TWI664018B - 重芳烴轉化法及其中所用之觸媒組成物 - Google Patents

重芳烴轉化法及其中所用之觸媒組成物 Download PDF

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哈利 奈爾
約書亞 卡特勒
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Abstract

本發明揭示將包含C8+ 芳烴的進料轉化成較輕芳族產物之方法,其中使該進料與隨意地氫在觸媒組成物的存在下在有效去烷基化及轉烷基化該等C8+ 芳烴之轉化條件下接觸,以產生該等包含苯、甲苯及二甲苯之較輕芳族產物。該觸媒組成物包含沸石、第一金屬、及第二金屬,且經硫的來源及/或蒸汽的來源處理。

Description

重芳烴轉化法及其中所用之觸媒組成物
優先權主張   [0001] 本申請案主張2016年10月10日提出之臨時申請案第62/406,155號之權益及優先權,其之揭示係以全文引用方式併入。   [0002] 本發明關於一種將重芳烴(特別是C8 +芳烴)轉化成較輕芳族產物(特別是苯、甲苯及二甲苯(下文統稱為BTX))之方法,及該方法中所用之觸媒組成物。更具體地說,本發明關於一種在包含沸石、第一金屬及隨意地第二金屬之觸媒組成物的存在下製造二甲苯之方法。
[0003] 以苯或甲苯將較低價值的C9+ 芳烴轉烷基化以產生二甲苯為一種日漸重要方的法。化學工廠理想上會喜歡儘可能多之重C9+ 芳烴同時最小化且可能移除的甲苯/苯共進料之方法。轉烷基化活性及去烷基化活性二者對於成功的觸媒系統均很重要。轉烷基化為將甲基轉烷基化以形成二甲苯的能力。去烷基化活性為將存在於C9+ 芳烴上之乙基和丙基去烷基化以使形成低級甲基/環種類的能力,該低級甲基/環種類可以高級甲基/環種類進行轉烷基化以形成二甲苯。需要金屬功能以飽和在去烷基化期間所形成的烯烴類。隨著化學工廠增加進料中之C9+ 的量,可接受的活性及觸媒壽命成為挑戰。   [0004] 存在將包含C8+ 芳烴之進料轉化成較輕芳族產物(諸如二甲苯)之改良方法的需求。
概述   [0005] 現已發現,本發明之觸媒組成物有效於將重芳烴轉化方法中所產生的烯烴飽和,同時,當該觸媒組成物經硫的來源及/或蒸汽的來源處理時,使所要的較輕芳族產物(包括但不限於二甲苯異構物)的飽和最小化。   [0006] 在第一態樣中,本發明關於一種將包含C8+ 芳烴的進料轉化成較輕芳族產物之方法。在觸媒組成物的存在下於有效去烷基化及轉烷基化該等C8+ 芳烴之轉化條件下使該等進料與隨意地氫接觸,以產生該等包含苯、甲苯及二甲苯之較輕芳族產物。該觸媒組成物係經硫及/或蒸汽的來源處理。通常,進料中之C8+ 芳烴包含具有在大氣壓力下沸點在135℃至230℃範圍之芳族化合物。通常,該進料另外包含苯或甲苯或其混合物。在其他實施態樣中,該觸媒組成物係經硫的來源處理及隨意地以蒸汽的來源處理。   [0007] 較佳地,經硫的來源之處理係以一或多個步驟在204℃(400ºF)至最高達約480℃(900ºF) 範圍之溫度下進行。   [0008] 該硫的來源為硫化氫、二硫化碳和硫化烷基中之一或多者,該硫化烷基係選自由下列所組成之群組:硫化甲基、硫化二甲基、二硫化二甲基、硫化二乙基和硫化二丁基、及其中二或多者之混合物。   [0009] 較佳地,經蒸汽的來源之處理可為在約260℃(500ºF)至約649℃(1200ºF)範圍之溫度下包含最多約100%蒸汽及該處理係以一或多個溫度步驟進行。   [0010] 在一或多個實施態樣中,該沸石具有小於12之約束指數;或在3至12之範圍,或在5至9之範圍,或在0.6至3之範圍,或在0.3至0.6之範圍。   [0011] 在一或多個實施態樣中,該觸媒組成物包含:(i)至少一種沸石,(ii)以該觸媒組成物之重量為基準計為0.001 wt.%至20.0 wt.%之至少一種第一金屬,該第一金屬屬於週期表第6族,及(iii)以該觸媒組成物之重量為基準計為0.001 wt.%至20.0 wt.%之至少一種第二金屬,該第二金屬屬於週期表第9族或第10族。   [0012] 較佳地,該第一金屬為鉬或鎢或其混合物。較佳地,該第二金屬為鈷或鎳。   [0013] 在第二態樣中,本發明關於一種轉化包含C8+ 芳烴的進料之方法,其中在該經處理之觸媒組成物的存在下在有效去烷基化及轉烷基化該等C8+ 芳烴之轉化條件下使該進料與隨意地氫接觸,以產生包含苯、甲苯及二甲苯之較輕芳族產物。該經處理之觸媒組成物係藉由一種包含以下步驟之方法製備:提供一種包含至少一種沸石之觸媒組成物,及使該觸媒組成物與第一金屬或其化合物的來源及第二金屬或其化合物的來源接觸,以形成含金屬之觸媒組成物。該第一金屬及該第二金屬之特性和量係如上所述。以硫的來源及/或蒸汽的來源處理該含金屬之觸媒組成物,以形成該經處理之觸媒組成物,如上所述。   [0014] 第三態樣中,本發明關於一種觸媒組成物,其包含(i) 沸石,(ii) 0.001 wt.%至20.0 wt.%之至少一種第一金屬,及(iii) 0.001 wt.%至20.0 wt.%之至少一種第二金屬,各wt.%以該觸媒組成物之重量為基準計,其中該觸媒組成物較佳地係以一或多個步驟在204℃(400ºF)至最高達約480℃(900ºF)範圍之溫度下經硫的來源處理或利用在約260℃(500ºF)至約649℃(1200ºF)範圍之溫度下包含最多約100%蒸汽之蒸汽的來源予以處理。   [0015] 沸石可選自由以下所組成之群組:沸石β、ZSM-4、ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-20、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、ZSM-50、ZSM-57、ZSM-58、MCM-68、八面沸石、絲光沸石、MCM-22族材料、或其混合物。在一或多個實施態樣中,該沸石包含沸石β、ZSM-5、ZSM-12或從TEA或MTEA合成之絲光沸石,如本文中所定義。在一或多個實施態樣中,該第一金屬包含鉬或鎢,或其混合物。在一或多個實施態樣中,該第二金屬包含鈷或鎳,或其混合物。在其他實施態樣中,該第一金屬為鉬且該第二金屬為鈷或該第一金屬為鎢且該第二金屬為鎳。 實施態樣之詳細說明 定義   [0016] 為了本說明書及所附申請專利範圍之目的,定義下列術語。   [0017] 如本文所用,術語“Cn 芳烴”意指每個分子具有n個碳原子的芳烴,其中n為正整數。術語“Cn+ 芳烴”意指每個分子具有至少n個碳原子之芳烴。術語“Cn- 芳烴”意指每個分子具有不多於n個碳原子之芳烴。   [0018] 如本文所用,術語“芳族”意指經取代及未經取代之單核及多核環化合物。苯系之化合物以及為雜環或含有雜環之芳族特徵的化合物為芳族化合物之實例。然而,此等經取代之芳族化合物必須含有至少1個附接至該芳族核的氫。該等芳環可經烷基、芳基、烷芳基、羥基、胺基、烷氧基、芳氧基、環烷基、鹵化物基、及此等基團之混合物或不妨礙所要反應的其他基團取代。   [0019] 術語“烴”意指含有結合至碳之氫的化合物之類別,且包含(i)飽和烴化合物,(ii)不飽和烴化合物,及(iii)烴化合物(飽和及/或不飽和)之混合物,包括具有不同n值之烴化合物的混合物。   [0020] 如本文所用,術語“較輕芳族產物”係義定為意指產物中之芳族分子具有比進料中之芳族分子的碳原子少的碳原子。例如,對二甲苯(以甲苯及/或苯將C9 +轉烷基化的所得產物之一)具有8個碳原子,其小於C9 +芳族分子中之9或更多個碳原子。   [0021] 如本文所用,術語“周期表”意指國際純化學暨應用化學聯合會(International Union of Pure and Applied Chemistry)日期為2013年5月1日之元素周期表,如同其在The Merck Index(第12版,Merck & Co.,Inc., 1996)封面內頁出現。   [0022] 如本文所用,術語“中孔絲光沸石”意指從TEA或MTEA合成之絲光沸石,具有大於30 m2 /g之中孔表面積且該絲光沸石包含由初級微晶所構成的黏聚物,其中該等初級微晶具有以TEM測量為小於80 nm之平均初級晶體大小及小於2之長寬比,如美國專利公開案第2016-0221832號所揭示,以其全文引用方式併入。   [0023] 如本文所用,術語“約束指數”係定義於美國專利第3,972,832以及4,016,218號中,二者以引用方式併入本文中。“約束指數”之測定可根據以下程序藉由在大氣壓力下將等重量的正己烷和3-甲基戊烷的混合物連續通過觸媒的小樣品(大約1克或更少)來進行。將粒料或擠出物形式之觸媒樣品粉碎至約粗砂的粒度之粒度並安裝在玻璃管中。在測試之前,將觸媒於538℃(1000ºF)下以空氣流處理至少15分鐘。然後以氦氣沖洗觸媒,並將溫度調整在288℃(550ºF)和510℃(950ºF)之間以產生介於10%和60%之間的總轉化率。將烴的混合物以1液體空間時速(即每體積觸媒每小時1體積的液態烴)以氦稀釋通過觸媒以產生4:1之氦對總烴莫耳比。運行20分鐘後,取出及分析流出物樣品,最方便地藉由氣相層析法,以測定兩種烴各自保持不變的餾分。“約束指數”近似於兩種烴的裂解速率常數之比率,計算如下:[0024] 如本文所用,術語“TEA”意指四乙銨陽離子。   [0025] 如本文所用,術語“MTEA”意指甲基三乙銨陽離子。   [0026] 如本文所用,術語“MCM-22族分子篩”(或“MCM-22族的材料”或“MCM-22族材料”或“MCM-22族沸石”)包括下列一或多者:   (i) 從常見第一級結晶結構單元(building block)單位晶胞製得之分子篩,該單位晶胞具有MWW架構拓樸(framework topology)(單位晶胞為原子之空間排列,若原子以三維空間鋪排,則描述晶體結構。該等晶體結構係討論於“Atlas of Zeolite Framework Types”,第五版,2001,併入其整個內容作為參考);   (ii) 從常見第二級結構單元製得之分子篩,其為該等MWW架構拓樸單位晶胞之二維鋪排,形成一個單位晶胞厚度(較佳為一個c-單位晶胞厚度)之單層;   (iii) 從常見第二級結構單元製得之分子篩,其為一個或大於一個單位晶胞厚度之層,其中該大於一個單位晶胞厚度之層係由堆疊、堆積或黏合一個單位晶胞厚度之至少兩個單層製得。該等第二級結構單元之堆疊可為規則方式、不規則方式、隨機方式或其任何組合;及   (iv) 由具有MWW架構拓樸之單位晶胞的任何規則或隨機2-維或3-維組合製成之分子篩。   [0027] MCM-22族包括具有在12.4±0.25、6.9±0.15、3.57±0.07及3.42±0.07埃之d-間隔最大值的X-射線繞射圖案之分子篩。用以將材料特徵化之X-射線繞射數據係藉由使用銅的K-α偶極子(doublet)作為入射輻射及配備有閃爍計數器且結合電腦作為收集系統的繞射儀的標準技術而獲得。   [0028] 如本文使用,術語“分子篩”係與“沸石”同義使用。   [0029] 術語“長寬比”當用以指示初級晶體時,係定義為微晶之最長大小除以該微晶之寬度,其中該微晶之寬度係定義為在與該最長大小正交之方向的最長大小之中間的微晶大小,如以TEM測量。   [0030] 如本文所用,術語“初級晶體”表示與黏聚物相反之單一個別晶體。初級晶體通常透過弱物理交互作用(而非化學鍵)黏附在一起以形成黏聚物。在本文中字詞“晶體”和“微晶”係互換使用。 觸媒組成物   [0031] 本發明方法中所使用之觸媒組成物包含(i)沸石,(ii) 0.001 wt.%至20.0 wt.%之至少一種第一金屬,及(iii) 0.001 wt.%至20.0 wt.%之至少一種第二金屬,各個wt.%以該觸媒組成物之重量為基準計,其中該觸媒組成物係以一或多個步驟在204℃(400ºF)至最高達約480℃(900ºF)範圍之溫度下經硫的來源處理或在約260℃(500ºF)至約649℃(1200ºF)範圍之溫度下利用蒸汽的來源(其較佳包含最多約100%蒸汽)處理。   [0032] 觸媒組成物之沸石具有小於12之約束指數;或小於10,或小於8,或小於6,或小於4,或小於2,或小於1之約束指數。沸石之約束指數可在3至12範之圍,或在5至9之範圍,或在0.6至3之範圍,或在0.3至0.6之範圍。   [0033] 具有小於12之約束指數的沸石包括且係選自下列之至少一者:沸石β、ZSM-4、ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-20、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、ZSM-50、ZSM-57、ZSM-58、MCM-68、八面沸石、絲光沸石、MCM-22族材料、及其混合物。   [0034] 具有在3至12之約束指數的沸石包括且係選自由下列所組成之群組:ZSM-5、ZSM-11、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、ZSM-57、ZSM-58、及其混合物。   [0035] 具有在5至9範圍之約束指數的沸石包括且係選自由下列所組成之群組:ZSM-5、ZSM-11、ZSM-22、ZSM-23、及其混合物。   [0036] 具有在0.6至3範圍之約束指數的沸石包括且係選選自由下列所組成群組之:沸石β、ZSM-12、ZSM-50、MCM-22族材料、及其混合物。   [0037] 具有小於3之約束指數的沸石包括且係選自由下列所組成之群組:沸石β、ZSM-4、ZSM-12、ZSM-20、ZSM-50、MCM-22族材料、MCM-68、絲光沸石(包括TEA-絲光沸石、中孔絲光沸石)、八面沸石(包括REY、Deal Y)。考慮這些具有小於3之約束指數的沸石之混合物。   [0038] 具有0.3至0.6範圍之約束指數的沸石包括ZSM-4、ZSM-20、絲光沸石(包括TEA-絲光沸石、中孔絲光沸石)、八面沸石(包括REY、Deal Y)。考慮這些具有0.3至0.6範圍之約束指數的沸石之混合物。   [0039] ZSM-4係描述於美國專利第4,021,447號中。ZSM-5係描述於美國專利第3,702,886號中。ZSM-11係描述於美國專利第3,709,979號中。ZSM-12係描述於美國專利3,832,449中。ZSM-22係描述於美國專利第5,336,478號中。ZSM-23係描述於美國專利第4,076,842號中。ZSM-35係描述於美國專利第4,016,245號中。ZSM-48係描述於美國專利第4,375,573號中。ZSM-50係描述於美國專利第4,640,829號中,及ZSM-57係描述於美國專利第4,873,067號中。ZSM-58係描述於美國專利第4,698,217號中。MCM-68係描述於美國專利第6,049,018號中。   [0040] 約束指數及其測定方法係描述於上述所引用之美國專利第4,016,218號中。前述專利各者之完整內容係以引用的方式併入本文中。   [0041] 絲光沸石具有大於30 m2 /g之中孔表面積且包含由初級微晶所構成的黏聚物,其中該等初級微晶具有以TEM測量為小於80 nm之平均初級晶體大小及小於2之長寬比。此絲光沸石由於其高中孔孔隙率而稱為“中孔絲光沸石”。   [0042] MCM-22族材料包括且係選自由下列所組成之群組:MCM-22、PSH-3、SSZ-25、MCM-36、MCM-49、MCM-56、ERB-1、EMM-10、EMM-10-P、EMM-12、EMM-13、UZM-8、UZM-8HS、ITQ-1、ITQ-2、ITQ-30及其中二或多者之混合物。   [0043] MCM-22族之材料包括MCM-22(描述於美國專利第4,954,325號中)、PSH-3(描述於美國專利第4,439,409號中)、SSZ-25(描述於美國專利第4,826,667號中)、ERB-1(描述於歐洲專利第0293032號中)、ITQ-1(描述於美國專利第6,077,498號中)、ITQ-2(描述於國際專利公告第WO97/17290號中)、ITQ-30(描述於國際專利公告第2005/118476號中)、MCM-36(描述於美國專利第5,250,277號中)、MCM-49(描述於美國專利第5,236,575號中)、MCM-56(描述於美國專利第5,362,697號中)及其中二或多者之混合物。   [0044] 包括在MCM-22族中之相關沸石為UZM-8(描述於美國專利第6,756,030號中)及UZM-8HS(描述於美國專利第7,713,513號中)、UZM-37(描述於美國專利第8,158,105號中),彼等全部亦適合於用作MCM-22族之分子篩。典型地,MCM-22族的分子篩屬於氫形式且具有氫離子,例如,酸性。上述專利各個的全部內容以引用方式併入本文中。   [0045] 在一或多個實施態樣中,具有非常小之晶體大小及高中孔表面積之絲光沸石稱為中孔絲光沸石,如本文所定義。此中孔絲光沸石係由TEA或MTEA結構導向劑合成且具有大於30 m2 /g之中孔表面積及該絲光沸石包含由初級微晶所構成的黏聚物,其中該等初級微晶具有以TEM測量為小於80 nm之平均初級晶體大小及小於2之長寬比。該非常小的初級晶體大小促使反應物化合物進入該絲光沸石的孔內之活性位點,從而提高催化效率。   [0046] 該中孔絲光沸石包含黏聚物,通常為不規則黏聚物。該等黏聚物係由具有以TEM測量為小於80 nm(較佳小於70 nm,及更佳小於60 nm,例如小於50 nm)之平均初級晶體大小的初級微晶所構成。該初級微晶可具有以TEM測量為例如大於20 nm(隨意地大於30 nm)之平均初級晶體大小。   [0047] 隨意地,中孔絲光沸石之初級晶體具有小於80 nm,較佳小於70 nm,及在一些情況下小於60 nm之平均初級晶體大小,其以X射線繞射測量a、b及c晶體向量各者。初級微晶可隨意地具有大於20 nm,隨意地大於30 nm之平均初級晶體大小,其以X射線繞射測量a、b及c晶體向量各者。   [0048] 該中孔絲光沸石通常將包含初級晶體之黏聚物連同一些未黏聚之初級晶體的混合物。大部分中孔絲光沸石(例如,大於80 wt.%或大於90 wt.%)將以初級晶體之黏聚物的形式存在。該等黏聚物通常具有不規則形式。關於黏聚物之更多資訊請見Walter, D.(2013) Primary Particles-Agglomerates-Aggregates, in Nanomaterials(ed. Deutsche Forschungsgemeinschaft(DFG)), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany. doi: 10.1002/9783527673919,第1-24頁。有用地,該中孔絲光沸石不是黏聚物。   [0049] 隨意地,該中孔絲光沸石包含以該觸媒組成物之重量為基準計為至少50重量%(較佳為至少70重量%,有利地為至少80重量%,更佳為至少90重量%)之該等不規則黏聚物及隨意地實質上由該等不規則黏聚物組成,該不規則黏聚物係由具有初級晶體大小為小於80 nm(較佳小於70 nm,及更佳小於60 nm,例如小於50 nm)之初級微晶所構成。較佳地,本發明之中孔絲光沸石包含小於10重量%之以TEM評估大小為大於80 nm的初級微晶。較佳地,本發明之中孔絲光沸石由該等不規則黏聚物構成,該等不規則黏聚物由具有晶體大小以TEM測量為小於80 nm之微晶體所構成。較佳地,本發明之中孔絲光沸石實質上不含(例如以TEM評估含有少於10%數目之)針狀或小板狀晶體。   [0050] 較佳地,本發明之中孔絲光沸石的初級微晶具有小於3.0,更佳為小於2.0之長寬比,其中該長寬比係定義為微晶之最長大小除以該微晶之寬度,其中該微晶之寬度係定義為在與該最長大小垂直之方向上最長大小之中間的微晶大小,如以TEM測量。   [0051] 該等初級微晶之黏聚物通常為不規則形式,且因彼等係由為“初級”粒子之微晶的黏聚物所形成,故可稱為“次級”粒子。   [0052] 初級微晶可具有窄粒度分布,使得至少90%數目之該初級微晶具有以TEM測量在從20至80 nm之範圍,較佳在從20至60 nm之範圍的初級晶體大小。   [0053] 該中孔絲光沸石具有大於30 m²/g,較佳大於40 m2 /g,及在一些情況下大於45 m2 /g的以BET測量之中孔表面積。   [0054] 該中孔絲光沸石較佳具有大於500 m²/g,更佳係大於550 m²/g,及在一些情況下大於600 m²/g之總表面。該總表面積包括內孔之表面積(沸石表面積)以及在晶體外部上之表面積(外表面積)。該總表面積係以BET測量。   [0055] 較佳地,該中孔絲光沸石之中孔-中孔表面積對該總表面積的比為大於0.05。   [0056] 該中孔絲光沸石較佳具有大於0.1 ml/g,更佳大於0.12 ml/g及在一些情況下大於0.15 ml/g之中孔體積。   [0057] 本發明之中孔絲光沸石的莫耳比Si:Al2 較佳為大於10,及可在例如10至60,較佳為15至40之範圍。經處理後之絲光沸石的莫耳比Si:Al2 較佳係在40至300之範圍,更佳為60至150。   [0058] 中孔絲光沸石之示性及其製造方法進一步描述於美國公開第2016-0221832號中,其內容以其全文引用方式併入。   [0059] 除了沸石之外,該觸媒組成物包含至少一種第一金屬,或其化合物,及不同的至少一種第二金屬,或其化合物。該第一金屬屬於週期表第6族。該第二金屬屬於週期表第9族或第10族。第6族中的該第一金屬包括(但不限於)鉬(Mo)或鎢(W)中之一或多者,及含有中性金屬或其離子的化合物。第9族中的該第二金屬包括(但不限於)鈷(Co)、銠(Rh)和銥(Ir)中之一或多者,及含有中性金屬或其離子的化合物,較佳為鈷。第10族中的該第二金屬包括(但不限於)鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉑(Pt)中之一或多者,較佳為鎳。   [0060] 在本發明的一或多個實施態樣中,觸媒組成物之第6族中的該第一金屬可在以該觸媒組成物之重量為基準計為從約0.001 wt.%至20 wt.%,或從大於或等於0.005 wt.%至最高達至少15.0 wt.%,或從約0.10 wt.%至最高達至少10.0 wt.%之範圍。或者,觸媒組成物之第6族中的該第一金屬包含以該觸媒組成物之重量為基準計為從至少約0.001 wt.%,或0.005 wt.%,或0.01 wt.%,或0.05 wt.%,或0.10 wt.%至最高達約1.0 wt.%,2.5 wt.%,5.0 wt.%,或7.5 wt.%,或10.0 wt.%,或15.0 wt.%,或20.0 wt.%。   [0061] 在本發明的一或多個實施態樣中,觸媒組成物之第9族或第10族中的該第二金屬可在以該觸媒組成物之重量為基準計為從約0.001 wt.%至20 wt/%,或從大於或等於0.001 wt.%至最高達至少15.0 wt.%,或從約0.005 wt.%至最高達至少10.0 wt.%之範圍。或者,觸媒組成物之第9族或第10族中的該第二金屬包含以該觸媒組成物之重量為基準計為從至少約0.001 wt.%,或0.005 wt.%,或0.01 wt.%,或0.05 wt.%,或0.10 wt.%至最高達約1.0 wt.%,2.5 wt.%,5.0 wt.%,或7.5 wt.%,或10.0 wt.%,或15.0 wt.%,或20.0 wt.%。本段中上述百分比係關於單獨第9族金屬或單獨第10族金屬或其組合。   [0062] 該第一金屬及/或該第二金屬,可以任何方式供在觸媒組成物上,例如藉由習知方法諸如在形成觸媒粒子之前或之後以相關金屬的化合物之溶液浸漬或離子交換沸石及/或第二沸石。   [0063] 在一較佳實施態樣中,本發明之觸媒組成物包含(i)沸石,其包含沸石β、ZSM-5、ZSM-12或從TEA或MTEA合成之絲光沸石,(ii)以該觸媒組成物之重量為基準計為0.001 wt.%至20.0 wt.%之至少一種包含鉬或鎢的第一金屬,及(iii)以該觸媒組成物之重量為基準計為0.001 wt.%至20.0 wt.%之至少一種包含鈷或鎳的第二金屬,該絲光沸石具有大於30 m2 /g之中孔表面積且該絲光沸石包含由初級微晶所構成的黏聚物,其中該等初級微晶具有以TEM測量為小於80 nm之平均初級晶體大小及小於2之長寬比,其中該觸媒組成物係以一或多個步驟在204℃(400ºF)至最高達約480℃(900ºF)範圍之溫度下經硫的來源處理或利用在約260℃(500ºF)至約649℃(1200ºF)範圍之溫度下包含最多約100%蒸汽之蒸汽的來源予以處理。 觸媒黏合劑   [0064] 希望將扺抗本發明轉烷基化方法中所使用之溫度及其他條件的另一材料併入該觸媒組成物中之沸石。該等材料包括活性和非活性材料及合成或天然沸石,以及無機材料諸如黏土、氧化矽及/或金屬氧化物諸如氧化鋁。該無機材料可為天然或呈包括氧化矽和金屬氧化物之混合物的凝膠狀沉澱物或凝膠之形式。   [0065] 本發明之觸媒另外包含至少一種由下列所組成群組之黏合劑:氧化鋁、氧化矽、黏土、氧化鈦、氧化鋯及其中二或多者之混合物。一種本身具有催化活性的材料與沸石結合之使用,即與之組合或在其合成期間存在,可改變該觸媒組成物之轉化及/或選擇性。非活性材料適於充當稀釋劑以控制轉化的量,從而可以經濟且有序之方式獲得轉烷基化產物,而毋需使用其他手段來控制反應速率。此等催化活性或非活性材料可併入例如天然黏土(例如膨土及高嶺土)來改良觸媒組成物在商業操作條件下的壓碎強度。因為在商業用途中,希望防止觸媒組成物破裂成粉末狀材料,故希望提供具有良好壓碎強度的觸媒組成物。   [0066] 可與沸石複合作為該觸媒組成物之黏合劑的天然黏土包括微晶高嶺土及高嶺土族,該等族包括變膨潤石,且該等高嶺土俗稱Dixie、McNamee、Georgia及Florida黏土,或其中主要礦物組分為敘永石、高嶺石、狄克石、珍珠陶土或富矽高嶺石的其他天然黏土。該等黏土可以最初開採的原始狀態或初步進行煅燒、酸處理或化學改質之狀態使用。   [0067] 除了前述材料之外,該沸石可與多孔基質黏合劑材料(諸如選自由下列所組成群組之無機氧化物:氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化釷、氧化鋇、氧化鎂、及其組合,諸如氧化矽-氧化鋁、氧化矽-氧化鎂、氧化矽-氧化鋯、氧化矽-氧化釷、氧化矽-氧化鋇、氧化矽-氧化鈦,以及三元組成物,諸如氧化矽-氧化鋁-氧化釷、氧化矽-氧化鋁-氧化鋯、氧化矽-氧化鋁-氧化鎂及氧化矽-氧化鎂-氧化鋯)複合。有利的亦可為提供至少一部分呈膠態形式之前述多孔基質黏合劑材料以促進觸媒組成物之擠出。   [0068] 各沸石通常係與黏合劑或基質材料摻合以使最終觸媒組成物含有以該觸媒組成物之重量為基準計範圍從0 wt.%至100 wt.%,諸如例如從5 wt.%至90 wt.%,及通常為從10 wt.%至60 wt.%之量的黏合劑或基質材料。 藉由硫化及/或蒸汽處理觸媒組成物   [0069] 處理觸媒組成物以最小化所要輕芳族產物的飽和而實質上不抑制烯烴飽和。   [0070] 將所要輕芳族產物的飽和最小化之一方法係藉由硫化,其中該觸媒組成物係以硫的來源(諸如,例如硫化氫、H2 S)處理。有效處理係藉由以一或多個步驟(分階)在從約204℃至最高達約480℃(從約400ºF至最高達約900ºF)範圍的溫度下使觸媒組成物與硫的來源接觸來完成。   [0071] 在一實施態樣中,該硫的來源係藉由以從約50 ppmw硫至約10,000 ppmw硫範圍的濃度將其加至烴進料中而與觸媒組成物接觸。   [0072] 在約480℃(900ºF)或更低下會分解形成H2 S和輕質烴的任何硫化合物將是適當硫的來源。適當硫的來源之實例包括二硫化碳和硫化烷基,諸如硫化甲基、二硫化甲基、二硫化二甲基、硫化二乙基和硫化二丁基。當硫貫流發生時;即,當硫出現在液體流出物中時,硫處理可被認為是足夠的。   [0073] 在另一實施態樣中,該硫的來源可經由載氣(通常,惰性氣體諸如氫或氮)與觸媒組成物接觸。   [0074] 在又一實施態樣中,該硫處理可藉由將硫的來源併入進料並持續硫處理幾天(通常最高達10天,更具體地說從一至五天)來開始。硫處理的進程可藉由測量產物廢氣中的硫濃度來監測。在此處理期間,廢氣中的硫濃度範圍應從約20 ppmw至約500 ppmw 硫,較佳約30 ppmw至250 ppmw。   [0075] 已經發現連續共進料硫的來源保持足夠最小的芳烴氫化活性。在操作期間以經由進入反應器或烴進料的氫流而將硫以不同的量共進料至反應器,可使觸媒組成物與硫接觸。在整個過程循環中硫可連續地加至進料中,或者硫可以間歇地連續加入,其中該硫連續共進料一段時間,停止,然後再次共進料。   [0076] 將所要輕芳族產物的飽和最小化之另一方法係藉由蒸汽處理,其中該觸媒組成物係利用蒸汽的來源處理。該蒸汽處理係藉由以一或多個溫度步驟在從至少約260℃(500ºF)至最高達約649℃(1200º F)範圍的溫度下、在100 kPa至2500 kPa之壓力下使觸媒組成物與最高達約100%蒸汽,或從約5%至最高達100%蒸汽與接觸至少約一小時,特別是約1至約20小時來進行。   [0077] 這些方法之任一者或組合可就地和/或異地實施。 觸媒組成物之再生   [0078] 觸媒組成物與烴進料接觸之後,觸媒會因為焦化或金屬黏聚而去活化。該去活化之觸媒組成物可藉由利用包含氧或含氧化合物(諸如臭氧、氧基氯(oxochlorine)、二氧化碳或類似者)之流進行燃燒焦碳、使用氧化-還原循環、氧氯化物(oxochloride)處理或類似物進行金屬再分散、以液態烴或無機及/或有機化學化合物(諸如水、乙醇、丙酮或類似者)之水溶液進行洗滌、或以包含氫之流進行復原而便利地再生。再生或復原可在周圍至約600℃之溫度範圍、約100kPa-a至約5000kPa-a之壓力範圍、及約0.2 hr-1 至約100 hr-1 之WHSV下進行。 進料   [0079] 本發明方法中所使用之進料包含一或多種含有至少8個碳原子之芳族化合物,例如C8+ 芳烴。特定包含C8+ 之芳烴包括乙苯及二甲基苯異構物。通常,該等C8+ 芳烴包含具有在大氣壓力下沸點在約135℃至約230℃範圍之芳族化合物。   [0080] 在一或多個實施態樣中,該進料包含具有9或更多個碳原子之芳族化合物,例如C9+ 芳烴。典型進料中所發現之特定C9 +芳族化合物包括對稱三甲苯(1,3,5-三甲苯)、荰(1,2,4,5-四甲苯)、半蜜臘質(1,2,4-三甲苯)、假枯(1,2,4-三甲苯)、乙基甲苯、乙基二甲苯、1,2-甲基乙基苯、1,3-甲基乙基苯、1,4-甲基乙基苯、經丙基取代之苯、經丁基取代之苯、二甲基乙苯、甲基丙苯、甲基丁苯、及其中二或多者之混合物。   [0081] C9 +芳烴的適當來源為來自任何精煉法的富含芳烴之任何C9 +部分。此芳烴部分含有實質比例之C9 +芳烴(例如,至少80 wt.%之C9 +芳烴,其中較佳為至少80 wt.%,及更佳多於90 wt.%之烴)範圍將從C9 至C12 。可為有用的典型精煉部分包括催化重組油、流體化催化裂解(FCC)石油腦或由此形成之催化裂解(TCC)石油腦。   [0082] 進料也可另外包含苯或甲苯或苯和甲苯的混合物。因此,在一個實際的實施態樣中,供至轉烷基化反應器之進料包含乙苯、C9 +芳烴及甲苯。進料也可包括回收/未反應/製造之苯、甲苯、乙苯、及C9 +芳烴,其係藉由蒸餾包含該等較輕芳族產物之方法的流出產物而獲得者。通常,甲苯構成從約5 wt.%至約90 wt.%及C9 +構成從約10 wt.%至約95 wt.%之進料。在典型的輕進料中,甲苯構成從約40 wt.%至約90 wt.%(諸如從50 wt.%至70 wt.%)之整個進料,而C9 +芳烴組分構成從10 wt.%至60 wt.%(諸如從30 wt.%至50 wt.%)之供至轉烷基化反應區的整個進料。在典型的重進料中,甲苯構成從約15 wt.%至約50 wt.%(諸如從25 wt.%至40 wt.%)之整個進料,而C9 +芳烴芳烴組分構成從50 wt.%至85 wt.%(諸如從60 wt.%至75 wt.%)之供至轉烷基化反應區的整個進料。 烴轉化方法   [0083] 將包含C8+ 芳烴之進料轉化至較輕芳族產物之方法包含在適當轉化條件下使該等進料及隨意地氫在本發明觸媒組成物中任一者之存在下接觸以製造該等包含苯、甲苯及二甲苯的較輕芳族產物之步驟。適當轉化條件係有效於將該等C8+ 芳烴去烷基化及轉烷基化。較佳地,烴轉化係在氫的存在下進行,更佳在從0.1至10,甚至更佳從0.5至5(諸如0.6至4)之氫對烴(H2 /HC)的莫耳比下進行。   [0084] 在一較佳實施態樣中,該觸媒組成物係以硫的來源及/或蒸汽的來源處理,且包含:(i)至少一種選自由下列所組成群組之沸石:沸石β、ZSM-4、ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-20、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、ZSM-50、ZSM-57、ZSM-58、MCM-68、八面沸石、絲光沸石、MCM-22族材料、或其混合物,(ii)以該觸媒組成物之重量為基準計為0.001 wt.%至20.0 wt.%之至少一種第一金屬,該第一金屬屬於週期表第6族,及(iii)以該觸媒組成物之重量為基準計為0.001 wt.%至20.0 wt.%之至少一種第二金屬,該第二金屬屬於週期表第9族或第10族。   [0085] 在另一較佳實施態樣中,該觸媒組成物為一種藉由包含以下步驟之方法製造的經處理之觸媒組成物:(a) 提供一種觸媒組成物,其包含至少一種選自由下列所組成群組之沸石:沸石β、ZSM-4、ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-20、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、ZSM-50、ZSM-57、ZSM-58、MCM-68、八面沸石、絲光沸石、MCM-22族材料、或其混合物;(b) 使該觸媒組成物與第一金屬或其化合物的來源及第二金屬或其化合物的來源接觸,以形成含金屬之觸媒組成物,其中該第一金屬屬於週期表第6族,其中該第二金屬屬於週期表第9族或第10族,其中該含金屬之觸媒組成物包含0.001 wt.%至20.0 wt.%之該第一金屬,及0.001 wt.%至20.0 wt.%之該第二金屬,各重量%均以該觸媒組成物之重量為基準計;及(c)以硫的來源及/或蒸汽的來源處理該含金屬之觸媒組成物,以形成該經處理之觸媒組成物。   [0086] 由該方法製造之較輕芳族產物至少包含苯、甲苯及二甲苯。   [0087] 轉化條件通常包括從約340℃至約515℃(諸如從約400℃至約454℃)範圍之溫度;從約380kPa-a至約4240kPa-a(諸如從約1480kPa-a至約3550kPa-a)之壓力;從約1至約5(諸如從約1至約3)之氫對烴莫耳比,及約0.2 hr-1 至約100 hr-1 (諸如諸如從1 hr-1 至約100 hr-1 )之WHSV。轉烷基化反應條件係足以將重芳族進料轉化成含有大量的C6 -C8 芳族化合物(諸如苯、甲苯及二甲苯,尤其是苯及二甲苯)之產物。轉烷基化反應條件亦足以將進料中之乙苯轉化成苯及乙烷。   [0088] 方法可於包括徑向流、固定床、連續流或流體床反應器之任何適當反應器中進行。在一替代方案中,用於在適當轉化條件下接觸該等進料之反應器包含至少一個該觸媒組成物的單一固定觸媒床。在另一替代方案中,用於在適當轉化條件下接觸該等進料之反應器包含至少一個該觸媒組成物的單一移動觸媒床。
實施例   [0089] 下列實施例說明本發明。許多修改和變化是可能的,且應該理解,在所附申請專利範圍內,本發明可以除本文具體描述者之外的方式實施。 實驗 平均初級粒徑及初級粒徑分布之測量   [0090] 平均初級粒徑及初級粒徑分布之測量係如下進行。拍攝數張沸石樣品的TEM照片;鑑別及測量初級粒子。就具有長寬比大於1之各初級粒子而言,最長尺寸係藉由在該粒子邊緣分隔得最遠的兩點畫一條線來鑑別。然後初級粒子沿至最長大小的45°對角線且通過該最長大小之中點的長度係測量為粒徑。各測量係藉由指派為涵蓋該樣品中所發現之大小範圍的約10個粒徑範圍中之一來分組。測量超過300個初級粒子且然後繪製各粒徑範圍中之數目以顯示粒徑分布。在y軸上之百分比(%)晶體值係從以下計算:各群組中之粒子數/所測量之粒子總數乘以100。平均粒徑係計算為根據分組結果的算術平均。 藉由BET測量總表面積及中孔表面積   [0091] 總BET及t-作圖微孔表面積係在經煅燒之沸石粉末於350℃除氣4小時之後使用Micromeritics Tristar II 3020儀器藉由氮吸附/去吸附測量。中孔表面積係藉由從總BET表面積扣除t-作圖微孔所獲得。中孔體積係從相同數據組獲得。更多關於該方法之資訊可見例如“Characterization of Porous Solids and Powders: Surface Area, Pore Size and Density”,S. Lowell等人,Springer,2004。 X射線繞射圖   [0092] X射線繞射數據(粉末XRD或XRD)係以具有使用銅K-α輻射的VÅNTEC多通道偵測器之Bruker D4 Endeavor繞射系統收集。藉由0.018度2θ之掃描模式(其中θ為Bragg角),且各步驟使用約30秒之有效計數時間來記錄繞射數據。 a、b和c向量中之晶體大小的測量   [0093] a、b及c晶體向量中之晶體大小係根據X射線繞射圖案中之三個(200)、(020)及(002)峰使用謝樂(Scherrer)方程式計算(P. Scherrer、N. G. W. Gottingen, Math-Pys., 2,第96-100頁(1918))。該方法及其於沸石之應用亦描述於A. W. Burton, K. Ong, T. Rea, I. Y. Chan, Microporous and Mesoporous Materials,117,第75-90頁(2009)。就本文所述之測量,使用Materials Data, Inc.之Jade第9.5.1版X射線繞射分析軟體進行計算。 α值   [0094] 該α值為觸媒組成物之裂解活性的度量且描述於美國專利第3,354,078號及Journal of Catalysis,第4卷,第527頁(1965);第6卷,第278頁(1966),及第61卷,第395頁(1980),各自以引用方式併入本文中。本文中所使用之測試的實驗條件包括538℃之恆溫以及Journal of Catalysis,第61卷,第395頁(1980)中詳細描述之可變流率。 硫化條件   [0095] 將觸媒以15sccm的流率之2% H2 S處理。以兩個步驟升高溫度。以1℃/min(60℃/h)增量將溫度升高至232℃(450℉),及於此保持16小時。然後,以1℃/min(60℃/h)增量將溫度升高至343℃(650℉),及保持於此6小時。 實施例1 - 中孔絲光沸石晶體   [0096] 中孔絲光沸石晶體係由9,300g之水、804g之溴化四乙銨(TEABr)(50%溶液)、2,544g之Ultrasil TM PM經改質氧化矽、584g之鋁酸鈉溶液(45%)、及612g之50%氫氧化鈉溶液製備之混合物合成。接著,將30g之絲光沸石種晶加至該混合物。該混合物具有下列莫耳組成:[0097] 將混合物在20升(5加崙)熱壓器中於143.3℃(290℉)下並以250 RPM攪拌反應72小時。將產物過濾,以去離子(DI)水洗滌,且於121℃(250℉)乾燥。該原合成材料之XRD圖案顯示絲光沸石拓樸之典型純相。原合成材料的SEM顯示由≤0.05 µm之小微晶所構成的不規則形狀黏聚物之形態。相較於先前技術較低孔隙度絲光沸石晶體,從此經改良的合成製造更小且更均勻之晶體。所得之原合成中孔絲光沸石晶體顯示約20.7之SiO2 /Al2 O3 莫耳比。   [0098] 藉由在室溫下該原合成晶體中孔絲光沸石與硝酸銨溶液三次離子交換而轉化成氫形式,接著在121℃(250℉)乾燥,且在538℃(1000℉)煅燒6小時。所得之H-形成的中孔絲光沸石晶體具有637/(580 + 56) m2 /g的總(微孔+中孔)表面積及0.43cc/g之中孔體積。己烷吸附為53.3mg/g,且α值為1,200。根據此實施例之結果,歸納出具有較高中孔體積及表面積之小且均勻的絲光沸石晶體可使用較高的固體及較低反應溫度從反應混合物合成。 實施例2 - 中孔絲光沸石/ZSM-5/氧化鋁觸媒(65/15/20以wt.計)   [0099] 在研磨機中從65份(基準:538℃煅燒)來自實施例1之中孔絲光沸石晶體和15份ZSM-5(根據美國專利第3,702,886號製造,基準:538℃煅燒,Si/Al2 約60/1莫耳)及20份氧化鋁(基準:538℃煅燒)之混合物製造觸媒。添加足夠的水以製造在擠出機上可擠出之糊劑。將中孔絲光沸石、ZSM-5、氧化鋁、及水之混合物擠出成擠出物,且然後在121℃下乾燥。將經乾燥之擠出物在氮(N2 )中於538℃下煅燒以分解且移除有機模板。將經N2 煅燒之擠出物用以水飽和的空氣增濕且與1N硝酸銨交換以移除鈉。在硝酸銨交換之後,在乾燥之前以去離子水洗滌該擠出物以移除殘留的硝酸根離子。將經銨交換之擠出物在121℃下乾燥,且在空氣中於538℃下煅燒。在空氣煅燒之後,所得觸媒之性質為:α值=570;己烷吸附:53.5 mg/g。 實施例3 - 在中孔絲光沸石/ZSM-5/氧化鋁觸媒上的未硫化之Co/Mo   [0100] 經由初期濕潤(incipient wetness)將來自實施例2的擠出物(65/15/20以wt.計)以呈乙酸鈷(II)之1.8 wt.% Co及呈鉬酸銨四水合物之5 wt.%鉬浸漬。將觸媒在空氣中於538℃下煅燒3小時。 實施例4 - 在中孔絲光沸石/ZSM-5/氧化鋁觸媒上的硫化Co/Mo   [0101] 在性能測試之前,將一部分的實施例3之觸媒以H2 S硫化作為實施例4。將剩餘部分的實施例3之觸媒保持未硫化。 實施例5 - 在中孔絲光沸石/ZSM-5/氧化鋁觸媒上的硫化Mo   [0102] 經由初期濕潤將來自實施例2的擠出物(65/15/20以wt.計)以呈鉬酸銨四水合物之5 wt.%鉬浸漬。將觸媒在空氣中於538℃下煅燒3小時。在性能測試之前將此實施例5之觸媒以H2 S硫化。 實施例6 - 實施例3至5之性能評估   [0103] 以C8+ 芳烴、甲苯及苯之烴轉化反應評估硫化金屬功能。將未經硫化之鈷-鉬(Co/Mo)系統(實施例3)與硫化Co/Mo系統(實施例4)和硫化Mo金屬系統(實施例5)比較。在反應器中使用下表1中所標識之進料摻合物進行評估。 [0104] 將三至四克之各觸媒裝載至反應器中。如上所述將來自實施例4及5之觸媒以2%H2 S硫化。其後,100%氫替代2%H2 S,及接著將溫度升高至430℃(806ºF)。引入液態進料經12小時去邊(de-edging)週期。去邊及溫度掃描之條件係提供於下。去邊週期之後,修改條件並在進料摻合物上實施溫度掃描。亦評估實施例3,其沒有硫化步驟而是在氫的存在下加熱及在410℃(770℉)下活化之還原步驟。   [0105] 去邊之條件及隨後的反應條件為:去邊條件:WHSV=3 hr-1 ,H2 /HC=1,溫度=430℃(806℉)經12小時,且壓力=2696 kPa(391 psig)。溫度掃描條件:WHSV=3 hr-1 ,H2 /HC=3,溫度=在355℃(671℉)下12小時,接著於380℃(716℉)下12小時,接著在405℃(761℉)下12小時及接著在430℃(806℉)下12小時,且壓力=2696 kPa(391 psig)。藉由線上氣相層析法(GC)分析產物。實施例3至5之性能比較係示於下表2中。[0106] 如表2中所示,經由初期濕潤加至中孔絲光沸石和ZSM-5的共擠出物之鉬和鈷/鉬的組合當硫化時,導致非常好的性能。在沒有硫化的情況下,這些類型的金屬進行顯著的氫解(來自芳環的碳-碳鍵之金屬斷裂),導致高甲烷形成。二甲苯產率高且環損率低。低環損失表明金屬功能不太活躍以避免使許多芳族環飽和。乙烷/乙烯比例非常高。乙烷/乙烯莫耳比為在使烯烴飽和中金屬功能的效用之指示。可以看出,相較於硫化Co/Mo觸媒,未經硫化之Co/Mo觸媒顯示顯著的氫解活性(高甲烷產率)以及較低的轉烷基化活性及二甲苯產率。 實施例7 - 在經蒸汽處理之65/35 wt./wt. ZSM-12/氧化鋁觸媒上的Ni/W   [0107] 藉由在研磨機中混合65份(基準:538℃煅燒)的ZSM-12(基準:538℃煅燒,Si/Al2 約180/1莫耳)及35份氧化鋁(基準:538℃煅燒)製造觸媒。添加足夠的水以製造在擠出機上可擠出之糊劑。將ZSM-12、氧化鋁、及水之混合物擠製成擠出物,且然後在121℃下乾燥。將經乾燥之擠出物在氮(N2 )中於538℃下煅燒以分解且移除有機模板。將經N2 煅燒之擠出物用以蒸汽飽和的空氣增濕且與1N硝酸銨交換以移除鈉。在硝酸銨交換之後,在乾燥之前以去離子水洗滌該擠出物以移除殘留的硝酸根離子。將經銨交換之擠出物在121℃下乾燥,且在空氣中於538℃下煅燒。接著將擠出物在全蒸汽中於482℃下進行蒸汽處理5.25小時。然後經由初期濕潤將此經蒸汽處理之觸媒以硝酸鎳六水合物和偏鎢酸銨水合物的雙金屬溶液浸漬至3 wt.% Ni及15 wt.% W之目標。然後將該觸媒在空氣中於482℃煅燒。 實施例8 - 在經蒸汽處理之65/35 wt./wt. ZSM-12/氧化鋁觸媒上的Fe   [0108] 藉由在研磨機中混合65份(基準:538℃煅燒)的ZSM-12(基準:538℃煅燒,Si/Al2 約180/1莫耳)及35份氧化鋁(基準:538℃煅燒)製造觸媒。添加足夠的水以製造在擠出機上可擠出之糊劑。將ZSM-12、氧化鋁、及水之混合物擠製成擠出物,且然後在121℃下乾燥。將經乾燥之擠出物在氮(N2 )中於538℃下煅燒以分解且移除有機模板。將經N2 煅燒之擠出物用飽和空氣增濕且與1N硝酸銨交換以移除鈉。在硝酸銨交換之後,在乾燥之前以去離子水洗滌該擠出物以移除殘留的硝酸根離子。將經銨交換之擠出物在121℃下乾燥,且在空氣中於538℃下煅燒。接著將擠出物在全蒸汽中於482℃下進行蒸汽處理5小時。然後經由初期濕潤將此經蒸汽處理之觸媒以硝酸鐵九水合物的溶液浸漬至3 wt.% Fe之目標。 實施例9 - 在經蒸汽處理之65/35 wt./wt.中孔絲光沸石/氧化鋁觸媒上的Co/Mo   [0109] 藉由在研磨機中混合65份(基準:538℃煅燒)的來自實施例1之中孔絲光沸石晶體、35份的Versal 300假軟水鋁石氧化鋁(基準:538℃煅燒)、及乙酸鈷(II)四水合物和七鉬酸銨之雙金屬金屬前驅物溶液製造觸媒。添加足夠的水以製造在擠出機上可擠出之糊劑。將金屬前驅物溶液加至中孔絲光沸石晶體(22.14 kg/cm之壓碎強度;124 lbs/in)或中孔絲光沸石晶體和氧化鋁黏合劑(26.43 kg/cm之壓碎強度;148 lbs/in)的混合物。將混合物擠出並在121℃下乾燥過夜。將經乾燥之擠出物在氮(N2 )中於538℃下煅燒以分解且移除有機模板。將經N2 煅燒之擠出物用飽和空氣增濕且與1N硝酸銨,或乙酸銨,或氯化銨,或碳酸銨溶液交換以移除鈉。在硝酸銨交換之後,在乾燥之前以去離子水洗滌該擠出物以移除殘留的硝酸根離子。將經銨交換之擠出物在121°下乾燥,且在空氣中於538℃下煅燒。在空氣煅燒之後,擠出物在399℃(750℉)進行蒸汽處理2小時。於H-形式,觸媒具有4.2之α值,2.4之己烷裂解值,358(201 + 157) m2 /g之表面積,及2.08/12.7之Co/Mo wt./wt.。 實施例10 - 實施例7至9之性能評估   [0110] 以C8+ 芳烴和甲苯之烴轉化反應評估實施例7至9之觸媒。在反應器中使用由60 wt.%之下表3中所標識的重芳烴(HAR)及40 wt.%甲苯組成的進料摻合物評估此等觸媒。[0111] 將進料通過2-5克裝載於反應器中的觸媒。將進料和氫在與觸媒接觸之前預混和汽化。使用位於反應器內的熱電偶測量溫度。等溫操作反應器。使用G.C.分析獲得產物混合物。根據氣相層析分析數據計算產物混合物中各種組分的濃度,其以產物混合物之總重量為基準計的重量百分比表示。藉由連續共進料及使用H2 中的400 ppmv(體積)H2 S,藉由調節流速和硫化時間直到3-4倍的Ni、Fe和Mo之量(以莫耳計)分別沉積在觸媒上來完成觸媒之硫化。   [0112] 實施例7至10之反應條件係顯示於下表4中。   [0113] 性能結果係顯示於下表5A、5B和5C中。可以看出,主要發現為硫化鐵比其它基本金屬組合的效率低,這可以較高的入口溫度來達到轉化和非常低的乙烷/乙烯比率來證明,表明沒有很足夠的金屬活性。硫化Ni/W呈現具有用於重芳烴轉烷基化的良好金屬功能。當在單床構型中進行測試時,在ZSM-12/氧化鋁上之Ni/W和在中孔絲光沸石/氧化鋁上之Co/Mo具有相似的活性,而使用相同的進料摻合物,在ZSM-12上的Fe具有遠較為低的活性。然而,相較於在中孔絲光沸石/氧化鋁上之Co/Mo,在ZSM-12/氧化鋁上之Ni/W及在ZSM-12上的Fe具有較低的乙烷/乙烯比。

Claims (23)

  1. 一種將包含C8+芳烴的進料轉化成較輕芳族產物之方法,該方法包含以下步驟:在觸媒組成物的存在下在去烷基化及轉烷基化該等C8+芳烴之轉化條件下使該等進料與在存在或不存在氫氣之情況下接觸,以產生該等包含苯、甲苯及二甲苯之較輕芳族產物,其中該觸媒組成物係經硫及/或蒸汽的來源處理及並包含:(i)至少一種由TEA或MTEA合成的絲光沸石,其具有大於30m2/g之中孔表面積及包含由初級微晶所構成的黏聚物,其中該等初級微晶具有以TEM測量為小於80nm之平均初級晶體大小及小於2之長寬比,(ii)以該觸媒組成物之重量為基準計為0.001至20.0wt.%之至少一種第一金屬,該第一金屬屬於週期表第6族,及(iii)以該觸媒組成物之重量為基準計為0.001至20.0wt.%之至少一種第二金屬,該第二金屬屬於週期表第9族或第10族。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該觸媒組成物係以一或多個步驟在204℃(400℉)至最高達約480℃(900℉)範圍之溫度下經該硫的來源處理。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法,其中該硫的來源為硫化氫、二硫化碳和硫化烷基中之一或多者,該硫化烷基係選自由下列所組成之群組:硫化甲基、硫化二甲基、二硫化二甲基、硫化二乙基和硫化二丁基、及其中二或多者之混合物。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法,其中該沸石及/或該觸媒組成物係經蒸汽的來源處理。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法,其中該蒸汽的來源在約260℃(500℉)至約649℃(1200℉)範圍之溫度下包含最多約100%蒸汽及該處理係以一或多個溫度步驟進行。
  6. 一種將包含C8+芳烴的進料轉化成較輕芳族產物之方法,其包含以下步驟:藉由包含以下步驟之方法製備經處理之觸媒組成物:(a)提供一種觸媒組成物,其包含至少一種由TEA或MTEA合成的絲光沸石,其具有大於30m2/g之中孔表面積及包含由初級微晶所構成的黏聚物,其中該等初級微晶具有以TEM測量為小於80nm之平均初級晶體大小及小於2之長寬比;(b)使該觸媒組成物與第一金屬或其化合物的來源及第二金屬或其化合物的來源接觸,以形成含金屬之觸媒組成物,其中該第一金屬屬於週期表第6族,其中該第二金屬屬於週期表第9族或第10族,其中該含金屬之觸媒組成物包含0.001wt.%至20.0wt.%之該第一金屬,及0.001wt.%至20.0wt.%之該第二金屬,各重量%均以該觸媒組成物之重量為基準計;及(c)以硫的來源及/或蒸汽的來源處理該含金屬之觸媒組成物,以形成該經處理之觸媒組成物,使該進料與存在或不存在氫氣之情況下在該經處理之觸媒組成物的存在下在去烷基化及轉烷基化該等C8+芳烴之轉化條件下接觸,以產生該等包含苯、甲苯及二甲苯之較輕芳族產物。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法,其中該硫的來源為硫化氫、二硫化碳和硫化烷基中之一或多者,該硫化烷基係選自由下列所組成之群組:硫化甲基、硫化二甲基、二硫化二甲基、硫化二乙基和硫化二丁基、及其中二或多者之混合物。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法,其中該沸石及/或該觸媒組成物係經蒸汽的來源處理。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法,其中該沸石及/或該觸媒組成物係以一或多個步驟利用在約260℃(500℉)至約649℃(1200℉)範圍之溫度下包含最多約100%蒸汽之該蒸汽的來源予以處理。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法,其中第6族中的該第一金屬為鉬或鎢或其混合物。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法,其中第9族中的該第二金屬為鈷。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法,其中第10族中的該第二金屬為鎳。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法,其中該觸媒組成物包含0.005wt.%至15.0wt%之至少一種第6族的第一金屬,該第一金屬為鉬或鎢,及0.001wt.%至15.0wt%之至少一種第9族或第10族的第二金屬,該第二金屬為鈷或鎳。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法,其中該沸石具有小於12之約束指數。
  15. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該等C8+芳烴包含具有在大氣壓力下沸點在135℃至230℃範圍之芳族化合物。
  16. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該進料另外包含苯、甲苯或其混合物。
  17. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該進料包含具有九或更多個碳原子之C9+芳烴。
  18. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該較輕芳族產物包含二甲苯、苯、甲苯及其中二或多者之混合物。
  19. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該轉化條件至少包括340℃至515℃之溫度、從380kPa(55psia)至4240kPa(615psia)之壓力及以該進料之重量為基準計在1至100hr-1範圍之重量空間時速(WHSV)。
  20. 如申請專利範圍第1項之方法,其另外包括用於在該等轉化條件下接觸該進料之反應器,該反應器包含至少一個該觸媒組成物之單一固定觸媒床或該反應器包含至少一個該觸媒組成物之流體床。
  21. 一種觸媒組成物,其包含(i)一或多種選自下列之沸石:沸石β、ZSM-5、ZSM-12和從TEA或MTEA合成之絲光沸石,該絲光沸石具有大於30m2/g之中孔表面積且該絲光沸石包含由初級微晶所構成的黏聚物,其中該等初級微晶具有以TEM測量為小於80nm之平均初級晶體大小及小於2之長寬比,(ii)以該觸媒組成物之重量為基準計為0.001wt.%至20.0wt.%之至少一種包含鉬或鎢的第一金屬,及(iii)以該觸媒組成物之重量為基準計為0.001wt.%至20.0wt.%之至少一種包含鈷或鎳的第二金屬,其中該觸媒組成物係以一或多個步驟在204℃(400℉)至最高達約480℃(900℉)範圍之溫度下經硫的來源處理或利用在約260℃(500℉)至約649℃(1200℉)範圍之溫度下包含最多約100%蒸汽之蒸汽的來源予以處理。
  22. 如申請專利範圍第21項之觸媒組成物,其中該硫的來源為硫化氫、二硫化碳和硫化烷基中之一或多者,該硫化烷基係選自由下列所組成之群組:硫化甲基、硫化二甲基、二硫化二甲基、硫化二乙基和硫化二丁基、及其中二或多者之混合物。
  23. 如申請專利範圍第22項之觸媒組成物,其另外包含至少一種選自由下列所組成群組之黏合劑:氧化鋁、氧化矽、黏土、氧化鈦、氧化鋯及其中二或多者之混合物。
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