沸石UZM-55的物质组合物和结构及在芳族分子异构化中的用途制造技术

异构化方法诸如乙苯和二甲苯的异构化由被命名为UZM‑55的包括新型骨架类型的新结晶铝硅酸盐沸石进行催化。该沸石由以下经验式表示：M

Composition and Structure of Zeolite UZM-55 and Its Application in Aromatic Molecular Isomerization

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】沸石UZM-55的物质组合物和结构及在芳族分子异构化中的用途优先权声明本申请要求2016年12月21日提交的美国专利申请号62/437476的优先权，其内容据此全文以引用方式并入本文。
本专利技术涉及具有一维通道体系、10元环和12元环的沸石。具有该结构的沸石包括被命名为UZM-55的新铝硅酸盐沸石。该沸石由以下经验式表示：Mmn+RrAlxEySiOz其中M表示来自锌或元素周期表的第1族(IUPAC1)、第2族(IUPAC2)、第3族(IUPAC3)或镧系元素系列的一种或多种金属，R为有机铵阳离子，诸如1,6-双(N-甲基哌啶鎓)己烷并且E为选自镓、铁、硼以及它们的混合物的元素。UZM-55在各种烃转化反应诸如芳族分子异构化中具有实用性。
技术介绍
沸石为结晶铝硅酸盐组合物，其为微孔的并且由角共享的AlO2和/或SiO2四面体形成。在各种工业方法中使用了多种天然存在和合成制备的沸石。合成沸石经由采用Si、Al和结构导向剂(诸如碱金属、碱土金属、胺或有机铵阳离子)的合适的源的水热合成来制备。结构导向剂停留在沸石的孔中，并且主要负责最终形成的特定结构。这些物质平衡与铝相关的骨架电荷，并且还可用作空间填料。沸石的特征在于具有均匀尺寸的孔开口，具有显著的离子交换容量，并且能够可逆地解吸分散在晶体的整个内部空隙中的吸附相，但不显著地置换构成永久性沸石晶体结构的任何原子。沸石可用作烃转化反应的催化剂，所述烃转化反应可在外部表面上以及孔内的内部表面上发生。如本文所用，沸石可通过适当的名称来指代，诸如US8,992,885中所述的UZM-39，或通过结构类型代码来指代，诸如TUN。这些三字母编码指示原子连接，因此指示各种已知沸石的孔径、形状和连接。这些编码的列表可见于国际沸石协会结构委员会(InternationalZeoliteAssociationStructureCommission)在http://www.iza-structure.org/databases/处维护的沸石骨架类型图谱。沸石基于它们的组成、晶体结构和吸附特性彼此区分。本领域中通常用于区分沸石的一种方法是x-射线衍射。UZM-55是迄今为止从未被描述过结构的沸石。Fecant和Bats在US8,361,435中描述了由凝胶的结晶合成他们称为IZM-2的产物，所述凝胶至少包含一种有机物质R，其包含两个季氮原子，具有特定XRD图案并且具有优选在60至600的范围内的SiO2/Al2O3比率。本专利技术涉及特定XRD图案并且具有大于75、优选大于100并且最优选大于150的SiO2/Al2O3比率。二甲苯、对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯是在化学合成中具有广泛且多种应用的重要中间体。对二甲苯经氧化后生成用于制造合成纺织品纤维和树脂的对苯二甲酸。间二甲苯用于制造增塑剂、偶氮染料、木材防腐剂等。邻二甲苯是生产邻苯二甲酸酐的原料。催化重整或其他源的二甲苯异构体通常与作为化学中间体的需求比例不相匹配，而且还包含难以分离或转化的乙苯。特别地，对二甲苯是需求增长迅速的主要化学中间体，但其量仅占典型C8芳烃流的20％至25％。可通过将二甲苯异构体的回收(诸如，用于回收对二甲苯的吸附)与用于生成另外的量所需异构体的异构化相组合，将异构体比率调节至需求。异构化使期望二甲苯异构体低的二甲苯异构体的非平衡混合物转化为接近平衡浓度的混合物。一般来讲，这些二甲苯异构化方法包括在异构化条件下使需要异构化的二甲苯异构体与异构化催化剂进行接触。已经提出了多种用于二甲苯异构化的催化剂。这些催化剂包括分子筛，特别是包含于难熔无机氧化物基体中的分子筛。美国专利号4,899,012公开了基于双金属五元环(pentasil)型沸石催化剂体系的烷基芳族异构化方法，该方法中还产生苯。美国专利号4,962,258公开了一种含镓结晶硅酸盐分子筛上的液相二甲苯异构化方法，作为对如美国专利号3,856,871中示出的铝硅酸盐沸石ZSM-5、ZSM-12(MTW型)和ZSM-21上进行的改善。'258专利提到硼硅酸盐沸石(如美国专利号4,268,420所示例)，还提及诸如八面沸石或丝光沸石的大孔型沸石。美国专利号5,744,673公开了使用β沸石的异构化方法，并示例了采用氢气的气相条件的用途。美国专利号5,898,090公开了使用结晶硅铝磷酸盐分子筛的异构化方法。美国专利号6,465,705公开了用于芳烃异构化的经IUPAC第III族元素改性的丝光沸石催化剂。美国专利号6,143,941例如公开了二甲苯异构化的油滴(oildropped)催化剂结构，其中提出了各种分子筛结构，包括MFI、MEL、EUO、FER、MFS、MTT、MTW、TON、MOR和FAU型沸石。催化剂还包含铂族金属，其能够作为金属或作为化合物诸如氧化物、硫化物、卤化物或氧硫化物存在于催化剂中。美国专利号3,856,872；美国专利号4,899,011；美国专利号4,939,110和美国专利号6,797,849尤其公开了用于二甲苯异构化的MTW型沸石，其中催化剂可包含至少一种氢化催化剂组分。有利地，尽可能接近平衡地进行异构化过程以使对二甲苯收率最大化；然而，与此相关的是由于副反应而使环状C8损失较大。使用的接近平衡的方法是在高转化(即非常接近平衡的方法)下的高C8环状损失与由于未转化C8芳烃的大再循环比所致的高设施成本之间的优化折衷。因此，要基于活性、选择性和稳定性的有利平衡来评价催化剂。由于基于经济竞争的制备对二甲苯的商业设备的大规模化，不但二甲苯异构化过程必须呈活性且稳定，而且不允许使芳族进料不适当地裂化以导致环损失。此外，异构化方法产生副产物诸如苯、甲苯以及具有9个或更多个碳原子的芳烃。例如，美国专利号6,872,866公开了使用两种催化剂使二甲苯和乙苯异构化的液相工艺。催化剂包含β沸石和低Si/Al2MTW。通常，待被异构化的含二甲苯进料还包含乙苯。乙苯可脱烷基化，诸如将发生在美国专利号6,872,866的工艺中，或者乙苯可被转化。有利的是，异构化过程将使乙苯转化为二甲苯。异构化过程是否将脱烷基化或者将转化乙苯取决于异构化工艺条件，包括催化剂。一般根据与二甲苯异构体相关的乙苯的处理方式来分类用于异构化C8芳烃的催化剂。乙苯不易于异构化为二甲苯，但通常在异构化单元中将其转化，因为通过超精馏或吸附将其与二甲苯分离十分昂贵。广泛使用的方法是使乙苯脱烷基化以主要形成苯，同时使二甲苯异构化为接近平衡混合物。另选的方法是在具有氢化-脱氢功能的固体酸催化剂存在下经由转化为环烷烃并由环烷烃再转化，使乙苯反应形成二甲苯混合物。前一方法通常导致较高的乙苯转化，因而降低了再循环到对二甲苯回收单元的量，并随之降低了处理成本，而后一方法通过由乙苯形成二甲苯而增强了二甲苯收率。根据后一方法增强转化的催化剂复合物和工艺(即以高转化实现乙苯到二甲苯的异构化)实现了二甲苯生产经济性的显著改善。
技术实现思路
已经制成具有新型骨架结构的新沸石材料UZM-55，其在烃方法中具有实用性。本专利技术涉及沸石UZM-55，制备它的方法以及其在烃转化方法中作为催化剂的用途。因此，本专利技术的一个实施方案是微孔结晶沸石，其具有至少SiO2四面体单元的三维骨架和基于合成和无水由以下经验式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使乙苯异构化的方法，包括使包含乙苯的原料流与包含微孔结晶沸石的催化剂接触，以生成二甲苯含量比所述原料流更高的产物流，其中微孔结晶沸石由以下经验式表示：Mm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.21 US 62/437,4761.一种用于使乙苯异构化的方法，包括使包含乙苯的原料流与包含微孔结晶沸石的催化剂接触，以生成二甲苯含量比所述原料流更高的产物流，其中微孔结晶沸石由以下经验式表示：Mmn+RrAlxEySiOz其中M表示氢或选自下列的一种或多种金属：锌、元素周期表的第1族(IUPAC1)金属、第2族(IUPAC2)金属、第3族(IUPAC3)金属或镧系元素系列金属，“m”为M与Si的摩尔比并且从0至约1.0变化，“n”为M的加权平均价并且具有1至3的值，R为一种或多种结构导向剂，“r”为来自一种或多种有机结构导向剂的N与Si的摩尔比并且具有0至1.0的值，“x”为Al与Si的摩尔比并且具有0至0.026的值，E为选自下列的元素：镓、铁、硼以及它们的混合物，“y”为E与Si的摩尔比并且具有0至0.026的值，并且“z”为O与(Al+E)的摩尔比并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗德里戈·J·洛博，克里斯多夫·P·尼古拉斯，马克·A·米勒，梅利莎·M·加莱，
申请(专利权)人：环球油品有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US