长链正构烷烃临氢异构化新型催化剂的研制及评价

摘要

近年来,人们对C4-C7等小分子烷烃的异构化技术进行了广泛的研究,研究的主要目的是提高汽油的辛烷值。然而研究碳原子数大于10的长链烷烃的异构化对于提高柴油的十六烷值以及改善润滑油的粘温性质有着重要的意义。一般,长链烷烃的异构化采用的是金属-酸双功能催化剂。本论文分别选用了ZSM-22、L/MCM-41、L、SAPO-11等沸石分子筛做为载体,探讨了催化剂载体酸性对长链烷烃异构化性能的影响。以SAPO-11沸石分子筛为催化剂载体,选用浸渍法、沉淀法、离子交换法负载活性组分Pt,Pt的负载量分别为0.4％wt、0.5%wt、0.6%wt、0.7%wt,然后在不同的制备条件下(焙烧温度、焙烧时间、还原温度等)制备出一系列的催化剂,用之于长链烷烃的异构化反应,考察催化剂的金属性对长链烷烃异构化性能的影响,探讨金属性与酸性相互协同工作的原理,优化长链烷烃异构化反应的工艺条件。本实验同时对制备的各催化剂进行XRD、SEM、TPD的表征,考察催化剂的结构、形貌和酸性。
　　 实验结果表明,Pt/SAPO-11分子筛催化剂由于其独特的10元环一维孔道以及适宜的酸性和酸强度,在长链烷烃异构化反应中性能最好;与Pt/SAPO-11分子筛相比,Pt/HZSM-22分子筛因其较强的酸性而导致裂解产物比Pt/SAPO-11的要多;Pt/L酸性强,L酸量多,使得长链烷烃转化率高,裂解反应多;Pt/L/MCM-41酸性太弱,导致转化率低。分别以浸渍法、沉淀法、离子交换法制备Pt/SAPO-11分子筛催化剂,其中浸渍法制备的催化剂对长链烷烃的临氢异构化效果最好。对在不同条件下制备的Pt/SAPO-11分子筛催化剂进行评价其临氢异构化效果表明,在载铂量为0.5%wt、焙烧温度550℃、焙烧时间3h、还原温度400℃等条件下,催化剂对长链烷烃的临氢异构化效果最好。将负载量0.5%wt的Pt/SAPO-11分子筛催化剂在550℃下焙烧3h,并在400℃下还原2h,考察反应温度、反应压力、氢烃摩尔比、质量空速等工艺条件对此催化剂的正十二烷临氢异构化结果的影响。实验优化的工艺条件为:反应压力2MPa、反应温度340℃、氢烃摩尔比15、质量空速1h-1。在此条件下,正十二烷转化率为89.79%,异构化选择性为95.47,单支链异构产物选择性为73.63%,异构产物收率为84.69%。
　　 进一步考察了催化剂对正十六烷的临氢异构化性能,实验优化的工艺条件为:反应压力1.5MPa,反应温度360℃,氢烃摩尔比20,质量空速1h-1,在此条件下,正十六烷转化率为92.70%、异构化选择性92.94%、异构化产物收率86.16%。对比正十二烷与正十六烷临氢异构化反应结果,我们得出孔口催化一锁钥催化机理是适宜的长链烷烃临氢异构化反应的机理。