高活性异构化催化剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术所公开的催化剂和方法用于选择性提高链烷烃原料的质量，从而得到用于调合汽油的富含异链烷烃的产品。所述催化剂包括作为载体的硫酸化的第ⅣＢ族（ＩＵＰＡＣ４）金属的氧化物或氢氧化物、至少一种镧系元素或钇组分作为第一组分（该组分优选为镱）和至少一种铂族金属（优选为铂）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高活性异构化催化剂及其制备方法和用途专利技术背景本专利技术涉及一种适用于烃转化的改进的催化复合物及方法，该催化剂及方法尤其适用于通过异构化选择性提高链烷烃原料的质量。该工作是在美国商业部、标准与技术国家研究院、先进技术项目、合作协议号70NANB9H3035的支持下进行的。美国政府在本专利技术中拥有某些权利。高效内燃机对从汽油中充分去除铅抗爆添加剂及提高燃料质量的要求迫使石油炼制者开发新的和改进的方法来提高汽油的“辛烷”或抗爆性。炼油厂依靠各种选择来提高汽油的质量，包括更苛刻的催化重整、更高的FCC(流化催化裂化)汽油辛烷值、石脑油的异构化和氧化化合物的使用。这类提高重整强度及更高FCC汽油辛烷值的方法导致汽油中芳族化合物含量更高，但以低-辛烷值的重链烷烃为代价。炼油厂还面临提供改良汽油以符合日益严格的汽车排放标准的问题。改良汽油不同于传统产品，其具有较低的蒸汽压力、较低的终沸点、提高的氧化物含量和降低的烯烃、苯和芳族化合物的含量。苯含量通常被限于1％或更低，并且在U.S.改良汽油中被限为0.8％。汽油芳族化合物的含量可以降低，尤其当蒸馏终点(通常被描述为90％蒸馏温度)降低时，这是因为由此除去的汽油高沸点馏分通常是芳族浓缩物。由于芳族化合物是目前减铅过程中提高汽油辛烷值的主要来源，所以严格限制苯/芳族化合物含量及高沸点馏分将给炼油厂带来加工上的问题。通过诸如使轻石脑油异构化以提高其辛烷值、丁烷异构化以作为烷基化原料和通过使用FCC及脱氢产生附加轻烯烃以作为烷基化和产生氧化物的原料的技术已经处理了这些问题。通常通过提高轻石脑油和重石脑油间的分馏点、提高至异构化单元的石脑油的相对量来处理这一问题。因此轻石脑油异构化催化剂的性能在炼油经济上越-->来越重要。US-A-2,939,896B1教导了用沉积在活化氧化铝上的含有铂、卤素和铝、镁和/或锆的硫酸盐的催化剂异构化链烷烃。然而该专利没有公开催化剂的其它金属组份。US-A-5,036,035B1教导了一种催化剂及其在异构化上的用途，该催化剂含有硫酸化的氧化锆或氢氧化锆和铂族金属。该专利教导了减少铂族金属是不利的。US-A-4,918,041B1、US-A-4,956,519B1和欧洲专利申请EP0666109A1公开了硫酸化的催化剂及其在异构化上的用途，该催化剂包括第III族或第IV族的氧化物或氢氧化物；第V、VI或VII族的氧化物或氢氧化物；和第VIII族的氧化物或氢氧化物；EP0666109还公开了来自第VIII族的金属及金属组合物的组分。US-A-3,915,845B1公开了一种催化剂及其用途，该催化剂包括铂族金属、第IVA族金属、卤素和与铂族金属的原子比为0.1-1.25的镧系元素。US-A-5,493,067B1教导了通过与固体过酸如硫酸化的氧化锆接触使异链烷烃和烯烃被烷基化，所述过酸可选择地含有添加的金属和含有添加的杂多酸或多氧阴离子(polyoxoanions)。US-A-5,310,868B1和US-A-5,214,017B1教导了含有硫酸化的和煅烧过的混合物的催化剂组合物，该混合物含有(1)含有第IV-A族元素的氧化物或氢氧化物的载体，(2)第VI、VII或VIII族金属的氧化物或氢氧化物，(3)第I-B、II-B、III-A、III-B、IV-A、V-A族金属的氧化物或氢氧化物，以及(4)镧系金属。US-A-5,212,136B1公开了一种能用于烷基化工艺的固体过酸催化剂，包括硫酸化的和煅烧过的混合物，该混合物为第IV-A族元素的氧化物或氢氧化物、钼的氧化物或氢氧化物、以及第I-B，II-B、III-A、III-B、IV-B、V-A族或除钼之外的第VI-A族金属或镧系金属的氧化物或氢氧化物的混合物，其中第IV-A族元素的氧化物或氢氧化物作为载体。专利技术概述本专利技术的目的是提供一种用于烃转化反应的改进的催化剂和方-->法。本专利技术的另一目的是提供改进的技术以提高石脑油质量成为汽油。更具体的目的是提供一种用于异构化石脑油以得到高辛烷值汽油组分的改进的催化剂和方法。本专利技术是基于发现含有镱和铂成分的催化剂在为提高石脑油的异链烷烃含量而对石脑油进行异构化时具有极好的性能及稳定性而完成的。本专利技术的一种广义的技术方案涉及一种催化剂，该催化剂包括硫酸化的第IVB族(IUPAC 4)金属的氧化物或氢氧化物载体，优选氧化锆或氢氧化锆，至少一种镧系元素或钇组分作为第一组分，以及至少一种铂族金属组分作为第二组分。所述第一组分优选由单个的镧系元素或钇组成，及第二组份优选由单个的铂族金属组成。优选地，第一组分是镱及第二组分是铂。该催化剂可选择地含有无机氧化物粘合剂，优选为氧化铝。本专利技术另一实施方案是制备本专利技术的催化剂的方法，通过硫酸化第IVB族金属的氧化物或氢氧化物；加入第一组分：镧系元素、钇或它们的任意混合物；以及第二组分：铂族金属，并优选将该催化剂与耐火的无机氧化物混合。另一方面，本专利技术包括用本专利技术的催化剂转化烃。在又一种实施方案中，本专利技术包括用本专利技术的催化剂异构化可异构化的烃。该烃优选包括轻石脑油，该轻石脑油被异构化以提高其异链烷烃含量及辛烷值而成为汽油调合用料。由本专利技术的详细描述，这些及其它实施方案将更清晰。附图的简要说明图1给出戊烷转化率与系列催化剂的8配位离子半径的图线，这些催化剂中的第一组分不同。图2给出环己烷转化率与系列催化剂的温度的图线。本专利技术的催化剂与参比催化剂进行了比较。专利技术的详细描述本专利技术的催化剂的载体材料包括第IVB族(IUPAC 4)金属的氧化物或氢氧化物，参见Cotton and Wilkinson，高等无机化学(Advanced-->Inorganic Chemistry)，John Wiley & Sons(第五版，1988)。优选地，该金属选自锆和钛，及锆是特别优选的。优选的氧化锆或氢氧化锆通过煅烧转化为晶体形式。硫酸盐被复合至该载体材料上以形成Brnsted和Lewis酸位的混合物，相信这没有限制本专利技术。通过任何适当方法将镧系元素组分加至该复合物中。通过本领域已知的任何手段将铂族金属组分加至该催化复合物中以得到本专利技术的催化剂，如通过浸渍。可选择地，该催化剂与耐火的无机氧化物混合。载体、硫酸盐、金属组分和可选择的粘合剂可以以任何能够有效制备烃异构化催化剂的顺序来复合。本专利技术的催化剂的载体的制备可以以第IVB族(IUPAC 4)金属的氢氧化物为原料。例如，适用的氢氧化锆能够得自于Flemington的MEI，新泽西。可选择地，该氢氧化物可以通过水解金属氧-阴离子化合物如ZrOCl2、ZrO(NO3)2、ZrO(OH)NO3、ZrOSO4和TiOCl2等来制备。注意到商购的ZrO(OH)2含有大量的HF，1wt％。锆的醇盐如乙酸氧锆和丙氧化锆也可以使用。使用水解剂如氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸钠、(NH4)2HPO4和其它本领域公知的这类化合物能够进行水解。所述金属氧-阴离子组分本身可由可得到的材料来制备，如用硝酸处理ZrOCO3来制备。购买的或通过水解产生的氢氧化物优选在100-300℃下干燥以蒸发挥发性化合物。硫酸化的载体是通过用适当的硫酸化试剂处理以形成固体强酸来制备的。强度大于硫酸的液体酸被称为“过酸”。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化剂，包括：载体，该载体包含沉积在其上的硫酸化的至少一种元素周期表第ⅣＢ族（ＩＵＰＡＣ４）元素的氧化物或氢氧化物；选自至少一种镧系元素、它们的混合物和钇的第一组分；以及包含至少一种铂族金属组分的第二组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2001-8-29 09/942,2371.一种催化剂，包括：载体，该载体包含沉积在其上的硫酸化的至少一种元素周期表第IVB族(IUPAC4)元素的氧化物或氢氧化物；选自至少一种镧系元素、它们的混合物和钇的第一组分；以及包含至少一种铂族金属组分的第二组分。2.权利要求1的催化剂，其中以元素计，所述第一组分占催化剂的0.01-10质量％，及所述第二组分占催化剂的0.01-2质量％。3.权利要求1或2的催化剂，其中第IVB族(IUPAC4)的元素为锆。4.权利要求1、2或3的催化剂，其中所述催化剂以元素计包含0.5-5质量％的硫。5.权利要求1、2或3的催化剂，其中所述第一组分是单个的镧系元素组分或钇组分，以及所述第二组分为选自铂族金属的单个金属。6.权利要求1、2或3的催化剂，进一步包括选自铁、钴、镍、铼及其混合物的第三组分。7.权利要求6的催化剂，其中所述第三组分是铁，其量为0.1-5wt％，以及所述第二组分是铂。8.权利要求2和3的催化剂，其中镧系元素组分是镱、镥、铥及其混合物。9.一种制备适用于烃转化的催化剂的方法，所述催化剂包括硫酸化的载体，所述载体包括至少一种元素周期表第I...

【专利技术属性】
技术研发人员：RD吉利斯皮，MJ科恩，
申请(专利权)人：环球油品公司，
类型：发明
国别省市：US[]