金属改性的含ＥＵＯ结构的共晶沸石催化剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种金属改性的含ＥＵＯ结构的共晶沸石催化剂及制备方法和应用，按总重量为１００％计，由１～９０％含ＥＵＯ结构的氢型沸石、０．０１～２．０％Ｐｔ和／或Ｐｄ、０．０１～４．０％铈和／或镧和余量为粘合剂构成；沸石中含有硅和铝和／或镁的元素Ｔ，Ｓｉ／Ｔ原子比８～１００；将ＥＵＯ结构沸石在低氧浓度气氛下焙烧；和粘合剂混合、成型；焙烧；与ＮＨ４Ｃｌ水溶液进行离子交换，用氯铂酸溶液或铂铵络离子和／或氯化钯溶液进行浸渍，同时加入硝酸铈溶液和／或硝酸镧溶液，经过滤、干燥后，活化；用于碳八芳烃的异构化反应，可大幅度提高反应活性，提高乙苯向目的产物二甲苯的转化数量，同时可有效抑制异构化过程中的副反应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属改性的含EUO结构的共晶沸石催化剂及制备方法和应用。
技术介绍
目前，工业上使用的碳八芳烃异构化催化剂工艺有乙苯转化为二甲苯的工艺和乙 苯脱乙基转化为苯的工艺。催化剂中所用的金属组元基本上是贵金属钼，虽然在含量上和 负载方式上有所不同，但并没有大的区别，而每个催化剂所用的分子筛酸性组元则有区别 对于乙苯转化为二甲苯的工艺，UOP的1-400催化剂为UZM系列，IFP的OPARIS催化剂为 EUO系列，SIN0PEC-RIPP的SKI-400催化剂为MOR系列；对于乙苯脱乙基转化为苯的工艺， UOP 的 1-300 催化剂、EXXON-MOBIL 的 EB-4500 催化剂和 SIN0PEC-RIPP 的 SKI-100 催化剂 均为ZSM-5系列，但催化剂性能上各有不同。专利ZL89100145X公开了含MOR的贵金属负载型异构化催化剂，其所用分子筛 为M0R，催化剂性能为异构化活性PX/ ∑ X≥21. 5%，乙苯转化率EBc≥25%，碳八烃收率 C8Y≥ 96. 5%ο 在另外的类似专禾U ZL95116456. 2、ZL95116460. 0、ZL95116461. 9 中同样是 基于MOR为主体的催化剂，添加了少量其他酸性活性组元，以改善催化剂性能。专利US6, 723，301Β2、US6, 616，910、US6, 514，479Β1、US6, 147，269 等公开了分子 筛EUO用于C8芳烃异构化反应的技术。专利还同时涉及到了催化剂的改性处理方法，如氨 钝化、预硫化等。通过使用具体的处理和/或配方最优化，可消弱MOR选择性差的缺点，如 FR-A-2691914中所述。该技术可减少歧化副反应。US5, 908，967公开了一种通过对异构化催化剂进行改性来减少副反应的方法，在 催化剂制作过程中，对分子筛MOR用金属铈改性，抑制部分强酸性中心，减少歧化副反应的程度，提高二甲苯的收率。对于碳八芳烃异构化催化剂而言，表征其性能的指标主要是异构化活性PX/ Σ X， 乙苯转化率EBc，碳八烃收率(C8Y)等指标。目前的工业运转催化剂仍存在活性及选择性 偏低的缺陷，同时，乙苯转化过程中向目的产物二甲苯转化的能力偏低。催化剂的选择性 (C8Y)偏低的原因，主要是由副反应造成的，如裂解产生C7以下非芳烃，歧化和烷基转移产 生苯、甲苯和C9以上重芳烃。因此，开发活性及选择性更高的、乙苯向二甲苯转化能力更强 的新型催化剂尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含EUO结构沸石的催化剂的制备方法及其在碳八芳烃 异构化中的应用。具体地说，用至少一种含EU-I结构的沸石和粘结剂成型，经过焙烧、离子 交换、改性处理、金属沉积等过程制备催化剂。以碳八芳烃混合物或其单体烃为原料与上 述催化剂在适宜的工艺条件接触反应，可以得到异构化活性比较高和选择性更好的反应效果，提高乙苯向二甲苯的选择性转化，大幅度降低歧化和烷基转移反应，同时异构化活性保持在高水平。本专利技术所述的催化剂是一种含金属活性组分的沸石催化剂，其中各组分及其性质 为(1)含EUO结构的氢型沸石，是EU-1/M0R共晶沸石、EU-1/ZSM-50共晶沸石、EU-1/ZSM-5 共晶沸石或EU-1/NES共晶沸石。共晶沸石的晶粒同时具有两种沸石的复合结构，其中EUO 型结构占1 80wt%。沸石部分或全部为氢型，含有硅和铝和/或镁的元素T，总的Si/T 原子比大于8，优选在8至100的范围内；(2)粘合剂是天然粘土、合成粘土、氧化镁、氧化 铝、氧化硅、氧化硅-氧化铝、氧化钛、氧化硼、氧化锆、磷酸铝、磷酸钛中的一种或两种以上 的混合物，优选氧化铝；(3)主要金属为元素周期表第VIII族元素钼和/或钯；(4)经过元 素周期表第IIIB族元素铈和/或镧进行改性。所述催化剂的特征在于(1)通过化学吸附，例如H2-O2滴定或一氧化碳化学吸附 测量的所述的一种或几种金属的分散度，其在50% 100%的范围内；(2)所述的一种或几 种金属的宏观分布系数在0. 1 1. 0的范围内，优选0. 2 0. 6，所述宏观分布系数定义为 颗粒芯中所述金属的浓度与颗粒边缘浓度之比；(3)用常规催化剂强度测量方法测量的以 挤出物形式(如圆柱条形)的催化剂的径向抗碎强度大于80N/cm，其表征催化剂机械强度。本专利技术所述催化剂各组分重量百分比为(1)1 90%的含EUO结构的氢型沸石， 优选10-50%; (2) 0.01 2.0%的第VDI族元素Pt和/或Pd ； (3) 0. 01 4. 0%的第IIIB族 元素铈和/或镧；(4)余量为粘合剂。本专利技术涉及该催化剂的制备方法是(1)首先用本领域技术人员公知的任何方法 处理具有EUO型结构的沸石，例如在干燥空气中200 600°C焙烧，优选低氧浓度氮气气氛 下焙烧，以除去合成过程中沸石微孔里存在的有机物模板剂；(2)然后，将基质粘合剂(如 氧化铝)和上述制备的沸石均勻混合、成型，优选挤条成型，更优选制成圆柱条形；成型时， 对于每种基质，按本领域技术人员公知的原则，确定沸石的成型条件、基质的选择、可选的 基质胶溶介质和含量、添加成孔剂、混合方式和时间、挤出压力、干燥温度和持续时间，以得 到催化剂担体；(3)在200 600°C的温度下焙烧，优选预先干燥，例如在室温 200°C下烘 干数小时，以缓慢除去所含水份。干燥步骤优选在进行焙烧所需升温前进行，可选的以单独 设备进行如养身干燥室或立式活化炉；(4)然后用至少一种NH4Cl水溶液进行至少一次离 子交换步骤，交换条件控制在温度60 90°C，交换时间优选2 4小时，以除去沸石阳离 子部位存在的至少一些碱金属阳离子(特别是钠离子)，优选除去几乎所有碱金属阳离子； (5)交换后的催化剂颗粒担体需要焙烧和预处理，优选预处理步骤在焙烧后进行，一般焙烧 温度200 600°C ；优选水热处理方法，温度在200 500°C。(6)预处理后的担体在室温 95°C，液固比1. 2 2. 0条件下，用氯钼酸溶液或钼铵络离子和/或氯化钯溶液进行浸渍 (优选2 24小时)或交换(优选2 12小时)，以沉积所需要的金属元素，同时加入硝 酸铈溶液和/或硝酸镧溶液。最后，经过滤、干燥后，在空气气氛下200 550°C活化2 8小时；或者，预处理后的担体在室温 95°C，液固比1. 2 2. 0条件下，用硝酸铈溶液和/ 或硝酸镧溶液进行浸渍(优选2 24小时)，以沉积所需要的金属元素，经过滤、干燥后， 在空气气氛下200 550°C活化2 8小时；然后，用氯钼酸溶液或钼铵络离子和/或氯化 钯溶液进行浸渍(优选2 24小时)或交换(优选2 12小时)，以沉积所需要的金属 元素，优选金属钼；而以交换方式沉积金属的步骤可选的是在沸石预处理后进行、铵交换步骤后进行、担体预处理后进行；最后，经过滤、干燥后，在空气气氛下200 550°C活化2 8 小时。即可制备成本专利技术的催化剂。本专利技术还涉及碳八芳烃的异构化方法。该方法的操作条件一般为温度300 500°C、氢气分压0. 3 1. 5MPa、进料空速(用进料(kg)/催化剂(kg)/h表示)0. 25 201Γ1、 氢油体积比600 1500 (ν本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属改性的含ＥＵＯ结构的共晶沸石催化剂的制备方法，其特征在于：按总重量１００％计，由１～９０％含ＥＵＯ结构的氢型沸石、０．０１～２．０％Ｐｔ和／或Ｐｄ、０．０１～４．０％铈和／或镧和余量为粘合剂构成；（１）首先将ＥＵＯ结构沸石在低氧浓度气氛下焙烧，焙烧温度为２００～６００℃；（２）粘合剂和沸石均匀混合、成型；（３）然后在２００～６００℃的温度下焙烧；（４）与ＮＨ４Ｃｌ水溶液进行离子交换，温度６０～９０℃，时间２～４小时；（５）水热处理，温度在２００～５００℃；然后在温度２００～６００℃焙烧；（６）预处理后的担体在室温～９５℃，用氯铂酸溶液或铂铵络离子和／或氯化钯溶液，加入硝酸铈溶液和／或硝酸镧溶液，液固质量比为１．２～２．０，浸渍２～２４小时或交换２～１２小时，经过滤、干燥后，在空气气氛下２００～５５０℃活化２～８小时；或者，预处理后的担体在室温～９５℃，用硝酸铈溶液和／或硝酸镧溶液浸渍２～２４小时，经过滤、干燥后；然后用氯铂酸溶液或铂铵络离子和／或氯化钯溶液浸渍２～２４小时或交换２～１２小时，液固质量比为１．２～２．０，经过滤、干燥后，在空气气氛下２００～５５０℃活化２～８小时。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：桂鹏，袁晓亮，侯远东，鞠雅娜，张学军，张振莉，陈烈杭，钟海军，谭青峰，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]