一种正构烷烃异构化催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了一种正构烷烃异构化催化剂及其制备方法和应用，涉及烷烃异构化催化剂的技术领域，用以解决现有异构化催化剂活性低、稳定性差和转化率低的问题；该正构烷烃异构化催化剂由载体γ-Al2O3、金属组分Pt和卤素Cl组成，所述金属组分Pt的质量百分含量为0.1-1.0％，所述卤素Cl的质量百分含量为2.0-5.0％，余量为所述载体γ-Al2O3；该正构烷烃异构化催化剂通过浸渍、还原、无机氯化、有机氯化而成，本发明专利技术在多孔载体γ-Al2O3上负载金属单质Pt，并经过氯化处理后，形成Pt-Al2O3-Cl正烷烃低温异构化催化剂，该正构烷烃异构化催化剂高液收、高异构化率，反应活性高，稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种正构烷烃异构化催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及烷烃异构化催化剂的
，特别是指一种正构烷烃异构化催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
随着汽油的标准逐渐向无铅、低芳烃、低蒸汽压、高辛烷值和高氧含量的方向发展，各国对能够提供高辛烷值而又不增加汽油芳烃含量的汽油调和组分的异构化的需求越来越多。异构烷烃相对于正构烷烃的辛烷值高很多，若能够使正构烷烃最大程度的转化成高辛烷值的异构烷烃，将对提高汽油的辛烷值起到非常重要的作用。由于我国的汽油绝大部分来自于催化裂化汽油，而对催化裂化汽油的加氢脱硫及降烯烃等处理会使其损失较多的辛烷值，因此，正构烷烃的异构化处理过程对提高汽油的辛烷值有着举足轻重的意义。目前的异构化工艺主要集中在低温异构化和中温异构化两种工艺，中温异构化工艺对原料的硫含量、水含量等要求较低，但存在活性较低，反应温度高、裂化产物多、单程转化率低等缺点。相对于中温异构化工艺，低温异构化工艺则能提供较高的活性，使原料最大程度的转化，具有高液收、高异构化选择性，单程转化率高等优点。而催化剂是异构化工艺的核心，现有的异构化催化剂活性低、稳定性差、转化率低，而且，反应过程中需要不断地补充氯，使用不方便，成本高；因此，研发出高活性、高稳定性、高转化率的异构化催化剂迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术提出一种正构烷烃异构化催化剂及其制备方法和应用，解决了现有技术中异构化催化剂活性低、稳定性差和转化率低的问题。本专利技术提出了一种正构烷烃异构化催化剂，其技术方案是这样实现的：由载体γ-Al2O3、金属组分Pt和卤素Cl组成，所述金属组分Pt的质量百分含量为0.1-1.0％，所述卤素Cl的质量百分含量为2.0-5.0％，余量为所述载体γ-Al2O3。本专利技术的正构烷烃异构化催化剂由氧化铝载体(γ-Al2O3)负载金属铂(Pt)，并添加卤族元素——氯(Cl)组成，形成一种Pt-Al2O3-Cl催化剂，该催化剂无需在反应过程中补充氯，使反应更容易进行；这种低温正构烷烃异构化催化剂具有催化活性高，异构化转化率高，稳定性能好的特点，可以广泛应用于正构轻质烷烃的异构化反应中。作为一种优选的实施方案，所述金属组分Pt的质量百分含量为0.2-0.5％。金属铂(Pt)是正构烷烃异构化的有效催化剂，其含量对正构烷烃异构化的转化率和活性有明显的影响。当催化剂中金属Pt的质量百分含量为0.2-0.5％时，该异构化催化剂的活性、转化率和稳定性均可以得到明显提高。作为一种优选的实施方案，所述载体γ-Al2O3的比表面为200-230m2/g，其孔容为0.45-0.80mL/g。本专利技术主要是利用γ-Al2O3的多孔性质作为载体，使其负载金属Pt和后期的卤素Cl，γ-Al2O3独特的比表面和孔容为负载创立了良好的条件，使负载容易，使金属Pt分散均匀，催化剂活性好。本专利技术提出了一种正构烷烃异构化催化剂的制备方法，其技术方案是这样实现的：包括以下操作步骤：1)浸渍，在80-120重量份的γ-Al2O3载体上浸渍20-30重量份的氯铂酸，将浸渍后的产物于100-120℃下干燥2-5h，然后，于500-700℃下氧化2-5h；2)还原，将步骤1)所得产物进行还原处理，还原温度200-500℃，还原时间2-5h，还原压力1-3MPa；3)无机氯化，将步骤2)所得产物进行无机氯化，所述无机氯化的温度为400-500℃，氯化时间为2-8h，无机氯化剂为AlCl3，AlCl3的质量为γ-Al2O3载体质量的15-50％；4)有机氯化，将步骤3)所得产物进行有机氯化，所述有机氯化的温度为100-400℃，氯化时间为0.5-2h，有机氯化剂为CCl4或C2H6AlCl中的一种或两种，有机氯化剂的体积为γ-Al2O3载体体积的30-50％，有机氯化结束后，降温，即得该异构化催化剂。本专利技术的正构烷烃异构化催化剂通过浸渍、还原、无机氯化和有机氯化而成，浸渍过程中使元素Pt分散到载体γ-Al2O3的微孔里；通过无机氯化和有机氯化使催化剂负载足量的卤素Cl，在异构化反应中无需在额外补充氯；无机氯化之后再进行有机氯化，无机氯化使催化剂载体与无机氯化剂充分键合，然后通过有机氯化，使有机氯化剂与无机氯化剂充分键合，从而大大提高催化剂的活性；该制备方法流程简单，易操作，原料低廉易得，成本低，易于实现产业化。作为一种优选的实施方案，所述步骤3)中，无机氯化剂经过升华气化后由载气携带进入催化剂反应器，所述载气为氢气；所述步骤4)中，有机氯化剂通过气化由载气携带进入催化剂反应器，所述载气为惰性气体或经过脱氧脱水处理后的空气中的一种或两种。氢气携带着升华后的AlCl3气体进入催化剂反应器，一方面，方便无机氯化剂进入反应器；另一方面，氢气的存在，可以充分对铂的氧化物进行还原，保证铂在催化剂中以金属单质的状态存在，从而保证催化剂的活性。作为一种优选的实施方案，所述步骤3)结束后，采用氢气吹扫0.5-2h；所述步骤4)中降温在载气气氛下进行，载气吹扫时间为0.5-2h，温度降到40℃以下。由于无机氯化的反应温度较有机氯化的反应温度高，在无机氯化之后需要进行降温才能进行有机氯化，采用氢气进行吹扫无机氯化后的产物，一方面，可以到达快速降温的效果，提高实验效率；另一方面，氢气气氛对催化剂进行充分保护，防止空气对金属Pt的氧化，以充分保障催化剂的活性。同样，有机氯化结束之后，需要对催化剂进行降温，从而得到高稳定性的催化剂，以进行催化剂的性能检测和活性评价。作为一种优选的实施方案，所述步骤2)中还原处理为气相还原，所述还原气体为氢气，所述还原压力为氢气压力；所述步骤2)之后经过降温处理，降温时氢气压力为0.1-0.5MPa，温度为100-200℃。对铂的还原采用氢气进行还原，使反应进行充分，同时，不会携带其它杂质进入催化剂，保持了催化剂的纯度；还原后的催化剂也需要进行降温处理，从而更好地调节后续无机氯化的温度。本专利技术还提出了一种正构烷烃异构化催化剂的应用，其技术方案是这样实现的：所述催化剂用于nC4-nC9正构烷烃的异构化反应。作为一种优选的实施方案，所述催化剂用于nC5-nC6正构烷烃的异构化反应。本专利技术的正构烷烃异构化催化剂可以用于nC4-nC9正构烷烃的异构化反应，特别是用于nC5-nC6正构烷烃的异构化反应，催化剂装入固定床反应器之后，使氢气和正构烷烃共同通过催化剂床层进行反应，反应容易，不需要额外补充氯，反应的转化率高。作为一种优选的实施方案，所述正构烷烃的异构化反应中，反应温度为120-180℃，氢气分压为1.0-3.0MPa，氢气与正构烷烃的体积比为0.1-1.0，体积空速为1.0-2.0h-1。本专利技术的正烷烃异构化催化剂，特别适用于正构烷烃的低温异构化反应，反应温度低，反应条件易控制，具有高液收，高异构化选择性，单程转化率高的优点。本专利技术的有益效果：本专利技术通过浸渍、还原、无机氯化和有机氯化制作而成一种Pt-Al2O3-Cl催化剂，经过两次氯化使催化剂即含有无机氯化剂又含有有机氯化剂，催化剂充分保持了金属Pt的单质状态，其在载体中的分散性好；该制备方法流程简单，条件温和，成本低，易于实现产业化；所得催化剂稳定好，可用于nC4-nC9正构烷烃的异构化反应，特别是nC5-nC6正构烷烃的异本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正构烷烃异构化催化剂，其特征在于：由载体γ‑Al2O3、金属组分Pt和卤素Cl组成，所述金属组分Pt的质量百分含量为0.1‑1.0％，所述卤素Cl的质量百分含量为2.0‑5.0％，余量为所述载体γ‑Al2O3。

【技术特征摘要】
1.一种正构烷烃异构化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：1)浸渍，在80-120重量份的γ-Al2O3载体上浸渍20-30重量份的氯铂酸，将浸渍后的产物于100-120℃下干燥2-5h，然后，于500-700℃下氧化2-5h；2)还原，将步骤1)所得产物进行还原处理，还原温度200-500℃，还原时间2-5h，还原压力1-3MPa；3)无机氯化，将步骤2)所得产物进行无机氯化，所述无机氯化的温度为400-500℃，氯化时间为2-8h，无机氯化剂为AlCl3，AlCl3的质量为γ-Al2O3载体质量的15-50％；4)有机氯化，将步骤3)所得产物进行有机氯化，所述有机氯化的温度为100-400℃，氯化时间为0.5-2h，有机氯化剂为CCl4或C2H6AlCl中的一种或两种，有机氯化剂的体积为γ-Al2O3载体体积的30-50％，有机氯化结束后，降温，即得该异构化催化剂；所述异构化催化剂由载体γ-Al2O3、金属组分Pt和卤素Cl组成，所述金属组分Pt的质量百分含量为0.2-0.5％，所述卤素Cl的质量百分含量为2.0-5.0％，余量为所述载体γ-Al2O3。2.根据权利要求1所述的正构烷烃异构化催化剂的制备方法，其特征在于：所述载体γ-Al2O3的比表面为200-230m2/g，其孔容为0.45-0.80mL/g。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传，李向伟，邓文安，闫智慧，李庶峰，文萍，杜峰，
申请(专利权)人：江苏扬子催化剂有限公司，中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：江苏;32