專利名稱：使用納米晶體沸石y催化劑的烴烷基化方法
相關申請的交叉參考本申請是2002年2月5日提交的美國專利申請序列號No.10/067,719的部分繼續(xù)，所述申請引入于此作為參考，且要求其優(yōu)先權。
背景1.發(fā)明領域本發(fā)明涉及烴化合物的轉化方法，特別涉及使用沸石催化劑進行烯烴/烷烴烷基化或芳族烷基化。
2.技術背景烷基化涉及將烷基化學加成另一個分子上以形成更大的分子。工業(yè)的烷基化過程通常是芳族烷基化(aromatic alkylation)或烯烴/烷烴烷基化(olefin/paraffin alkylation)。芳族烷基化通常包括通過芳族化合物(例如苯)與烯烴(例如乙烯、丙烯等)的烷基化生產(chǎn)烷基芳族化合物(例如乙苯、異丙基苯等)。烯烴/烷烴的烷基化涉及飽和烴與烯烴之間的反應，以制備具有更高分子量的高度支化的飽和烴，例如異丁烷與2-丁烯的烷基化以制備具有高辛烷值的汽油產(chǎn)物。
與通過高分子量石油餾分如瓦斯油(gas oil)或石油殘渣的裂化來生產(chǎn)汽油不同，烷基化得到不含硫或氮雜質的更清潔的汽油產(chǎn)物。另外，烷基化汽油具有很少的芳族含量或沒有芳族含量，這帶來更進一步的環(huán)保益處。
各種烷基化工藝是已知的且應用于整個石油工業(yè)。例如，工業(yè)上通常使用液體酸催化劑如硫酸或氫氟酸進行烷基化?；蛘?，已經(jīng)應用固體沸石催化劑。沸石的使用可以避免使用腐蝕性和毒性均很強的液體酸的缺點。但是，沸石會遇到結焦(coking)所引起的失活。在美國專利3,549,557和3,815,004中公開了各種使用含有沸石催化劑的烴烷基化方法。在美國專利5,986,158中所公開的烷基化方法中使用了含有沸石或非沸石的材料的酸性固體催化劑，其引入于此作為參考。
沸石是多孔的結晶材料，其特征在于特定尺寸和/或結構的亞顯微通道。沸石通常由鋁硅酸鹽組成，但是沸石材料已經(jīng)使用多種其他成分制備。后者通常稱為微孔材料。該通道或孔是有序的，而且正因為如此，會提供獨特的性能，這使得沸石可在工業(yè)過程中用作催化劑或吸收劑。例如，沸石可以用于濾出更小的分子，這些分子被截留在沸石的孔里。此外，沸石可以起擇形催化劑的作用，它有利于根據(jù)分子反應物或產(chǎn)物的形狀或大小而在孔道內(nèi)部進行某些化學轉化。沸石還被用于離子交換，例如水的軟化以及選擇性地回收重金屬。
合成沸石傳統(tǒng)上由相互反應的硅和鋁源(二氧化硅和氧化鋁“養(yǎng)分”)制成，制備在保證高度堿性條件的物質，如水和OH-的存在下進行。其他沸石可以是硼硅酸鹽、鐵硅酸鹽等等。許多結晶步驟在無機導向劑、或有機模板劑(template)存在下進行，這誘導了特定的沸石結構，該結構在沒有導向劑或模板劑存在時不易形成。許多有機模板劑是季銨鹽，但也可以是線性胺、醇、和各種其他化合物。作為氫氧化物，一些導向劑向反應體系中引入羥基離子；但是，堿度通常由氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)等的量來決定。反應通常涉及液態(tài)膠體相，在其中發(fā)生重排和轉化，從而在氧化鋁和二氧化硅養(yǎng)分之間發(fā)生再分配，并形成對應于特定沸石的分子結構。也可以含有其他金屬氧化物，如二氧化鈦-二氧化硅，氧化硼(boria)-二氧化硅，等等。一些沸石只能用有機模板劑制成。其他沸石只能利用無機導向劑來制備。再其他的沸石或者可以通過利用親水性(如，無機的)導向劑，或者可以通過利用憎水性(基于有機物的)模板劑制備。
多數(shù)當今的烴加工技術都基于沸石催化劑。各種沸石催化劑在本領域里是已知的，并具有良好排列的孔徑尺寸一致的孔隙系統(tǒng)。術語“中孔”應用于沸石時通常指孔徑為4-6埃單位()的沸石結構?！按罂住狈惺讖匠^約6至約12的結構。
因為許多以工業(yè)上適當?shù)?即，高的)轉化率進行的烴加工反應受限于傳質(特別地，粒子內(nèi)擴散)，具有理想孔結構的催化劑粒子將有利于將反應物輸送至粒子內(nèi)部的催化劑活性部位，并將產(chǎn)物輸送出該催化劑粒子，同時仍達到希望的擇形催化。沸石形貌，即晶體尺寸，是擴散限制反應中的另一個參數(shù)。
催化劑因為例如結焦而具有有限的壽命。催化劑失活通常需要反應器停車及催化劑再生。盡管以“交替模式(swing mode)”操作使用兩個反應器(即，交替使用反應器，其中一個操作用于烷基化，同時另一個停車用于再生)可以進行連續(xù)生產(chǎn)，但是仍然優(yōu)選使用具有長壽命的沸石催化劑進行烷基化反應，以將反應器停車和催化劑再生引起的經(jīng)濟損失減到最少。
概述本發(fā)明提供了用于烴化合物烷基化的方法。該方法包括提供含有沸石Y的催化劑，所述沸石Y的晶體尺寸不大于100nm；以及使可烷基化的烴與烷基化劑在所述催化劑存在下，在烷基化反應條件下進行反應以提供烷基化產(chǎn)物。
本發(fā)明所述方法有利地提供了具有高研究法辛烷值(“RON”)的烷基化產(chǎn)物，以及具有更長運行時間的烷基化反應。
優(yōu)選實施方案的詳細說明本發(fā)明所述烷基化方法使用的沸石具有超小或納米晶體的晶體尺寸，即晶體尺寸不超過約100納米(“nm”)。納米晶體沸石對于某些烴類轉化方法具有幾個優(yōu)點。例如，提高了許多反應物和產(chǎn)物的有效擴散率。
其次，對于某些過程，特別是連續(xù)反應，其中中間產(chǎn)物是所希望的，此時產(chǎn)物選擇性提高。例如，超小晶體尺寸可以降低以下反應產(chǎn)物的量(1)過度裂化(例如，在減壓瓦斯油的裂化過程中餾分油和石腦油產(chǎn)物是希望的產(chǎn)物，此時過度裂化產(chǎn)物是C3/C4輕氣體產(chǎn)物)，和(2)在芳香族烷基化過程中不利的多烷基化作用。此外，通過使得結焦前體在發(fā)生反縮合(retrogressive condensation)反應之前離開催化劑，從而對于納米晶體沸石，結焦和相關的催化劑失活被抑制。
第三，納米晶體沸石催化劑的活性高于沸石晶體更大的催化劑的活性，因為對于后者，擴散限制使內(nèi)部活性部位的可接近性受到限制，導致納米晶體沸石催化劑每重量單位催化劑的活性部位有效數(shù)量更高。
下文中，主要借助于通過在共同擁有的、共同未決的美國申請No.10/067,719中描述的方法所制備的用于烷基化催化的沸石Y來描述本發(fā)明的方法。根據(jù)系列號為10/067,719的申請中的方法制備的納米晶體沸石Y具有立方形八面沸石結構，有效孔徑為約7至8，晶胞(unit cell)尺寸小于25。合成后沸石Y的二氧化硅對氧化鋁的摩爾比優(yōu)選小于約10，通常小于約7。納米晶體沸石Y的晶體尺寸不大于約100nm，優(yōu)選不大于約50nm，更優(yōu)選不大于約25nm。
雖然納米晶體沸石Y合成可以在有機模板劑存在下進行，考慮到催化劑生產(chǎn)成本，優(yōu)選方式是使用無機導向劑。
納米晶體沸石Y可用于各種烴類轉化方法中，如乙苯或異丙基苯生產(chǎn)中的芳族烷基化和烷基轉移，烷烴與烯烴的烷基化用于生產(chǎn)高辛烷值汽油，減壓瓦斯油加氫裂化用于制備運輸燃料，用于制備潤滑油基礎油的加氫處理，直鏈的烷基苯或烷基萘的制備，選擇加氫，芳烴硝化作用，等等。
納米晶體沸石Y的制備方法包含用濃的無機微孔成形導向劑(inorganic micropore-forming directing agent)的水溶液，通過初始濕浸，來浸漬固態(tài)多孔二氧化硅-氧化鋁粒子或結構。多孔二氧化硅-氧化鋁材料可以是無定形的或晶態(tài)的。液體的量少于會引起肉眼可見表面凝膠化的液體的量。提供給固態(tài)多孔二氧化硅-氧化鋁粒子或結構的液體被所述粒子或結構吸收并潤濕其內(nèi)部空隙，但不與之形成漿狀物質。液體含有水、無機微孔成形導向劑，此外，必要時包括有機模板劑。
有機模板劑根據(jù)所需產(chǎn)物進行選擇。典型的用于沸石合成的有機模板劑包括季銨鹽、線性胺和線性二胺、以及醇。更具體地說，特定的有機模板劑包括氫氧化四甲基銨或其鹽，氫氧化四乙基銨或其鹽，氫氧化四丙基銨或其鹽，吡咯烷，己烷-1，6-二胺，己烷-1，6-二醇，哌嗪，和18-冠-6醚。
無機微孔成形導向劑提供氫氧離子，且可以是堿金屬堿或堿土金屬堿。但是，對于本發(fā)明沸石Y的制備，優(yōu)選微孔成形導向劑是無機堿金屬氫氧化物，并優(yōu)選氫氧化鈉(NaOH)。不使用有機模板劑。因為高pH值相對其他結晶相有利于沸石Y的形成，以及有利于快速成核和結晶，因此需要高濃度的苛性堿導向劑。例如，當所用NaOH濃度為20％(按重量計)或更少時，可能形成其他晶體相如鈣霞石或P沸石，不會發(fā)生轉化，可能形成太大的沸石Y晶體，或該轉化可能需要無法接受的長時間。
令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，較高濃度的無機導向劑顯著地降低了必需的反應時間。NaOH在水溶液中的優(yōu)選濃度范圍為21wt％至約60wt％，更優(yōu)選NaOH濃度為25wt％至約60wt％。最優(yōu)選NaOH濃度為45wt％至50wt％。因為更高的NaOH濃度導致過高的粘度和不完全的內(nèi)部濕潤，中間濃度范圍代表最佳的濃度。
為保持“干”物質，無機導向劑溶液的量不應該超過多孔無機氧化物材料孔體積的100％，且優(yōu)選為孔體積的約80％至約100％。
浸漬的均勻度對于沸石Y的成功結晶是很重要的。局部的不均勻性可能導致非沸石Y副產(chǎn)物的形成。為了在小規(guī)模時(例如，在幾克到100克的范圍內(nèi))提供適當?shù)幕旌?，可使用研缽將二氧化?氧化鋁與所述微孔成形導向劑的溶液混合。在更大規(guī)模時，可以將攪拌器與噴霧器結合使用。
然后將混合的多孔/無定形二氧化硅-氧化鋁與導向劑(NaOH)的合成混合物放入到加熱介質中，并加熱至從約50℃到約150℃的高溫，更優(yōu)選從約70℃到約110℃。對合成的混合物進行均勻加熱有利于防止形成大沸石晶體。
將合成混合物在合成溫度下維持一段時間，此時間足以將足夠量的二氧化硅-氧化鋁轉化為沸石Y。結晶后最終的骨架結構含有顯著的沸石晶體含量(以重量計)，通常至少15％，優(yōu)選至少50％，最優(yōu)選從約75％到100％。合成時間的長短取決于合成溫度，較低的合成溫度需要較長的合成時間。合成時間范圍為5分鐘到150小時，但是更典型的是從10分鐘到48小時，且優(yōu)選從約15分鐘到約30小時。
在所需的合成時間之后，優(yōu)選將合成混合物通過有效冷卻(activecooling)急冷。隨后，應該將微孔成形導向劑從所述產(chǎn)物中除去，以防止在后面的處理步驟中或儲存期間發(fā)生進一步的反應。然后，應該使用本領域技術人員熟知的離子交換技術，例如通過與銨交換，從沸石骨架中除去鈉。
非必須地，所述沸石可以與基質、粘合劑、或催化劑載體物質混合。這種物質包括二氧化硅、氧化鋁、氧化硅鋁(aluminosilica)、二氧化鈦、氧化鋯等等。優(yōu)選本發(fā)明的催化劑包括納米晶體沸石Y與約5wt％至40wt％的耐火氧化物粘合劑如氧化鋁、二氧化硅、二氧化硅-氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、等等。
離子交換的沸石的鈉含量優(yōu)選不大于約0.2wt％，更優(yōu)選不大于0.1wt％，還更優(yōu)選不大于約0.05wt％。
根據(jù)本發(fā)明的方法制備的納米晶體沸石Y的介孔(mesopore)與微孔的體積比為從約0.2到約6.0，BET表面積為至少約275m2/g，晶胞尺寸為從約24.6到約24.9。
非必須地，可以通過例如離子交換或浸漬沸石，或通過向制備沸石的合成物質中引入活性金屬，而將有催化活性的金屬引入沸石中。所述金屬可以是金屬(性)的形式或者與氧結合(例如，金屬氧化物)。適合的催化活性金屬取決于使用催化劑的特定工藝，且通常包括但不限于VIII族金屬(例如，Pt、Pd、Ir、Ru、Rh、Os、Fe、Co、Ni)，稀土“鑭系元素”金屬(例如，La、Ce、Pr等等)，IVB族金屬(例如，Ti、Zr、Hf)，VB族金屬(例如，V、Nb、Ta)，VIB族金屬(例如，Cr、Mo、W)，或IB族金屬(例如，Cu、Ag、Au)。在一個優(yōu)選實施方案中，催化金屬是稀土金屬，優(yōu)選鑭，或含有高的鑭含量的稀土金屬混合物，其中稀土金屬與沸石的質量比為至少約0.04，優(yōu)選至少約0.08。另一種催化金屬是貴金屬，優(yōu)選鉑，其中金屬與沸石的質量比為至少約0.0001，優(yōu)選至少約0.001。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法使用納米晶體沸石Y作為烯烴/烷烴烷基化的催化劑。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，使用晶體尺寸不大于100nm，優(yōu)選不大于50nm，更優(yōu)選不大于25nm的納米晶體沸石Y會得到比傳統(tǒng)的沸石Y更長的催化劑壽命，且所得汽油產(chǎn)品具有更高的RON，典型的是至少約99.5。
本發(fā)明的催化劑特別適合用于含有4-10個碳原子的異構烷烴，如異丁烷、異戊烷或異己烷或其混合物，與含有2-10個碳原子，優(yōu)選2-6個碳原子，更優(yōu)選3-5個碳原子的烯烴的烷基化。異丁烷與丁烯或丁烯混合物的烷基化構成根據(jù)本發(fā)明方法的一個有吸引力的實施方案。
在另一個實施方案中，本發(fā)明的催化劑可用于芳族化合物，如苯，與烯烴(例如，乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、異丁烯等)的烷基化，以制備相應的烷基芳香族化合物(例如，乙基苯、異丙基苯、二異丙基苯等)。此外，該催化劑可以用于多烷基化的芳香族化合物與裸環(huán)芳香族化合物(bare ring aromatics)(例如苯)的烷基轉移，以制備單烷基化的芳烴。
正如本領域技術人員所公知的，本發(fā)明的方法可以以任何適當?shù)男问綉?，包括流化床方法、漿體方法和固定床方法。本方法可以在多個床中進行，各自獨立地添加烯烴。在這種情況下，本發(fā)明的方法可以在各個獨立的床中進行。
烯烴-烷烴烷基化方法的實施條件使得至少部分烷基化劑和可烷基化的化合物處于液相或超臨界相。通常，本發(fā)明方法的實施溫度為約-40℃到約250℃，優(yōu)選為約50℃到約150℃，更優(yōu)選為約75℃到約95℃，而壓力為1bar到100bar，優(yōu)選10bar到40bar，更優(yōu)選為15bar到30bar。反應器里總物料中可烷基化的化合物對烷基化劑的摩爾比優(yōu)選高于5∶1，更優(yōu)選高于50∶1。烷基化劑進料速率(WHSV)，即每份催化劑每小時的烷基化劑的份數(shù)，通常范圍為0.01-5，優(yōu)選范圍為0.05-0.5，更優(yōu)選范圍為0.1-0.4?？赏榛娘柡蜔N的WHSV，其優(yōu)選范圍為0.1至500hr-1。
另一種優(yōu)選方法是芳族烷基化，如苯與乙烯的烷基化制備乙基苯，或苯與丙烯的烷基化制備異丙基苯，該方法可以以間歇、半連續(xù)或連續(xù)方式進行。
下面的實施例闡明了本發(fā)明方法的各個特征。比較例不用來舉例說明本發(fā)明，提供它們的目的是通過對比來顯示，本發(fā)明與使用傳統(tǒng)的沸石Y催化劑相比較，當用于如下過程時，顯示出令人驚訝的改進效果，這些過程包括烯烴/烷烴的烷基化，特別是，異丁烷與順-2-丁烯的烷基化制備汽油產(chǎn)物。在所有實施例中，將烯烴和烷烴供入固定床反應器中，該固定床反應器浸沒于油浴中以保持所需溫度。反應器流出物被分成兩個部分。產(chǎn)物的一部分作為再循環(huán)物流循環(huán)回到反應器中，烯烴/烷烴原料同樣注入該物流中。另一部分，即產(chǎn)物回收物流，被送到冷凝器中以分離烷基化產(chǎn)品。用于測試的反應器流出物樣品在產(chǎn)物流分離為再循環(huán)物流和產(chǎn)物回收物流之前引出。
為了測定催化劑的工作(on-stream)壽命，進行試驗觀察在“烯烴穿透(olefin breakthrough)”之前經(jīng)過的運轉時間，所述“烯烴穿透”即為0.2％的烯烴未經(jīng)轉化即離開反應器的時間點。反應器流出物用色譜分析監(jiān)測以測定烯烴峰出現(xiàn)的時間。催化劑壽命是一個重要的特征，因為催化劑壽命越好，反應器就越少需要離線進行催化劑再生。
此外，還監(jiān)測產(chǎn)物的總RON。產(chǎn)物流的各個組分用各自的RON表征。優(yōu)選，烷基化產(chǎn)物是三甲基戊烷(“TMP’s”)，其具有高研究法辛烷值(RON為約100至110)。烷基化產(chǎn)物的總RON，其表示汽油的抗爆(anti-knock)性，是通過計算各個產(chǎn)品組分RON的加權平均進行測定的。
比較例1在該比較例中評估的沸石催化劑是市售的沸石HY，在氧化鋁粘合劑中含有70wt％的沸石HY。樣品的沸石晶體尺寸是0.4-0.7微米(即，400-700nm)。沸石催化劑得自1/32″擠出物，為-18到+25目，BET表面積為562m2/g。試驗用反應器是如上所述系統(tǒng)中的再循環(huán)差示固定床反應器，原料含有異丁烷和順-2-丁烯，其中異丁烷/烯烴(I/O)比為15.9，進料速度為16.2份/小時。反應器中裝入4.6重量份沸石催化劑。催化劑在流動氮氣中于300℃預處理2小時，以在烷基化試驗開始之前除去水分。
烷基化在400psig和80℃下進行，再循環(huán)速率為每份催化劑每小時174份反應排出物。試驗進行中，每45分鐘取樣進行GC分析直到烯烴穿透。該工業(yè)沸石Y催化劑的催化劑壽命，如通過烯烴穿透所確定的，是2.7小時。烯烴穿透之前所測定的RON計算值為99.1。這些結果示于表1。
比較例2用于該對比例的沸石催化劑是3.6份市售的沸石HY并得自1/16″擠出物，該擠出物在氧化鋁粘合劑中含有80wt％的沸石HY。該樣品的沸石晶體尺寸是0.4-0.7微米。干燥催化劑篩分為-18至+25目，且BET表面積為556m2/g。預處理和烷基化的反應和條件與比較例1相同。結果列出在下表1中。
比較例3用于該比較例的沸石催化劑是3.6重量份市售的沸石HY并得自1/16″擠出物，該擠出物在氧化鋁粘合劑中含有80wt％的沸石HY。該樣品的沸石晶體尺寸是0.4-0.7微米。干燥催化劑被篩分為-18至+25目，且BET表面積為564m2/g。預處理和烷基化的反應和條件與比較例1相同。結果列出在下表1中。
實施例1該實施例舉例說明了本發(fā)明。一份二氧化硅/氧化鋁比(“SAR”)為5.1的多孔二氧化硅-氧化鋁用1.05份溶液浸漬，該溶液含有45重量份NaOH和55份蒸餾水。經(jīng)浸漬物質在老化之后被置于高壓釜中，并于85℃加熱24小時。然后將物質用蒸餾水洗滌并于120℃干燥，以得到含有大于95％的尺寸為從約25到100nm的沸石Y晶體的產(chǎn)物。
將合成得到的納米晶體沸石Y用LaCl3和NH4NO3溶液的混合物離子交換四次，以除去鈉并使之低于0.2wt％。過濾并洗滌后，將LaNH4Y樣品于120℃干燥。然后將干燥的粉末與適量的Nyacol氧化鋁溶膠混合，從而使最終的煅燒產(chǎn)物含有沸石的濃度為約80wt％。漿料于90℃干燥1小時，然后依照如下程序煅燒2℃/min至120℃，保持1小時，2℃/min至500℃，保持2小時，5℃/min冷卻至室溫。
將煅燒后的漿料研磨并篩分至+20/-12篩目，將按干基計為4.0份的物質裝載入烷基化反應器以進行性能評價。最終催化劑的BET表面積是416m2/g。預處理和烷基化的反應條件與上文相同。樣品的烯烴穿透時間為6.2小時，且烯烴穿透之前烷基化物的RON為100.2，如表1所示。
實施例2如上文實施例1所合成的納米晶體沸石Y進行離子交換以得到如上的LaNH4Y。粘結、預處理和測試條件與實施例1相同。該樣品表面積是409m2/g。將4.0份粒度為-18至+25目的干燥催化劑加入反應器。樣品的烯烴穿透時間為6.0小時，且烯烴穿透之前烷基化物RON為100.3，如表1所示。
實施例3如上文實施例1所合成的納米晶體沸石Y進行離子交換以得到如上的LaNH4Y。粘結和預處理與實施例1相同。該樣品表面積是389m2/g。烷基化反應條件與實施例1相同，不同之處在于進料速度為21.3份/小時。將4.0份粒度為-18至+25目的干燥催化劑加入反應器。樣品的烯烴穿透時間為3.6小時，且烯烴穿透之前烷基化物的RON為100.4，如表1所示。
實施例4如上文實施例1所合成的納米晶體沸石Y進行離子交換以得到如上的LaNH4Y。粘結、預處理和測試條件與實施例1相同。該樣品表面積是413m2/g。將4.0份粒徑為-18至+25目的干燥催化劑裝入反應器中。樣品的烯烴穿透時間為8.0小時，且烯烴穿透之前烷基化物的RON為99.5，如表1所示。
實施例5如上文實施例1所合成的納米晶體沸石Y用含有稀土氯化物(“RECL3”)和硝酸銨(NH4NO3)的溶液進行多次離子交換，以將鈉含量降低至低于0.2wt％以得到REY。粘結、預處理和測試條件與實施例1相同。該樣品表面積是396m2/g。將3.6份粒徑為-18至+25目的干燥催化劑加入到反應器中。樣品的烯烴穿透時間為3.4小時，且烯烴穿透之前烷基化物的RON為100.5，如表1所示。
表1
*反應1小時后**烯烴穿透之前試驗結果表明了本發(fā)明納米晶體催化劑料想不到的優(yōu)勢。例如，比較例1至3(傳統(tǒng)的沸石Y)的平均催化劑壽命在平均重時空速為約0.25份烯烴每份催化劑每小時條件下為3.9小時，且烯烴穿透之前的平均RON為約98.8。實施例1至5(納米晶體沸石Y)的平均催化劑壽命在平均重時空速為約0.26份烯烴每份催化劑每小時條件下為5.36小時，且烯烴穿透之前相應的平均RON為約100.2。
雖然上面的描述包含了許多細節(jié)，但這些細節(jié)不應被視為是對本發(fā)明范圍的限制，而是僅僅作為其優(yōu)選實施方案的例證。本領域技術人員會在如附加于此的權利要求書所定義的本發(fā)明范圍和精神內(nèi)想到許多其他的可能性。
權利要求
1.一種用于烴類化合物烷基化的方法，包括a)提供含有沸石Y的催化劑，所述沸石Y的晶體尺寸不大于100nm；b)使可烷基化的烴與烷基化劑在所述催化劑的存在下，在烷基化反應條件下進行反應，以提供烷基化產(chǎn)物。
2.權利要求1的方法，其中烷基化方法是烯烴/烷烴烷基化。
3.權利要求2的方法，其中可烷基化的烴是異丁烷，烷基化劑是丁烯。
4.權利要求3的方法，其中烷基化產(chǎn)物包括研究法辛烷值為至少99.5的汽油。
5.權利要求1的方法，其中烷基化方法是芳族烷基化。
6.權利要求5的方法，其中可烷基化的烴是苯，烷基化劑選自乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、和異丁烯組成的組。
7.權利要求1的方法，其中烷基化方法包括烷基轉移，可烷基化的烴是裸環(huán)芳族化合物，烷基化劑是多烷基化的芳族化合物。
8.權利要求7的方法，其中裸環(huán)芳族化合物是苯，多烷基化的芳族化合物選自二乙苯和二異丙苯組成的組。
9.權利要求1的方法，其中提供催化劑的步驟包括a)提供多孔無機氧化物，b)用含有無機微孔成形導向劑的液體溶液浸漬該多孔無機氧化物，該導向劑提供氫氧離子，其中液體溶液的量不超過無機氧化物孔體積的約100％，液體溶液中微孔成形導向劑的濃度范圍為從約25wt％到約60wt％，以及c)將浸漬的多孔無機氧化物在高的合成溫度下加熱足夠長的一段時間，以形成含有沸石的產(chǎn)物。
10.權利要求9的方法，其中無機微孔成形導向劑的液體溶液是氫氧化鈉水溶液。
11.權利要求1的方法，其中沸石Y的晶體尺寸不大于約50nm。
12.權利要求1的方法，其中沸石Y的晶體尺寸不大于約25nm。
13.權利要求1的方法，其中沸石Y的鈉含量不大于約0.2wt％。
14.權利要求1的方法，其中沸石Y的鈉含量不大于約0.1wt％。
15.權利要求1的方法，其中沸石Y的鈉含量不大于約0.05wt％。
16.權利要求1的方法，其中催化劑含有耐火氧化物粘合劑。
17.權利要求16的方法，其中所述耐火氧化物粘合劑包括一種或多種氧化物，該氧化物選自二氧化硅、氧化鋁、二氧化硅-氧化鋁、二氧化鈦和氧化鋯組成的組。
18.權利要求1的方法，其中所述沸石Y含有一種或多種金屬，該金屬選自Pt、Pd、Ir、Ru、Rh、Os、Fe、Co、Ni、La、Ce、Pr、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Cu、Ag和Au組成的組。
19.權利要求1的方法，其中所述沸石Y含有鑭，且其中鑭與沸石的質量比為至少約0.04。
20.權利要求1的方法，其中沸石Y的介孔與微孔的體積比為從約0.2到約0.6。
21.權利要求1的方法，其中所述催化劑的BET表面積為至少約275m2/g，且其中所述沸石Y具有稀土金屬組分，稀土金屬對沸石的質量比為至少約0.04，其中沸石的介孔與微孔的體積比為從約0.2至約6.0，晶胞尺寸為從約24.6到約24.9。
22.權利要求1的方法，其中烷基化反應條件包括溫度為從約-40℃至約250℃，壓力為從約1bar至100bar，WHSV為從約0.1hr-1至約500hr-1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于烴類化合物烷基化的方法，包括提供含有晶體尺寸不超過100nm的沸石Y的催化劑，并將可烷基化的烴與烷基化劑在該催化劑存在下，在烷基化反應條件下反應，以提供研究法辛烷值超過99.5的汽油產(chǎn)物。
文檔編號C01B39/02GK1918088SQ200580004384
公開日2007年2月21日 申請日期2005年2月7日 優(yōu)先權日2004年2月9日
發(fā)明者高興濤, 約翰尼斯·亨德里克·凱格勒, 勞倫斯·L·默雷爾, 菲利普·J·安杰文 申請人:Abb路慕斯全球股份有限公司