EA001226B1 - Способ получения ароматических соединений из алифатических углеводородов - Google Patents

Способ получения ароматических соединений из алифатических углеводородов Download PDF

Info

Publication number
EA001226B1
EA001226B1 EA199801039A EA199801039A EA001226B1 EA 001226 B1 EA001226 B1 EA 001226B1 EA 199801039 A EA199801039 A EA 199801039A EA 199801039 A EA199801039 A EA 199801039A EA 001226 B1 EA001226 B1 EA 001226B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
zeolite
crystals
catalyst
process recited
preceding paragraphs
Prior art date
Application number
EA199801039A
Other languages
English (en)
Other versions
EA199801039A1 (ru
Inventor
Кеннет Р. Клем
Гари Д. Мор
Роберт С. Смит
Original Assignee
Эксон Кемикэл Пейтентс Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эксон Кемикэл Пейтентс Инк. filed Critical Эксон Кемикэл Пейтентс Инк.
Publication of EA199801039A1 publication Critical patent/EA199801039A1/ru
Publication of EA001226B1 publication Critical patent/EA001226B1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C6/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions
    • C07C6/08Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions by conversion at a saturated carbon-to-carbon bond
    • C07C6/12Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions by conversion at a saturated carbon-to-carbon bond of exclusively hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring
    • C07C6/123Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions by conversion at a saturated carbon-to-carbon bond of exclusively hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring of only one hydrocarbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C15/00Cyclic hydrocarbons containing only six-membered aromatic rings as cyclic parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/005Mixtures of molecular sieves comprising at least one molecular sieve which is not an aluminosilicate zeolite, e.g. from groups B01J29/03 - B01J29/049 or B01J29/82 - B01J29/89
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/80Mixtures of different zeolites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/82Phosphates
    • B01J29/84Aluminophosphates containing other elements, e.g. metals, boron
    • B01J29/85Silicoaluminophosphates (SAPO compounds)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/87Gallosilicates; Aluminogallosilicates; Galloborosilicates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites, pillared clays
    • C07C2529/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • C07C2529/65Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the ferrierite type, e.g. types ZSM-21, ZSM-35 or ZSM-38
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites, pillared clays
    • C07C2529/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • C07C2529/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups C07C2529/08 - C07C2529/65
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites, pillared clays
    • C07C2529/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • C07C2529/80Mixtures of different zeolites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/82Phosphates
    • C07C2529/83Aluminophosphates (APO compounds)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/82Phosphates
    • C07C2529/84Aluminophosphates containing other elements, e.g. metals, boron
    • C07C2529/85Silicoaluminophosphates (SAPO compounds)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/87Gallosilicates; Aluminogallosilicates; Galloborosilicates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

В заявке описан способ дегидроциклоолигомеризации для конверсии алифатических углеводородов в ароматические посредством контактирования исходного материала в условиях конверсии со связанным цеолитом цеолитным катализатором. Этот связанный цеолитом цеолитный катализатор содержит кристаллы первого цеолита, которые связаны между собой кристаллами второго цеолита. Если связанный цеолитом цеолитный катализатор селективируют, способ можно осуществлять с получением параксилола в количествах, превышающих равновесные.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу получения ароматических углеводородов дегидроциклоолигомеризацией алифатических углеводородов с использованием связанного цеолитом цеолитного катализатора.
Предпосылки создания изобретения
Дегидроциклоолигомеризация представляет собой процесс, в котором на катализаторе протекает реакция при участии алифатических углеводородов с образованием с высоким выходом ароматических соединений и водорода, а также некоторых побочных продуктов. Этот процесс отличается от более распространенного реформинга, в ходе проведения которого реагенты С6- и с большим числом атомов углерода, главным образом парафины и нафтены, превращают в ароматические соединения. Молекулы ароматических соединений, получаемых обычным реформингом, содержат то же самое или меньшее число атомов углерода, чем молекулы реагентов, из которых их получают, что указывает на отсутствие реакций олигомеризации реагентов. В отличие от этого в результате реакции дегидроциклоолигомеризации образуется ароматический продукт, молекула которого практически всегда содержит больше атомов углерода, чем исходный реагент, а это указывает, следовательно, на то, что важной стадией в процессе дегидроциклоолигомеризации является реакция олигомеризации. Как правило, реакцию дегидроциклоолигомеризации ведут при температуре, превышающей 260°С, используя функциональные катализаторы, которые включают кислотные и дегидрогенизационные компоненты.
Ароматические соединения, водород, неароматические соединения С4 + как побочный продукт и легкие крайние фракции в качестве побочного продукта все они являются продуктами процесса дегидроциклоолигомеризации. Ароматические соединения представляют собой целевой продукт реакции, поскольку они могут быть использованы в качестве примешиваемых к бензину компонентов или при получении продуктов химической переработки нефти. Целевым продуктом процесса является также водород. Водород можно эффективно использовать при проведении процессов переработки нефти, в которых расходуют водород, например, в таких процессах, как гидроочистка или гидрокрекинг. Наименее ценными продуктами процесса дегидроциклоолигомеризации являются легкие крайние фракции в качестве побочного продукта. Эти легкие крайние фракции как побочный продукт состоят прежде всего из С1- и С2углеводородов, образующихся в результате побочных реакций в процессе гидрокрекинга.
Цеолиты представляют собой микропористые молекулярные сита, состоящие из диоксида кремния с кристаллической решеткой и необязательно оксида алюминия в сочетании со способными к обмену катионами, такими, как ионы щелочных или щелочно-земельных металлов. Хотя понятие “цеолиты” охватывает материалы, содержащие диоксид кремния и необязательно оксид алюминия, известно, что кремнийдиоксидный и алюминийоксидный компоненты могут быть целиком или частично замещены другими оксидами. Так, например, кремнийдиоксидный компонент может быть замещен оксидом германия, оксидом олова, оксидом трехвалентного фосфора и их смесями. Оксидом бора, оксидом железа, оксидом галлия, оксидом индия и их смесями можно замещать алюминийоксидный компонент. Таким образом, используемые в настоящем описании термины “цеолит”, “цеолиты” и “цеолитный материал” служат для обозначения не только материалов, содержащих в структуре своей кристаллической решетки атомы кремния и необязательно алюминия, но также материалов, которые содержат приемлемые атомы, замещающие эти атомы кремния и алюминия, в частности галлийсиликатов, кремнийалюмофосфатов (КАФО) и алюмофосфатов (АЛФО). Используемый в настоящем описании термин “алюмосиликатный цеолит” служит для обозначения кристаллических цеолитных материалов, содержащих в структуре своей кристаллической решетки по существу атомы кремния и алюминия.
В последнее время цеолиты нашли применение в качестве катализаторов при получении ароматических углеводородов дегидроциклоолигомеризацией алифатических углеводородов. Так, например, в патенте И8 4654455 описано получение ароматических углеводородов дегидроциклоолигомеризацией алифатических углеводородов с использованием цеолитного катализатора, который включает галлий и алюминийоксидное связующее вещество.
Синтетические цеолиты обычно получают кристаллизацией цеолитов из перенасыщенной синтезной смеси. Далее конечный кристаллический продукт сушат и кальцинируют с получением цеолитного порошка. Хотя этот цеолитный порошок обладает хорошими адсорбционными свойствами, его практическое применение серьезно ограничено вследствие затруднений технологического порядка при работе с цеолитным порошком в неподвижных слоях. Таким образом, перед применением в промышленных процессах цеолитные кристаллы обычно связывают.
Как правило, цеолит связывают приготовлением цеолитного агрегата, такого как гранула, сфера или экструдат. Экструдат обычно формуют экструзией цеолита в присутствии нецеолитного связующего вещества, сушкой и кальцинированием образующегося экструдата. Используемые связующие вещества обладают стойкостью к воздействию температур и других техно логических условий, например, механического абразивного истирания, которые создаются в ходе проведения различных процессов конверсии углеводородов. Примеры связующих веществ включают аморфные материалы, такие, как оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид титана и глины различных типов. Обычно необходимо, чтобы цеолит обладал стойкостью к механическому абразивному истиранию, т. е. к образованию мелочи, которая состоит из мелких частиц, например, из частиц, размеры которых составляют менее 20 мкм.
Хотя эти связанные цеолитные агрегаты обладают намного более высокой механической прочностью, чем цеолитный порошок, когда такой связанный цеолит используют при дегидроциклоолигомеризации алифатических углеводородов, наличие связующего вещества может отрицательно сказываться на некоторых эксплуатационных свойствах катализатора, таких, например, как активность, селективность, способность сохранять активность или их сочетание. Так, в частности, поскольку аморфное связующее вещество, как правило, содержится в количестве до примерно 50 мас.% от массы цеолита, связующее вещество “разжижает” адсорбционные свойства самого цеолита в агрегате. Кроме того, поскольку связанный цеолит готовят экструдированием или по другому методу формования цеолита вместе со связующим веществом с последующими сушкой и кальцинированием экструдата, аморфное связующее вещество способно проникать в поры цеолита или как-либо иначе блокировать доступ к порам цеолита или снижать скорость массопереноса к порам цеолита, что может привести к снижению эффективности цеолита при его применении в процессе конверсии углеводородов. Далее, когда связанный цеолит используют в ходе проведения процессов каталитической конверсии, таких, как дегидроциклоолигомеризация алифатических углеводородов, связующее вещество может влиять на химические реакции, которые протекают внутри цеолита, а также само катализировать нежелательные реакции, в результате которых могут образовываться нежелательные продукты.
Краткое изложение сущности изобретения
Объектом настоящего изобретения является способ получения ароматических углеводородов дегидроциклоолигомеризацией алифатических углеводородов. Способ включает контактирование исходного материала, содержащего алифатические углеводороды, в условиях ароматизации со связанным цеолитом цеолитным катализатором, который содержит первые кристаллы кислого первого цеолита с промежуточными размерами пор и вторые кристаллы второго цеолита, связывающего между собой первые цеолитные кристаллы.
Другим объектом настоящего изобретения является способ дегидроциклоолигомеризации алифатических углеводородов с применением связанного цеолитом цеолитного катализатора, в результате чего получают содержащий ксилолы продукт, который обогащен параксилолом.
Подробное описание изобретения
Связанный цеолитом цеолитный катализатор, используемый в способе по настоящему изобретению, включает первые кристаллы кислого первого цеолита с промежуточным размером пор и связующее вещество, включающее вторые кристаллы второго цеолита. Благодаря применению вторых цеолитных кристаллов в качестве связующего вещества получают катализатор, который служит средством, обеспечивающим подавление нежелательных реакций, протекающих на поверхности первых цеолитных кристаллов или вблизи нее, и может характеризоваться повышенным массопереносом реагентов и улучшенным доступом к порам цеолита.
В отличие от цеолитных катализаторов, которые связаны посредством аморфного материала, такого, как диоксид кремния и оксид алюминия, применяемого для повышения механической прочности цеолита, связанный цеолитом цеолитный катализатор, используемый в способе по настоящему изобретению, не содержит заметных количеств нецеолитных связующих веществ. В предпочтительном варианте связанный цеолитом цеолитный катализатор включает менее 10 мас.% нецеолитного связующего вещества в пересчете на общую массу первого и второго цеолитов, более предпочтительно содержит менее 5 мас.%, а в наиболее предпочтительном варианте первый и второй цеолиты практически свободны от нецеолитного связующего вещества. В предпочтительном варианте вторые цеолитные кристаллы связывают первые цеолитные кристаллы за счет адгезии к поверхности первых цеолитных кристаллов, образуя, таким образом, матричную или мостиковую структуру, которая также удерживает вместе первые кристаллические частицы. В более предпочтительном варианте вторые цеолитные кристаллы связывают первый цеолит за счет такого срастания, в результате которого на более крупных первых цеолитных кристаллах образуется покрытие или частичное покрытие, а в наиболее предпочтительном варианте вторые цеолитные кристаллы связывают первые цеолитные кристаллы вследствие срастания с образованием стойкого к абразивному истиранию нароста поверх первых цеолитных кристаллов.
Не ограничивая рамки изобретения какойлибо теорией протекания процесса, полагают, что одно из преимуществ связанного цеолитом цеолитного катализатора, когда его используют при осуществлении способа по настоящему изобретению, обусловлено наличием кристаллов второго цеолита, регулирующих доступность для реагентов кислотных участков на внешних поверхностях первого цеолита. Поскольку ки слотные участки, имеющиеся на внешней поверхности цеолитного катализатора, не обладают селективностью в отношении формы, эти кислотные участки способны оказывать нежелательное влияние на реагенты, входящие в поры цеолита, и продукты, выходящие из пор цеолита. В соответствии с этим мнением, поскольку существует возможность для тщательного выбора кислотности второго цеолита, этот второй цеолит не оказывает заметного нежелательного влияния на реагенты, выходящие из пор первого цеолита (что, вероятно, происходило бы в случае, когда цеолитные кристаллы были бы связаны обычным образом), и может оказывать благоприятное влияние на селективность в отношении ароматических соединений в процессе дегидрогенизации, а также на реагенты, выходящие из пор первого цеолита. Более того, поскольку второй цеолит не является аморфным, а, напротив, представляет собой молекулярное сито, углеводороды получают более свободный доступ к порам первого цеолита во время процессов ароматизации.
Термины “кислотность”, “низкая кислотность” и “высокая кислотность” применительно к цеолиту известны специалистам в данной области техники. Кислотные свойства цеолитов хорошо известны. Однако применительно к настоящему изобретению необходимо дать определение разнице между силой кислоты и плотностью кислотных участков. Кислотными участками цеолита могут служить кислота Бренстеда и кислота Льюиса. Плотность кислотных участков и число кислотных участков имеют важное значение для определения кислотности цеолита. Факторами, непосредственно влияющими на силу кислоты, являются (I) химический состав цеолитного каркаса, т.е. относительная концентрация и тип тетраэдральных атомов, (II) концентрация внекаркасных катионов и образующиеся внекаркасные материалы, (III) локальная структура цеолита, например, размеры и расположение пор, внутри кристалла или на поверхности/вблизи поверхности цеолита, а также (IV) условия предварительной обработки и присутствие совместно адсорбированных молекул. Степень кислотности связана с обеспечиваемой степенью замещения изоморфного компонента, однако такая кислотность ограничивается потерей кислотных участков в случае чисто §1О2-состава. Используемые в настоящем описании термины “кислотность”, “низкая кислотность” и “высокая кислотность” относятся к концентрации кислотных участков независимо от силы кислоты таких участков, которую можно определить по адсорбции аммиака.
Первый цеолит, используемый в составе связанного цеолитом цеолитного катализатора, представляет собой цеолит с промежуточными размерами пор. Цеолиты с порами промежуточного размера характеризуются размерами пор от примерно 5 до примерно 7 А; к ним относятся, например, цеолиты структурных типов ЛЕЦ ΜΡΙ, МЕЬ, ΜΡ8, ΜΕΙ, \1Т\\'. ЕИО, МТТ, НЕИ, БЕВ и ΤΟΝ. Эти цеолиты описаны в работе “А11а§ о£ 2ео1йе 81гис1иге Турек”, под ред. ν.Η. Ме1ег и Ό.Η. О1коп, ВиИегмюпй-Нететап, 3-е изд., 1992, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки. Примеры конкретных цеолитов с промежуточными размерами пор включают Ζ8Μ-5, Ζ8Μ-11, Ζ8Μ-12, Ζ8Μ-22, Ζ8Μ-23, Ζ8Μ-34, Ζ8Μ-35, Ζ8Μ-38, Ζ8Μ-48, Ζ8Μ-50 и Ζ8Μ-57. Предпочтительными первыми цеолитами являются КАФО-11, галлийсиликатные цеолиты, характеризующиеся структурой ΜБI, и алюмосиликатные цеолиты, характеризующиеся структурой ΜБI.
Используемое в настоящем описании понятие “средний размер частиц” применимо в отношении кристаллов среднего диаметра, например, со средним значением наибольшей оси и наименьшей оси.
Предпочтительный средний размер кристаллов первого цеолита составляет от примерно 0,1 мкм до примерно 15 мкм, более предпочтительно от примерно 1 мкм до примерно 6 микрометра мкм.
Методы определения размера кристаллов специалистам в данной области техники известны. Так, например, размер кристалла можно определить непосредственно по фотографии типичного образца кристаллов, выполненной с помощью соответствующего сканирующего электронного микроскопа (СЭМ).
Первые цеолиты с промежуточными размерами пор обычно характеризуются составом, выражаемым следующим молярным соотношением:
Χ2Ο3:(η)ΥΟ2, где Х обозначает трехвалентный элемент, такой, как алюминий и галлий, Υ обозначает четырехвалентный элемент, такой, как кремний, олово и/или германий, а η обозначает число, превышающее 12, причем его конкретное значение зависит от конкретного типа цеолита. Когда цеолит с промежуточным размером пор представляет собой цеолит структурного типа ΜБI, предпочтительное значение η превышает 20.
Как известно специалистам в данной области техники, кислотность цеолита можно снизить с использованием многих технических приемов, таких, как обработка водяным паром. Кроме того, кислотность цеолита зависит от формы цеолита, причем водородная форма обладает наивысшей кислотностью, а другие формы цеолита, такие, как натриевая форма, проявляют более низкую кислотность, чем кислая форма. Таким образом, пределы представленных в настоящем описании молярных соотношений между диоксидом кремния и оксидом алюминия и диоксидом кремния и оксидом галлия применимы не только для цеолитов, харак теризующихся указанными молярными соотношениями, но также и для цеолитов, которые не обладают представленными молярными соотношениями, но проявляют эквивалентное каталитическое действие.
Когда первым цеолитом служит алюмосиликатный цеолит, то в предпочтительном варианте в этом первом цеолите мольное соотношение диоксида кремния к оксиду алюминия составляет от 20:1 до 300:1. Более предпочтительно в первом цеолите мольное соотношение диоксида кремния к оксиду алюминия составляет от примерно 30:1 до примерно 150:1.
Когда первым цеолитом служит галлийсиликатный цеолит, в предпочтительном варианте этот цеолит обладает составом, который выражается следующим молярным соотношением: Оа2О3:у8Ю2 где значения у составляют от примерно 24 до примерно 500. Этот цеолитный каркас может включать только галлиевые и кремниевые атомы или может также содержать сочетание атомов галлия, алюминия и кремния. Когда первый цеолит представляет собой галлийсиликатный цеолит структурного типа МБ1, предпочтительным вторым цеолитом обычно является цеолит с промежуточными размерами пор, молярное соотношение между диоксидом кремния и оксидом галлия в котором превышает 1 00. Этот второй цеолит может также обладать более высоким молярным соотношением между диоксидом кремния и оксидом галлия, например, составляющим более 200, 500, 1000 и т.д.
Второй цеолит обычно обладает порами промежуточных размеров и проявляет более слабое кислотное действие, чем первый цеолит. Предпочтительный второй цеолит обычно является практически некислотным и характеризуется таким же структурным типом, что и первый цеолит. Предпочтительными вторыми цеолитами являются АЛФО-11 и алюмосиликатные цеолиты, молярное соотношение между диоксидом кремния и оксидом алюминия у которых превышает 1 00, такие, как низкокислотный цеолит Ζ8Μ-5. Если вторым цеолитом служит алюмосиликатный цеолит, молярное соотношение между диоксидом кремния и оксидом алюминия у этого второго цеолита обычно составляет более 200:1, например, 500:1, 1000:1 и т.д., а при применении в некоторых областях техники оксид алюминия содержится в нем в количествах, не превышающих содержания микропримесей. Вторым цеолитом может также служить силикалит, т.е. продукт типа ΜΡΊ, практически свободный от оксида алюминия, или силикалит 2, продукт типа МЕЬ, практически свободный от оксида алюминия. Этот второй цеолит обычно содержится в связанном цеолитом цеолитном катализаторе в количестве от примерно 10 до 60 мас.% в пересчете на массу первого цеолита, более предпочтительно в количестве от примерно 20 до примерно 50 мас.%.
Предпочтительный размер вторых цеолитных кристаллов меньше размера первых цеолитных кристаллов, в более предпочтительном варианте средний размер частиц обычно составляет менее 1 мкм, а в наиболее предпочтительном варианте средний размер частиц равен от примерно 0,1 до примерно 0,5 мкм. В дополнение к связыванию частиц первого цеолита и максимизации рабочих характеристик катализатора в предпочтительном варианте кристаллы второго цеолита обычно срастаются и образуют нарост, который покрывает или частично покрывает кристаллы первого цеолита. В предпочтительном варианте эти кристаллы обычно стойки к абразивному истиранию.
Связанный цеолитом цеолитный катализатор, используемый в способе по настоящему изобретению, обычно включает металлический компонент, выбранный из элементов групп ΙΙΒ1УВ Периодической таблицы элементов (ИЮПАК). К примерам таких металлов относятся галлий, цинк и олово. Металлический компонент может содержаться в любой форме, включая элементарный металл, оксид, гидроксид, галогенид, оксигалогенид, или в виде химического сочетания с одним или несколькими другими компонентами связанного цеолитом цеолитного катализатора. Полагают, что наилучшие результаты достигаются в том случае, когда этот металлический компонент находится в состоянии нулевой валентности. Металлический компонент может быть использован в любом количестве, которое оказывается каталитически эффективным.
Обычно связанный цеолитом цеолитный катализатор в пересчете на свободный элемент содержит от примерно 0,5 до примерно 5% металла от массы связанного цеолитом цеолитного катализатора. Предпочтительный металлический компонент представляет собой галлий.
Металлический компонент можно вводить в связанный цеолитом цеолитный катализатор по любому приемлемому методу, известному в данной области техники, такому, как ионообмен или пропитка. Кроме того, металлический компонент можно вводить поверхностной пропиткой таким образом, чтобы большая часть металла при этом находилась на внешней части цеолита, с помощью такого средства, как физическое смешение, посредством химического комплексообразования или блокированием пор перед пропиткой металлом. Настоящее изобретение предусматривает возможность применения всех обычных методов введения и последующего либо равномерного, либо неравномерного распределения металлического компонента в связанном цеолитом цеолитном катализаторе. Один из методов введения металла включает ионообмен активного каталитического компонента с растворимым деструктируемым соеди нением металла, такого, как галлий, например, с трибромидом галлия, перхлоратом галлия, трихлоридом галлия, гидроксидом галлия, нитратами галлия, оксалатом галлия и т.п. соединениями. Другой метод введения галлия в связанный цеолитом цеолитный катализатор состоит в превращении диоксида кремния в связанном диоксидом кремния агрегате, включающем первый цеолит и металл, во второй цеолит.
В предпочтительном варианте связанный цеолитом цеолитный катализатор, используемый в способе по настоящему изобретению, получают осуществлением трехстадийного способа, который описан на примере первого цеолита Ζ8Μ-5 и второго цеолита структурного типа ΜΕΙ с высоким содержанием диоксида кремния. Первая стадия включает синтез кристаллов первого цеолита перед его превращением в связанный цеолитом цеолитный катализатор. Методы приготовления первого цеолита в данной области техники известны. Так, например, в том, что касается получения алюмосиликатного цеолита типа ΜΡΙ, предпочтительный метод включает приготовление раствора, содержащего тетрапропиламмонийгидроксид или -бромид, оксид щелочного металла, оксид алюминия, оксид кремния и воду, с последующей выдержкой этой реакционной смеси при температуре 80-200°С в течение периода времени от примерно четырех часов до восьми дней. Получаемый гель образует твердые кристаллические частицы, которые выделяют из реакционной среды, промывают водой и сушат. Далее конечный продукт можно подвергать необязательному кальцинированию на воздухе при температуре 400-550°С в течение 10-40 ч с целью удалить тетрапропиламмониевые (ТПА) катионы.
После этого в предпочтительном варианте связанный диоксидом кремния алюмосиликатный цеолит может быть получен перемешиванием смеси, включающей кристаллы алюмосиликатного цеолита, силикагель или -золь, воду, необязательное способствующее экструдированию вещество и необязательно оксид алюминия или галлий, а также необязательный металлический компонент, до тех пор, пока не образуется гомогенная композиция в форме пригодной для экструзии пасты. Предпочтительным кремнийдиоксидным связующим веществом, используемым при изготовлении связанного диоксидом кремния цеолитного агрегата, является силиказоль, который в предпочтительном варианте включает лишь очень незначительные количества оксида алюминия или галлия, например, менее 2000 част./млн. Диоксид кремния используют в таком количестве, что содержание цеолита в высушенном экструдате обычно составляет от примерно 40 до 90 мас.%, более предпочтительно от примерно 50 до 80 мас.%, а остальное приходится главным образом на диоксид кремния, в частности от примерно 20 до 50 мас.% диоксида кремния.
Готовую пасту можно формовать, например, экструдированием, и экструдат, например, диаметром приблизительно 2 мм, разрезают на небольшие прутки, которые можно сушить при 100-150°С в течение 4-12 ч и затем кальцинировать на воздухе при температуре от примерно 400 до 550°С в течение периода времени от примерно 1 до 1 0 ч.
Связанный диоксидом кремния агрегат необязательно может быть изготовлен в виде очень мелких частиц, которые находят применение в процессах, проводимых в псевдоожиженном слое, таких, как каталитический крекинг. В предпочтительном варианте при этом предусмотрено смешение цеолита с содержащим диоксид кремния матричным раствором в таких условиях, в которых образуется водный раствор цеолита и кремнийдиоксидного связующего вещества, приемлемый для распылительной сушки с получением небольших, пригодных для псевдоожижения, связанных диоксидом кремния агрегатных частиц. Методы приготовления таких агрегатных частиц специалистам в данной области техники известны. Такой метод описан, например, у Зсйегхег (в работе Ос1апе-Епсйапс1ид Ζοοίίΐίο ЕСС Са1а1у515. опубликованной фирмой 11.11 ίι.15 Зсйегхег. Магсе1 Эеккег. 1пс., Нью-Йорк, 1990). Далее приемлемые для псевдоожижения, связанные диоксидом кремния агрегатные частицы типа связанных диоксидом кремния экструдатов, описанных выше, можно было бы подвергать обработке на заключительной стадии, описанной ниже, для превращения кремнийдиоксидного связующего вещества во второй цеолит.
Заключительной стадией трехстадийного способа приготовления катализатора является превращение диоксида кремния, содержащегося в связанном диоксидом кремния катализаторе, во второй цеолит, который обеспечивает связывание кристаллов первого цеолита между собой. Кристаллы первого цеолита удерживаются, следовательно, вместе без применения заметного количества нецеолитного связующего вещества. Для приготовления связанного цеолитом цеолитного катализатора этот связанный диоксидом кремния агрегат можно вначале подвергать старению при повышенной температуре в соответствующем водном растворе, причем содержимое раствора и температуру, при которой выдерживают агрегат, следует выбирать таким образом, чтобы превратить аморфное кремнийдиоксидное связующее вещество во второй цеолит. В предпочтительном варианте второй цеолит представляет собой цеолит того же типа, что и первый. Свежеобразующийся цеолит получают в виде кристаллов. Кристаллы могут расти на кристаллах первичного цеолита и/или сцепляться с ними и могут быть также получены в форме свежесросшихся кристаллов, которые обычно намного меньше исходных кристаллов, например, субмикрометрического раз мера. Эти свежеприготовленные кристаллы могут срастаться и взаимно соединяться.
Природа алюмосиликатного цеолита, образующегося во время вторичного синтезного превращения диоксида кремния в цеолит, может варьироваться в зависимости от состава второго синтезного раствора и условий синтезной выдержки. Предпочтительный вторичный синтезный раствор представляет собой водный ионный раствор, содержащий источник гидроксильных ионов, достаточных для превращения диоксида кремния в целевой цеолит.
Обычно связанный цеолитом цеолитный катализатор находится в кислотной или частично нейтрализованной кислотой форме. Один из методов получения кислотной формы состоит в ионообмене с цеолитом с целью перевода в форму аммониевой соли. В результате кальцинирования образуется связанный цеолитом цеолитный катализатор в кислотной форме.
С целью повысить селективность связанного цеолитом цеолитного катализатора с тем, чтобы получить конечную фракцию ксилолов, богатую параксилолом, его селективируют. Вещества, пригодные для селективирования связанного цеолитом цеолитного катализатора, включают соединения кремния.
К этим соединениям кремния можно отнести полисилоксаны, включая силиконы, силоксан и силаны, которые охватывают дисиланы и алкоксисиланы.
Силиконовые соединения, которые пригодны для использования по настоящему изобретению, могут соответствовать следующей общей формуле:
где В1 обозначает водород, фтор, гидроксил, алкил, аралкил, алкарил или фторалкил. Углеводородные заместители обычно содержат 1-10 атомов углерода; в предпочтительном варианте ими служат метильные или этильные группы. Значения выбирают из той же группы, что и значения Вр а η обозначает целое число, равное, по меньшей мере, 2, обычно в интервале 2-1000. Обычно молекулярная масса используемого силиконового соединения составляет от 80 до 20000, предпочтительно от 150 до 10000. Типичные примеры силиконовых соединений включают диметилсиликон, диэтилсиликон, фенилметилсиликон, метилгидросиликон, этилгидросиликон, фенилгидросиликон, метилэтилсиликон, фенилэтилсиликон, дифенилсиликон, метилтрифторпропилсиликон, этилтрифторпропилсиликон, тетрахлорфенилметилсиликон, тетрахлорфенилэтилсиликон, тетрахлорфенилгидросиликон, тетрахлорфенилфенилсиликон, метилвинилсиликон и этилвинилсиликон. Необ ходимость в том, чтобы силиконовое соединение было линейным, отсутствует, поскольку оно может быть циклическим, например, таким, как гексаметилциклотрисилоксан, октаметилциклотетрасилоксан, гексафенилциклотрисилоксан и октафенилциклотетрасилоксан. Могут быть также использованы смеси этих соединений, равно как и силоксаны с другими функциональными группами.
Эффективные силоксаны или полисилоксаны в качестве неограничивающих примеров включают гексаметилциклотрисилоксан, октаметилциклотетрасилоксан, декаметилциклопентасилоксан, гексаметилдисилоксан, октаметилтрисилоксан, декаметилтетрасилоксан, гексаэтилциклотрисилоксан, октаэтилциклотетрасилоксан, гексафенилциклотрисилоксан и октафенилциклотетрасилоксан.
Эффективные силаны, дисиланы или алкоксисиланы включают замещенные органическими заместителями силаны общей формулы:
В>
в ------ 51 ------ В, где В обозначает реакционноспособную группу, такую, как водород, алкокси, галоген, карбокси, амин, ацетамид, триалкилсилоксигруппы, В1, и В3 могут иметь те же значения, что и В, или каждый из них может обозначать органический радикал, который может включать алкил с 1-40 атомами углерода, остаток алкил- или арилкарбоновой кислоты, где органический фрагмент алкила содержит 1-30 атомов углерода, а арильный фрагмент содержит 6-24 атома углерода, и который может быть дополнительно замещен, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 7-30 атомов углерода. Длина цепи предпочтительной алкильной группы алкилсилана соответствует содержанию 1 -4 атомов углерода. Могут быть также использованы смеси.
Неограничивающими примерами силанов и дисиланов являются диметилфенилсилан, фенилтриметилсилан, триэтилсилан и гексаметилдисилан. Эффективны алкоксисиланы, по меньшей мере, с одной кремний-водородной связью.
Связанный цеолитом цеолитный катализатор можно предварительно селективировать кремнийорганическими соединениями путем осаждения этих соединений на катализаторе, или же катализатор можно селективировать кремнийорганическим соединением путем подачи этого селективирующего агента одновременно с потоком сырья в условиях, которые включают температуру от 100 до 600°С, манометрическое давление от 1 до 2000 фунтов/кв.дюйм (от 6895 кПа до 13790 МПа) и среднечасовую скорость подачи сырья от 0,1 до 100.
Условия дегидроциклоолигомеризации, создаваемые в способе по настоящему изобретению, обычно варьируют в зависимости от таких факторов, как состав исходного материала и целевая конверсия. Целевой диапазон условий дегидроциклоолигомеризации алифатических углеводородов до ароматических соединений включают температуру от примерно 350°С до примерно 650°С, давление от примерно 1 атм (0,1 МПа) до примерно 20 атм (20,3 МПа) и среднечасовую скорость подачи сырья от примерно 0,2 до примерно 5. Предпочтительными технологическими условиями являются температура в интервале от примерно 850°Е (454°С) до примерно 1250°Е (677°С), манометрическое давление в интервале от примерно атмосферного (101,3 кПа) до примерно 400 фунтов/кв.дюйм (27,6 МПа) и среднечасовая скорость подачи сырья от 1 до 5. Очевидно, что для создания оптимальных условий с увеличением среднего числа атомов углерода в сырье требуемая температура приближается к нижней точке пределов кипения и, наоборот, с уменьшением среднего числа атомов углерода в сырье требуется более высокая реакционная температура.
Предпочтительный исходный материал, используемый для осуществления способа дегидроциклоолигомеризации по настоящему изобретению, обычно включает, по меньшей мере, один алифатический углеводород, содержащий от 2 до примерно 6 атомов углерода. Алифатические углеводороды могут быть с открытой цепью, с прямой цепью или циклическими. Примеры таких углеводородов включают этан, пропан, пропилен, н-бутан, н-бутены, изобутан, линейные и разветвленные гексаны и гексены. В предпочтительном варианте С3и/или С4-углеводороды выбирают из изобутана, нормального бутана, изобутена, нормального бутена, изопропана, пропана и пропилена. В исходный материал можно также вводить разбавители, которые по природе являются огнеупорными или реакционноспособными веществами. Примеры таких разбавителей включают водород, азот, гелий, аргон, неон, СО, СО2, Н2О или предшественники воды, т. е. соединения, которые при нагревании до реакционных температур в процессе дегидроциклоолигомеризации образуют Н2О. Компонентом исходного материала при осуществлении настоящего изобретения может также служить метан.
При осуществлении способа по настоящему изобретению в качестве исходных алифатических С26углеводородов предусматривается возможность использования продукта или побочного продукта процесса очистки или химической переработки нефти. Возможными примерами сырья, получаемого в результате осуществления такой технологии, являются легкие алифатические углеводороды, образующиеся и выделяемые в процессе крекинга или реформинга. Другим потенциальным источником сырья для осуществления предлагаемого способа являются продукты процесса получения синтезгаза. Еще одним предполагаемым источником сырья являются легкие алифатические углеводороды, выделяемые в устье скважины с помощью нефтедобывающего оборудования.
Ниже изобретение проиллюстрировано на примерах.
Пример 1 . Процессы приготовления катализаторов А-Г.
I. Катализатор А.
Катализатор, включавший Ζ8Μ-5 (с молярным соотношением между диоксидом кремния и оксидом алюминия 75:1), который был связан 30 мас.% аморфного диоксида кремния, при 70°С три раза обрабатывали 5-кратным массовым избытком 1,0н. водного раствора нитрата аммония. Обработанный экструдат промывали до тех пор, пока электропроводность промывной воды не достигала уровня менее 1 0 мкСм/см, сушили в течение ночи при 1 00°С и затем охлаждали азотом. Экструдат пропитывали водным раствором нитрата галлия концентрацией 20 мас.% до тех пор, пока не достигали начальной влажности. Продукт выдерживали при комнатной температуре на воздухе в течение 4 ч. Далее этот продукт сушили на воздухе в течение 1 ч при 88°С, после чего кальцинировали нагревом от 35 до 510°С в течение 3,5 ч и выдержкой при 510°С в течение 10 ч. Содержание атомарного галлия в катализаторе составляло 1,92 мас.%. Этот катализатор в таблицах обозначен как катализатор А.
II. Катализатор Б.
Катализатор, включавший сердцевинные кристаллы Η-Ζ8Μ-5, в которых молярное соотношение между диоксидом кремния и оксидом алюминия составляло 75:1 и которые были связаны 30 мас.% связующих кристаллов Ζ8Μ-5, в которых молярное соотношение между диоксидом кремния и оксидом алюминия составляло 900:1, готовили вначале смешением сердцевинных кристаллов Ζ8Μ-5 с аморфным диоксидом кремния, содержавшим небольшое количество оксида алюминия, а затем формованием этой смеси с получением связанного диоксидом кремния экструдата. Далее кремнийдиоксидное связующее вещество экструдата превращали во второй цеолит путем выдержки агрегата при повышенной температуре в водном растворе, содержавшем шаблон и источник гидроксильных ионов, которых достаточно для превращения диоксида кремния в связующие кристаллы. После этого конечный связанный цеолитом цеолит промывали, сушили и кальцинировали. Перед использованием катализатор в течение ночи сушили при 1 00°С, а затем в токе азота охлаждали до комнатной температуры. Полученный материал пропитывали галлием по методу, ко торый описан выше. Содержание атомарного галлия в катализаторе составляло 1,95 мас.%.
III. Катализатор В.
Катализатор, включавший сердцевинные кристаллы Να-Ζ8Μ-5. в которых молярное соотношение между диоксидом кремния и оксидом алюминия составляло 75:1 и которые были связаны 30 мас.% цеолитных кристаллов структурного типа МН, в которых молярное соотношение между диоксидом кремния и оксидом галлия составляло 70:1 , готовили вначале смешением сердцевинных кристаллов Ζ8Μ-5 с аморфным диоксидом кремния, содержавшим оксид галлия, а затем формованием этой смеси с получением связанного диоксидом кремния экструдата. Далее кремнийдиоксидное связующее вещество экструдата превращали во второй цеолит путем выдержки агрегата при повышенной температуре в водном растворе, содержавшем шаблон и источник гидроксильных ионов, которых достаточно для превращения диоксида кремния в связующие кристаллы. После этого конечный связанный цеолитом цеолит промывали, сушили и кальцинировали. Перед использованием катализатора его при 70°С три раза обрабатывали 5-кратным массовым избытком 1,0н. водного раствора нитрата аммония. Полученный продукт промывали до тех пор, пока электропроводность отработавшей промывной воды не достигала уровня менее 10 мкСм/см. Продукт в течение ночи сушили на воздухе и кальцинировали нагреванием. Содержание атомарного галлия в катализаторе составляло 0,87 мас.%.
IV. Катализатор Г.
В соответствии с методом, описанным в разделе I, в катализатор, включавший цеолит Ζ8Μ-5 (с молярным соотношением между диоксидом кремния и оксидом алюминия 80:1), связанный 20 мас.% аморфного оксида алюминия, вводили галлий. Содержание атомарного галлия в катализаторе составляло 2,37 мас.%.
Пример 2.
Катализаторы А-Г испытывали в процессе ароматизации пропана. Катализаторы дробили и частицы классифицировали, отбирая фракцию между ситами 30 и +40 меш стандарта США. Каждый катализатор в количестве 1,5 г смешивали с 3 г фракции частиц толченого кварца 14/20 меш и заполняли смесью трубчатый реактор. Катализаторы в течение 1 ч обрабатывали при температуре 584°С с расходом 50 молей/ч Н2, разбавленного 95 об.% Ν2. Условия ароматизации во время испытаний включали температуру 550°С, среднечасовую скорость подачи пропана в качестве сырья (СЧСПС) 2 и манометрическое давление 0,7 фунта/кв.дюйм (4,83 кПа). Для анализа образующихся продуктов применяли газовую хроматографию. Степень конверсии пропана и выход ароматических С6
С8- и С|2-соединений приведены в представленной ниже таблице I.
Таблица I
Катализатор Время работы (ч) Степень конверсии С3 (%) Выход ароматических С6-С8соединений (%) Выход С1-С2соединений (%)
А 8,67 63,5 35,5 11,5
Б 3,92 51,6 49,2 29,5
В 6,68 46,1 35,7 34,8
Г 3,33 89,2 15,6 2,2
Применение катализаторов А и Б позволяло достигать высокой степени конверсии в ароматические соединения. Хорошие рабочие характеристики проявлял и катализатор В, хотя он содержал примерно на 50% меньше галлия, чем катализатор Б.
Пример 3. Катализаторы А-Г испытывали на дезактивацию с созданием условий, указанных в примере 2, за исключением того, что для катализаторов Б и В значения СЧСПС составляли 1,0, а манометрическое давление было равным 0,2 фунта/кв.дюйм (1,38 кПа). Конверсию пропана контролировали во времени и по угловому коэффициенту линии на графике зависимости 1п[1п(1/1-х)] от времени, где х обозначает степень фракционной конверсии пропана, рассчитывали постоянную первого порядка для скорости дезактивации катализатора. Количество кокса в массовых процентах на протяжении эксперимента определяли делением количества кокса в катализаторе на время работы катализатора. Время работы составляло: для катализатора А 43 ч, для катализатора Б 114 ч, для катализатора В 52 ч и для катализатора Г 91 ч. Полученные результаты представлены в таблице II.
Таблица II
Катали- затор Дезактивация кфакт. (1/ч) Количество кокса (мас.%), образующегося за час процесса
А 0,026 0,082
Б 0,017 0,057
В 0,031 0,142
Г 0,055 0,132
Одно из преимуществ настоящего изобретения состоит в том, что связанный цеолитом цеолитный катализатор дезактивируется медленнее цеолитных катализаторов, связанных обычным образом, содержащих эквивалентные количества галлия. Эти данные показывают, что скорость дезактивации катализатора Б была, по крайней мере, на 35% меньше скорости дезактивации катализатора А.
Пример 4.
Катализатор Б селективировали гексаметилдисилоксаном (ГМДС) посредством нагрева катализатора до 500-599°С и последующего его контактирования с сырьем, содержащим толуол и 1 мас.% ГМДС при СЧСПС 4,1 и под манометрическим давлением 1 фунт/кв.дюйм (6895 кПа). Молярное соотношение между водородом и толуолом в сырье составляло 2:1. Данные конверсии толуола представлены ниже в таблице III.
Таблица III
Время работы (ч) Температура (°С) Конверсия толуола (%) Молярное соотношение между бензолом и ксилолами Селективность* в отношении параксилола (%)
1,38 500 3,35 0,63 62,0
3,13 525 4,48 0,58 63,2
5,18 599 11,6 0,63 60,6
8,12 599 7,1 0,74 69,4
10,59 599 5,8 0,72 76,1
13,05 599 4,87 0,71 78,8
*Селективность в отношении ПК = [ПК/(ПК + МК +
ОК)] х 100.
После селективирования обработанный катализатор Б (который в приведенной ниже таблице IV обозначен как Б-Т) и необработанный катализатор Б испытывали в процессе ароматизации пропана. Условия включали 550°С, СЧСПС 1,0 и манометрическое давление 0,2 фунта/кв.дюйм (1,38 кПа). Результаты этих испытаний представлены в приведенной ниже таблице IV.
Таблица IV
Катализатор Время работы (ч) Степень конверсии С3(%) Выход ароматических С6-С8соединений (%) Выход С1-С2соединений (%) Выход ксилола (%) Селективность в отношении параксилола (%)
Б 4,75 69,8 40,9 26,3 7,2 28,3
Б-Т 0,52 37 41,7 26,9 7,9 59,5
Б-Т 10,05 32,3 42,5 24,4 9,1 55,5
Б-Т 19,58 28,3 46,7 20,4 10,0 52,6
Б-Т 29,17 20,5 48,1 24,3 10,6 55,7
Б-Т 38,72 17,3 47,1 24,8 10,6 56,7
Б-Т 48,3 13,8 47,2 27,3 10,1 59,5
Б-Т 61,05 11 46,3 29,4 10,0 61,9
Как показывают результаты испытаний, связанный цеолитом цеолитный катализатор проявляет хорошую селективность в отношении ароматических С68-соединений, а при применении в этом процессе в селективированном состоянии обеспечивает возможность получения продуктов, которые обогащены параксилолом в сравнении с содержанием других ксилоловых изомеров.

Claims (24)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1 . Способ получения ароматических углеводородов дегидроциклоолигомеризацией алифатических углеводородов, который включает контактирование исходного материала, содержащего алифатические углеводороды, в условиях дегидроциклоолигомеризации со связанным цеолитом цеолитным катализатором, который не содержит заметных количеств нецеолитного связующего вещества и включает (а) первые кристаллы первого цеолита с промежуточными размерами пор, обладающего кислотной активностью, и (б) связующее вещество, включающее вторые кристаллы второго цеолита, обладающего более низкой кислотной активностью, чем первый цеолит.
  2. 2. Способ по п. 1 , в котором используют катализатор, характеризующийся срастанием вторых кристаллов и формированием, по мень шей мере, частичного покрытия на первых кристаллах.
  3. 3. Способ по п. 1 или 2, в котором катализатор включает менее 5 мас.% нецеолитного связующего вещества в пересчете на объединенную массу первого цеолита и второго цеолита.
  4. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором средний размер частиц первых кристаллов составляет, по меньшей мере, 0,1 мкм, а средний размер частиц вторых кристаллов меньше среднего размера частиц первых кристаллов.
  5. 5. Способ по п.4, в котором первые кристаллы характеризуются средним размером частиц от примерно 1 мкм до примерно 6 мкм, а вторые кристаллы характеризуются средним размером частиц от примерно 0,1 мкм до примерно 0,5 мкм.
  6. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором первый цеолит и второй цеолит независимо друг от друга представляют собой алюмосиликатный цеолит или галлийсиликатный цеолит.
  7. 7. Способ по п.6, в котором первый цеолит представляет собой алюмосиликатный цеолит с молярным соотношением между диоксидом кремния и оксидом алюминия от 20:1 до 300:1.
  8. 8. Способ по п.6 или 7, в котором второй цеолит представляет собой алюмосиликатный цеолит с молярным соотношением между диоксидом кремния и оксидом алюминия более 200:1.
  9. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором второй цеолит представляет собой цеолит с промежуточным размером пор.
  10. 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором структурный тип первого цеолита выбирают из группы, включающей АЕЬ, МИ, МЕЬ, МТУ. МТТ, РЕК, ΤΟΝ и ЕИО.
  11. 11. Способ по п. 1 0, в котором первый цеолит характеризуется структурой МИ.
  12. 12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором второй цеолит характеризуется структурой МН или МЕЬ.
  13. 13. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором второй цеолит имеет тот же структурный тип, что и первый цеолит.
  14. 14. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором вторым цеолитом служит силикалит или силикалит 2.
  15. 15. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором первым цеолитом служит КАФО-11.
  16. 16. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором вторым цеолитом служит АЛФО-11.
  17. 17. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором катализатор включает, по меньшей мере, один металлический компонент, выбранный из элементов групп ΙΙΒ-ΐνΒ Периодической таблицы элементов, предпочтительно галлий.
  18. 18. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором катализатор селективируют.
  19. 19. Способ по п.18, в котором катализатор селективируют селективирующим агентом, представляющим собой соединение кремния, предпочтительно гексаметилдисилоксан.
  20. 20. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором катализатор получают выдержкой связанного диоксидом кремния агрегата, включающего первые кристаллы первого цеолита, при повышенной температуре в водном ионном растворе, содержащем гидроксильные ионы.
  21. 21 . Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором алифатические углеводороды содержат от 2 до примерно 6 атомов углерода.
  22. 22. Способ по п.21, в котором алифатические углеводороды включают изобутан, нормальный бутан, изобутен, нормальный бутен, пропан или пропилен.
  23. 23. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором условия дегидроциклоолигомеризации включают температуру от примерно 350 до примерно 650°С, и/или давление от примерно 0,1 до примерно 2,03 МПа (от 1 до 2 атм), и/или среднечасовую скорость подачи жидкости от примерно 0,2 до примерно 5 объемов жидкости, которой служат алифатические углеводороды, в час на объем каталитической композиции.
  24. 24. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором продукт содержит параксилол в количествах, превышающих равновесные.
EA199801039A 1996-05-29 1997-05-29 Способ получения ароматических соединений из алифатических углеводородов EA001226B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1855196P 1996-05-29 1996-05-29
PCT/US1997/009608 WO1997045386A1 (en) 1996-05-29 1997-05-29 Process for producing aromatic compounds from aliphatic hydrocarbons

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA199801039A1 EA199801039A1 (ru) 1999-06-24
EA001226B1 true EA001226B1 (ru) 2000-12-25

Family

ID=21788520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA199801039A EA001226B1 (ru) 1996-05-29 1997-05-29 Способ получения ароматических соединений из алифатических углеводородов

Country Status (11)

Country Link
US (1) US5998686A (ru)
EP (1) EP0914311B1 (ru)
JP (1) JP2001501588A (ru)
KR (1) KR20000016071A (ru)
CN (1) CN1078194C (ru)
AU (1) AU737781B2 (ru)
BR (1) BR9709622A (ru)
CA (1) CA2254893A1 (ru)
DE (1) DE69705623T2 (ru)
EA (1) EA001226B1 (ru)
WO (1) WO1997045386A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2715713C2 (ru) * 2014-04-24 2020-03-03 Шеврон Ю.Эс.Эй. Инк. Катализатор гидрокрекинга среднего дистиллята, содержащий базовый экструдат, имеющий высокий объём нанопор

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6040259A (en) * 1996-05-29 2000-03-21 Exxon Chemical Patents Inc. Metal-containing zeolite catalyst, preparation thereof and use for hydrocarbon conversion
DE69805003T2 (de) * 1997-12-03 2002-11-14 Exxonmobil Chem Patents Inc Herstellung einer durch eine zeolith von mfi-strukturtyp gebundenen zeolith und ihre verwendung
AU1620299A (en) 1997-12-03 1999-06-16 Exxon Chemical Patents Inc. Catalyst comprising a zeolite partially coated with a second zeolite, its use for hydrocarbon conversion
EP1038856A1 (en) * 1999-03-24 2000-09-27 Abb Research Ltd. Fuel synthesis by electric barrier discharge process
EP1038855A1 (en) * 1999-03-24 2000-09-27 Abb Research Ltd. Fuel synthesis by electric barrier discharge process
US6872865B1 (en) * 2000-01-06 2005-03-29 Uop Llc Selective disproportionation catalyst and process
EP1232133A1 (en) * 2000-03-23 2002-08-21 Abb Research Ltd. Fuel synthesis
EP1162184A1 (en) * 2000-06-08 2001-12-12 Abb Research Ltd. Gasoline production by dielectric barrier discharge
RU2188225C1 (ru) * 2001-02-19 2002-08-27 Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН Способ получения ароматических углеводородов (варианты)
US7838708B2 (en) 2001-06-20 2010-11-23 Grt, Inc. Hydrocarbon conversion process improvements
AU2003253666A1 (en) * 2002-06-19 2004-01-06 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Manufacture of xylenes by reactive distillation of reformate
US7119239B2 (en) * 2002-06-19 2006-10-10 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Manufacture of xylenes using reformate
EP1523535A1 (en) * 2002-06-19 2005-04-20 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Manufacture of xylenes from reformate
US20040030210A1 (en) * 2002-06-19 2004-02-12 Mohr Gary D. Manufacture of xylenes from reformate
US20060112535A1 (en) * 2004-05-13 2006-06-01 Petur Thors Retractable finning tool and method of using
US20050171393A1 (en) 2003-07-15 2005-08-04 Lorkovic Ivan M. Hydrocarbon synthesis
US7268094B2 (en) * 2003-08-18 2007-09-11 Chevron U.S.A. Inc. Mixed matrix membrane with super water washed silica containing molecular sieves and methods for making and using the same
AU2003278771A1 (en) * 2003-09-08 2005-04-21 Uop Llc A process for preparing a catalyst with a non-acidic binder and a process for using the catalyst to produce aromatics
US8173851B2 (en) 2004-04-16 2012-05-08 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes for converting gaseous alkanes to liquid hydrocarbons
US7674941B2 (en) 2004-04-16 2010-03-09 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes for converting gaseous alkanes to liquid hydrocarbons
US7244867B2 (en) 2004-04-16 2007-07-17 Marathon Oil Company Process for converting gaseous alkanes to liquid hydrocarbons
US20080275284A1 (en) 2004-04-16 2008-11-06 Marathon Oil Company Process for converting gaseous alkanes to liquid hydrocarbons
US8642822B2 (en) 2004-04-16 2014-02-04 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes for converting gaseous alkanes to liquid hydrocarbons using microchannel reactor
US20060100469A1 (en) 2004-04-16 2006-05-11 Waycuilis John J Process for converting gaseous alkanes to olefins and liquid hydrocarbons
JP2006305408A (ja) * 2005-04-26 2006-11-09 Tosoh Corp 芳香族化反応触媒とその触媒を用いた芳香族炭化水素の製造方法
JP4972294B2 (ja) * 2005-07-08 2012-07-11 勝 市川 低級炭化水素の芳香族化触媒とその製造方法
SG187456A1 (en) 2006-02-03 2013-02-28 Grt Inc Separation of light gases from halogens
EP2457887A1 (en) 2006-02-03 2012-05-30 GRT, Inc. Continuous process for converting natural gas to liquid hydrocarbons
KR100718014B1 (ko) 2006-03-10 2007-05-14 한국화학연구원 제올라이트를 이용한 올레핀의 삼량체 제조방법 및 그를이용한 고비점알킬레이트 제조 방법
US7645913B2 (en) * 2007-01-19 2010-01-12 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Liquid phase alkylation with multiple catalysts
US7998438B2 (en) 2007-05-24 2011-08-16 Grt, Inc. Zone reactor incorporating reversible hydrogen halide capture and release
US8282810B2 (en) 2008-06-13 2012-10-09 Marathon Gtf Technology, Ltd. Bromine-based method and system for converting gaseous alkanes to liquid hydrocarbons using electrolysis for bromine recovery
US8415517B2 (en) 2008-07-18 2013-04-09 Grt, Inc. Continuous process for converting natural gas to liquid hydrocarbons
US8198495B2 (en) 2010-03-02 2012-06-12 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes and systems for the staged synthesis of alkyl bromides
US8367884B2 (en) 2010-03-02 2013-02-05 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes and systems for the staged synthesis of alkyl bromides
US8815050B2 (en) 2011-03-22 2014-08-26 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes and systems for drying liquid bromine
US8436220B2 (en) 2011-06-10 2013-05-07 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes and systems for demethanization of brominated hydrocarbons
US8829256B2 (en) 2011-06-30 2014-09-09 Gtc Technology Us, Llc Processes and systems for fractionation of brominated hydrocarbons in the conversion of natural gas to liquid hydrocarbons
US8802908B2 (en) 2011-10-21 2014-08-12 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes and systems for separate, parallel methane and higher alkanes' bromination
US9193641B2 (en) 2011-12-16 2015-11-24 Gtc Technology Us, Llc Processes and systems for conversion of alkyl bromides to higher molecular weight hydrocarbons in circulating catalyst reactor-regenerator systems
US9687827B2 (en) 2012-03-30 2017-06-27 Jx Nippon Oil & Energy Corporation Silicate-coated MFI-type zeolite, method of producing the same, and method of producing p-xylene using the same
JP5949069B2 (ja) * 2012-04-03 2016-07-06 株式会社明電舎 低級炭化水素芳香族化触媒の製造方法
US20170057888A1 (en) * 2015-08-27 2017-03-02 Shell Oil Company Separation of catalyst and hydrogen acceptor after aromatization of a methane containing gas stream
US10202318B2 (en) 2015-09-25 2019-02-12 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Catalyst and its use in hydrocarbon conversion process
KR102215589B1 (ko) 2015-11-18 2021-02-15 삼성전자주식회사 냉장고 도어의 힌지 지지장치
CN109310999A (zh) 2016-04-25 2019-02-05 埃克森美孚化学专利公司 催化芳构化
US20180229198A1 (en) 2017-02-16 2018-08-16 Exxonmobil Research And Engineering Company Fixed bed radial flow reactor for light paraffin conversion
CA3130846A1 (en) * 2019-03-18 2020-09-24 Exxonmobil Research And Engineering Company Mesoporous catalyst compounds and uses thereof
CN111644197A (zh) * 2020-05-15 2020-09-11 北京化工大学 低温甲烷转化制芳烃的催化体系、制备方法及应用
CN114426447A (zh) * 2020-09-28 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种以富含碳四碳五的烷烃为原料生产芳烃的工艺

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3965207A (en) * 1975-01-06 1976-06-22 Mobil Oil Corporation Selective production of para-xylene
US5098894A (en) * 1984-04-09 1992-03-24 Toa Nenryo Kogyo K.K. Binderless zeolite catalysts, production thereof and catalytic reaction therewith
US4582815A (en) * 1984-07-06 1986-04-15 Mobil Oil Corporation Extrusion of silica-rich solids
US4652360A (en) * 1985-07-22 1987-03-24 Mobil Oil Corporation Base-exchanged zeolite compositions with shape-selective metal functions
FR2600557B1 (fr) * 1986-06-24 1993-03-19 Elf France Systemes zeolitiques binaires, leur synthese et leur utilisation
GB8704365D0 (en) * 1987-02-25 1987-04-01 Exxon Chemical Patents Inc Zeolite l preparation
US4746763A (en) * 1987-04-22 1988-05-24 Uop Inc. Process for producing aromatic compounds from C2 -C6 aliphatic hydrocarbons
GB8800046D0 (en) * 1988-01-04 1988-02-10 Exxon Chemical Patents Inc Zeolite l
GB9013916D0 (en) * 1990-06-22 1990-08-15 Ici Plc Zeolites
GB9101456D0 (en) * 1991-01-23 1991-03-06 Exxon Chemical Patents Inc Process for producing substantially binder-free zeolite
DE69511575T2 (de) * 1994-11-23 2000-04-27 Exxon Chemical Patents Inc Verfahren zur umwandlung von kohlenwasserstoffen unter verwendung eines durch zeolith gebundenen zeolithkatalysators

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2715713C2 (ru) * 2014-04-24 2020-03-03 Шеврон Ю.Эс.Эй. Инк. Катализатор гидрокрекинга среднего дистиллята, содержащий базовый экструдат, имеющий высокий объём нанопор

Also Published As

Publication number Publication date
CA2254893A1 (en) 1997-12-04
JP2001501588A (ja) 2001-02-06
CN1222899A (zh) 1999-07-14
US5998686A (en) 1999-12-07
EP0914311B1 (en) 2001-07-11
DE69705623T2 (de) 2002-05-16
EA199801039A1 (ru) 1999-06-24
BR9709622A (pt) 1999-08-10
KR20000016071A (ko) 2000-03-25
AU4038597A (en) 1998-01-05
DE69705623D1 (de) 2001-08-16
AU737781B2 (en) 2001-08-30
CN1078194C (zh) 2002-01-23
EP0914311A1 (en) 1999-05-12
WO1997045386A1 (en) 1997-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA001226B1 (ru) Способ получения ароматических соединений из алифатических углеводородов
EA002376B1 (ru) Способ получения параксилола
EP1115657B1 (en) Preparation of high silica zeolites bound by zeolite and use thereof
JP4197740B2 (ja) ゼオライト触媒及び炭化水素変換のための使用
JP4067126B2 (ja) 大結晶ゼオライト触媒を用いる炭化水素転化
KR101646299B1 (ko) 고 활성 mtt 골격구조 유형 분자체
JPS6052084B2 (ja) アルミニウムの存在しない外殻を有する結晶性ゼオライト
JPH10509720A (ja) 二段床式キシレン異性化
JPH0455174B2 (ru)
BG106250A (bg) Метод за превръщане на въглеводороди и използван за това катализатор
JPH11501286A (ja) ゼオライト結合ゼオライト触媒を用いる炭化水素転化プロセス
CS218565B2 (en) Catalyser for selective production of the p-dialkylbenzenes
JP5588973B2 (ja) 結晶質メタロシリケートの製造方法
WO2016073182A1 (en) Zeolite synthesis with dominant and secondary templates
JP5588972B2 (ja) 結晶質メタロシリケートの製造方法
MXPA01011229A (es) Catalizador de zeolita ligada con zeolita, a la medida, y su uso conversion de hidrocarburos.
KR20130051447A (ko) 촉매 지지체의 제조 방법
KR20000016072A (ko) 알킬방향족 탄화수소의 이성질화 방법
US6228789B1 (en) Silylated water vapor treated zinc or gallium promoted zeolite and use thereof for the conversion of non-aromatic hydrocarbons to olefins and aromatic hydrocarbons
RU2739200C2 (ru) Композиция катализатора и способ изомеризации
KR100490511B1 (ko) 제올라이트 촉매 및 탄화수소 전환반응에 있어서의 그의 용도
MXPA98009942A (es) Proceso para producir compuestos aromaticos de hidrocarburos alifaticos
JPH0938497A (ja) 芳香族炭化水素変換用触媒及び該変換用触媒を用いた 芳香族炭化水素の変換方法
MXPA98009943A (en) Methyling of toluene to para-xil
KR20000016113A (ko) 톨루엔의 파라-크실렌으로의 메틸화 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU