[發明專利]作為烷烴脫氫催化劑的載體的高度多孔的泡沫陶瓷

無效

• 申請號: 200980130620.4
• 申請日: 2009-07-28
• 公開（公告）號: CN102112224A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: M·I·米安;M·黑恩里茲-埃德里安;O·諾爾;多梅尼科·帕沃內;S·溫澤爾
• 申請（專利權）人: 猶德有限公司
• 主分類號: B01J23/14
• 分類號: B01J23/14;B01J23/26;B01J23/42;B01J37/02;C04B38/10;C07C5/32
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;鄭霞

本發明涉及一種合適在烷烴脫氫(Dehydrierung)中作為催化劑的材料，并且該材料由泡沫陶瓷(Schaumkeramik)的載體構成，泡沫陶瓷以催化活性材料浸漬。使用根據本發明的材料實施一種方法，即在高溫下對與水蒸汽的混合的烷烴(Alkane)進行脫氫，從而得到與水蒸汽混合的氫氣、烯烴(Alkene)、和未轉化的烷烴。還能夠使用根據本發明的材料進行一種方法，即在高溫下對與水蒸汽和氧氣混合的烷烴進行氧化脫氫，從而得到與水蒸汽混合的烯烴、氫氣、未轉化的烷烴和反應水蒸汽。本發明還涉及一種制造根據本發明的材料的方法。

在技術上，實現烷烴脫氫提供了從廉價的石蠟中得到鏈烯烴(Olefine)的可能性，由于其高反應性，鏈烯烴比較昂貴，并且有更高的反應要求。在技術上，石蠟脫氫能夠在有作為緩沖劑氣體的水蒸汽存在時被實現，烷烴在其中脫氫，從而獲得烯烴和氫氣。這一反應步驟是吸熱的(endotherm)，所以在沒有熱輸入情況下，反應混合物自身會降溫。因此，該反應步驟或者絕熱地進行，即其中使預先加熱的反應混合物流過絕熱的反應器，或者變溫地(allotherme)在由外界加熱的管式反應器中進行。

有可能將本步驟與隨后的一個氧化步驟組合在一起，由此一來，在第一步中生成的氫氣被選擇性地燃燒。這樣，一方面可以產生能夠被隨后的過程控制(Prozessführung)所利用的熱量。另一方面可以通過氫氣的燃燒降低氫氣的分壓，由此脫氫的平衡向有利于烯烴形成的方向移動。為了得到更好的方法控制，脫氫的方法步驟與選擇性的氫氣燃燒通常彼此銜接地進行。

變溫脫氫在一個合適的重整反應器(Reformierreaktor)中進行。反應氣體通過間接加熱的方式借助于燃燒器進行加熱。反應的熱量需求通常不僅得到補償，而且當反應氣體離開反應器時具有較高的溫度。反應后，仍含有未用盡的烷烴的產物氣體通常要進行選擇性的氫氣燃燒。其中通過燃燒反應被再次加熱，并且隨后在進行完烯烴和副產物的分離后再次被輸送回脫氫的變溫過程。這種反應控制可以含有任意中間步驟。

WO?2004039920A2描述了一種制造不飽和烴的方法，其中在第一步中一種烴，其特別是含有烷烴的、能夠含有水蒸汽且實際上不含氧氣的混合物，以連續送料的方式(Fahrweise)被引導通過第一催化劑床，該催化劑床具備通常的脫氫條件，其后由第一步所得的反應混合物既與水又與水蒸汽并且與含有氧氣的氣體混合在一起，并且隨后，所得反應混合物在第二步中被引導通過另一個催化劑床，以使氫氣氧化并且使烷烴繼續脫氫。由此得到與未轉化烷烴、氫氣、副產物以及水蒸汽混合的烯烴。該烯烴能夠在隨后通過合適的方法步驟中從產物混合物中分離出來。

對于這種本方法，有可能使用一種既適用于脫氫又適用于氫氣氧化燃燒的催化劑。US?5151401A介紹了一種合適的催化劑。為了制造這種催化劑，將由鋅鋁化合物組成的載體以含氯的鉑化合物浸漬，并且鉑化合物通過煅燒步驟被固定在載體上。于是，載體在隨后的清洗步驟中解放氯離子，這些氯離子能夠在這一過程中被釋放，并且擁有很強的腐蝕性。為了改善載體性質，載體中能夠摻入化合物氧化鋅、氧化錫、硬脂酸和石墨。

通常，脫氫過程是當溫度在450℃至820℃之間時進行的。為了能夠設定合適的溫度，在脫氫前的過程中添加水蒸汽，并且在氫氣氧化燃燒前的過程中添加水蒸汽、氫氣或者水蒸汽與氫氣的混合氣。此外，通過添加水蒸汽可以避免(mindern)在碳物質堆積在催化劑上。

為了使經流的氣體能夠有足夠大的流體速度，并且為了保證催化劑有足夠大的熱穩定性，被承載的催化劑經過煅燒或燒結過程被壓制在模具上。合適的模具是例如圓柱狀、顆粒狀或球狀的模具，其分別帶有從0.1mm到30mm的、相對于球體的等效直徑。這些幾何形的不足之處在于，反應氣體到模具內部的可達到性變差。并且，特別是當催化劑的堆料非常密時，壓力損失總是很明顯。取決于模具的幾何形狀，催化劑模具在反應器中的填充有時花費比較昂貴。最后，模具還有可能破碎，由此將不利地改變填料的流體特性。

因此，本發明的任務在于，找到一種催化劑的幾何形狀，其在壓力損失盡可能小的情況下，當催化劑可達到性良好時保證有著足夠高的流體速度。催化劑還應在流體速度提高時有足夠的機械穩定性和溫度穩定性。