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CN113646287A - 新型沸石、所述沸石的制备方法及所述沸石用于转化芳族烃的用途 - Google Patents

新型沸石、所述沸石的制备方法及所述沸石用于转化芳族烃的用途 Download PDF

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CN113646287A CN202080025466.0A CN202080025466A CN113646287A CN 113646287 A CN113646287 A CN 113646287A CN 202080025466 A CN202080025466 A CN 202080025466A CN 113646287 A CN113646287 A CN 113646287A
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Abstract

可以制备新型MEL骨架类型沸石以具有小的微晶尺寸和期望的二氧化硅/SiO2摩尔比。包含这样的MEL骨架类型沸石的催化剂组合物在异构化C8芳族混合物中可以是特别有利的。用于转化C8芳族烃的异构化方法可以有利地利用包含MEL骨架类型沸石的催化剂组合物。

Description

新型沸石、所述沸石的制备方法及所述沸石用于转化芳族烃 的用途
发明人：Paul Podsiadlo,Eric D.Metzger,Wenyih Frank Lai,Ali A.Kheir,Dominick A.Zurlo,Jocelyn A.Gilcrest,Kathleen M.Keville
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年3月29日提交的美国临时申请号62/826,317和于2019年7月11日提交的欧洲专利申请号19185757.2的优先权和利益，它们的公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开内容涉及沸石材料、它们的制备方法及它们在芳族烃转化中的用途。特别地，本公开内容涉及MEL骨架类型沸石材料、它们的制造方法及它们在异构化C8芳族烃中的用途。本公开内容例如可用于制备二甲苯，尤其是对二甲苯的方法，包括在异构化催化剂存在下，特别是在液相中异构化C8芳族烃的混合物的步骤。
背景技术
通常通过在对二甲苯分离/回收系统中从包含对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯和非必要地，EB的富含对二甲苯的芳族烃混合物中分离对二甲苯来生产高纯度对二甲苯产物。对二甲苯回收系统可以包括例如现有技术中已知的结晶器和/或吸附色谱分离系统。由对二甲苯回收系统产生的贫含对二甲苯的料流(在分离对二甲苯晶体时来自结晶器的"滤液"，或来自吸附色谱分离系统的"残液(raffinate)"，在本公开内容中统称为"残液")富含间二甲苯和邻二甲苯，并且含有浓度通常低于其在由间二甲苯、邻二甲苯和对二甲苯组成的平衡混合物中的浓度的对二甲苯。为了提高对二甲苯的产率，可以将残液料流供入异构化单元中，其中二甲苯在接触异构化催化剂体系中经历异构化反应以产生与残液相比富含对二甲苯的异构化流出物。在非必要地分离和除去可在异构化单元中产生的轻质烃之后，异构化流出物的至少一部分可再循环至对二甲苯回收系统，形成"二甲苯回路(xylenesloop)"。
二甲苯异构化可以在C8芳族烃基本上处于气相中的条件下在异构化催化剂存在下进行(气相异构化，或"VPI")。
已经开发了新一代技术以允许二甲苯在显著更低的温度在异构化催化剂存在下异构化，其中C8芳族烃基本上处于液相中(液相异构化，或"LPI")。LPI相对于传统VPI的使用可以减少加工C8芳族进料所需的相变(液体至蒸气/从蒸气至液体)的次数。这以显著节能的形式为该方法提供了可持续性优点。对于任何对二甲苯生产装置来说，除了VPI单元之外或代替VPI单元，部署LPI单元将是高度有利的。对于缺乏LPI的现有对二甲苯生产设施，添加LPI单元以补充VPI单元或替换VPI单元将是高度有利的。
示例性LPI方法和可用于其的催化剂体系描述于美国专利申请公开号2011/0263918和2011/0319688、2017/0297977、2016/0257631和美国专利号9,890,094中，它们的内容全文通过参考引入本文。在这些参考文献中描述的LPI方法中，通常使用MFI骨架类型沸石(例如ZSM-5)作为催化剂。
由于LPI方法的许多优点并且需要部署这种技术，因此还需要改进这种技术，特别是所使用的催化剂。本公开内容满足该需求及其它需求。
在信息披露声明(37CFR 1.97(h))中引用的参考文献：W.O.2000/010944；U.S.5,689,027；U.S.6,504,072；U.S.6,689,929；U.S.Pub.No.2002/0082462 A1；美国公开号2014/0350316 A1；美国公开号2015/0376086 A1；美国公开号2015/0376087 A1；美国公开号2016/0101405 A1；美国公开号2016/0185686 A1；美国公开号2016/0264495 A1；美国公开号2017/0210683 A1；美国专利申请公开号2011/0263918；2011/0319688；2017/0297977和2016/0257631；U.S.9,738,573；U.S.9,708,233；U.S.9,434,661；U.S.9,321,029；U.S.9,302,953；U.S.9,295,970；U.S.9,249,068；U.S.9,227,891；U.S.9,205,401；U.S.9,156,749；U.S.9,012,711；U.S.7,915,471；和美国专利号9,890,094和10,010,878；U.S.6,448,459；美国公开号2017/0204024 A1。
发明内容
已经以令人惊讶的方式发现，可以制备具有非常小的微晶尺寸的新型类别的MEL骨架类型沸石。当作为催化剂用于在液相("LPI")中操作的C8芳族化合物异构化方法中时，该新型类别的MEL骨架类型沸石表现出令人惊讶高的性能。这种高性能包括高异构化活性、低二甲苯损失、低甲苯产率、低苯产率、低C9+芳族化合物产率和高对二甲苯选择性中的一种或多种，特别是当与使用ZSM-5沸石作为催化剂的类似液相异构化方法相比时。非常令人惊讶的是，这类新型MEL骨架类型沸石的高异构化活性使得能够在极高的重时空速("WHSV")，如5小时-1(和甚至10小时-1)和更高，例如在≥10小时-1下，如在甚至15小时-1下实现C8芳族烃的有效和高效的LPI。
因此，本公开内容的第一方面涉及包含多个微晶的MEL骨架类型沸石材料，其中所述微晶的至少75％具有通过透射电子显微镜图像分析测定的至多200纳米，优选至多150纳米，优选至多100纳米，和更优选至多50纳米的微晶尺寸。
本公开内容的第二方面涉及用于制备根据本公开内容的第一方面的任何沸石材料的方法，所述方法包括：(I)由硅源、铝源、碱金属(M)氢氧化物、选自由四丁基铵("TBA")化合物、含7-12个碳原子的烷基二胺及其混合物和组合组成的组的结构导向剂(SDA)源、水和非必要的晶种形成合成混合物，其中所述合成混合物具有以下摩尔比的总体组成：
Figure BDA0003283816680000031
Figure BDA0003283816680000041
(II)使所述合成混合物经历结晶条件，所述条件包括在100℃-150℃的温度加热所述合成混合物以形成包含固体材料的反应混合物；和(III)由所述反应混合物获得沸石材料。
本公开内容的第三方面涉及催化剂组合物，其包含根据本公开内容的第一方面的任何沸石材料。
本公开内容的第四方面涉及包含C8芳族烃的进料的转化方法，所述方法包括：(I)将所述芳族烃进料供入转化反应器；和(II)在转化条件下使至少部分在液相中的C8芳族烃与包含MEL骨架类型沸石的转化催化剂组合物接触，以进行所述C8芳族烃的至少一部分的异构化而制备转化产物流出物。
本公开内容的第五方面涉及包含C8芳族烃的进料的转化方法，所述方法包括：(I)将所述芳族烃进料供入转化反应器；和(II)使基本上在液相中的C8芳族烃与B1-B9任一项的催化剂组合物在转化反应器中在转化条件下接触以实现所述C8芳族烃的至少一部分的异构化以产生转化产物流出物，其中所述转化条件包括足以将C8烃保持在液相中的绝对压力、150-300℃的温度和2.5-15的WHSV。
附图说明
在附图中：
图1、2和3分别是本公开内容的实施例A1中合成的ZSM-11沸石的X-射线衍射("XRD")图、扫描电子显微镜("SEM")图像和透射电子显微镜("TEM")图像。
图4、5和6分别是本公开内容的实施例A2中合成的ZSM-11沸石的XRD图、SEM图像和TEM图像。
图7、8和9分别是本公开内容的实施例A3中合成的ZSM-11沸石的XRD图、SEM图像和TEM图像。
图10是显示在本公开内容的示例性方法中随WHSV变化的对二甲苯选择性的图。
图11是显示在图10所示的相同示例性方法中随WHSV变化的A9+产率的图。
图12是显示在图10和11所示的相同示例性方法中随WHSV变化的二甲苯损失的图。
详细描述
在本公开内容中，方法描述为包括至少一个"步骤"，应当理解，每个步骤是可以在方法中按连续或不连续方式进行一次或多次的动作或操作。除非另有相反规定或上下文明确表明不同，则方法中的多个步骤可以按它们所列的顺序依次进行，有或者没有与一个或多个其它步骤重叠，或按任何其它顺序进行，视情况而定。另外，一个或多个，或甚至全部步骤可以在材料的相同或不同的批次方面同时地进行。例如，在连续方法中，虽然方法中的第一步骤正对于刚刚供入方法起点的原料进行，但是第二步骤可以同时地对于通过处理在第一步骤中在早期供入该方法的原材料而产生的中间产物进行。优选地，这些步骤以所述顺序进行。
除非另有说明，否则本公开内容中表示数量的所有数字应理解为在所有情况下由术语"大约"修饰。还应该理解，说明书和权利要求中使用的数值构成具体的实施方案。已经努力确保实施例中数据的精度。然而，应当理解，由于用于进行测量的技术和设备的限制，任何测量数据固有地包含一定水平的误差。
本文所使用的不定冠词“a”或“an”应该是指“至少一种”，除非有相反规定或上下文明确表明不同。因此，使用"醚"的实施方案包括其中使用一种、两种或更多种醚的实施方案，除非另有说明或上下文明确指出仅使用一种醚。
本文所使用的"基本上由......组成"是指组合物、进料或流出物包含浓度为至少60wt％、优选至少70wt％、更优选至少80wt％、更优选至少90wt％、还更优选至少95wt％的给定组分，基于所讨论的组合物、进料或流出物的总重量。
"微晶"是指材料的晶粒。可以使用显微镜如透射电子显微镜("TEM")、扫描电子显微镜("SEM")、反射电子显微镜("REM")、扫描透射电子显微镜("STEM")等观察具有微观或纳米尺寸的微晶。微晶可以聚集以形成多晶材料。
出于本公开内容的目的，元素的命名依据化学和工程新闻(Chemical andEngineering News)，63(5)，第27页(1985)中描述的元素周期表的版本。
术语"烃"是指(i)由氢和碳原子组成的任何化合物或(ii)在(i)中的两种或更多种此类化合物的任何混合物。
术语"Cn烃"，其中n是正整数，是指(i)在其分子中包含总数为n的碳原子(一个或多个)的任何烃化合物，或(ii)在(i)中两种或更多种此类烃化合物的任何混合物。因此，C2烃可以是乙烷、乙烯、乙炔或它们中的至少两种以任何比例的混合物。"Cm至Cn烃"或"Cm-Cn烃"，其中m和n是正整数且m<n，是指Cm、Cm+1、Cm+2、…、Cn-1、Cn烃中的任一种，或其两种或更多种的任何混合物。因此，"C2至C3烃"或"C2-C3烃"可以是乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丙炔、丙二烯、环丙烷中的任一种，以及其两种或更多种在组分之间和之中以任何比例的任何混合物。"饱和C2-C3烃"可以是乙烷、丙烷、环丙烷或其两种或更多种以任何比例的任何混合物。“Cn+烃”是指(i)在其分子中包含总数为至少n的碳原子的任何烃化合物，或(ii)在(i)中的两种或更多种此类烃化合物的任何混合物。"Cn-烃"是指(i)在其分子中包含总数至多为n的碳原子的任何烃化合物，或(ii)在(i)中的两种或更多种此类烃化合物的任何混合物。"Cm烃料流"是指基本上由Cm烃(一种或多种)组成的烃料流。"Cm-Cn烃料流"是指基本上由Cm-Cn烃(一种或多种)组成的烃料流。
本公开内容提供一类新型MEL骨架类型沸石材料，它们的制备方法，以及它们在转化芳族烃如C8芳族烃异构化中的用途。本公开内容还涉及在新型类别的MEL骨架类型沸石材料存在下转化芳族烃的方法，例如转化C8芳族混合物的异构化方法，特别是在液相中操作的异构化方法。
I.本公开内容第一个方面的新型类别的MEL沸石材料
本公开内容第一个方面的新型类别的MEL骨架类型沸石材料包含多个初级微晶。微晶的至少75％(例如≥80％、≥85％、≥90％或甚至≥95％)具有≤200纳米(例如≤150、≤100、≤80、≤50、≤30纳米)的微晶尺寸。因此，例如，微晶的至少75％(例如≥80％、≥85％、≥90％或甚至≥95％)可具有在cs1至cs2纳米范围内的微晶尺寸，其中cs1和cs2可独立地为5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、140、150、160、180、200，只要cs1<cs2。优选地，cs1＝10且cs2＝150。更优选，cs1＝10且cs2＝50。在本公开内容中，微晶尺寸定义为在透射电子显微镜("TEM")下观察到的微晶的最大尺寸。为了测定微晶尺寸，将沸石材料的样品置于TEM中，并拍摄样品的图像。然后分析图像以确定微晶尺寸及其分布。本公开内容的MEL骨架类型沸石材料的小微晶尺寸产生令人惊讶地高的催化活性和其它性能，如下文所讨论和证明的那样。
本公开内容的MEL骨架类型沸石材料的微晶可以采用各种形状，例如基本上球形、棒状等。在TEM图像中微晶可以具有不规则形状。因此，微晶可以表现出在第一方向上的最长尺寸("初级尺寸")和在垂直于第一方向的另一方向上的宽度("次级尺寸")，其中所述宽度定义为初级尺寸中间的尺寸，如通过TEM图像分析所测定那样。初级尺寸与宽度的比例称为微晶的长径比。在某些实施方案中，微晶可具有通过TEM图像分析测定的在ar1至ar2范围内的平均长径比，其中ar1和ar2可独立地为例如1、1.2、1.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.5、2.6，2.8，3.0，3.2，3.4，3.5，3.6，3.8，4.0，4.2.4.4、4.5、4.6、4.7、4.8和5.0，只要ar1<ar2。在某些实施方案中，优选地，ar1＝1且ar2＝3。在某些实施方案中，优选地，ar1＝1且ar2＝2。
初级微晶可以具有窄的粒度分布，使得按数量计至少90％的初级微晶具有在10至80nm范围内，优选在20至50nm范围内的初级微晶尺寸，如通过分析由TEM拍摄的初级微晶的图像所测定的那样。
本公开内容的MEL骨架类型沸石材料的小微晶可以聚集形成附聚物。附聚物是在微晶边界处具有空隙空间的多晶材料。本公开内容的MEL骨架类型沸石可以包含附聚物，通常是不规则的附聚物。附聚物由初级微晶形成，所述初级微晶可具有如通过TEM图像分析测定的小于80nm，优选小于70nm，和更优选小于60nm，例如小于50nm的平均初级微晶尺寸。
非必要地，MEL骨架类型沸石的初级微晶可以在每个a、b和c晶体矢量中具有通过X-射线衍射测量的小于80nm，优选小于70nm，在一些情况下小于60nm的平均初级微晶尺寸。初级微晶可以非必要地在a、b和c晶体矢量中的每一个中具有通过X-射线衍射测量的大于20nm，非必要地，大于30nm的平均初级微晶尺寸。
本公开内容的MEL骨架类型沸石可包含初级微晶的附聚物连同一些未附聚的初级微晶的混合物。大部分MEL骨架类型沸石，例如，大于50wt％或大于80wt％可以作为初级微晶的附聚物存在。附聚物可以是规则或不规则形式。关于附聚物的更多信息，请参见Walter，D.(2013)Primary Particles-Aglomerates-Agregates，Nanomaterials(DeutscheForschungsgemeinschaft(DFG)编)，Wiley-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA，Weinheim，Germany。DOI:10.1002/9783527673919，第1-24页。
非必要地，本公开内容的MEL骨架类型沸石可以包含≥50wt％，优选≥70wt％，有利地≥80wt％，和更优选≥90wt％的所述不规则附聚物，和非必要地，其基本上由所述不规则附聚物组成，所述不规则附聚物由初级微晶构成，所述初级微晶具有≤200nm，优选≤180nm，优选≤150nm，优选≤120nm，优选≤100nm，优选≤80nm，优选≤70nm，优选≤60nm，优选≤50nm，例如≤30nm的初级微晶尺寸。优选地，本公开内容的MEL骨架类型沸石包含小于10重量％的通过TEM图像分析测定的尺寸>200nm的初级微晶。优选地，本公开内容的MEL骨架类型沸石包含小于10重量％的通过TEM图像分析测定的尺寸>150nm的初级微晶。优选地，本公开内容的MEL骨架类型沸石包含小于10重量％的通过TEM图像分析测定的尺寸>100nm的初级微晶。优选地，本公开内容的MEL骨架类型沸石包含小于10重量％的通过TEM图像分析测定的尺寸>80nm的初级微晶。
优选地，本公开内容的第一和第二方面的MEL骨架类型沸石的所述初级微晶具有小于3.0，和更优选小于2.0的长径比。
所述初级微晶的所述附聚物在TEM图像中通常具有不规则形式，并且可以被称为"次级"颗粒，因为它们由作为"初级"颗粒的微晶的附聚物形成。
在某些实施方案中，本公开内容的MEL骨架类型沸石材料可以具有可以从r1至r2变化的二氧化硅与氧化铝之比R(s/a)，其中r1和r2可以独立地为例如10、12、14、15、16、18、20、22、24、25、26、28、30、32、34、35、36、38、40、42、44、45、46、48、50、52、54、55、56、58、60，只要r1<r2。在某些实施方案中，优选r1＝20且r2＝50。在某些实施方案中，优选r1＝20，且r2＝40。在某些实施方案中，优选r1＝20，且r2＝30。比例r(s/a)可以通过ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)或XRF(X-射线荧光)测定。
在某些实施方案中，本公开内容的MEL骨架类型沸石材料可以具有可以从a1至a2m2/g变化的BET总比表面积A(st)，其中a1和a2可以独立地是例如300、320、340、350、360、380、400、420、440、450、460、480、500、520、540、550、560、580、600，只要a1<a2。在某些实施方案中，优选a1＝400和a2＝500。在某些实施方案中，优选a1＝400且a2＝475。A(st)可以通过BET法(Brunauer-Emmet-Teller法，氮吸附法)测定。本公开内容的沸石材料的高总表面积A(st)是其在用作催化剂(例如用于转化芳族烃的催化剂)时表现出高催化活性的另一个原因。BET方法可以产生所测量材料的总比表面积，包括微孔比表面积组分和中孔比表面积组分。在本公开内容中，中孔比表面积(mesopore specific area)可以称作中孔面积(amesopore area)、介孔面积(mesoporous area)或外部面积。在本公开内容中，总比表面积可以称作总表面积或总面积。
在某些实施方案中，本公开内容的MEL骨架类型沸石材料可以具有是上述总表面积A(st)的≥15％(例如≥16％、≥18％、≥20％、≥22％、≥24％、≥25％)的中孔面积A(mp)。在某些实施方案中，优选A(mp)≥20％×A(st)。在某些实施方案中，优选A(mp)≤40％×A(st)。在某些实施方案中，优选A(mp)≤30％×A(st)。本公开内容的沸石材料的高中孔面积A(mp)是其在用作催化剂(例如用于转化芳族烃的催化剂)时表现出高催化活性的另一个原因。虽然不希望受特定理论束缚，但是据信存在于本公开内容的沸石材料的中孔面积上的催化位点由于高的中孔面积而数量更多，其倾向于比位于沸石材料内部的深通道中的催化位点对催化活性贡献更多。反应物分子到达中孔表面上的催化位点和产物分子离开它们所需的时间较短。相反，反应物分子扩散到深通道中和产物分子扩散出它们将花费显著更长的时间。
在某些实施方案中，本公开内容的MEL骨架类型沸石材料可具有v(hs)的己烷吸附值，其可为v1至v2 mg/g，其中v1和v2可独立地为例如90、92、94、95、96、98、100、102、104、105、106、108、110，只要v1<v2。己烷吸附值可以通过工业中典型的TGA(热重分析)测定。
在某些实施方案中，本公开内容的MEL骨架类型沸石材料可以具有可以从a1至a2变化的α值，其中a1和a2可以独立地是例如500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1500、1600、1800、2000、2200、2400、2500、2600、2800、3000，只要a1<a2。α值可以通过美国专利号3,354，078和Journal of Catalysis，Vol.4，p.527(1965)；第6卷，第278页(1966)和第61卷，第395页(1980)中描述的方法测定。
II.本公开内容第二方面的制备新型类别的MEL沸石材料的方法分子筛材料的合成通常涉及制备合成混合物，所述合成混合物包含分子筛中存在的所有元素的源，通常具有用于调节pH值的氢氧根离子源。在许多情况下，还存在结构导向剂(也称为模板剂或模板)。结构导向剂是据认为促进分子筛形成并且据认为充当模板的化合物，在它们周围可以形成某些分子筛结构并且它们因此促进所需分子筛的形成。各种化合物已用作结构导向剂，包括各种类型的季铵阳离子。
分子筛的合成是一个复杂的过程。需要控制许多变量，以便在所制备的分子筛的纯度、产率和质量方面优化合成。尤其重要的变量是合成模板(结构导向剂)的选择，其通常决定从合成获得哪种骨架类型。季铵离子通常用作沸石催化剂制备中的结构导向剂。
"合成时原样的(as-synthesised)"分子筛在其孔中将含有结构导向剂，并且通常经历煅烧步骤以烧尽结构导向剂并释放孔。对于许多催化应用，期望将分子筛转化为氢形式(H形式)。这可以如下达到：首先通过在空气或氮气中煅烧除去结构导向剂，然后离子交换以用铵阳离子代替碱金属阳离子(通常，钠阳离子)，然后使分子筛经受最终煅烧以将铵形式转化为H形式。然后可以对所述H-形式进行各种"后处理"，例如汽蒸和/或酸处理，以定制晶体的表面性能。这种处理的产物通常称为"后处理的"。
本发明人已经发现，可以制备具有非常小的晶体尺寸并具有高的中孔表面积的MEL骨架类型沸石，特别是通过选择合成混合物组成。
结构导向剂("SDA")选自TBA、含7-12个碳原子的烷基二胺及其混合物和组合。本文所使用的"TBA"是指四丁基铵阳离子。含7-12个碳原子的烷基二胺的实例包括但不限于，庚烷-1，7-二胺、辛烷-1，8-二胺、壬烷-1，9-二胺、癸烷-1，10-二胺和十一烷-1，11-二胺。优选地，结构导向剂是TBA。TBA可以作为卤化物、氢氧化物、其任何混合物等包含在合成混合物中。可以使用TBA的氯化物、氟化物、溴化物、碘化物或其混合物。TBA的优选盐是TBA溴化物，在本文中缩写为TBABr。优选地，SDA:Si的摩尔比为0.005-0.20，和更优选0.01-0.10，特别是0.02-0.05。
本公开内容的MEL骨架类型沸石的摩尔比Si:Al2(也称为二氧化硅与氧化铝或SiO2/Al2O3比)优选大于10，并且可以在例如10-60，优选15-50，优选15-40，优选15-30，例如20-30，例如22-28的范围内。本公开内容的经后处理的MEL骨架类型沸石的Si:Al2比优选为20-300，和更优选20-100。
合适的硅(Si)源包括二氧化硅、二氧化硅的胶体悬浮液、沉淀二氧化硅、碱金属硅酸盐如硅酸钾和硅酸钠、原硅酸四烷基酯和煅制二氧化硅如AerosilTM和CabosilTM。优选地，Si源是沉淀二氧化硅，例如UltrasilTM(可从Evonik Degussa获得)或HisilTM(可从PPGIndustries获得)。
合适的铝(Al)源包括硫酸铝、硝酸铝、氢氧化铝、水合氧化铝如勃姆石、三水铝石和/或假勃姆石(pseudoboehmite)、铝酸钠及其混合物。其它铝源包括但不限于其它水溶性铝盐，或烷氧基铝，如异丙氧基铝，或铝金属，如呈碎片形式的铝。优选地，铝源是铝酸钠，例如浓度为40-45％的铝酸钠水溶液，或硫酸铝，例如浓度为45-50％的硫酸铝溶液。
作为先前提及的Si和Al源的替代或补充，硅铝酸盐也可用作Si和Al两者的源。
优选地，合成混合物中的Si:Al2比为15-70，和更优选15-50，和更优选15-40，例如20-30。
合成混合物还含有碱金属阳离子M+源。碱金属阳离子M+优选选自钠、钾以及钠和钾阳离子的混合物。钠阳离子是优选的。合适的钠源可以是例如钠盐如NaCl、NaBr或NaNO3、氢氧化钠或铝酸钠，优选氢氧化钠或铝酸钠。合适的钾源可以是例如氢氧化钾或卤化钾如KCl或KBr，或硝酸钾。优选地，合成混合物中的M+:Si比为0.1至0.5，和更优选0.2至0.4。
合成混合物还含有氢氧根离子源，例如碱金属氢氧化物如氢氧化钠或氢氧化钾。氢氧化物也可以作为结构导向剂的平衡离子存在或通过使用氢氧化铝作为Al源存在。优选地，OH-:Si的范围大于0.05，并且可以例如在0.05至0.5的范围内。非必要地，OH-:Si比小于0.3。
合成混合物非必要地包含晶种。晶种可以是任何合适的沸石晶种，例如ZSM-5或ZSM-11晶种。优选地，晶种是介孔ZSM-11晶体。优选地，晶种微晶尺寸≤100纳米。这种小微晶尺寸的晶种对于制备本公开内容的具有小微晶尺寸的ZSM-11微晶是尤其有利的。晶种可以例如占合成混合物的大约0至20wt％，特别是大约0至10wt％，优选大约0.01至10wt％，例如大约0.1wt％至大约5.0wt％的量存在。在一个优选的实施方案中，合成混合物包含晶种。
本发明人已经发现，在合成混合物中具有较高固体含量有利于小晶体MEL骨架类型沸石的合成。优选地，H2O:Si摩尔比不大于20，例如，在5至20，优选5至15，尤其是10至15的范围内。
合成混合物可以例如具有以摩尔比表示的组成，如下表A所示：
表A
摩尔比 优选 更优选 特别优选
Si:Al<sub>2</sub> 15-70 15-40 20-30
OH<sup>-</sup>:Si 0.05-0.5 0.05-0.3 0.05-0.2
M<sup>+</sup>:Si 0.10-0.50 0.10-0.40 0.20-0.40
SDA:Si 0.005-0.20 0.01-0.1 0.02-0.08
H<sub>2</sub>O:Si 5-20 5-15 10-15
结晶可以在静态或搅拌条件下在合适的反应容器中进行，例如聚丙烯罐或
Figure BDA0003283816680000131
衬里的或不锈钢高压釜。适合的结晶条件包括大约100℃至大约200℃，例如大约135℃至大约160℃的温度。优选地，温度小于150℃。合成混合物可以在升高的温度保持足以在所用温度下发生结晶的时间，例如大约1天至大约100天，非必要地1至50天，例如大约2天至大约40天。在一些情况下，合成混合物可以在第一温度下保持1小时至10天的第一时间段，然后升高至第二更高的温度保持1小时至40天的时间段。在结晶步骤之后，将合成的晶体与液体分离，洗涤，然后回收。
因为本公开内容的按合成时原样的MEL骨架类型沸石在其孔结构内含有结构导向剂，所以通常在使用前以结构导向剂的有机部分即TBA至少部分地从沸石中除去的方式活化产物。
本公开内容的经锻烧的MEL骨架类型沸石非必要地通过煅烧本公开内容的MEL骨架类型沸石以除去结构导向剂来制备。MEL骨架类型沸石也可以经历离子交换步骤以用其它阳离子替代按合成时原样的产物中存在的碱金属或碱土金属离子。优选的替代阳离子包括金属离子、氢离子、氢前体如铵离子及其混合物，和更优选氢离子或氢前体。例如，本公开内容的MEL骨架类型沸石可以经历离子交换步骤以用铵阳离子替代碱金属或碱土金属离子，然后煅烧以将铵形式的沸石转化为氢形式的沸石。在一个实施方案中，首先本公开内容的MEL骨架类型沸石经历煅烧步骤，有时称为"预煅烧"，以从MEL骨架类型沸石的孔中除去结构导向剂，然后经历离子交换处理，然后经历其它煅烧步骤。
离子交换步骤可包括例如使MEL骨架类型沸石与离子交换水溶液接触。这种接触可以发生例如1至5次。与离子交换溶液的接触非必要地在环境温度下，或者可替代地可以在升高的温度。例如，本公开内容的沸石可以通过在室温下与硝酸铵水溶液接触进行离子交换，然后干燥和煅烧。
合适的煅烧条件包括在至少大约300℃，优选至少大约400℃的温度加热至少1分钟，通常不长于20小时，例如1小时至12小时的时间段。虽然低于大气压的压力可以用于热处理，但是为了方便希望大气压。例如，热处理可以在400至600℃，例如500至550℃的温度，在含氧气体的存在下进行。
本公开内容的经锻烧的MEL骨架类型沸石通常具有具有以下摩尔关系的化学组成:nSiO2:Al2O3，其中n为至少10，例如10至60，更特别是15至40，和更优选20至40，和更优选20至30。
本公开内容的经锻烧的MEL骨架类型沸石可以原样用作催化剂或吸附剂而无需进一步处理，或者可以对其进行后处理，例如汽蒸和/或酸洗。
非必要地，使本公开内容的经锻烧沸石在至少200℃，优选至少350℃，和更优选至少400℃，在一些情况下至少500℃的温度经历蒸汽处理1至20小时，优选2至10小时的时间。非必要地，然后用酸，优选有机酸，如羧酸的水溶液处理经汽蒸的沸石。草酸是优选的酸。非必要地，在至少50℃，优选至少60℃的温度用酸的水溶液处理经汽蒸的沸石至少1小时，优选至少4小时，例如5至20小时的时间段。
优选地，经后处理的MEL骨架类型沸石的化学组成具有以下摩尔关系:nSiO2:Al2O3，其中n为至少20，和更优选至少50，在一些情况下为至少100。
III.本公开内容第三方面的包含第一方面的新型MEL沸石材料的催化剂组合物
本公开内容的MEL骨架类型沸石可以直接用作催化剂，或者可以与一种或多种其它组分如粘结剂和/或第二沸石材料配混。MEL骨架类型沸石可用作吸附剂或催化剂以催化多种有机化合物转化过程，包括许多目前商业/工业重要性的有机化合物转化过程。烃进料的转化可以以任何方便的模式进行，例如在流化床、移动床或固定床反应器中进行，这取决于所需的方法类型。
本公开内容的第三方面涉及催化剂组合物，其包含上述本公开内容的第一方面的MEL骨架类型沸石。催化剂组合物可以基本上不含除MEL骨架类型沸石之外的任何其它组分。在这种情况下，MEL骨架类型沸石是自负载型催化剂组合物。
当在催化剂组合物中在有机化合物转化方法中用作吸附剂或催化剂时，本公开内容的MEL骨架类型沸石应优选至少部分脱水。这可以通过在诸如空气、氮气等的气氛中，在大气压、低于大气压或高于大气压的压力下加热至大约100℃至大约500℃，例如大约200℃至大约370℃的温度持续30分钟至48小时来进行。脱水还可以在室温下仅仅通过将MEL骨架类型沸石放置在真空中来进行，但是要求更长时间以获得足够量的脱水。
本公开内容的MEL骨架类型沸石可以通过与其它材料例如氢化组分、粘结剂和/或基体材料组合配制成催化剂组合物，所述其它材料为成品催化剂提供额外的硬度或催化活性。这些其它材料可以是惰性或催化活性材料。特别地，本公开内容的MEL骨架类型沸石可以与第二沸石，例如在其微晶中具有10元或12元环结构的沸石组合。这样的第二沸石的非限制性实例包括：MWW骨架类型沸石，例如MCM-22、MCM-49和MCM-56；MFI骨架类型沸石如ZSM-5；MOR骨架沸石，如丝光沸石等；以及它们的混合物和组合。所述第二沸石可以优选具有0.5至15的约束指数。当第二沸石包含在催化剂组合物中时，优选MEL骨架类型沸石在催化剂组合物中的浓度为≥50wt％，例如≥60wt％，≥70wt％，≥80wt％，≥90wt％，≥95wt％，基于MEL骨架类型沸石和第二沸石的总重量。
当要发挥加氢-脱氢功能时，这里所述的MEL骨架类型沸石可以与加氢组分如钨、钒、钼、铼、镍、钴、铬、锰或贵金属如铂或钯紧密结合。这样的组分可以通过共结晶的方式掺入组合物中，交换到组合物中达到IIIA族元素(例如铝)在结构中、浸渍在其中或与其紧密物理混合的程度。这样的组分可以浸渍在MEL骨架类型沸石之中或之上，例如，在铂的情况下，通过用含有含铂金属的离子的溶液处理MEL骨架类型沸石。因此，为此适合的铂化合物包括氯铂酸、二氯化铂和含铂胺络合物的各种化合物。也可以使用金属的组合及其引入方法。
如在许多催化剂的情况下，可能期望将本公开内容的MEL骨架类型沸石与耐受有机转化过程中使用的温度和其它条件的其它材料结合。这样的材料包括活性和非活性材料以及合成或天然存在的沸石，以及无机材料，例如粘土、二氧化硅和/或金属氧化物，例如氧化铝。后者可以是天然存在的或呈包括二氧化硅和金属氧化物的混合物的凝胶状沉淀或凝胶形式。与MEL骨架类型沸石结合，即与其组合或在MEL骨架类型沸石的合成期间存在的活性材料的使用倾向于改变催化剂在某些有机转化过程中的转化率和/或选择性。非活性材料合适地充当稀释剂来控制给定方法中的转化量以致产物可以按经济和有序方式获得，而无需采用控制反应速率的其它手段。这些材料可以掺入天然存在的粘土中，例如蒙脱石、膨润土、亚膨润土(subbentonite)和高岭土，例如通常称为Dixie、McNamee、Georgia和Florida粘土的高岭土，或其中主要矿物成分是埃洛石、高岭石、珍珠陶土或蠕陶土的其它粘土，以改善催化剂在商业操作条件下的压碎强度。此类粘土可以按原始开采时的原状态使用或在经历煅烧、酸处理或化学改性之后使用。这些粘结剂材料耐受温度和其它条件，例如在各种烃转化过程中发生的机械磨损。因此，本公开内容的或通过本公开的方法制造的MEL骨架类型沸石可以呈具有粘结剂的挤出物形式使用。它们通常通过形成丸粒、球体或挤出物来结合。挤出物通常如下形成：将分子筛非必要地在粘结剂存在下挤出，并干燥和锻烧所得的挤出物。
与本公开内容的MEL骨架类型沸石结合的或通过本公开内容的方法制造的材料的使用(即，与其组合或在沸石合成期间存在)倾向于改变催化剂在某些有机转化方法中的转化率和/或选择性。非活性材料合适地充当稀释剂来控制给定方法中的转化量以致产物可以按经济和有序方式获得，而无需采用控制反应速率的其它手段。可以将这些材料结合到天然存在的粘土，例如膨润土和高岭土中，以改进催化剂在商业操作条件下的压碎强度。
除了前述材料之外，本公开内容的MEL骨架类型沸石可以与多孔基体材料如二氧化硅-氧化铝、二氧化硅-氧化镁、二氧化硅-氧化锆、二氧化硅-氧化钍、二氧化硅-氧化铍、二氧化硅-氧化钛以及三元组合物如二氧化硅-氧化铝-氧化钍、二氧化硅-氧化铝-氧化锆、二氧化硅-氧化铝-氧化镁和二氧化硅-氧化镁-氧化锆复合。
MEL骨架类型沸石和无机氧化物基体的相对比例可以广泛变化，其中MEL骨架类型沸石含量为大约1至大约100重量％，更通常，特别是当复合材料呈珠粒或挤出物形式制备时，为复合材料的大约50至大约80重量％。
催化剂组合物中优选的粘结剂是高表面积粘结剂，例如比表面积≥200m2/g，甚至≥250m2/g的高表面积氧化铝。比表面积≤150m2/g的低表面积氧化铝也可以起作用。二氧化硅已被证明是催化剂组合物中有用的粘结剂。
在制备催化剂组合物时，可以将呈氢形式、碱形式或其它形式的本公开内容的第一方面的按合成时原样或经煅烧的MEL骨架类型沸石与其它材料如粘结剂、第二沸石和/或加氢金属和其它组分如水混合。混合物可以通过例如挤出、模塑等形成所需的形状。如此形成的催化剂组合物可以非必要地在氮气和/或空气中干燥、煅烧以获得催化剂组合物。催化剂组合物可以进一步与铵盐溶液离子交换，然后干燥和煅烧以获得呈氢形式的催化剂组合物。
本公开内容的第二方面的催化剂组合物可以采用任何形状：圆柱、实心球、三叶体、四叶体、蛋壳球(eggshell sphere)等。可以将催化剂组合物研磨成粉末并原样使用。
在由本公开内容的第一方面的MEL骨架类型沸石制备本公开内容的第二方面的催化剂组合物的方法中，MEL骨架类型沸石材料中的一些初级微晶可以进一步附聚以形成另外的附聚物或使现有的附聚物的尺寸变得更大。
IV.本公开内容的第四和第五方面的使用MEL沸石材料转化芳族烃的方法
某些MEL骨架类型沸石是已知的。MEL骨架类型沸石的实例是描述于例如美国专利号3,709,979；3,804,746；4,108,881；4,941,963；5,213,786；和6,277,355中描述的ZSM-11沸石。据报道ZSM-11用于烃燃料产品的生产中的催化脱蜡。参见,例如,加拿大专利No.CA1281677C.
在用于转化芳族烃如C8芳族烃的方法中使用MEL骨架类型沸石本身是新颖的。因此，本公开内容的第四方面涉及转化包含C8芳族烃的进料的方法，所述方法包括：(I)将所述芳族烃进料供入转化反应器；和(II)在转化条件下使至少部分在液相中的C8芳族烃与包含MEL骨架类型沸石的转化催化剂组合物接触，以进行所述C8芳族烃的至少一部分的异构化而制备转化产物流出物。
通常通过在对二甲苯分离/回收系统中从包含对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯和非必要地，EB的富含对二甲苯的芳族烃混合物中分离对二甲苯来生产高纯度对二甲苯产物。对二甲苯回收系统可以包括例如现有技术中已知的结晶器和/或吸附色谱分离系统。由对二甲苯回收系统产生的贫含对二甲苯的料流(在分离对二甲苯晶体时来自结晶器的"滤液"，或来自吸附色谱分离系统的"残液"，在本公开内容中统称为"残液")富含间二甲苯和邻二甲苯，并且含有浓度通常低于其在由间二甲苯、邻二甲苯和对二甲苯组成的平衡混合物中的浓度的对二甲苯。为了提高对二甲苯的产率，可以将残液料流供入异构化单元中，其中二甲苯在接触异构化催化剂体系中经历异构化反应以产生与残液相比富含对二甲苯的异构化流出物。在非必要分离和除去可在异构化单元中产生的轻质烃之后，异构化流出物的至少一部分可再循环至对二甲苯回收系统，形成"二甲苯回路"。
二甲苯异构化可以在C8芳族烃基本上处于气相中的条件下在异构化催化剂存在下进行(气相异构化，或"VPI")。
已经开发了新一代技术以允许二甲苯在显著更低的温度在异构化催化剂存在下异构化，其中C8芳族烃基本上处于液相中(液相异构化，或"LPI")。LPI相对于传统VPI的使用可以减少加工C8芳族进料所需的相变(液体至蒸气/从蒸气至液体)的次数。这以显著节能的形式为该方法提供了可持续性优点。对于任何对二甲苯生产装置来说，除了VPI单元之外或代替VPI单元，部署LPI单元将是高度有利的。对于缺乏LPI的现有对二甲苯生产设施，添加LPI单元以补充VPI单元或替换VPI单元将是高度有利的。
示例性LPI方法和可用于其的催化剂体系描述于美国专利申请公开号2011/0263918和2011/0319688、2017/0297977、2016/0257631和美国专利号9,890,094中，它们的内容全文通过参考引入本文。在这些参考文献中描述的LPI方法中，通常使用MFI骨架类型沸石(例如ZSM-5)作为催化剂。
惊奇地发现，ZSM-11沸石可用于C8芳族烃的LPI，与使用ZSM-5沸石作为催化剂的方法相比，在常规LPI方法的WHSV下，例如在2.5和5小时-1下，导致显著更低的二甲苯损失。
已经甚至更令人惊讶地发现，通过使用具有小微晶尺寸和/或低SiO2/Al2O3比的本公开内容的新型ZSM-11沸石，LPI方法可以在大范围的WHSV下实现非常高的对二甲苯选择性，使得不仅在常规WHSV如2.5和5.0小时-1，而且在高WHSV>5小时-1，如≥10小时-1，或≥15小时-1和至多20小时-1下操作LPI方法是有利的。使用MFI骨架类型沸石如ZSM-5通常不可行的这种高通量LPI方法(现在通过本公开内容的新型MEL骨架类型沸石成为可能)可以是特别有吸引力的。
任何MEL骨架类型沸石可以包括在转化催化剂组合物中。优选地，MEL骨架类型沸石至少部分呈氢形式。优选地，煅烧MEL骨架沸石。
包括在本公开内容的芳族烃转化方法中的转化催化剂组合物中的MEL骨架沸石可以有利地具有10-60，优选15-50，优选15-40，优选20-40，例如20-30的SiO2/Al2O3摩尔比。这种比例越低，沸石在催化芳族烃转化中的活性往往越高。
转化催化剂组合物中包含的MEL骨架沸石可以有利地包含多个小微晶，例如具有通过TEM成像分析测定≤200nm，优选≤150nm，优选≤100nm，优选≤80nm，优选≤70nm，优选≤60nm，优选≤50nm，例如≤30nm的微晶尺寸的那些。在如此小的微晶尺寸下，沸石在催化芳族烃的转化，尤其是二甲苯的异构化方面是特别有效和高效的。
包含在转化催化剂组合物中的形成MEL骨架沸石的微晶可以包含，基于微晶的总数，≥75％，例如≥80％，≥85％，≥90％，≥95％，最多98％的通过TEM成像分析测定≤200nm，优选≤150nm，优选≤100nm，优选≤80nm，优选≤70nm，优选≤60nm，优选≤50nm，优选≤50nm，例如≤30nm的微晶尺寸的微晶。
包含在转化催化剂组合物中的形成MEL骨架类型沸石的微晶可以形成许多具有不规则形状的附聚物。
包含在转化催化剂组合物中的MEL骨架沸石可以有利地具有可以从a1至a2 m2/g变化的BET总表面积A(st)，其中a1和a2可以独立地是例如300、320、340、350、360、380、400、420、440、450、460、480、500、520、540、550、560、580、600，只要a1<a2。在某些实施方案中，优选a1＝400和a2＝500。在某些实施方案中，优选a1＝400且a2＝475。
包含在转化催化剂组合物中的MEL骨架沸石可以有利地具有为上述总表面积A(st)的≥15％(例如≥16％、≥18％、≥20％、≥22％、≥24％、≥25％)的中孔表面积A(mp)。在某些实施方案中，优选A(mp)≥20％×A(st)。在某些实施方案中，优选A(mp)≤40％×A(st)。在某些实施方案中，优选A(mp)≤30％×A(st)。本公开内容的沸石材料的高中孔面积A(mp)是其在用作催化剂(例如用于转化芳族烃的催化剂)时表现出高催化活性的另一个原因。
除了MEL骨架类型沸石之外，转化催化剂组合物还可以包含粘结剂，例如氧化铝、二氧化硅、氧化锆、锆石、氧化铬、高岭土和其它耐火材料，及其混合物和组合。优选具有高表面积的粘结剂，例如高表面积二氧化硅、高表面积二氧化硅。
除了MEL骨架类型沸石之外，转化催化剂组合物还可以包含第二沸石，例如MFI骨架类型的沸石(例如ZSM-5)、MWW骨架类型的沸石(例如MCM-22、MCM-49等)及其混合物和组合。当包含第二沸石时，优选的是以≥50wt％，例如≥60wt％，≥70wt％，≥80wt％，≥90wt％，或甚至≥95wt％的浓度包含MEL骨架类型沸石，基于MEL骨架类型沸石和第二沸石的总重量。这种第二沸石优选具有10元或12元环及其微晶结构。这种第二沸石优选具有0.5-15，优选1-10的约束指数。
可以包括在本公开内容的芳族烃转化方法中使用的转化催化剂组合物中的特别有利的MEL骨架沸石是本公开的第一方面的那些，如上文详细描述那样。
在接触C8芳族烃，尤其是二甲苯分子时，二甲苯分子可经历异构化反应。通常，芳族烃进料包含对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯和EB。芳族烃进料可以是来自对二甲苯分离/回收系统的残液的一部分。
芳族进料可以源自例如来自C8芳族烃蒸馏塔的流出物、由包含吸附色谱系统的对二甲苯分离/回收系统产生的贫含对二甲苯的残液料流、或由包含对二甲苯结晶器的对二甲苯分离/回收系统产生的贫含对二甲苯的滤液料流、或其混合物。在本公开内容中，残液料流和滤液料流在下文中统称为残液料流。
在某些实施方案中，芳族烃进料可包含c1至c2 wt％的各种浓度C(pX)的对二甲苯，基于芳族烃进料中存在的C8芳族化合物的总重量，其中c1和c2可独立地为例如0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20，只要c1<c2。通常，C(pX)低于在相同温度下由对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯组成的平衡混合物中的对二甲苯浓度。优选地，C(pX)≤15。更优选，C(pX)≤10。更加优选，C(pX)≤8。
在某些实施方案中，芳族烃进料可包含m1至m2 wt％的各种浓度C(mX)的间二甲苯，基于芳族烃进料中存在的C8芳族化合物的总重量，其中m1和m2可独立地为例如20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75或80，只要m1<m2。C(mX)可以显著高于在相同温度下由对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯组成的平衡混合物中的间二甲苯浓度，特别是如果芳族烃进料基本上仅由二甲苯组成并且基本上不含EB时。
在某些实施方案中，芳族烃进料可包含n1-n2 wt％的各种浓度C(oX)的邻二甲苯，基于芳族烃进料中存在的C8芳族化合物的总重量，其中n1和n2可独立地为例如10、15、20、25、30、35、40、45、50，只要n1<n2。C(oX)可以显著高于在相同温度下由对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯组成的平衡混合物中的邻二甲苯浓度，特别是如果芳族烃进料基本上仅由二甲苯组成并且基本上不含EB时。
在芳族烃进料中存在的所有二甲苯当中，间二甲苯和邻二甲苯可以按任何比例存在。因此，间二甲苯与邻二甲苯的比例可以为r1至r2，其中r1和r2可以独立地为例如0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，只要r1<r2。
在某些实施方案中，供给转化反应器的芳族烃进料可以包含总共C(aX)wt％浓度的二甲苯，基于芳族烃进料的总重量，所述C(aX)wt％为c3至c4 wt％，其中c3和c4可以独立地为例如50、55、60、65、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98或99，只要c3<c4。芳族烃进料可基本上由二甲苯和EB组成。
在某些实施方案中，芳族烃进料可包含c5至c6 wt％的C(EB)wt％浓度的EB，基于芳族烃进料的总重量，其中c5和c6可独立地为例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、15、16、18、20、22、24、25、26、28、30，只要c5<c6。优选，2≤C(EB)≤25。更优选3≤C(EB)≤20。还更优选5≤C(EB)≤15。
在某些实施方案中，芳族烃进料包含C8芳族烃(即，二甲苯和EB)，其总浓度为例如≥90、或≥92、或≥94、或≥95、或≥96、或≥98、或甚至≥99wt％，基于芳族烃进料的总重量。
在某些实施方案中，芳族烃进料可包含C(C9+A)wt％浓度的C9+芳族烃，基于芳族烃进料的总重量，所述C(C9+A)wt％为c7至c8 wt％，其中c7和c8可独立地为例如1、20、40、50、60、80、100、200、400、500、600、800、1000，只要c7<c8。
取决于其来源(例如二甲苯蒸馏塔、对二甲苯结晶器或吸附色谱分离系统)，芳族烃进料可包含各种量的甲苯，但通常不大于1wt％，基于芳族烃进料的总重量。
取决于其来源，芳族烃进料可以包含各种量的C7-芳族烃(甲苯和苯合计)，例如按重量计c9至c10 wppm，基于芳族烃进料的总重量，其中c9和c10可以独立地为例如10、20、40、50、60、80、100、200、400、500、600、800、1000、2000、4000、5000、6000、8000、10000、20000，只要c9<c10。
本公开内容的芳族烃转化方法中的示例性转化条件可以包括t1至t2℃的温度，其中t1和t2可以独立地是例如100、120、140、150、160、180、200、220、240、250、260、280、300、320、340、350，只要t1<t2。优选t1＝150且t2＝300。优选t1＝180且t2＝300。优选t1＝200且t2＝280。优选t1＝220且t2＝260。优选t1＝240且t2＝260。与通常在显著更高的温度运行的常规VPI方法相比，该方法的低操作温度可导致显著的能量节省。
本公开内容的芳族烃转化方法中的示例性转化条件可以包括w1至w2小时-1的基于芳族烃进料的流速和转化催化剂组合物的重量的WHSV，其中w1和w2可以独立地是例如0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.0、9.5、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20，只要w1<w2。优选地，w1＝1.0且w2＝20。优选地，w1＝2.0且w2＝20。优选地，w1＝5.0且w2＝20。优选地，w1＝8.0且w2＝10。优选地，w1＝5.0且w2＝15。优选地，w1＝10且w2＝15。其中w1>5.0，例如w1≥8.0，w1≥10，w1≥15的这种高通量方法可以是特别有利的。如上所述并在以下实施例中证明，通过使用本公开内容中第一方面的某些MEL骨架类型沸石，可以实现在这种高WHSV下使用基于ZSM-5的催化剂的常规方法中不可行的高的对二甲苯选择性。
本公开内容的芳族烃转化方法中的示例性转化条件通常包括转化反应器中的内部压力，该内部压力足以在转化反应器中在给定温度下将芳族烃进料中的C8芳族烃的大部分，例如≥80mol％，例如≥85mol％、≥90mol％、≥95mol％、≥98mol％或甚至基本上全部保持在液相中。例如，对于240℃的LPI反应温度，压力通常≥1830kPa。
本公开内容的芳族烃转化方法中的示例性转化条件可包括将分子氢供入到转化反应器中。可以将任何合适量的分子氢供应到转化反应器中。供应到转化反应器的分子氢的示例性量可以是h1至h2 wppm，基于芳族烃进料的总重量，其中h1和h2可以是例如1、2、4、5、6、8、10、20、40、50、60、80、100、200、400、500、600、800或1000，只要h1<h2。优选h1＝4且h2＝250。当将分子氢供应到转化反应器时，高度希望转化反应器中的压力保持足以溶解芳族烃进料中的大部分，例如≥80％、≥85％、≥90％、≥95％、≥98％或甚至基本上所有的分子氢，使得转化反应器中的转化反应基本上处于液相中。虽然不希望受特定理论束缚，据信将一定量的分子氢共进料到转化反应器中可以抑制转化催化剂组合物上的焦炭形成，从而延长转化催化剂组合物的寿命。
已经令人惊讶地发现，在LPI方法中，在没有将氢气共进料到LPI反应器中的情况下，包含MEL骨架类型沸石，特别是本公开内容第一方面的MEL骨架类型沸石的转化催化剂组合物与基于MFI沸石的催化剂组合物，例如基于ZSM-5的催化剂组合物相比表现出低得多的失活率。虽然期望将分子氢共进料到利用基于MFI沸石的催化剂组合物的LPI转化方法以延长催化剂组合物的使用寿命，但在本公开内容的使用基于MEL骨架类型沸石的转化催化剂组合物的方法中不需要这样做，这归因于其极低的失活率，即使在不存在共进料的分子氢的情况下仍如此。因此，在本公开内容的芳族烃转化方法的特别有利的实施方案中，不将分子氢共进料到转化反应器中。氢共进料的此种消除，因此来自转化反应器的氢消耗、氢供应管线、氢压缩机和氢再循环管线的消除，大大简化了方法和系统设计，从而导致系统设备的成本降低，和转化方法和转化反应器的操作更简单和更可靠。
本公开内容的芳族烃转化方法中的二甲苯损失("Lx(1)")可以计算为Lx(1)＝100％×(W1-W2)/W1，其中W1是芳族烃进料中存在的所有二甲苯的总重量，W2是转化产物流出物中存在的所有二甲苯的总重量。在本公开内容的芳族烃转化方法的某些实施方案中，在2.5小时-1的WHSV下，二甲苯损失可达到≤0.2wt％，例如≤0.15wt％，≤0.10wt％，甚至≤0.05wt％的水平，这显著低于使用基于ZSM-5的催化剂组合物的对比方法，如以下实施例中证实那样。
由于异构化反应导致间二甲苯和/或邻二甲苯转化为对二甲苯，来自转化反应器的转化产物流出物可以有利地包含浓度高于芳族烃进料的对二甲苯。转化产物流出物可以进一步包含C9+芳族化合物和C7-芳族化合物，其可以作为芳族烃进料中的杂质供入转化反应器中或由转化反应器中的副反应产生。额外的C9+芳族烃和C7-芳族烃的产生通常与二甲苯损失有关，因此是不期望的。
在本公开内容的芳族烃转化方法的某些实施方案中，所述方法具有至少2.5小时-1的WHSV，并且表现出基于所述转化产物流出物的总重量至多3000wt ppm，例如至多1600wtppm，或至多1000wt ppm的C9+芳族烃产率。通过在转化催化剂组合物中使用MEL骨架类型沸石可实现的这种C9+芳族烃产率，特别是在2.5小时-1的低WHSV下，显著低于在催化剂组合物中使用基于ZSM-5的沸石的对比方法中所表现的产率。
在本公开内容的芳族烃转化方法的某些实施方案中，所述方法具有至少5.0小时-1的WHSV，并且表现出至多1000wt ppm，例如至多800wt ppm，或至多600wt ppm，或至多500wtppm的C9+芳族烃产率，基于所述转化产物流出物的总重量。通过在转化催化剂组合物中使用MEL骨架类型沸石可实现的这种C9+芳族烃产率，特别是在5.0小时-1的低WHSV下，显著低于在催化剂组合物中使用基于ZSM-5的沸石的对比方法中所表现的产率。
在本公开内容的芳族烃转化方法的某些其它实施方案中，所述方法具有至少10小时-1的WHSV，并且表现出至多1000wt ppm，例如至多800wt ppm、或至多700wt ppm、或至多600wt ppm、或至多500wt ppm的C9+芳族烃产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
在本公开内容的芳族烃转化方法的某些其它实施方案中，所述方法具有至少2.5小时-1的WHSV，并且表现出至多1000wt ppm，例如至多800wt ppm、或至多700wt ppm、或至多600wt ppm、或至多500wt ppm的苯产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
在本公开内容的芳族烃转化方法的某些其它实施方案中，所述方法具有至少5.0小时-1的WHSV，并且表现出至多800ppm，例如至多700ppm，或至多600ppm，或至多500ppm的苯产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
在本公开内容的芳族烃转化方法的某些其它实施方案中，所述方法具有至少10小时-1的WHSV，并且表现出至多500ppm，如至多400ppm，或至多300ppm的苯产率。
在本公开内容的芳族烃转化方法的某些其它实施方案中，所述方法具有至少2.5小时-1的WHSV，并表现出至多800ppm，如至多600ppm，至多500ppm，或至多300ppm的甲苯产率。
在本公开内容的芳族烃转化方法的某些其它实施方案中，所述方法具有至少5.0小时-1的WHSV，并表现出至多200ppm，如至多100ppm，或至多50ppm的甲苯产率。
在本公开内容的芳族烃转化方法的某些其它实施方案中，所述方法具有至少10小时-1的WHSV，并表现出至多200ppm，如至多100ppm，或至多50ppm的甲苯产率。
如上所述，使用包含MEL骨架类型沸石的转化催化剂组合物的本公开内容的芳族烃转化方法的优点是在由转化反应器产生的转化产物流出物中的高的对二甲苯选择性，并且在某些实施方案中，甚至在高WHSV>5小时-1，例如≥10小时-1，甚至≥15小时-1下仍如此。在本公开内容中，“对二甲苯选择性”定义为转化产物流出物中所有二甲苯当中的对二甲苯浓度。因此，在某些实施方案中，当芳族烃进料包含基于芳族烃进料中二甲苯的总重量≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的浓度的对二甲苯时，本公开内容的芳族烃转化方法在2.5小时-1的WHSV下表现出≥20％、或≥21％、或≥22％、或≥23％的对二甲苯选择性。因此，在某些实施方案中，当芳族烃进料包含基于芳族烃进料中二甲苯的总重量≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的浓度的对二甲苯时，本公开内容的芳族烃转化方法即使在5.0小时-1的WHSV下仍表现出≥20％、或≥21％、或≥22％、或≥23％的对二甲苯选择性。在某些实施方案中，当芳族烃进料包含基于芳族烃进料中二甲苯的总重量≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的浓度的对二甲苯时，本公开内容的芳族烃转化方法即使在10小时-1的WHSV下仍表现出≥20％、或≥21％、或≥22％、或≥23％的对二甲苯选择性。在某些实施方案中，当芳族烃进料包含基于芳族烃进料中二甲苯的总重量≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的浓度的对二甲苯时，本公开内容的芳族烃转化方法即使在15小时-1的WHSV下仍可以表现出≥20％、或≥21％、或≥22％、或≥23％的对二甲苯选择性。在高WHSV下的这种高的对二甲苯选择性在使用基于ZSM-5的催化剂组合物的比较方法中是不可实现的，并且是特别有利的。在催化剂组合物中使用MEL骨架沸石的本公开内容的转化方法可以在高WHSV下实现如此高的对二甲苯选择性的事实是完全出乎意料且非常令人惊讶的。
本公开内容的芳族烃转化方法的特征可以在于使用包含MEL骨架类型沸石的催化剂组合物的LPI方法。转化反应器可以称为LPI反应器或LPI单元。
LPI方法比VPI方法更节能。另一方面，VPI方法在转化乙苯方面比LPI方法更有效。因此，如果经历异构化转化的芳族烃进料以相当大的浓度包含乙苯，则它可能在仅包括LPI单元而没有VPI反应器(或VPI单元)的二甲苯回路中积聚，除非吹扫一部分进料。进料的吹扫或二甲苯回路中的乙苯积聚都是不期望的。因此，可能期望在芳族化合物生产复合体中同时保持LPI单元和VPI单元。在这种情况下，可以用具有相同或不同组成的芳族烃进料用各种量为LPI和VPI单元进料。在一个实施方案中，LPI单元和VPI单元并联排列，使得它们可以从具有基本上相同组成的公共源接收芳族进料。在另一个实施方案中，LPI单元和VPI单元可以串联运行，使得首先将芳族烃进料供入LPI单元中以实现二甲苯的至少部分异构化以产生LPI流出物，该LPI流出物又被供入VPI单元中，其中发生另外的二甲苯异构化和乙苯转化。或者，VPI单元可以是接收芳族烃进料并产生贫含乙苯VPI流出物的先导单元，该流出物又被供入LPI单元中以进一步进行二甲苯异构化反应。
通过以下非限制性实施例进一步说明本公开内容。许多修改和变化是可能的，并且应当理解，在所附权利要求的范围内，本公开内容可以按不同于本文具体描述的方式实施。
通过以下非限制性实施例进一步说明本公开内容。
实施例
在以下实施例中，"TBABr"代表溴化四丁基铵(模板剂)，"XRD"代表X-射线衍射，"SEM"代表扫描电子显微镜，"TEM"代表透射电子显微镜，"DI水"代表去离子水，"HSA"代表高表面积(即，具有≥200m2/g的比表面积)，"LSA"代表低表面积(即，具有≤150m2/g的比表面积)；除非另有说明，否则所有份数均按重量计。
微晶尺寸的测量
微晶(即，初级颗粒)尺寸的测量如下进行。拍摄沸石样品的几张TEM照片，鉴定并测量初级颗粒。对于长径比大于1的每个初级颗粒，最长尺寸通过在颗粒边缘处相距最远的两个点之间画一条线来确定。然后，测量沿着与该最长尺寸成45°对角线并穿过该最长尺寸的中点的初级颗粒的长度作为粒度。
通过BET测量总表面积和中孔表面积
在350℃下将煅烧的沸石粉末脱气4小时后，通过氮气吸附/解吸测量总BET和t-图微孔表面积。通过从总BET表面积中减去t-图微孔获得中孔表面积(即，外表面积)。关于该方法的更多信息可以在例如"Characterization of Porous Solids and Powders：Surface Area，Pore Size and Density"，S.Lowell等人，Springer，2004中找到。
α值
α值是催化剂裂化活性的量度，并描述于美国专利号3,354，078和Journal ofCatalysis，Vol.4，p.527(1965)；第6卷，第278页(1966)和第61卷，第395页(1980)中，各自通过参考引入本文。本文所用试验的实验条件包括538℃的恒定温度和可变流速，如Journal of Catalysis，Vol.61，p.395(1980)中详细描述那样。
实施例A1：具有～50的SiO2/Al2O3摩尔比的第一ZSM-11沸石的合成
由包含TBABr水溶液、UltrasilTM沉淀二氧化硅、硫酸铝溶胶、NaOH水溶液和ZSM-11晶种的合成混合物合成SiO2/Al2O3摩尔比为50的第一ZSM-11沸石材料。该合成混合物具有以下摩尔组成：
SiO2/Al2O3～55
H2O/SiO2～14.2
OH-/SiO2～0.14
Na+/SiO2～0.25
TBABr/SiO2～0.05
将混合物在高压釜中在280°F(138℃)下搅拌反应72小时。将产物过滤，用DI水洗涤并在250°F(120℃)下干燥。图1中所得晶体的XRD图显示ZSM-11沸石的典型图案。图2中所示的所得晶体的SEM图像指示由微晶形成的不规则形状的附聚物，其中微晶的尺寸<50纳米。如图3所示，所得晶体的TEM图像指示，大多数微晶(初级颗粒)的尺寸≤400埃，长径比≤2。所得晶体表现出～50的二氧化硅/氧化铝摩尔比。通过在室温下与硝酸铵溶液进行三次离子交换，然后在250°F(120℃)下干燥并在1000°F(540℃)下煅烧6小时，将一部分按合成时原样的沸石晶体转化为氢形式。测得该氢形式沸石的α值为800，己烷吸附值为98mg/g，总表面积为490m2/g和外表面积为134m2/g。
实施例A2：SiO2/Al2O3摩尔比为～25的第二ZSM-11沸石的合成
由包含TBABr水溶液、UltrasilTM沉淀二氧化硅、硫酸铝溶胶、NaOH水溶液和ZSM-11晶种的合成混合物合成SiO2/Al2O3摩尔比为24.7的第二ZSM-11沸石材料。该合成混合物具有以下摩尔组成：
SiO2/Al2O3～26
H2O/SiO2～14.3
OH-/SiO2～0.1
Na+/SiO2～0.37
TBABr/SiO2～0.05
将混合物在高压釜中在280°F(138℃)下搅拌反应72小时。将产物过滤，用DI水洗涤并在250°F(120℃)下干燥。图4中所得晶体的XRD图显示ZSM-11沸石的典型图案。图5中所示的所得晶体的SEM图像指示由微晶形成的不规则形状的附聚物，其中微晶的尺寸<50纳米。图6中所示的所得晶体的TEM图像指示大部分微晶(初级颗粒)的尺寸≤400埃且长径比≤2。所得晶体表现出24.7的二氧化硅/氧化铝摩尔比。通过在室温下与硝酸铵溶液进行三次离子交换，然后在250°F(120℃)下干燥并在1000°F(540℃)下煅烧6小时，将一部分按合成时原样的沸石晶体转化为氢形式。该氢形式沸石经测量具有1300的α值、100mg/g的己烷吸附值、461m2/g的总表面积和158m2/g的外表面积。
实施例A3：具有～28的SiO2/Al2O3之比的第三ZSM-11沸石的合成
由包含TBABr水溶液、UltrasilTM沉淀二氧化硅、硫酸铝溶胶、NaOH水溶液和ZSM-11晶种的合成混合物合成SiO2/Al2O3摩尔比为28的第三ZSM-11沸石材料。所述合成混合物具有以下摩尔组成:
SiO2/Al2O3～29
H2O/SiO2～13.6
OH-/SiO2～0.1
Na+/SiO2～0.31
TBABr/SiO2～0.08
将混合物在高压釜中在300°F(148.9℃)下搅拌反应72小时。将产物过滤，用DI水洗涤并在250°F(120℃)下干燥。图7中所得晶体的XRD图显示ZSM-11沸石的典型图案。图8中所示的所得晶体的SEM图像表明由微晶形成的细长形状的附聚物，其中微晶典型地具有>50纳米的尺寸。图9中所示的所得晶体的TEM图像指示，大多数微晶(初级颗粒)的初级尺寸在50至200纳米的范围内，且长径比≤3。所得晶体表现出～28的二氧化硅/氧化铝摩尔比。通过在室温下与硝酸铵溶液进行三次离子交换，然后在250°F(120℃)下干燥并在1000°F(540℃)下煅烧6小时，将一部分按合成时原样的沸石晶体转化为氢形式。该氢形式沸石经测量具有>1200的α值、90mg/g的己烷吸附值、446m2/g的总表面积和90m2/g的外表面积。
实施例A-C1(对比实施例)：ZSM-5沸石的合成
根据美国专利号4,526,879中描述的程序，由正丙胺溶胶、二氧化硅、硫酸铝溶胶和NaOH水溶液的混合物合成SiO2/Al2O3摩尔比为～26且微晶尺寸为～100纳米的ZSM-5沸石。
部分B：催化剂组合物的制造
实施例B1：包含实施例A1的ZSM-11沸石和氧化铝粘结剂的第一催化剂组合物的制备
将80份(基准:538℃煅烧)实施例A1中制备的第一ZSM-11沸石与20份高表面积氧化铝和水在研磨机中混合。该氧化铝具有超过250m2/g的表面积(基础:538℃煅烧)。将混合物挤出，然后在121℃下干燥过夜。将干燥的挤出物在氮气中在538℃下煅烧3小时以分解并除去模板剂TBABr。然后将如此煅烧的挤出物用饱和空气湿润并与1N硝酸铵交换以除去钠(至<500wppm Na的水平)。在硝酸铵交换后，在干燥之前用DI水洗涤挤出物以除去残留的硝酸根离子。然后将铵交换的挤出物在121℃下干燥过夜，并在空气中在538℃下煅烧3小时，以获得包含氢形式ZSM-11和氧化铝粘结剂的氢形式催化剂组合物。测得催化剂组合物的总表面积为452m2/g，外表面积为178m2/g，己烷吸附值为90.5mg/g和α值为430。
实施例B2：包含实施例A3的ZSM-11沸石和氧化铝粘结剂的第二催化剂组合物的制备
将80份(基准:538℃煅烧)来自实施例A3的第三ZSM-11沸石材料与20份高表面积HSA氧化铝(基准:538℃煅烧)和水在研磨机中混合。将混合物挤出，然后在121℃下干燥过夜。将干燥的挤出物在氮气中在538℃下煅烧3小时以分解并除去模板剂TBABr。然后将如此煅烧的挤出物用饱和空气湿润并与1N硝酸铵交换以除去钠(至<500wppm Na的水平)。在硝酸铵交换后，在干燥之前用DI水洗涤挤出物以除去残留的硝酸根离子。将铵交换的挤出物在121℃下干燥过夜，并在空气中在538℃下煅烧3小时，以获得包含氢形式ZSM-11和氧化铝粘结剂的氢形式催化剂组合物。测得该氢形式催化剂组合物的总表面积为430m2/g，外表面积为157m2/g和α值为1200。
实施例B3：包含实施例A2的ZSM-11沸石和氧化铝粘结剂的第三催化剂组合物的制备
将80份(基准:538℃煅烧)来自实施例A2的第二ZSM-11沸石与20份高表面积HSA氧化铝(基准:538℃煅烧)和水在研磨机中混合。将混合物挤出，然后在121℃下干燥过夜。然后将干燥的挤出物在氮气中在538℃下煅烧3小时以分解并除去模板剂TBABr。然后将如此煅烧的挤出物用饱和空气湿润并与1N硝酸铵交换以除去钠(至<500wppm Na的水平)。在硝酸铵交换后，在干燥之前用DI水洗涤挤出物以除去残留的硝酸根离子。将铵交换的挤出物在121℃下干燥过夜，并在空气中在538℃下煅烧3小时，以获得包含氢形式ZSM-11沸石和氧化铝粘结剂的氢形式催化剂组合物。测得该氢形式催化剂组合物的总表面积为432m2/g，外表面积为200m2/g，己烷吸附值为85.5mg/g和α值为1000。
实施例B4：包含实施例A2的ZSM-11沸石和二氧化硅粘结剂的第四催化剂组合物的制备
将80份(基准:538℃煅烧)来自实施例A2的ZSM-11沸石与20份UltrasilTM二氧化硅和胶体二氧化硅(二氧化硅基准:538℃煅烧)和水在研磨机中混合。将混合物挤出，然后在121℃下干燥过夜。将干燥的挤出物在氮气中在538℃下煅烧3小时以分解并除去模板剂TBABr。然后将如此煅烧的挤出物用饱和空气湿润并与1N硝酸铵交换以除去钠(至<500wppmNa的水平)。在硝酸铵交换后，在干燥之前用DI水洗涤挤出物以除去残留的硝酸根离子。然后将该铵交换的挤出物在121℃下干燥过夜并在空气中在538℃下煅烧以获得包含氢形式ZSM-11沸石和二氧化硅粘结剂的氢形式催化剂组合物。测得该氢形式催化剂组合物的己烷吸附值为80.7mg/g，总表面积为430m2/g，外表面积为181m2/g和α值为1200。
实施例B5：包含实施例A2的ZSM-11沸石和低表面积氧化铝粘结剂的第五催化剂组合物的制备
将80份(基准:538℃煅烧)来自实施例A2的ZSM-11沸石与20份低表面积氧化铝(基准:538℃煅烧)和水在研磨机中混合。将混合物挤出，然后在121℃下干燥过夜。将干燥的挤出物在氮气中在538℃下煅烧3小时以分解并除去模板剂TBABr。然后将如此煅烧的挤出物用饱和空气湿润并与1N硝酸铵交换以除去钠(至<500wppm Na的水平)。在硝酸铵交换后，在干燥之前用DI水洗涤挤出物以除去残留的硝酸根离子。然后将该铵交换的挤出物在121℃下干燥过夜并在空气中在538℃下煅烧以获得包含氢形式ZSM-11沸石和氧化铝粘结剂的氢形式催化剂组合物。测得该氢形式催化剂组合物的己烷吸附值为80.5mg/g，总表面积为396m2/g，外表面积为148m2/g和α值为930。
实施例B6：包含实施例A2的ZSM-11沸石、MCM-49沸石和氧化铝粘结剂的第六催化剂组合物的制备
将40份(基准:538℃煅烧)来自实施例A2的ZSM-11沸石和40份MCM-49晶体与20份高表面积HSA氧化铝(基准:538℃煅烧)和水在研磨机中混合。将混合物挤出，然后在121℃下干燥过夜。将干燥的挤出物在氮气中在538℃下煅烧3小时以分解并除去模板剂TBABr。然后将如此煅烧的挤出物用饱和空气湿润并与1N硝酸铵交换以除去钠(至<500wppm Na的水平)。在硝酸铵交换后，在干燥之前用DI水洗涤挤出物以除去残留的硝酸根离子。然后将该铵交换的挤出物在121℃下干燥过夜，并在空气中在538℃下煅烧3小时，以获得包含氢形式ZSM-11、MCM-49和氧化铝粘结剂的氢形式催化剂组合物。测得该氢形式催化剂组合物的总表面积为467m2/g，外表面积为170m2/g，己烷吸附值为86.5mg/g和α值为880。
实施例B7：包含实施例A2的ZSM-11沸石、实施例A-C1的ZSM-5沸石和氧化铝粘结剂的第七催化剂组合物的制备
将40份(基准:538℃煅烧)来自实施例A2的ZSM-11沸石和40份来自实施例A-C1的ZSM-5沸石与20份高表面积HSA氧化铝(基准:538℃煅烧)和水在研磨机中混合。将混合物挤出，然后在121℃下干燥过夜。将干燥的挤出物在氮气中在538℃下煅烧3小时以分解并除去模板剂TBABr。然后将如此煅烧的挤出物用饱和空气湿润并与1N硝酸铵交换以除去钠(至<500wppm Na的水平)。在硝酸铵交换后，在干燥之前用DI水洗涤挤出物以除去残留的硝酸根离子。然后将该铵交换的挤出物在121℃下干燥过夜，并在空气中在538℃下煅烧3小时，以获得包含氢形式ZSM-11、氢形式ZSM-5和氧化铝粘结剂的氢形式催化剂组合物。测得该氢形式催化剂组合物的总表面积为422m2/g，外表面积为182m2/g，己烷吸附值为84.9mg/g和α值为1000。
实施例B8：通过蒸汽处理实施例B2中的第二催化剂组合物制备第八催化剂组合物
将实施例B2的第二催化剂组合物在700°F(371℃)下蒸汽处理3小时并显示出以下性质:84.1mg/g的己烷吸附值、350m2/g的总表面积和800的α值。
实施例B9：通过蒸汽处理实施例B3中的第三催化剂组合物制备第九催化剂组合物
将实施例B3的第三催化剂组合物在700°F(371℃)下蒸汽处理3小时并显示出以下性质:78.5mg/g的己烷吸附值、415m2/g的总表面积和720的α值。
实施例B-C1(对比)：包含ZSM-5沸石和氧化铝粘结剂的对比催化剂组合物的制备
将80份(基准:538℃煅烧)来自实施例A-C1的ZSM-5沸石与20份HSA氧化铝(基准:538℃煅烧)和水在研磨机中混合。将混合物挤出，然后在121℃下干燥过夜。将该干燥的挤出物在氮气中在538℃下煅烧3小时以分解并除去模板剂正丙胺。将如此煅烧的挤出物用饱和空气加湿并与1N硝酸铵交换以除去催化剂中的钠(至<500wppm Na的水平)。在硝酸铵交换后，然后用DI水洗涤该挤出物以除去残留的硝酸根离子，然后干燥。然后将铵交换的挤出物在121℃下干燥过夜，并在空气中在538℃下煅烧3小时，以获得包含氢形式ZSM-5和氧化铝粘结剂的氢形式催化剂组合物。测得该氢形式催化剂组合物的总表面积为450m2/g，己烷吸附值为90mg/g和α值为900。
部分C：在催化剂组合物存在下的LPI方法
在以下实施例C1-C6和C-C1中的液相异构化方法中试验在部分B中的上述实施例中制备的具有相当挤出物尺寸的一系列催化剂组合物。首先将每种试验的催化剂组合物研磨至10/20目。然后，将1克研磨的催化剂组合物装入向上流管式反应器中。为了除去水分，然后将填充的催化剂组合物在流动的氮气下干燥，以2℃/分钟从室温升温至240℃，然后在240℃下保持1小时。然后，将异构化进料从底部入口供应到反应器中以接触所填充的催化剂组合物。异构化条件设定在265psig(1827kPa，表压)和240℃和从2.5至15小时-1变化的WHSV。没有将分子氢供入反应器中。基于异构化进料的总重量，异构化进料具有以下组成：13wt％的乙苯、1.5wt％的C8-C9非芳族化合物、1.5wt％的对二甲苯、19wt％的邻二甲苯和66wt％的间二甲苯。收集从顶部离开反应器的异构化产物混合物流出物并分析其组成。在报道的结果中，产物中的对二甲苯选择性定义为异构化产物混合物流出物中所有二甲苯当中对二甲苯的浓度。二甲苯损失(Lx(％))计算如下：Lx＝100％×(W1-W2)/W1，其中W1是异构化进料中二甲苯的总重量，W2是异构化产物混合物流出物中二甲苯的总重量。
实施例C-C1(对比)：在实施例B-C1的催化剂组合物存在下的LPI
试验上述实施例B-C1的催化剂组合物，其包含HSA氧化铝粘结剂和具有中等尺寸微晶和～26的SiO2/Al2O3摩尔比的ZSM-5沸石。WHSV和结果包括在表C-C1中。
表C-C1
WHSV(小时<sup>-1</sup>) 2.5 5 10 15
产物中的对二甲苯选择性(％) 23.7 22.6 19.4 16.6
乙苯转化率(％) 3.8 1.1 0.8 0.4
苯产率(wppm) 978 327 309 79
A9+产率(wppm) 4212 497 ～0 ～0
甲苯产率(wt％) 0.20 0.06 0.03 0.02
二甲苯损失(％) 0.23 0.06 0.01 0.02
实施例C1：在实施例B3的催化剂组合物存在下的LPI
试验上述实施例B3的催化剂组合物，其包含HSA氧化铝粘结剂和具有小微晶和～25的SiO2/Al2O3摩尔比的ZSM-11沸石。结果和反应条件示于表I中。
表I
WHSV(小时<sup>-1</sup>) 2.5 5 10 15
产物中的对二甲苯选择性(％) 23.6 23.6 22.8 21.3
乙苯转化率(％) 1.8 1.0 0.6 0.4
苯产率(wppm) 936 308 312 76
A9+产率(wppm) 707 253 ～0 ～0
甲苯产率(wt％) 0.11 0.03 0.03 0.02
二甲苯损失(％) 0.04 0.02 0.04 0.04
试验上述实施例B3的催化剂组合物，其包含HSA氧化铝粘结剂和具有小微晶和～25的SiO2/Al2O3摩尔比的ZSM-11沸石。WHSV和结果示于表I中。
根据表C-C1和表I中的数据，实施例B3的本发明催化剂组合物相对于实施例B-C1的对比催化剂组合物的优点很多且非常显著：(i)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B3的本发明催化剂组合物导致低得多的二甲苯损失；(ii)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B3的本发明催化剂组合物导致低得多的A9+产率；(iii)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B3的本发明催化剂组合物也导致低得多的甲苯产率；和(iv)在≥5小时-1的高WHSV下，实施例B3的本发明催化剂组合物导致产物混合物流出物中高得多的对二甲苯选择性，显示出比实施例B-C1的对比催化剂组合物高得多的异构化活性。特别地，实施例B3的本发明的含ZSM-11的催化剂组合物在WHSV≥5小时-1下远远优于实施例B-C1的对比基于ZSM-5的催化剂组合物，并且在WHSV≥10直至15小时-1下甚至更好，这主要是归因于在如此高的WHSV下高得多的对二甲苯选择性。
鉴于实施例B3和对比实施例B-C1的催化剂组合物均含有HSA氧化铝作为粘结剂，该实施例清楚地显示ZSM-11沸石在催化LPI方法方面优于ZSM-5沸石的优点，特别是在2.5至5小时-1的较低WHSV下。
实施例C2：在实施例B2的催化剂组合物存在下的LPI
试验上述实施例B2的催化剂组合物，其包含HSA氧化铝粘结剂和具有中等尺寸微晶和～28的SiO2/Al2O3摩尔比的ZSM-11沸石。WHSV和结果示于表II中。
表II
WHSV(小时<sup>-1</sup>) 2.5 5 10 15
产物中的对二甲苯选择性(％) 23.5 22.8 20.0 17.1
乙苯转化率(％) 1.9 1.1 0.6 0.5
苯产率(wppm) 902 482 ～0 ～0
A9+产率(wppm) 2099 416 ～0 ～0
甲苯产率(wt％) 0.10 0.03 0.01 ～0
二甲苯损失(％) 0.13 ～0 ～0 ～0
从表C-C1和表II中的数据，可以观察到实施例B2的本发明催化剂组合物相对于实施例B-C1的对比催化剂组合物的以下优点：(i)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B2的本发明催化剂组合物导致低得多的二甲苯损失；(ii)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B2的本发明催化剂组合物导致低得多的A9+产率；(iii)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B2的本发明催化剂组合物也导致低得多的甲苯产率；和(iv)在≥5小时-1的高WHSV下，实施例B2的本发明催化剂组合物导致产物混合物流出物中略高的对二甲苯选择性，显示出比实施例B-C1的对比催化剂组合物略高的异构化活性。因此，实例B2的本发明催化剂组合物优于对比实施例B-C1的基于ZSM-5的催化剂组合物。
从表I和表II中的数据可以看出，实施例B2的本发明催化剂组合物导致在2.5小时-1的WHSV下更高的二甲苯损失，在2.5和5.0小时-1的WHSV下高得多的A9+产率，和在5和10小时-1的高WHSV下低得多的对二甲苯选择性。因此，实施例B3的催化剂组合物优于实施例B2的催化剂组合物。据信实施例B3的催化剂组合物中ZSM-11沸石的更小结晶尺寸导致该催化剂组合物的更高性能。这两种催化剂中的ZSM-11沸石具有相似的SiO2/Al2O3摩尔比。因此，ZSM-11沸石具有微晶尺寸≤80纳米，和更优选≤50纳米，还更优选≤30纳米是优选的，特别是为了制备LPI异构化催化剂组合物。
实施例C3：在实施例B1的催化剂组合物存在下的LPI
试验上述实施例B1的催化剂组合物，其包含HSA氧化铝粘结剂和具有小微晶且SiO2/Al2O3摩尔比为50的ZSM-11沸石。WHSV和结果示于表III中。
表III
WHSV(小时<sup>-1</sup>) 2.5 5 10 15
产物中的对二甲苯选择性(％) 23.6 22.3 18.5 15.2
乙苯转化率(％) 1.0 0.5 0.3 0.2
苯产率(wppm) 530 ～0 ～0 ～0
A9+产率(wppm) 396 ～0 ～0 ～0
甲苯产率，wt％ 0.03 0.01 ～0 ～0
二甲苯损失(％) ～0 ～0 ～0 ～0
从表C-C1和表III中的数据，可以观察到实施例B1的本发明催化剂组合物相对于实施例B-C1的对比催化剂组合物的以下优点：(i)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B1的本发明催化剂组合物导致低得多的二甲苯损失；(ii)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B1的本发明催化剂组合物导致低得多的A9+产率；和(iii)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B1的本发明催化剂组合物也导致低得多的甲苯产率。因此，实例B1的本发明催化剂组合物优于对比实施例B-C1的基于ZSM-5的催化剂组合物。
从表I和表IV中的数据可以看出，实施例B1的本发明催化剂组合物在5和10小时-1的高WHSV下导致比实施例B3的本发明催化剂组合物低得多的对二甲苯选择性。因此，实施例B3的催化剂组合物优于实施例B1的催化剂组合物。虽然不希望受特定理论束缚，但是据信实施例B1的催化剂组合物中ZSM-11沸石的高得多的SiO2/Al2O3摩尔比导致比实施例B3的催化剂组合物更低的异构化活性。这两种催化剂组合物中的ZSM-11沸石具有相当的微晶尺寸。因此，特别是为了制备LPI异构化催化剂组合物的目的，在ZSM-11沸石中，优选ZSM-11沸石具有20至40，和更优选20至30的SiO2/Al2O3摩尔比。
实施例C4：在实施例B4的催化剂组合物存在下的LPI
试验上述实施例B4的催化剂组合物，其包含二氧化硅粘结剂和具有小微晶且SiO2/Al2O3摩尔比为～25的ZSM-11沸石。WHSV和结果示于下表IV中。
表IV
WHSV(小时<sup>-1</sup>) 2.5 5 10 15
产物中的对二甲苯选择性(％) 23.7 23.7 23.2 22.1
乙苯转化率(％) 1.9 0.9 0.6 0.3
苯产率(wppm) 1177 328 327 ～0
A9+产率(wppm) 779 255 ～0 ～0
甲苯产率，wt％ 0.07 0.03 0.03 0.01
二甲苯损失(％) 0.02 0.03 0.04 0.01
从表C-C1和表IV中的数据，可以观察到实施例B4的本发明催化剂组合物相对于实施例B-C1的对比催化剂组合物的以下优点：(i)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B4的本发明催化剂组合物导致低得多的二甲苯损失；(ii)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B4的本发明催化剂组合物导致低得多的A9+产率；(iii)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B2的本发明催化剂组合物也导致低得多的甲苯产率；和(iv)在≥5小时-1的高WHSV下，实施例B4的本发明催化剂组合物导致产物混合物流出物中显著更高的对二甲苯选择性，这显示出比实施例B-C1的对比催化剂组合物显著更高的异构化活性。因此，实施例B4的本发明催化剂组合物远远优于对比实施例B-C1的基于ZSM-5的催化剂组合物。特别地，实施例B4的本发明的含ZSM-11的催化剂组合物在WHSV≥5小时-1下远远优于实施例B-C1的对比基于ZSM-5的催化剂组合物，并且在WHSV≥10直至15小时-1下甚至更好，这主要是归因于在如此高的WHSV下高得多的对二甲苯选择性。
从表I和表IV中的数据可以看出，实施例B3和B4的本发明催化剂组合物在LPI方法试验中具有非常相似的性能。这表明SiO2/Al2O3摩尔比为～25的相同小微晶ZSM-11沸石可以与HSA氧化铝或二氧化硅结合以产生本公开内容的高活性、高性能催化剂组合物。
实施例C5：在实施例B5的催化剂组合物存在下的LPI
试验上述实施例B5的催化剂组合物，其包含LSA氧化铝粘结剂和具有小微晶且SiO2/Al2O3摩尔比为～25的ZSM-11沸石。WHSV和结果示于下表V中。
表V
WHSV(小时<sup>-1</sup>) 2.5 5 10 15
产物中的对二甲苯选择性(％) 23.7 23.5 22.7 21.2
乙苯转化率(％) 1.9 1.0 0.5 0.3
苯产率(wppm) 1051 600 ～0 ～0
A9+产率(wppm) 1306 482 ～0 ～0
甲苯产率，wt％ 0.08 0.02 ～0 ～0
二甲苯损失(％) 0.06 ～0 ～0 ～0
从表C-C1和表V中的数据，可以观察到实施例B5的本发明催化剂组合物相对于实施例B-C1的对比催化剂组合物的以下优点：(i)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B5的本发明催化剂组合物导致低得多的二甲苯损失；(ii)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B5的本发明催化剂组合物导致低得多的A9+产率；(iii)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B5的本发明催化剂组合物也导致低得多的甲苯产率；和(iv)在≥5小时-1的高WHSV下，实施例B5的本发明催化剂组合物导致产物混合物流出物中显著更高的对二甲苯选择性，这显示出比实施例B-C1的对比催化剂组合物显著更高的异构化活性。因此，实施例B5的本发明催化剂组合物远远优于对比实施例B-C1的基于ZSM-5的催化剂组合物。特别地，实施例B5的本发明的含ZSM-11的催化剂组合物在WHSV≥5小时-1下远远优于实施例B-C1的对比基于ZSM-5的催化剂组合物，并且在WHSV≥10直至15小时-1下甚至更好，这主要是归因于在如此高的WHSV下高得多的对二甲苯选择性。
从表I和表V中的数据可以看出，实施例B3和B5的本发明催化剂组合物在LPI方法试验中具有非常相似的性能。这表明SiO2/Al2O3摩尔比为～25的相同小微晶ZSM-11沸石可以与HSA氧化铝或LSA氧化铝结合以产生本公开内容的高活性、高性能催化剂组合物。尽管如此，与实施例B5的催化剂组合物相比，实施例B3的催化剂组合物显示出略高的性能，特别是在所有WHSV下的二甲苯选择性、在WHSV为2.5和5小时-1下的苯产率和在2.5和5小时-1下的A9+产率方面，这可能归因于实施例B3的催化剂组合物中使用的氧化铝粘结剂的表面积更高。
实施例C6：在实施例B6的催化剂组合物存在下的LPI
试验上述实施例B6的催化剂组合物，其包含HSA氧化铝粘结剂、具有小微晶和～25的SiO2/Al2O3摩尔比的ZSM-11沸石和MCM-49沸石。WHSV和结果示于下表VI中。
表VI
WHSV(小时<sup>-1</sup>) 2.5 5 10 15
产物中的对二甲苯选择性(％) 23.6 23.0 20.2 17.4
乙苯转化率(％) 2.5 1.1 0.6 0.3
苯产率(wppm) 1290 334 350 86.6
A9+产率(wppm) 1687 226 ～0 ～0
甲苯产率，wt％ 0.17 0.03 0.02 0.02
二甲苯损失(％) 0.16 0.02 0.04 0.03
从表C-C1和表VI中的数据，可以观察到实施例B6的本发明催化剂组合物相对于实施例B-C1的对比催化剂组合物的以下优点：(i)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B6的本发明催化剂组合物导致低得多的二甲苯损失；(ii)在2.5和5小时-1的WHSV下，实施例B6的本发明催化剂组合物导致低得多的A9+产率；和(iii)在≥5小时-1的高WHSV下，实施例B5的本发明催化剂组合物导致产物混合物流出物中略高的对二甲苯选择性，显示出比实施例B-C1的对比催化剂组合物略高的异构化活性。因此，实例B5的本发明催化剂组合物优于对比实施例B-C1的基于ZSM-5的催化剂组合物。
从表I和表VI中的数据可以看出，实施例B3的本发明催化剂组合物在二甲苯损失、甲苯产率、A9+产率、苯产率和对二甲苯选择性方面优于实施例B6的催化剂组合物，特别是在2.5和5小时-1的WHSV下的A9+产率，特别是在≥5小时-1的WHSV下，特别是在10和15小时-1下的对二甲苯选择性方面。与实施例B3的催化剂组合物相比，沸石混合物中50wt％的MCM-49的存在可具有降低的二甲苯损失、甲苯产率、A9+产率、苯产率和对二甲苯选择性，但看来似乎具有改善的EB转化率。
上述实施例中的沸石和催化剂组合物的组成以及上述实施例的关系在下表VII中提供。
表C-C1和I至VI中的一部分数据也绘制在图10、11和12中的图形中。
图10显示了在所有方法实施例C-C1和C1至C6中随WHSV变化的对二甲苯选择性。从该附图中可以清楚地看出，实施例C1(使用实施例B3的催化剂组合物)、C2(使用实施例B2的催化剂组合物)、C4(使用实施例B4的催化剂组合物)、C5(使用实施例B5的催化剂组合物)和C6(使用实施例B6的催化剂组合物)中的本发明方法在2.5至15小时-1的整个试验WHSV范围内表现出始终高于实施例C-C1(使用基于ZSM-5的催化剂组合物)中的对比方法的对二甲苯选择性。只有实施例C3中的方法(使用实施例B1的催化剂组合物)在WHSV≥5小时-1下显示出比实施例C-C1中的对比方法低的对二甲苯选择性。特别地，实施例C1、C4和C5中的方法在2.5-15小时-1的全WHSV试验范围内一致地表现出非常高的对二甲苯选择性。在这些实施例中使用的催化剂组合物，即分别在实施例B3、B4和B5中的那些，在用于转化二甲苯的高通量、高WHSV液相异构化方法中是高度有利的。
图11显示了在所有方法实施例C-C1和C1至C6中随WHSV变化的A9+(即C9+芳族烃)产率。在C8芳族化合物异构化方法中，由于副反应产生A9+是高度不希望的。从该附图中可以清楚地看出，实施例C1至C6中的所有本发明方法，在2.5至5.0小时-1的低WHSV范围内，表现出始终低于实施例C-C1中的对比方法的A9+产率。还值得注意的是，由于在WHSV试验范围内，尤其是WHSV≥10小时-1时的高对二甲苯选择性而在图10中突出的方法C1、C4和C5也在图11中突出，这显示在低WHSV下在2.5和5.0小时-1下非常低的A9+产率。显然，在这些示例性方法中使用的实施例B3、B4和B5的催化剂组合物即使在≤5.0小时-1的较低WHSV下也是有利的。
图12显示了在所有方法实施例C-C1和C1至C6中随WHSV变化的二甲苯损失。由于副反应导致的二甲苯损失在C8芳族化合物异构化方法中是高度不希望的。从该附图中可以清楚地看出，实施例C1至C6中的所有本发明方法，在2.5至5.0小时-1的低WHSV范围内，表现出显著低于实施例C-C1中的对比方法的二甲苯损失。还值得注意的是，在图10和11中突出的方法C1、C4和C5也在图12中突出，这显示在2.5和5.0小时-1下在低WHSV下非常低的二甲苯损失。显然，从这种另外的角度来看，在这些示例性方法中使用的实施例B3、B4和B5的催化剂组合物即使在≤5.0小时-1的较低WHSV下也是有利的。
Figure BDA0003283816680000461
实施例C7：LPI方法中催化剂老化的评价
为了评价催化剂老化，根据与前述实例C1到C6中相同的程序试验对应于上面实施例B3的基本上由ZSM-11沸石和氧化铝粘结剂组成的本发明催化剂组合物，不同之处在于：(i)使用更大的向下流管式反应器，其中填充～30-40克催化剂组合物；(ii)异构化进料从反应器顶部进料；(iii)异构化产物混合物流出物从反应器底部离开；和(iv)WHSV固定在5小时-1。使试验反应进行超过20天的时间。为了对比，在相同的试验条件下评价对应于实施例B-C1的基本上由ZSM-5沸石和氧化铝粘结剂组成的对比催化剂组合物相当的时间，不同之处在于WHSV固定在4小时-1。由试验数据计算这两种催化剂的催化剂失活率并报告在下表VIII中。催化剂失活计算为对二甲苯选择性变化(即S(pX)1-S(pX)2，其中S(pX)1是产物混合物流出物中的初始对二甲苯选择性，S(pX)2是在料流上一个月后产物混合物流出物中的最终对二甲苯选择性)。因此，每月(S(pX)1-S(pX)2)越高，一个月内对二甲苯选择性的降低越高，并且催化剂失活越快。
表VIII
催化剂组合物 (S(pX)1-S(pX)2)每月 WHSV(小时<sup>-1</sup>)
氧化铝-结合的ZSM-11 0.01％ 5
氧化铝-结合的ZSM-5 0.9％ 4
表VIII中的数据清楚地表明，本发明的氧化铝结合的ZSM-11催化剂组合物在催化剂失活率方面表现出比对比基于ZSM-5的催化剂组合物优异得多的性能。在相当的WHSV下，本发明的催化剂组合物导致的每月对二甲苯选择性降低比对比催化剂组合物的对二甲苯选择性降低几乎低两个数量级。这再次清楚地显示了含ZSM-11沸石的催化剂组合物相对于基于ZSM-5的催化剂组合物的优点，特别是在液相异构化方面。
本公开内容还可以包括以下非限制性实施方案。
A1.包含多个微晶的MEL骨架类型沸石材料，其中所述微晶的至少75％具有至多200纳米，优选至多180纳米，优选至多160纳米，优选至多150纳米，优选至多140纳米，优选至多120纳米，优选至多100纳米，优选至多80纳米，和更优选至多50纳米的通过透射电子显微镜图像分析测定的微晶尺寸。
A2.A1的沸石材料，其中所述微晶具有1-5，优选1-3，和更优选1-2的长径比。
A3.A1或A2的沸石材料，具有10-60，优选15-50，和更优选20-30的二氧化硅与氧化铝摩尔比。
A4.A1-A3中任一项的沸石材料，具有300-600m2/g，优选400-500m2/g，和更优选400-475m2/g的BET总表面积。
A5.A1-A4中任一项的沸石材料，具有占所述总表面积的至少15％，优选占所述总表面积的至少20％，和更优选占所述总表面积的至少25％的中孔面积。
A6.A1-A5中任一项的沸石材料，其中所述微晶的至少一部分聚集形成多个附聚物。
A7.A1-A6中任一项的沸石材料，进一步显示以下性质中的一项或多项：
(I)90-110mg/g的己烷吸附值；和
(II)500-3000的α值。
A8.A1-A7中任一项的沸石材料，其中所述微晶在形状上是基本上球形的。
A9.A1-A6中任一项的沸石材料，其中所述微晶在形状上是基本上杆状的。
A10.A1-A9中任一项的沸石材料，其是按合成时原样的。
A11.A1-A9中任一项的沸石材料，其是煅烧的。
B1.A1-A11中任一项的沸石材料的制造方法，所述方法包括：
(I)由硅源、铝源、碱金属(M)氢氧化物、选自由四丁基铵(“TBA”)化合物组成的组的结构导向剂(SDA)源、水和非必要的晶种形成合成混合物，其中所述合成混合物具有以下摩尔比的总体组成：
Figure BDA0003283816680000491
(II)使所述合成混合物经历结晶条件，所述条件包括在100℃-150℃的温度加热所述合成混合物以形成包含固体材料的反应混合物；和
(III)由所述反应混合物获得沸石材料。
B2.B1的方法，其中所述硅源是沉淀二氧化硅。
B3.B1或B2的方法，其中所述铝源是铝酸钠溶液和/或硫酸铝溶液。
B4.B1-B3中任一项的方法，其中所述SDA源选自TBA氢氧化物、TBA氯化物、TBA氟化物、TBA溴化物、含7-12个碳原子的烷基二胺以及它们的混合物和组合。
B5.B1-B4中任一项的方法，其中步骤(III)包括：
(IIIa)过滤所述反应混合物以回收所述固体材料；
(IIIb)洗涤所述固体材料；和
(IIIc)干燥经洗涤的固体材料。
B6.B5的方法，其中所述方法还包括：
(IIId)使从步骤(Ib)获得的经洗涤的固体材料或经干燥和/或煅烧的固体材料经历使用铵盐的离子交换处理以至少部分地除去碱金属阳离子M+以获得经离子交换的固体材料；和
(IIIe)在至少500℃的温度煅烧所述经离子交换的固体材料至少1小时。
B7.B1-B6中任一项的方法，还包括：
(IV)将步骤(III)中获得的沸石材料与粘结剂，非必要地，第二沸石材料，非必要地，加氢金属和非必要地，水混合；
(V)将步骤(IV)中获得的混合物成型为所需的形状；和
(VI)干燥和/或煅烧在步骤(V)中获得的成型混合物以获得包含沸石材料和粘结剂的催化剂。
B8.B7的方法，其中步骤(V)包括挤出所述混合物。
B9.B7或B8的方法，在步骤(V)和(VI)之间还包括以下步骤：
(Va)使所述成型混合物与铵盐离子交换。
C1.包含A1-A11中任一项的沸石材料的催化剂组合物。
C2.C1的催化剂组合物，其基本上不含粘结剂。
C3.C1的催化剂组合物，还包含粘结剂。
C4.C3的催化剂组合物，其中所述粘结剂选自氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化锆、锆石、高岭土、其它耐火氧化物和耐火混合氧化物，以及它们的混合物和组合。
C5.C4的催化剂组合物，其中所述粘结剂是氧化铝和/或二氧化硅。
C6.C1-C5中任一项的催化剂组合物，具有以下形状中的一种或多种：圆柱体、实心球、三叶体、四叶体和蛋壳球。
C7.C1-C6中任一项的催化剂组合物，还包含选自在其微晶结构中具有10-或12-元环的沸石的第二沸石。
C8.C1-C7中任一项的催化剂组合物，还包含约束指数为0.5-15，优选1-10的第二沸石。
C9.C1-C8中任一项的催化剂组合物，还包含MFI骨架类型沸石。C10.C9的催化剂组合物，其中所述MFI骨架类型沸石是ZSM-5。
C11.C1-C10中任一项的催化剂组合物，其中所述粘结剂具有0-90wt％，例如20-80wt％，或20-50wt％的浓度，基于所述催化剂组合物的总重量。
C12.C1-C11中任一项的催化剂组合物，其中所述沸石材料具有10-100wt％，例如20-80wt％，或50-80wt％的浓度，基于所述催化剂组合物的总重量。
C13.C1-C12中任一项的催化剂组合物，其用于催化C8芳族烃的异构化。
D1.包含C8芳族烃的进料的转化方法，所述方法包括：
(I)将所述芳族烃进料供入转化反应器；和
(II)在转化条件下使至少部分在液相中的C8芳族烃与包含MEL骨架类型沸石的转化催化剂组合物接触，以进行所述C8芳族烃的至少一部分的异构化而制备转化产物流出物。
D2.D1的方法，其中所述转化催化剂组合物包含浓度为至少50wt％的MEL骨架类型沸石，基于所述转化催化剂组合物中存在的所有沸石的总重量。
D3.D1或D2的方法，其中所述MEL骨架类型沸石至少部分呈氢形式。
D4.D1-D3中任一项的方法，其中所述转化催化剂组合物是B1-B9中任一项的催化剂组合物。
D5.D1-D4中任一项的方法，其中所述转化条件包括足以将C8烃保持在液相中的绝对压力，以及以下一种或多种：
至多300℃，优选100-300℃，优选150-300℃，例如200-300℃，200-280℃，200-260℃，或240-260℃的温度；和
0.5-20小时-1，优选2-15小时-1，和更优选2-10小时-1，和更优选5-10小时-1的WHSV。
D6.D1-D6中任一项的方法，还包括将分子氢供入转化反应器中。
D7.D6的方法，其中供入转化反应器中的氢气的量在4-250ppm的范围内，基于所述芳族烃进料的重量。
D8.D6或D7的方法，其中分子氢至少部分溶解在液相中，优选基本上完全溶解。
D9.D1-D5中任一项的方法，其中不将分子氢供入转化反应器中。
D10.D1-D9中任一项的方法，其中满足以下项中至少一项：
(i)所述进料包含至多1000ppm的C9+芳族烃，基于所述进料的总重量；
(ii)所述进料包含至多10000ppm的C7-芳族烃，基于所述进料的总重量；和
(iii)所述进料包含至多15wt％对二甲苯，基于所述进料中的C8烃的总重量。
D11.D1-D10中任一项的方法，其表现出在至少2.5小时-1的WHSV下至多0.2％的二甲苯损失，其计算为基于进料中二甲苯的总重量，与所述进料相比，转化产物流出物中二甲苯的重量减少的百分率。
D12.D1-D11中任一项的方法，其中所述方法具有至少2.5小时-1的WHSV，和所述方法表现出至多3000wt ppm，例如至多1600ppm，或至多1000ppm的C9+芳族烃产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
D13.D1-D12中任一项的方法，其中所述方法具有至少5.0小时-1的WHSV，和所述方法表现出至多1600ppm、或至多1000ppm的C9+芳族烃产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
D14.D1-D13中任一项的方法，其中所述方法具有至少10小时-1的WHSV，和所述方法表现出至多1000ppm的C9+芳族烃产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
D15.D1-D14中任一项的方法，其中所述方法具有至少2.5小时-1的WHSV，和所述方法表现出至多1000wt ppm，例如至多700ppm，或至多500ppm的苯产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
D16.D1-D15中任一项的方法，其中所述方法具有至少5.0小时-1的WHSV，和所述方法表现出至多700ppm，或至多500ppm的苯产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
D17.D1-D16中任一项的方法，其中所述方法具有至少10小时-1的WHSV，和所述方法表现出至多500ppm的苯产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
D18.D1-D17中任一项的方法，其中所述方法具有至少2.5小时-1的WHSV，和所述方法表现出至多800ppm重量，例如至多500ppm，或至多200ppm的甲苯产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
D19.D1-D18中任一项的方法，其中所述方法具有至少5.0小时-1的WHSV，和所述方法表现出至多200ppm的甲苯产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
D20.D1-D19中任一项的方法，其中所述方法具有至少10小时-1的WHSV，和所述方法表现出至多200ppm的甲苯产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
D21.D1-D20中任一项的方法，其中所述芳族烃进料包含浓度≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的对二甲苯，基于所述芳族烃进料中二甲苯的总重量，并且所述方法在2.5小时-1的WHSV下表现出在邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的产物当中至少22％，优选≥23％的对二甲苯选择性。
D22.D21的方法，其中所述芳族烃进料包含浓度≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的对二甲苯，基于所述芳族烃进料中二甲苯的总重量，并且所述方法在5小时-1的WHSV下在邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的产物当中表现出至少20％、优选≥21％、优选≥22％、优选≥23％的对二甲苯选择性。
D23.D22的方法，其中所述芳族烃进料包含浓度≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的对二甲苯，基于所述芳族烃进料中二甲苯的总重量，并且所述方法在10小时-1的WHSV下在邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的产物当中表现出至少20％、优选≥21％、优选≥22％、优选≥23％的对二甲苯选择性。
D24.D23的方法，其中所述芳族烃进料包含浓度≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的对二甲苯，基于所述芳族烃进料中二甲苯的总重量，并且所述方法在15小时-1的WHSV下在邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的产物当中表现出至少20％、优选≥21％的对二甲苯选择性。
D25.D1-D20中任一项的方法，其中所述进料包含1-15wt％的乙苯，基于所述进料的总重量。
E1.包含C8芳族烃的进料的转化方法，所述方法包括：
(I)将所述芳族烃进料供入转化反应器；和
(II)使基本上在液相中的C8芳族烃与B1-B9中任一项的催化剂组合物在转化反应器中在转化条件下接触以进行C8芳族烃的至少一部分的异构化而制备转化产物流出物，其中转化条件包括足以将C8烃保持在液相中的绝对压力、150-300℃的温度和2.5-15的WHSV。
E2.E1的方法，还包括将分子氢以4-250wppm的量供入所述转化反应器中，基于所述进料的总重量，其中所述氢基本上溶解在液相中。
E3.E1或E2的方法，其中不将分子氢供入转化反应器中。
E4.E1-E3中任一项的方法，其中满足以下项中至少一项：
(i)所述进料包含至多1000ppm的C9+芳族烃，基于所述进料的总重量；
(ii)所述进料包含至多5000ppm的C7-芳族烃，基于所述进料的总重量；和
(iii)所述进料包含至多15wt％对二甲苯，基于所述进料中的C8烃的总重量。
E5.E1-E4中任一项的方法，其中所述芳族烃进料包含浓度至多2wt％的对二甲苯，基于所述芳族烃进料中二甲苯的总重量和所述方法表现出在至少2.5小时-1的WHSV下至多0.5％的二甲苯损失，其计算为基于所述进料中二甲苯的总重量与所述进料相比所述转化产物流出物中二甲苯的重量减少的百分率。
E6.E1-E5中任一项的方法，其中所述芳族烃进料包含浓度≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的对二甲苯，基于所述芳族烃进料中二甲苯的总重量，并且所述方法在2.5小时-1的WHSV下表现出在邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的产物当中至少22％，优选≥23％的对二甲苯选择性。
E7.E6的方法，其中所述芳族烃进料包含浓度≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的对二甲苯，基于所述芳族烃进料中二甲苯的总重量，并且所述方法在5小时-1的WHSV下在邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的产物当中表现出至少20％、优选≥21％、优选≥22％、优选≥23％的对二甲苯选择性。
E8.E7的方法，其中所述芳族烃进料包含浓度≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的对二甲苯，基于所述芳族烃进料中二甲苯的总重量，并且所述方法在10小时-1的WHSV下在邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的产物当中表现出至少20％、优选≥21％、优选≥22％、优选≥23％的对二甲苯选择性。
E9.E8的方法，其中所述芳族烃进料包含浓度≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的对二甲苯，基于所述芳族烃进料中二甲苯的总重量，并且所述方法在15小时-1的WHSV下在邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的产物当中表现出至少20％、优选≥21％、优选≥22％、优选≥23％的对二甲苯选择性。

Claims (25)

1.包含C8芳族烃的进料的转化方法，所述方法包括：
(I)将所述芳族烃进料供入转化反应器；和
(II)在所述转化反应器中在转化条件下使至少部分在液相中的C8芳族烃与包含第一沸石的转化催化剂组合物接触，以进行所述C8芳族烃的至少一部分的异构化而制备转化产物流出物，其中所述第一沸石具有MEL骨架类型。
2.权利要求1的方法，其中所述转化催化剂组合物包含浓度为至少50wt％的MEL骨架类型沸石，基于所述转化催化剂组合物中存在的所有沸石的总重量。
3.权利要求1或D2的方法，其中所述MEL骨架类型沸石至少部分呈氢形式。
4.前述任一项权利要求的方法，其中所述第一沸石材料包含多个微晶，所述微晶的至少75％具有通过透射电子显微镜图像分析测定的至多200纳米，优选至多150纳米，优选至多100纳米，和更优选至多50纳米的微晶尺寸。
5.权利要求4的方法，其中所述微晶具有1-5，优选1-3，和更优选1-2的长径比。
6.权利要求4或权利要求5的方法，其中所述第一沸石材料具有10-60，优选20-50，和更优选20-30的二氧化硅与氧化铝摩尔比。
7.权利要求4-6中任一项的方法，其中所述第一沸石材料具有300-600m2/g，优选400-500m2/g，和更优选400-475m2/g的BET总表面积。
8.权利要求4-7中任一项的方法，其中所述第一沸石材料具有占所述总表面积的至少15％，优选占所述总表面积的至少20％，和更优选占所述总表面积的至少25％的中孔表面积。
9.前述任一项权利要求的方法，其中将所述第一沸石煅烧。
10.前述任一项权利要求的方法，其中所述第一沸石是至少部分的H-形式。
11.前述任一项权利要求的方法，其中所述转化催化剂组合物还包含第二沸石材料，所述第二沸石材料选自其中具有10-或12-元环结构的沸石。
12.前述任一项权利要求的方法，其中所述转化条件包括足以将所述C8烃保持在液相中的绝对压力，和以下一种或多种：
至多300℃，优选100-300℃，优选150-300℃，例如200-300℃，200-280℃，200-260℃，或240-260℃的温度；和
0.5-20小时-1，优选2-15小时-1，和更优选2-10小时-1，和更优选5-10小时-1的WHSV。
13.前述任一项权利要求的方法，还包括将分子氢供入所述转化反应器中。
14.权利要求13的方法，其中供入所述转化反应器中的氢气的量在4-250ppm的范围内，基于所述芳族烃进料的重量。
15.前述权利要求1-12中任一项的方法，其中不将分子氢供入所述转化反应器中。
16.前述权利要求中任一项的方法，其表现出在至少2.5小时-1的WHSV下至多0.2％的二甲苯损失，其计算为基于所述进料中二甲苯的总重量，与所述进料相比，所述转化产物流出物中二甲苯的重量减少的百分率。
17.前述权利要求中任一项的方法，其中所述方法具有至少2.5小时-1的WHSV，和所述方法表现出至多3000wt ppm，例如至多1600ppm，或至多1000ppm的C9+芳族烃产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
18.前述权利要求中任一项的方法，其中所述方法具有至少5.0小时-1的WHSV，和所述方法表现出至多1600ppm、或至多1000ppm的C9+芳族烃产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
19.前述权利要求中任一项的方法，其中所述方法具有至少10小时-1的WHSV，和所述方法表现出至多1000ppm的C9+芳族烃产率，基于所述转化产物流出物的总重量。
20.前述权利要求中任一项的方法，其中所述芳族烃进料包含浓度≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的对二甲苯，基于所述芳族烃进料中二甲苯的总重量，和所述方法在5小时-1的WHSV下在邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的产物当中表现出至少20％、优选≥21％、优选≥22％、优选≥23％的对二甲苯选择性。
21.前述权利要求中任一项的方法，其中所述芳族烃进料包含浓度≤15wt％(优选≤10wt％、优选≤8wt％、优选≤6wt％、优选≤5wt％、优选≤3wt％、优选≤2wt％)的对二甲苯，基于所述芳族烃进料中二甲苯的总重量，和所述方法在10小时-1的WHSV下在邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的产物当中表现出至少20％、优选≥21％、优选≥22％、优选≥23％的对二甲苯选择性。
22.包含C8芳族烃的进料的转化方法，所述方法包括：
(I)将所述芳族烃进料供入转化反应器；和
(II)使基本上在液相中的C8芳族烃与转化催化剂组合物在所述转化反应器中在转化条件下接触以进行所述C8芳族烃的至少一部分的异构化而制备转化产物流出物，其中所述转化条件包括足以将所述C8烃基本上保持在液相中的绝对压力、150-300℃的温度和2.5-20小时-1的WHSV，其中所述转化催化剂组合物包含MEL骨架类型的第一沸石材料，所述第一沸石材料具有20-40的二氧化硅与氧化铝摩尔比和包含多个微晶，所述微晶的至少75％具有通过透射电子显微镜图像分析测定的至多200纳米，优选至多150纳米，优选至多100纳米，和更优选至多50纳米的微晶尺寸。
23.权利要求22的方法，其中所述第一沸石材料具有20-30的二氧化硅与氧化铝摩尔比。
24.权利要求22或权利要求23的方法，还包括将分子氢以4-250wppm的量供入所述转化反应器中，基于所述进料的总重量，其中所述氢基本上溶解在液相中。
25.权利要求22或权利要求23的方法，其中不将分子氢供入所述转化反应器中。
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