程 伟,程晓晶,王雪枫
(新疆大学石油与天然气重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830000)
直馏汽油是原油经直接分馏而得到的汽油。其沸点范围通常为初馏点至205 ℃或215 ℃,主要含C4~C12的饱和烃,还含有少量硫化合物。中国石化集团公司系统商品汽油构成中约有12%~19%的直馏汽油,而中国石油天然气集团公司系统商品汽油构成中则约有35%以上的直馏汽油。直馏汽油辛烷值因原油产地而异,但都不高。由环烷基石油制得的直馏汽油辛烷值一般在60以上;由石蜡基石油制得的直馏汽油辛烷值一般在40~50。汽油中不同烃类分子的辛烷值高低有如下规律:对于结构近似的烷烃和烯烃分子,烯烃的辛烷值高于烷烃,且随着烃类碳数的增加,这种差距越来越显著;支链的烷烃比直链烷烃辛烷值高。一般而言,烷烃支链数越多,辛烷值越高,烯烃的支链对其辛烷值影响不大。低碳烃的辛烷值高于高碳烃,芳烃的辛烷值高于同碳数的其它烃类。
我国于2000年1月1日起施行了无铅汽油政策。所售商品汽油为无铅90#、93#、97#商品汽油调合油。直馏汽油比例较大的炼油厂要使出厂汽油达标,必须对其进行催化改质以提高直馏汽油的辛烷值[1]。
直馏汽油的催化改质是指在一定反应条件和催化剂作用下,汽油组分进行芳构化、环化、异构化、裂化、叠合等一系列反应,使汽油的辛烷值提高。与传统的重整工艺相比,它对原料的要求低,并且可以在低压、非临氢、300~430 ℃下操作,工艺简单,装备投资及操作费用低。
直馏汽油的异构反应机理随催化剂的不同而不同:采用酸性催化剂时,异构化反应通过正碳离子链传递的方式来完成。正构烷烃吸附于催化剂的酸中心上形成正碳离子,正碳离子b位的C—C键易于断裂,并使断裂的基团接在正碳离子位上[2];在金属-酸性双功能催化剂上,异构化反应被认为按照下面的步骤进行:第一步,正构烷烃在金属中心上脱氢生成正构烯烃;第二步,正构烯烃吸附在酸性中心上生成正碳离子;第三步,正碳离子发生骨架异构化反应生成异构烯烃;第四步,异构烯烃从酸中心上脱附;最后,异构烯烃在金属中心上加氢生成异构烷烃[3]。
最早使用的直馏汽油改质催化剂是 Friedel-Crafts型催化剂。其活性高,但选择性差,对设备腐蚀严重。后来,在高比表面积载体上负载贵金属制成的双功能加氢异构化催化剂解决了设备腐蚀的问题,但是活性稍低。另外,固体超强酸催化剂的研究也取得了一系列成果。这些催化剂一般都含有一定量的贵金属或者是过渡金属,它们在烷烃异构催化反应中发挥了重要的作用。
多孔材料一般可以被分为3种类型:微孔材料(孔直径<2 nm),介孔材料(孔直径为2~50 nm),大孔材料(孔直径>50 nm)。汽油在多孔材料催化剂上的转化率多与其酸性有关。另外,在多孔材料上负载金属后,可形成“双功能催化剂”,它同时具有酸性功能(主要由载体提供)和金属加氢/脱氢功能(主要由金属提供)。这类催化剂在直馏汽油的改质中使用最多。
1.1.1 以Al2O3为载体的催化剂
在多孔材料催化剂中,早先使用 Al2O3作为载体较多,环球油品公司的 I-8和恩格哈德公司的RD-291均为负载于氯化氧化铝上的Pt催化剂。使用卤化铂/氧化铝为催化剂时,需在原料油中不断加入适量的氯化物以维持反应系统水-氯平衡,防止催化剂上氯的流失,稳定催化剂的酸功能,保证双功能催化剂的催化作用。汪颖军等[4]研究了NiO/WO3/TiO2-Al2O3催化剂对正庚烷临氢异构化反应的催化性能。研究了催化剂中 WO3含量、Ni含量、焙烧温度和还原温度及催化反应温度对临氢异构化反应的影响。实验结果表明,当WO3的质量分数约为20%、Ni为10%时,正庚烷临氢异构化性能最好,此时活性可达15%,选择性可达84%。
目前使用最广泛的多孔材料是沸石分子筛。分子筛具有比表面积大、酸性位多的特点,而且具有规整的孔道结构。几乎所有在其它石油化工生产中用到的分子筛催化剂都用于直馏汽油异构反应。Rafael Roldan等[5]在研究直馏汽油在沸石分子筛上的反应时发现:汽油的转化率与沸石的酸性有关,而产品的分布很大程度上与其孔道结构有关。
1.1.2 丝光沸石
丝光沸石(MOR)的主孔道为一维十二元环通道,主孔道尺寸为0.65 nm×0.70 nm。主孔道之间有八元环相沟通,由于八元环通道排列不规则,一般分子不易进出。丝光沸石的酸性高,酸量大。美国Shell公司的 Hysmoer工艺中使用的就是负载于丝光沸石的Pt催化剂,其优点是使用方便且对原料中存在的硫和水等毒物不敏感。
祝敬民等[6]研究了丝光沸石表面酸性对正戊烷异构化性能的影响。他们认为在丝光沸石中存在两种相互独立的反应活性中心。正戊烷异构化反应的活性中心是位于丝光沸石孔道外端的 B酸和 L酸位,而裂化生焦反应的活性中心是沸石孔道内部脱铝后生成的强酸位。也就是说,在强酸中心上易发生裂化反应生成小分子的烃类,而在中强酸和弱酸中心上则比较有利于异构化反应的进行。
关于对丝光沸石催化剂的改性,邴国强等[7]考察了Ni质量分数、Ni焙烧温度、氟硅酸铵质量分数对正戊烷异构化催化剂 Ni-F/丝光沸石催化剂反应性能的影响。他们选用抚顺石油化工公司催化剂厂生产的钠型丝光沸石为载体,利用氟硅酸铵进行改性。实验表明:当Ni的质量分数为4.0%、焙烧温度为 450 ℃、氟硅酸铵质量分数为 5.0%时,催化剂活性较好,反应温度降幅高达50 ℃。施力等[8]研究了Pd含量对Pd-丝光沸石稳定性的影响。试验表明:载钯0.25%的Pd-丝光沸石催化剂可达到载钯0.5%催化剂的稳定性,此外,还证明了催速失活方法的可行性。Chica等[9]认为,Pt负载的丝光沸石可以有效地催化戊烷和己烷的异构化反应,但是庚烷会被裂化。庚烷在催化剂上裂解的原因与丝光沸石的酸性和结构有关:一方面,丝光沸石的酸性大,容易催化烷烃的裂解反应;另一方面,孔道直径小且是一维的孔道结构,2个支链的烷烃和3个支链的烷烃扩散较少,只能在内部酸性位上继续反应,生成小分子扩散出去。
关于正构烷烃在丝光沸石上的异构化反应机理,柴章民等[10]通过对正己烷异构的研究认为,丝光沸石的质子酸是催化异构化反应的主要酸位。他们对异构化反应过程进行了合理的假设,可以很好地解释产品的分布:① 在丝光沸石表面形成五配位碳离子中间物,这一中间物非常不稳定,可以很快形成正碳离子;② 正碳离子通过氢转移、骨架异构化、β-断链等反应生成异构产物并进一步诱发正碳离子;③ 正碳离子可在丝光沸石上形成双分子环烯类中间产物,中间产物又可以开环形成异构烃类或者加氢形成环烷烃类。经过进一步研究发现,正己烷的异构化活性与NH3-TPD上420 ℃的脱附峰对应的酸浓度成正比[11],这部分酸中心主要是B酸中心,比较容易附着Ⅷ族过渡金属。Malee Santikunaporn等[12]还研究了直馏汽油中的环烷烃在丝光沸石上的反应。他们发现环烷烃出现缩环和开环生成直链烷烃的现象。
1.1.3β沸石分子筛
β沸石分子筛是至今为止唯一具有三维十二元环交叉通道结构体系的分子筛,其线性十二元环通道孔径为0.57 nm×0.75 nm,垂直于Z轴的非线性折曲通道孔径约 0.56 nm×0.65 nm,孔道交叉处的空间大小为0.9~1.0 nm。β沸石分子筛被视为理想的大分子催化剂。王洋等[13]研究了正己烷在β沸石负载碳化钼催化剂上的异构化反应。XRD分析结果表明,催化剂中存在异构化活性较高的β-Mo2C。在反应温度为 270~275 ℃、反应压力为 1.0~1.5 MPa、体积空速为1.0~1.5 h−1和氢烃体积比为200时,正己烷转化率为80%,选择性和异构体收率分别达到 71%和 57%。María Jesús Ramos 等[14]在研究C7~C8混合烷烃组分的异构反应时,发现β分子筛选择性最高。这是因为β分子筛具有三维孔道体系,有利于带支链产物扩散,避免了和其它酸性位的接触,从而减少了烃类的裂解。这是β分子筛的一大优势,因为多支链的烷烃对辛烷值的贡献更大。María Jesús Ramos 等[15]还发现汽油中正构烷烃的转化率随着温度的升高而升高,环烷烃的比例也随着温度的升高而升高。他们还发现异构化反应不但可以提高汽油的辛烷值,而且可以使芳香族类烷烃的苯环打开,从而减少苯及苯基物质。但催化剂是如何使苯环加氢环化从而减少芳香族物质还不清楚。
1.1.4 Y沸石分子筛
在 Y型分子筛中,硅氧和铝氧四面体通过Si—O或Al—O键形成四元环、六元环、八元环等二级结构单元,再由这些二级结构单元互相拼搭,形成β笼。8个β笼按照金刚石晶体式样排列,形成八面沸石笼,八面沸石笼之间通过十二元环沿 3个晶轴方向互相贯通,形成一个晶胞。李芳等[16]认为,Y型分子筛十二元环三维孔道结构有利于积炭中间产物的扩散,从而减少积炭的发生。在催化正庚烷的反应时,由于Y型分子筛为开放的孔道结构,孔口直径足够大,孔道比较短,单取代甲基己烷可以变成多取代甲基烷烃。Le Van Mao等[17]认为,正辛烷在Y型分子筛上的异构化反应离不开催化剂上的“三角形结构”,即酸性位和负载金属及脱附中心形成的结构。酸性催化剂可以使异构化反应在较低的温度下进行,从而减少烃类的裂解。将少量的铝负载 Pt-HY制成的催化剂上,增加了 C5~C7产物中异构产物的含量。而且Zn、Cd负载的Pt-HY催化剂也有类似的效果。Denayer等[18]在研究C6~C9正构烷烃在Pt-HY 和 Pt-USY上的反应时发现,碳正离子形成是决定反应速率的步骤。因为这一步骤会影响多种物质在催化剂上的吸附,从而影响C6~C9正构烷烃的加氢分解和裂化反应。
1.1.5 ZSM-5沸石分子筛
HZSM-5是三维十元环骨架结构十元环的分子筛,孔径尺寸约为 0.55 nm。由于孔道尺寸均匀,没有小尺寸窗口的超笼,因此从空间上抑制了大分子积炭的生成。另外,HZSM-5的硅铝比可以从10调变到无穷大。这一特点使其具有良好的耐热性和水热稳定性以及较强的耐酸能力。直馏汽油在HZSM-5上经过异构反应后,生成的单支链的异构烷烃和环烷烃比较多,而多支链的环烷烃较少。在HZSM-5上,能生成尺寸较大烷烃的异构反应通常是在其孔道交叉处进行的。但是,带有支链的烯烃,特别是一个碳原子带有两个甲基的烯烃,不能从孔口扩散出去,只能进一步发生裂解反应。单链的烯烃可以从孔口扩散出去,形成单链的烷烃。同时发现,HZSM-5的选择性较低。原因主要有两方面:①HZSM-5的孔口较小,孔道异构化中间产物在孔道停留的时间会变长,会导致碳原子的再次重排或者裂解为更小的分子;②多支链的烷烃扩散不出去,只有开环变成小分子异构烷烃和正构烷烃。Lugstein等[19]研究了n-C8在Co/ZSM-5 和 Ni/ZSM-5的异构化反应。他们认为正辛烷可以在金属上迅速加氢或脱氢,但是在酸性位上烷基中间产物重排或发生碳碳键断裂的速度较慢。这很可能是因为ZSM-5较小的孔口半径以及环烷烃优先吸附在酸性位上,难以脱附有关。
de Lucas等[20]研究了挤条(以膨润土做挤条载体)和不挤条的ZSM-5、丝光沸石及β沸石在正辛烷异构反应中的催化性能。与未挤条的 ZSM-5相比,挤条的ZSM-5活性下降,这主要归因于挤条载体中和了部分酸位;但对丝光沸石及β沸石则相反,挤条后活性反而增加。他们认为这是由于非骨架铝与B酸产生协同作用,提高了催化剂的酸强度。另外,挤条载体提供了很多介孔和大孔,避免了负载金属造成的部分孔口堵塞。
由上述文献报道可知,丝光沸石的优点是其酸性比较高,反应可以在较低的温度下进行。其缺点是失活速度比较快,同时产物中的小分子烃类较多,支链烷烃较少。β分子筛和HY分子筛的优点是孔径大、孔道短、分子与酸中心接触容易、反应比较充分、产品支链烷烃和环烷烃的比例高、效果好。其缺点是这两种分子筛的制备过程比较繁琐和复杂,价格较高。ZSM-5分子筛的优势在于耐热性和水热稳定性好,具备较强的耐酸能力,同时其三维孔道结构有利于物质的扩散,而且制备方法简单易学,工业化前景较好。它的不足在于孔口直径小,产品多支链的烃类较少。总体来说,如果对ZSM-5分子筛进行合适的改性处理,可以成为优良的直馏汽油异构催化剂。
1.1.6 沸石分子筛的金属改性
在分子筛催化剂上负载什么样的金属一直是这一领域研究的热点。由上述文献报道可知,Pt、Pd和一些过渡金属如Ni、Co、Mo等。铂金属具有较好的加氢和脱氢能力,而且还具有一定的清除积炭的能力。Ramos等[21]研究了负载铂的沸石分子筛对汽油的催化作用。他们发现多支链环烷烃与支链烷烃的比例随着温度的升高而变大。与 Pd基催化剂相比,Pt基催化剂更能促进苯基化合物的加氢,因为Pt的加氢和脱氢能力更强。他们还发现,与β沸石相比,丝光沸石负载Pt以后更有利于汽油的异构化反应,而这两种氢型催化剂更有利加氢裂化反应。王军等[22]在研究脱铝Y沸石及ZSM-5上负载Pt的催化剂对正庚烷加氢异构化的效果时发现,提高催化剂 Pt含量能提高反应的催化率和异构化的选择性,但是Pt的含量过高则性能提高不明显。载体酸性的增加可以大幅度地提高催化性能,但是异构化产物的选择性降低。同时提出ZSM-5较小的孔径不利于异构化反应进行,并为提高以ZSM-5分子筛为载体的催化剂的异构化功能提供了理论依据。
除了贵金属以外,人们还尝试用普通金属代替贵金属,在催化性能不变的前提下降低催化剂的成本。李玉华等[23]以ZSM-5分子筛为载体,负载Fe、Zn的氧化物,进行直馏汽油催化改质。研究发现:①以ZSM-5为载体,Fe、Zn氧化物为活性组分制备的直馏汽油改质催化剂可以促进烃的异构化、环化和芳构化,提高汽油的辛烷值;②以Fe为主活性组分、ZnO为助剂,制备的Fe-Zn/ZSM-5催化剂可以作为直馏汽油改质催化剂。实验结果表明,以硅铝摩尔比为50的ZSM-5分子筛为载体,以Fe2O3为活性组分、ZnO为助剂所制备的催化剂,在常压、320 ℃条件下对直溜汽油进行催化改质,可使产品辛烷值从50(RON)提高到85左右,且催化剂具有较好的活性、稳定性。金属对ZSM-5催化剂改性不会使其总酸量改变很大,但可以使弱酸部位明显向高温方向移动,而其弱酸部位被认为是生成芳烃的活性部位[24],同时发现Zn改性的ZSM-5催化剂表面积炭较少,具有较好的稳定性[25]。除了金属锌以外,其它普通金属也用于催化剂的负载中。Lugstein研究了Co和Ni对ZSM-5催化庚烷异构的影响。在 Co的催化剂上,产品中甲烷和乙烷的含量高。在Ni的催化剂上,丙烷和丁烷的含量较高。而且含Ni催化剂活性要高于含Co催化剂的活性。除了上述金属以外,人们还发现Cr可以促进烷烃的异构化反应,抑制烷烃的裂解反应。Santikunaporn等[26]在研究直馏汽油异构中通过缩环聚和开环反应来增加辛烷值时,发现Ir具有很好的选择性开环作用。甲基环烷烃首先异构化生成乙基环烷烃和双甲基环烷烃,随着温度的升高,乙基环烷烃和双甲基环烷烃生成C7异构化产品或者获得裂解产物,而且温度越高裂解产物越多,异构产物越少。
除了上述研究以外,小晶粒的催化剂也逐渐引起人们的关注。如Chica等对β沸石的微晶(0.03 μm)样品的研究结果表明,尽管其酸性低,但活性和选择性都比普通的沸石高。在相同转化率条件下,对带2个和3个侧链的异构产物的选择性比普通沸石高。这主要归因于晶粒直径越小,孔道长度越短,反应物和产物的扩散速率就越快。
总的来说,分子筛载体的结构及酸性在很大程度上决定了各类异构反应的进行及进行的程度。通常孔径大、孔道短、晶粒小的分子筛异构效果较好。对于双功能分子筛催化剂来讲,金属加氢-脱氢中心必须与载体的酸性中心相匹配才能具有良好的异构化性能。对于贵金属来说,不仅要有足够的含量,还要有较高的分散度。
研究表明,催化剂的酸性对于催化剂的选择性和活性有重要的影响,如可以大幅度地降低反应所需要的温度。为了能在较低温度下使轻质烷烃异构化,人们在很早的时候研究采用超强酸作为异构化催化剂。近四十年来,出现了几种类型的固体超强酸催化剂,包括混合无机盐类(如Al2O3-CuSO4)、负载型固体超强酸、硫酸化的金属氧化物超强酸、负载金属氧化物的固体超强酸、树脂超强酸。
1986 年,Baba[27]首先报道了在 SO42−/ZrO2上加Pt,不但可以提高催化剂的活性,而且可以大大提高催化剂的稳定性。其它过渡金属也加入固体超强酸中,但是没有表现出类似的性质。
范书信[28]将 Pt改性的固体超强酸催化剂引入氧化铝或者硅铝氧化物,可以明显改善催化剂的各项物化性质,提高催化剂的正戊烷异构化活性和稳定性。他们还发现,引入硅铝氧化物的催化剂的综合性能优于单纯引入氧化铝的催化剂。
于中伟[29]研究了 SO4−/ZrO2型催化剂,在总压2.2 MPa、质量空速2.5 h−1、反应温度215~220 ℃和氢/烃比为4的条件下,催化正戊烷异构反应。在连续运转130 h后,反应活性未见明显变化,并且异构化转化率在68%左右,裂化产率<3%,说明该催化剂比较稳定,有一定的工业应用前景。
近年来,我国逐渐开始进行直馏汽油异构化反应的工业化尝试。许多企业和科研单位在这方面做了很多有益的尝试并取得了一定的成果。
金陵石化公司和华东化工学院[30]合作开发了一套1000 t/a的中温型双功能催化剂中试装置,采用贵金属或非贵金属负载的丝光沸石催化剂。操作在临氢条件下进行,C5、C6单程异构化率分别为60%、80%以上。
YDL-01型催化剂系南京雅丹化工有限公司生产的新型汽油异构化催化剂,其主要成分是ZSM-5沸石分子筛,在原异构化催化剂基础上添加了可以催化烯烃齐聚、芳构和烷基化的活性组分,使直馏汽油进行异构化、叠合、环化、芳构化、脱氢等一系列化学反应。目前在庆阳石油化工公司 4104 t/a直馏汽油异构化装置中使用[31]。工业数据表明,YDL-01型异构化催化剂具有较好的活性、选择性和稳定性。汽油烯烃含量很低,异构化汽油辛烷值RON达84,综合收率98.7%。其中汽油收率80.9%,液化气收率 17.8%,是调合低烯烃环保汽油的理想组分[32]。
石油化工科学院开发了多产液化气和柴油裂化技术(MGD)和多产异构烷烃专利技术(MIP)[33]。所用催化剂以ZSM-5为载体。在MGD工艺中,直馏汽油从提升管底部注入,与再生催化剂接触,可以使剂油比达到50以上。这减少了催化剂与原料的接触时间,缩短了反应时间,减少了二次裂化反应,从而降低了汽油组分裂解为液化气的量[34]。多产异构烷烃专利技术(MIP)采用两段反应区,第一段反应区以一次裂化反应为主,采用较高的反应温度和较短的反应时间后进入第二段反应区;第二段反应区通过扩径和补充待生催化剂,降低油气和催化剂流速及反应温度,以增加氢转移和促进异构化反应,同时可以适度控制二次裂化反应[35]。刘洪波[36]介绍了延安炼油厂采用上述技术的情况。结果表明,该技术可以显著提高汽油的辛烷值。李继炳等[37]介绍了中国石化安庆分公司用 MIP技术对加工管输油属于中间基原料油的催化裂化装置进行改造的情况,MIP工艺使用了 CHN-1、MLC-500和LV-23混合催化剂。改造之后,MIP工艺异丁烷含量明显增加,异丁烷与正异丁烯体积比较FCC工艺增加0.4,丙烯含量与FCC工艺保持水平。许友好等[38]介绍了 MIP工艺在高桥石化分公司炼油厂的使用情况,该炼厂使用了MLC-500催化剂。MIP工艺使用后,液体收率升高,汽油烯烃体积降低,饱和烃体积升高,其中异构烷烃的体积占了 70%以上。
CGG-2是湖南省长沙市晨光科技实验厂研究开发的一种直馏汽油异构催化剂,其主要载体是分子筛,但具体结构未见文献报道。刘福州等[39]在试验中采用CGG-2型直馏汽油异构催化剂,使直馏汽油的辛烷值提高了20个单位,可生产90#汽油调合组分,为工业化生产提供了可靠数据。刘会强[40]介绍了这种催化剂在长庆油田马岭炼油厂的使用情况,该厂采用了兰州炼油化工设计院开发的直馏汽油异构化工艺。在该工艺条件下,催化剂的活性高,稳定性好,结焦少,生产的 90#汽油符合车用汽油质量要求。赵俊燕等[41]介绍了 CGG-2型非临氢重整催化剂在巴喀原稳厂的使用情况及其特点。该催化剂利用Co、Ni、W、Mo金属组合替代了传统的Pt贵金属,调整了催化剂的酸性强度,选择性极好,抑制了加氢裂化和生焦反应。
中国石化石油化工科学研究院开发了一种非临氢改质技术。该技术以 C4馏分和直馏汽油为混合原料,在低压、非临氢的条件下,采用的催化剂为改性分子筛和Al2O3混合挤条而成,但具体结构亦未见文献报道。雷坚[42]认为,直馏汽油非临氢改质技术具有流程简单、投资小、操作条件缓和、干气产率低、经济效益高的特点。该技术使用的催化剂使低辛烷值的直馏汽油和 C4馏分混合,发生选择性裂解、异构、齐聚和环化脱氢等一系列复杂反应,可以生产出辛烷值高且烯烃含量低的稳定汽油和富含烷烃的液化气。宋志刚[43]在实验室条件下论证了该项技术和催化剂。实验室研究表明,直馏汽油不含烯烃且链烷烃含量较高,但辛烷值很低,而且安定性差。通过非临氢改质可使芳烃含量明显增加,MON提高10~20个单位,同时还可生产部分液化石油气。酸性催化剂上的反应机理表明,同种类型的原料大分子比小分子更易反应,因此较小分子组成的汽油馏分应该在较苛刻的条件下进行改质。高温、高剂油比、短接触时间既有利于较小分子汽油馏分的改质,又有利于减少干气及焦炭的生成,其产品分布较为理想。天津石油化工厂经过论证采用了该技术,经过近3个生产周期的工业运转,装置运行正常,产品质量稳定,较好地解决了直馏汽油和C4馏分的出路问题[44]。扬州石油化工厂和沈阳石蜡化工有限公司的使用情况表明,该技术生产的烯烃含量很低的高辛烷值汽油调合组分可以用于调合汽油,降低调合汽油的烯烃含量,提高调合汽油的辛烷值[42]。张玉海等[45]介绍了扬州石油化工厂技术改造后的效果,直馏汽油改质后辛烷值提高31(RON)以上,烯烃含量小于2%,调合后汽油烯烃含量降低到 35%以下,实现了汽油质量升级。
固体超强酸作为一种潜在的新型异构化催化剂受到了人们的普遍重视。由于固体超强酸易流失且容易产生腐蚀,所以尽管有许多专利报道,但还没有出现工业化应用的报道。
直馏汽油异构催化剂目前主要集中在以沸石分子筛为载体的双功能催化剂的研发及应用上。拓展分子筛的种类以及如何在催化性能不变的前提下取代贵金属是当前催化剂研究的一个方向。在工业应用方面,有很多具有知识产权的成果在应用。改性的丝光沸石应用较广泛,经过改性的 Y沸石和ZSM-5也有一定的竞争力。在工艺选择上,由于化学反应平衡的限制,一次通过的异构化工艺不可能将原料中的正构烷烃完全转化为异构烷烃。因此需要将异构烷烃分离出去,将剩余的正构烷烃再返回到反应器中以获得更高的转化率,异构化汽油的辛烷值才能达到较高的水平。
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