一种轻质烷烃异构化催化剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种轻质烷烃异构化催化剂，包括分子筛载体和活性组分，所述活性组分包括镍和三元磷钼钨杂多酸，其中，所述镍占所述轻质烷烃异构化催化剂的0.5～5.0wt％，所述三元磷钼钨杂多酸占所述轻质烷烃异构化催化剂的10～40wt％。本发明专利技术提供的轻质烷烃异构化催化剂以非贵金属镍和三元磷钼钨杂多酸为活性组分，不使用贵金属，也不需要添加卤素组分，成本低且催化活性高、稳定性好、多支链烷烃选择性高。实施例的实验结果表明，本发明专利技术提供的轻质烷烃异构化催化剂相比于单一活性组分的催化剂具有更加优异的催化效果。

Light alkane isomerization catalyst and preparation method and application thereof

The invention provides a light paraffin isomerization catalyst, including the molecular sieve carrier and the active component, the active component including nickel and three yuan phosphomomomo tungsten heteropoly acid, in which the nickel accounts for 0.5 to 5.0wt% of the light paraffin isomerization catalyst, and the three meta phosphomomomomo tungstic heteropoly acid accounts for the light paraffin isomerization catalyst. 10 to 40wt%. The light paraffin isomerization catalyst provided by the invention is active component with non precious metal nickel and three element phosphomomomomo tungsten heteropoly acid as active component. It does not use precious metals, and does not need to add halogen components. It has low cost, high catalytic activity, good stability and high selectivity of multi branched alkanes. The experimental results of the example show that the light paraffin isomerization catalyst provided by the invention has more excellent catalytic effect than the single active component catalyst.

【技术实现步骤摘要】
一种轻质烷烃异构化催化剂及制备方法和应用
本专利技术涉及轻质烷烃异构化催化
，具体涉及一种轻质烷烃异构化催化剂及制备方法和应用。
技术介绍
随着油品质量的升级，清洁成品汽油向着高辛烷值、低硫、低烯烃、低苯、低芳烃和低蒸汽压的方向发展。轻质直链烷烃通过异构化催化工艺，可以将辛烷值较低的正构烷烃转化为无硫、无烯烃、无芳烃、高辛烷值的产品，进而制备高辛烷值汽油。在轻质烷烃异构化工艺中，轻质烷烃异构化催化剂是研究的关键。近年来，杂多酸类催化剂作为一种新型催化材料，具有酸性强、不污染环境、不腐蚀设备等优点，在催化研究领域受到广泛关注。CN02132476.X公开了一种含有重量比为0.5～90％的杂多酸或杂多酸盐催化剂，其中杂多酸或杂多酸盐的中心原子为P或Si，配位原子为W、Mo、V中的至少一种元素，并将此催化剂应用于C4～C12正构烷烃，特别是正丁烷的异构化反应；以20wt％H3PW12O40/SiO2为催化剂，以正丁烷为反应原料，得到正丁烷的转化率为28.8％，异丁烷的选择性为81.9％。显然，仅单独使用杂多酸作为烷烃异构化催化剂，催化烷烃异构化转化率较低。USP5750457公开了一种负载贵金属Pt的Cs2.5H0.5PW12O40催化剂，并应用于催化正丁烷异构化反应，表现出较高的催化活性，正丁烷转化率为33.6％，异丁烷的选择性高达95.5％。CN102107142A公开了一种C7～C10正构烷烃异构化催化剂，包括复合载体和以复合载体为基准计算的含量为0.05～3.0wt％的Pt，所述的复合载体包括20～70wt％的MCM-41分子筛、10～35wt％的磷钨酸和10～50wt％的氧化铝；该催化剂用于催化C7～C10正构烷烃的异构化反应，具有较高的催化异构化反应活性和多支链烷烃选择性。虽然上述杂多酸负载贵金属催化剂表现出较高的催化烷烃异构化反应活性，但其负载的贵金属组分增加了催化剂的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种轻质烷烃异构化催化剂及制备方法和应用，本专利技术提供的轻质烷烃异构化催化剂成本低且催化活性高、稳定性好、多支链烷烃选择性高。本专利技术提供了一种轻质烷烃异构化催化剂，包括分子筛载体和活性组分，所述活性组分包括镍和三元磷钼钨杂多酸，其中，所述镍占所述轻质烷烃异构化催化剂的0.5～5.0wt％，所述三元磷钼钨杂多酸占所述轻质烷烃异构化催化剂的10～40wt％。优选地，所述三元磷钼钨杂多酸的组成为H3PMoXW12-XO40，其中，X＝0.1～11.0。优选地，所述三元磷钼钨杂多酸为Keggin结构。优选地，所述轻质烷烃异构化催化剂的粒径为0.1～1.0mm。本专利技术提供了上述技术方案所述轻质烷烃异构化催化剂的制备方法，包括以下步骤：将可溶性镍盐、三元磷钼钨杂多酸与水混合，得到混合溶液；将分子筛载体浸渍在所述混合溶液中，得到浸渍载体；将所述浸渍载体依次进行干燥、压片成型和焙烧，得到氧化态催化剂；在氢气气氛中，将所述氧化态催化剂进行还原处理，得到轻质烷烃异构化催化剂。优选地，所述干燥的温度为80～120℃，干燥的时间为3～5h；所述焙烧的温度为300～500℃，焙烧的时间为3～5h。优选地，所述焙烧后还包括：将所得焙烧产物进行粉碎和筛分，得到粒径为0.1～1.0mm的氧化态催化剂。优选地，所述还原处理的温度为280～400℃，还原处理的时间为2～5h，氢气的流速为40～80mL/min。本专利技术提供了上述技术方案所述轻质烷烃异构化催化剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的轻质烷烃异构化催化剂在催化轻质烷烃异构化反应中的应用。优选地，所述轻质烷烃异构化反应的条件为：温度为250～320℃，压力为1.0～3.0MPa，氢气与正构烷烃的摩尔比为2.0～6.0，正构烷烃的质量空速为0.5～2.5h-1。本专利技术提供了一种轻质烷烃异构化催化剂，包括分子筛载体和活性组分，所述活性组分包括镍和三元磷钼钨杂多酸，其中，所述镍占所述轻质烷烃异构化催化剂的0.5～5.0wt％，所述三元磷钼钨杂多酸占所述轻质烷烃异构化催化剂的10～40wt％。本专利技术提供的轻质烷烃异构化催化剂以非贵金属镍和三元磷钼钨杂多酸为活性组分，不使用贵金属，也不需要添加卤素组分，成本低且催化活性高、稳定性好、多支链烷烃选择性高。实施例的实验结果表明，本专利技术提供的轻质烷烃异构化催化剂相比于单一活性组分的催化剂具有更加优异的催化效果。本专利技术提供了所述轻质烷烃异构化催化剂的制备方法，操作简单、环境友好、反应条件温和。附图说明图1为实施例1中H3PMo6W6O40的物相分析图。具体实施方式本专利技术提供了一种轻质烷烃异构化催化剂，包括分子筛载体和活性组分，所述活性组分包括镍和三元磷钼钨杂多酸，其中，所述镍占所述轻质烷烃异构化催化剂的0.5～5.0wt％，所述三元磷钼钨杂多酸占所述轻质烷烃异构化催化剂的10～40wt％。在本专利技术中，所述轻质烷烃异构化催化剂的粒径优选为0.1～1.0mm，更优选为0.3～0.7mm，最优选为0.5～0.6mm。在本专利技术中，所述活性组分分布于所述分子筛载体的表面及内部孔结构中。本专利技术提供的轻质烷烃异构化催化剂包括分子筛载体。在本专利技术中，所述分子筛载体优选包括ZSM-5分子筛、H-M分子筛或Hβ分子筛，更优选为Hβ分子筛。本专利技术对于所述分子筛载体的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的上述各种分子筛载体的市售商品即可。本专利技术提供的轻质烷烃异构化催化剂包括活性组分，所述活性组分包括镍和三元磷钼钨杂多酸，其中，所述镍占所述轻质烷烃异构化催化剂的0.5～5.0wt％，优选为1.0～4.5wt％，更优选为1.5～4.0wt％，最优选为2.0～3.5wt％；所述三元磷钼钨杂多酸占所述轻质烷烃异构化催化剂的10～40wt％，优选为15～35wt％，更优选为20～35wt％。在本专利技术中，所述三元磷钼钨杂多酸的组成优选为H3PMoXW12-XO40，其中，X优选为0.1～11.0，更优选为2.0～8.0，最优选为3.0～6.0。在本专利技术中，所述三元磷钼钨杂多酸优选为Keggin结构。在本专利技术的实施例中，具体采用H3PMo6W6O40(记为HTA)或H3PMo2W10O40(记为HTB)。本专利技术提供了上述技术方案所述轻质烷烃异构化催化剂的制备方法，包括以下步骤：将可溶性镍盐、三元磷钼钨杂多酸与水混合，得到混合溶液；将分子筛载体浸渍在所述混合溶液中，得到浸渍载体；将所述浸渍载体依次进行干燥、压片成型和焙烧，得到氧化态催化剂；在氢气气氛中，将所述氧化态催化剂进行还原处理，得到轻质烷烃异构化催化剂。本专利技术将可溶性镍盐、三元磷钼钨杂多酸与水混合，得到混合溶液。在本专利技术中，所述混合溶液中可溶性镍盐的质量浓度优选为2～12％，更优选为5～8％；所述三元磷钼钨杂多酸的质量浓度优选为16～22％，更优选为18～20％。在本专利技术中，所述可溶性镍盐优选包括硝酸镍、氯化镍或硫酸镍。在本专利技术中，所述水优选为去离子水。本专利技术对于所述三元磷钼钨杂多酸的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法制备得到即可；在本专利技术的实施例中，以H3PMo6W6O40为例，具体是参照《二氧化钛负载磷钨钼杂多酸催化合成环己酮乙二醇缩酮》(杨水金,童文龙,吕宝兰.北京化工大学学报:自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质烷烃异构化催化剂，包括分子筛载体和活性组分，所述活性组分包括镍和三元磷钼钨杂多酸，其中，所述镍占所述轻质烷烃异构化催化剂的0.5～5.0wt％，所述三元磷钼钨杂多酸占所述轻质烷烃异构化催化剂的10～40wt％。

【技术特征摘要】
1.一种轻质烷烃异构化催化剂，包括分子筛载体和活性组分，所述活性组分包括镍和三元磷钼钨杂多酸，其中，所述镍占所述轻质烷烃异构化催化剂的0.5～5.0wt％，所述三元磷钼钨杂多酸占所述轻质烷烃异构化催化剂的10～40wt％。2.根据权利要求1所述的轻质烷烃异构化催化剂，其特征在于，所述三元磷钼钨杂多酸的组成为H3PMoXW12-XO40，其中，X＝0.1～11.0。3.根据权利要求1或2所述的轻质烷烃异构化催化剂，其特征在于，所述三元磷钼钨杂多酸为Keggin结构。4.根据权利要求1所述的轻质烷烃异构化催化剂，其特征在于，所述轻质烷烃异构化催化剂的粒径为0.1～1.0mm。5.权利要求1～4任一所述轻质烷烃异构化催化剂的制备方法，包括以下步骤：将可溶性镍盐、三元磷钼钨杂多酸与水混合，得到混合溶液；将分子筛载体浸渍在所述混合溶液中，得到浸渍载体；将所述浸渍载体依次进行干燥、压片成型和焙烧，得到氧化态催化剂；在氢气气氛中，将所述氧化态...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏道宏，朱丽君，井晓慧，陈金射，段尊斌，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37