剂，其特征在于，所述载体材料包括高表面积碳化硅，或者使用具有高热容和传热性质的类似载体材料，其中在催化剂活性位可以更有效地控制放热的烷基化反应产生的热量。9.如权利要求1所述的烷基化催化剂，其特征在于，所述催化剂通过包括以下步骤的方法制备: 提供纳米尺寸沸石颗粒； 使得所述纳米尺寸沸石颗粒与硅烷接触，形成改性的纳米尺寸沸石； 将所述改性的纳米尺寸沸石接枝在载体上；以及 对所述接枝在载体上的改性的纳米尺寸沸石进行焙烧，制得包含纳米尺寸沸石颗粒的催化剂。10.如权利要求1所述的烷基化催化剂，其特征在于，所述催化剂是通过以下方式制备的:将纳米尺寸沸石颗粒与载体物理合并，形成挤出物。11.如权利要求1所述的烷基化催化剂，其特征在于，所述催化剂通过以下方式制备:同时原位制备纳米尺寸沸石颗粒并用载体材料负载。12.如权利要求1所述的烷基化催化剂，其特征在于，所述催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·钦塔，J·佩拉蒂，
申请(专利权)人：弗纳技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US