[其他]乙烷轉化制取液態芳族烴的催化劑

無效

• 申請號: 88103549
• 申請日: 1988-06-07
• 公開（公告）號: CN88103549A
• 公開（公告）日: 1988-12-28
• 發明（設計）人: 邁克爾·J·德斯蒙德;喬安·亨利
• 申請（專利權）人: 標準石油公司
• 主分類號: C07C2/76
• 分類號: C07C2/76;C07C15/02;B01J29/04
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊厚昌

本發明涉及將乙烷原料用一種鋁硅酸鹽、鎵硅酸鹽或硼硅酸鹽作載體的催化劑進行接觸反應轉化為液態芳族烴。

輕質烴轉化為芳族烴可視為氫歧化反應。每生成一個芳烴分子，都要釋放出按當量計的氫。該歧化反應的熱力學決定了該反應應有更多物質是轉化為燃料氣體而不是成為芳烴產物。因此需要有促進生成分子氫從而也是促進生成液態芳烴的催化劑。從燃料或化學觀點來講，生成液態芳烴產物就是生產了優級產品。

應用一種酸性分子篩，即改性的ZSM-5體系將輕質烴轉化為芳烴的方法已為公知。應用分子篩進行催化反應包括了反應物擴散到分子篩的微孔通道系統中以及產物從該系統中擴散出來。改性的ZSM-5沸石催化劑已用于催化石蠟烴脫氫和烯烴脫氫環化低聚反應。這些催化劑具有形狀選擇性，因此可避免生成C⁺₁₀高餾分產物。對于沸石催化劑的各種改性處理和預處理，雖然在達到一種目的時常對其他方面稍有不利作用，但使輕質烴轉化率和芳烴選擇性得到改進。

在已有技術中所披露的乙烷轉化方法在本質上互相都很相似：處于酸形態的ZSM-5沸石應用鋅和（或）鎵改性，作為在接近600℃溫度由乙烷生成芳烴的催化劑。在該等專利文獻中，大部分應用ZSM-5催化劑進行乙烷轉化的實例都披露了在攪拌條件下合成的一種ZSM-5催化劑是形成一種中間凝膠相。這樣就在所得分子篩中具有亞微米級晶體大小，使該催化劑趨向于嚴重生焦。

1986年初，在本技術領域中所報道的輕質烴轉化為芳烴的單程轉化率（ppc）約為20%。頒給Mobil公司的美國專利4，120，910和4，350，835披露了單程轉化率隨操作時間而有很大變化，即在使用一種CuZn????ZSM-5JF，在10分鐘時ppc為21%，同一催化劑在40分鐘時ppc為11.2%。較后頒發給British????Petroleum公司的歐洲專利0，171，981報道了使用一種簡單GaZSM-5催化劑在高溫和較低空速由乙烷轉化為芳烴。

更近期頒發給British????Petroleum公司的美國專利4，613，716披露了一種用于乙烷轉化的由ⅦB族或Ⅷ族的一種金屬助催化劑處理的GaHZSM-5催化劑并提出權利要求。此項技術所報道的乙烷轉化為芳烴的單程轉化率稍有改進，達到21-24%范圍。

本發明的目的之一是研究一種制備乙烷轉化催化劑的方法，該催化劑應能有效并高效地將乙烷轉化為液態芳烴。

本發明的另一目的是研究一種催化劑，既能保持高轉化率，又能保持對芳烴的良好選擇性。

本發明者已經發現，應用錸和選自鎳、鈀、鉑、銠和銥的一種金屬來處理由分子篩作載體并經鎵浸漬的催化劑，可以進一步提高乙烷轉化為液態芳烴的轉化率和選擇性。意外地發現，在一定的組成條件下，按一定順序加入助催化劑甚至可更進一步提高轉化率和選擇性。由于這項發現，還觀察到對于甲烷的選擇性降低是優于已有技術的催化劑體系，結果使乙烷轉化為芳烴的單程轉化率超過25%。

本發明的主題涉及將將乙烷轉化為液態芳烴的一種方法，包括在約500-700℃溫度將一種富含乙烷的原料與一種催化劑進行接觸反應，該催化劑包括一種用鎵改性的分子篩催化劑，并且由錸和一種選自鎳、鈀、鉑、銠和銥的金屬作為助催化劑。

本發明的該種方法涉及乙烷轉化為液態芳烴。這種轉化是由一種富含乙烷的烴原料與包括一種改性的酸形態分子篩催化劑進行接觸反應而完成。該原料可以來自天然氣分離、煉廠氣或其他多種已知的乙烷來源。該原料中的含量范圍可以從100%乙烷到主要是氫、甲烷的原料中只含有少量乙烷以及少量C₂-C₅烯烴和C₃-C₅烷烴的情況。該原料中應當實質上不含含氧物質，例如氧、水、二氧化碳、二氧化碳和其他含氧有機物質。

乙烷轉化為液態芳烴的最初步驟是乙烷脫氫，是由所存在的C-H鍵活化而得到促進。然后脫氫的中間物質進行低聚，隨后又有裂化、異構化以及脫氫環化反應，生成富含芳烴的產物。

此處所用的“分子篩”一詞是指具微孔結構的鋁-、鎵-或硼硅酸鹽，其中的鎵-和硼硅酸鹽與相應的鋁硅酸鹽具相同結構，它們也分到沸石一類中。這些物質的實例有ZSM-5沸石（美國專利3，702，886）和ZSM-11沸石（美國專利3，709，979），它們具有優選的結構。