[發(fā)明專利]催化劑、制備該催化劑的方法及該催化劑在制備烯烴的方法與設備中的用途

無效

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• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN104245122A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 海因里奇·特里施勒
• 申請（專利權）人: 克里斯蒂安·特里施勒
• 主分類號: B01J23/20
• 分類號: B01J23/20;B01J23/24;B01J27/04;B01J27/22;B01J27/24;B01J29/83;C07C5/32;B01J8/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;安佳寧

本發(fā)明關于一種催化劑，制備該催化劑的方法及該催化劑在制備烯烴的方法與設備中的用途。

過渡金屬碳化物、磷化物、氮化物、硅化物以及硫化物為用于不同應用的耐火化合物。

舉例而言，US-A-2010/02559831描述在碳化鎢作為催化活性主要組分與另外部分的如鎳、鈷、鐵、釕、銠、鈀、鋨、鉑或銅的其他過渡金屬存在下，纖維素氫化為乙二醇。催化劑施加于諸如活性炭、氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、碳化硅或氧化鋯的載體材料上。通過使用催化活性組分的鹽溶液浸泡載體材料來制備催化劑。

US5321161描述在碳化鎢催化劑存在下腈氫化為胺，該催化劑通過鎢鹽與含有氮-氫橋的非環(huán)化合物(諸如胍)一起煅燒來制備。

US4325843揭示一種用于制備施加于載體上的碳化鎢催化劑的方法。在此方法中，氧化鎢最初提供于載體上，隨后通過在氨氛圍中加熱轉化為氮化物，最終通過在碳化物氛圍中加熱轉化為碳化物。

EP-A-1479664描述一種用于通過在過渡金屬(諸如鎢及鉬)的碳化物或碳氧化物存在下復分解來制備烯烴的方法。施加于載體上的催化劑通過用過渡元素化合物的溶液浸泡載體(例如Al₂O₃、硅酸鋁、Ga₂O₃、SiO₂、GeO₂、TiO₂、ZrO₂或SnO₂)，隨后干燥并煅燒經(jīng)浸泡的載體，最終在550至1000℃的溫度下在含有烴化合物及氫氣的氛圍中回火經(jīng)浸泡的載體來制備。

WO-A-2006/070021描述一種包含金屬碳化物及黏合劑的涂布系統(tǒng)，該黏合劑至少部分地含有有機磷酸鹽黏合劑，諸如AlPO₄。

US3649523描述一種用于氫化裂解礦物油餾分的催化劑，其由鈷、鉬、鎳或鎢的催化活性金屬氧化物或硫化物、用于氫轉移的助催化酸性載體(其含有硅酸鋁)以及一種另外的多孔材料(諸如氧化鋁、磷酸鋁或二氧化硅)組成。然而，此公開案未揭示低分子量烷烴(諸如C2烷烴、C3烷烴及C4烷烴)的裂解。此外，其未揭示在形成烯烴情況下的脫氫反應。

C2-C4烷烴的脫氫及裂解使用不同方法。此反應的常用催化劑為例如布朗斯特酸性沸石(-acidic?zeolite)。如US4929790、US4929791及US5159127中所述，例如通過使用布朗斯特酸性沸石ZSM5、ZSM23及ZSM50以催化方式自丙烷及丁烷制備乙烯及丙烯。在此方法中，形成非所要副產(chǎn)物焦炭及汽油，此導致碳損失且需要頻繁地通過燒盡所形成的焦炭在形成CO₂的情況下來再生催化劑。

如US-A-2011/0040133、US-A-2007/0135668、US-B-7964762、US-B-6407301、US-A-2010/0191031及US-A-2006/0205988中所述，亦可通過蒸汽裂解C2-C4烴來制備低碳烯烴(諸如乙烯及丙烯)。此產(chǎn)生乙烯、乙烷、乙炔、丙烯及其他部分含有氧的副產(chǎn)物的混合物，該副產(chǎn)物必需自產(chǎn)物流分離。乙炔必需作為副產(chǎn)物通過氫化成乙烯而移除。寬產(chǎn)物分布需要進一步加工產(chǎn)物，諸如復分解烯烴。

US-B-8013201中描述通過使用氧化鉻鋁催化劑使丙烷脫氫來制備丙烯，其中選擇性形成丙烯及氫氣。然而，脫氫反應所需的熱量通過燃燒化石烴(諸如石腦油或液化氣)來供應，而該燃燒破壞了此方法的能量平衡以及CO₂平衡。

EP-B-0832056(DE-T2-69520661)描述使用脫氫催化劑使烷烴脫氫，該催化劑含有可還原金屬氧化物，諸如Bi、In、Sb、Zn、Tl、Pb或Te的氧化物；及諸如Cr、Mo、Ga或Zn的其他金屬。

總之，先前技術在將C2-C4烷烴轉化成烯烴的領域中產(chǎn)生以下問題：

C2-C4烷烴在沸石存在下的催化反應期間，所產(chǎn)生的烯烴由于存在布朗斯特酸性中心而進一步反應產(chǎn)生芳族或聚芳族化合物(焦炭)。超過800℃的高溫亦促進通過含有自由基的烷基芳族化合物的其他反應而形成焦炭。焦炭的形成阻斷催化劑且由此使其失活。因此，在此等情況下必需通過燒盡所形成的焦炭來連續(xù)地再生催化劑。此在C2-C4烷烴至烯烴的工業(yè)反應中產(chǎn)生碳損失及空閑時間。此外，由于高制程溫度，對于工廠建構必需預計較高材料成本。

在蒸汽存在下經(jīng)由自由基進行的烷烴的熱裂解期間，產(chǎn)生乙烯、乙烷、乙炔、丙烯、丙二烯及其他部分含有氧的副產(chǎn)物的混合物，此需要大量分離工作。