[01214458]轻质烷烃异构化催化新材料及新催化剂开发

随着我国石油工业与汽车工业的快速发展和对环保的日益重视,对汽油质量提出了更高的要求。我国高辛烷值汽油组分比例过低,大约占总量的9%,而FCC 汽油占调和汽油的80%以上,其研究法辛烷值平均为89～90,达不到汽油出厂标准。如何提高汽油,尤其是轻质烷烃的辛烷值一直是炼油工业需要解决的主要问题之一。开发轻质烷烃异构化技术,对提高汽油辛烷值、生产高标准汽油具有十分重要的意义。当前中国石油石化企业拥有丰富的异构化原料油品资源,每年有大量的直馏石脑油、加氢裂化石脑油和油田轻烃可作为C5/C6 烷烃异构化原料,急待通过异构化技术提升这些油品的品质。而我国目前尚无工业异构化生产装置,烷烃异构化方面的研究基本在科研院所、企业内零散开展,多数处于实验室研究阶段。异构化技术能够早日建成工业装置,将对改变中国石油石化企业的汽油组成结构,提高汽油质量生成高标准的清洁燃料产生重大的推动作用。 传统的异构化催化剂存在异构化过程不易控制,易发生破坏烷基化,副产物多,异构化油收率低等缺点。而且无论是中温型还是低温型异构化催化剂都采用贵金属元素,所以催化剂成本高,难以推广应用。本项目以解决生产重大需求问题为目标,以该领域国内外研究现状为基础,开辟全新的研究思路,创新性的提出将有机金属氢基配合物作为烷烃异构化催化剂活性组分,独辟蹊径的开发出针对轻质烷烃异构化的金属有机催化新材料及新催化剂,所以本项目开发的金属有机催化新材料及新催化剂具有较强的独创性。 本研究通过合成三苯氧磷基有机金属氢化物,茂金属化合物,过渡金属硼化物和过渡金属磷化物等催化新材料,构建了金属氢化物/β分子筛负载化烷烃异构化催化剂体系。催化剂对正己烷、正戊烷异构化具有优良的催化性能,首次证明了此类金属氢化物/Hβ催化剂催化轻质烷烃异构化的可行性,并具有较高的异构烷烃收率。如NiP/Hβ催化剂对单独的正己烷、正戊烷催化异构化,异构烷烃收率分别达到76.8%、65.2%。对C5/C6混合原料的异构化,正己烷和正戊烷的异构化率分别可达到80%、70.1%,总体液收率达到98.9%,相比原料,产品辛烷值提升40-50个单位。按照目前汽油计算,每吨汽油大约200元/单位辛烷值。经过该催化剂处理,每吨轻质烷烃的价格将有8000-10000元的增加。按照每年30万吨轻质烷烃计算,每年可以创造约2.5亿元的效益。通过分析表征,提出了过渡态模型及催化轻质烷烃异构化机理,这为将金属氢化物催化剂应用到轻质石脑油异构化反应中提供了实验与理论依据而且本研究合成的过渡金属氢基配合物催化剂体系,成本相对低廉,操作成本低,具有很好的经济效益和市场竞争力。 本研究以解决生产重大需求问题为目标,以该领域国内外研究现状为基础,开辟全新的研究思路,独辟蹊径的提出轻质烷烃异构化金属有机催化新材料及新催化剂研究课题,为形成轻质烷烃异构化超前技术做储备。纵观该领域研究历史及现状,国内外还没有人提出利用金属有机催化新材料及形成的新催化剂作为烷烃异构化反应的催化剂。因此本研究内容及成果具有显著的先进性。本项目最终得到了可进一步工业中试研究的轻质烷烃异构化金属氢化物/β分子筛催化剂,成本约是贵金属催化剂的三分之一,具有很好的经济效益和市场竞争力。