中孔催化剂化合物及其用途
阅读说明：本技术 中孔催化剂化合物及其用途 (Mesoporous catalyst compounds and uses thereof ) 是由 T·W·比特尔 G·J·马亚诺桑切斯 W·韦斯曼 B·M·韦斯 H·古普塔 J·F·布罗迪 于 2020-01-22 设计创作，主要内容包括：本公开提供具有一种或多种第13族原子的中孔催化剂化合物和组合物。本公开进一步涉及将烃原料转化为小烯烃的方法。一方面,催化剂化合物包含具有选自MFI、MSE、MTW、Theta-One(TON)、碱沸石(FER)、ATI、ATS、ATO、BEA、BEC、BOG、BPH、CAN、CON、EMT、EON、EZT、FAU、GME、GON、IFR、ISV、ITN、IWR、IWW、LTL、MAZ、MEI、MOR、MOZ、OFF、OKO、OSI、SAF、SAO、SEW、SEE、SFO,SSF、SSY和ETSI或其组合的结构类型的沸石,沸石具有约5-约40的硅铝摩尔比(Si/Al比)。一方面,催化剂组合物包含催化剂化合物和一种或多种第13族金属。(The present disclosure provides mesoporous catalyst compounds and compositions having one or more group 13 atoms. The present disclosure further relates to a process for converting a hydrocarbon feedstock to small olefins. In one aspect, the catalyst compound comprises a zeolite having a structure type selected from the group consisting of MFI, MSE, MTW, Theta-one (TON), alkali zeolite (FER), ATI, ATS, ATO, BEA, BEC, BOG, BPH, CAN, CON, EMT, EON, EZT, FAU, GME, GON, IFR, ISV, ITN, IWR, IWW, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, OFF, OKO, OSI, SAF, SAO, SEW, SEE, SFO, SSF, SSY, and ETSI, or a combination thereof, the zeolite having a silica to alumina molar ratio (Si/Al ratio) of about 5 to about 40. In one aspect, the catalyst composition comprises a catalyst compound and one or more group 13 metals.)
发明领域
本公开提供具有一种或多种第13族原子的中孔催化剂化合物和组合物。本公开进一步涉及将烃原料转化为小烯烃的方法。
发明背景
当前全球石化行业对丙烯的需求不断增长，促使新技术的发展以提高其产量。目前大部分丙烯(约60％)通过多种工艺生产，包括丙烷蒸汽裂解工艺、丙烷脱氢工艺(UOPOleflexTM丙烷脱氢工艺)、甲醇制烯烃(MTO)工艺，或作为烃原料如石脑油的热蒸汽裂解工艺的副产物。
然而，需要进一步改进丙烯的生产，目前的工艺已经不能满足当前的丙烯需求。例如目前的工艺通常涉及高热能(例如约800℃-约950℃的高温，例如在>800℃下进行丙烷和石脑油蒸汽裂解)，并且这些工艺提供了丙烯与乙烯的低重量比(约0.5)。蒸汽裂解装置在＞800℃的温度下运行，提供轻烯烃的高收率(例如乙烯和丙烯；产物中约50重量％)。此外，石脑油和C5-C7链烷烃的蒸汽裂解会产生大量的甲烷(产物中约10重量％)。
此外，由于通过蒸汽重整或煤气化由天然气(NG)和石脑油形成合成气，MTO工艺是多步骤的、成本高的且能量密集的。而且，丙烷脱氢工艺仅限于液化石油气(LPG)进料。更多样化的进料，如芳烃和链烷烃混合物，可用于石脑油蒸汽裂解。尽管如此，仍会形成大量甲烷。此外，线性或轻度支化的C4-C7链烷烃，如戊烷，可以反应，其辛烷值低，难以用于汽油，而戊烷的高蒸气压限制了其在运输燃料中的应用。
此外，最近对用于生产乙烯的基于乙烷的原料的兴趣也可能对丙烯供应产生影响，因为这种技术生产的有限量的丙烯。此外，将各种轻烃(例如页岩油、从页岩气中回收的凝析油和从Gas-To-Liquids(GTL)工艺中获得的烯属烃)转化为有价值的轻烯烃也一直是资源有效利用方面的挑战。
由基于石脑油的原料生产烯烃的方法包括通过催化脱氢和裂解以及非催化热途径转化链烷烃的催化方法。已经提出在固体酸催化剂(例如ZSM-5)下催化裂解烃如石脑油作为常规热蒸汽裂解的替代方法来生产丙烯。与蒸汽裂解工艺相比，使用在固定床反应器上催化裂解的优势包括对丙烯的高选择性(丙烯与乙烯的重量比>2.0)和由于低温(<650℃)而节能。此外，固定床模式的裂解工艺在反应装置的操作简单性方面优于流化催化裂解(FCC)工艺。然而，由于需要开发适用于固定床反应器的、具有优异稳定性的高效实用裂解催化剂，所以使用固定床反应器的催化裂解工艺尚未实现商业化。例如已开发出一种在400℃-650℃下使用单独的脱氢和裂解催化剂由己烷和庚烷的混合物以及汽油生产丙烯的固定床催化工艺，使用Cr基或Pt基催化剂用于脱氢和酸性沸石或硅铝磷混合氧化物用于裂解。然而，该工艺对丙烯的选择性低(5％-10％选择性)。
因此，需要由石脑油(一种广泛可用的原料)有效地生产丙烯的方法，以满足对丙烯的需求并降低烯烃生产过程中的能量消耗。例如需要一种用于在温和条件下轻烃固定床式裂解以高效生产丙烯的高活性和稳定的催化剂，例如可用于含C4-C7链烷烃的NG液体的升级中的催化剂。