[发明专利]有序钴-铝和铁-铝金属间化合物作为加氢催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种加氢方法，特别是指采用包含有序金属间化合物（即有序钴-铝或铁-铝金属间化合物）的加氢催化剂的不饱和烃化合物的选择性加氢，一种包含一种载体和至少一种特定的有序钴-铝和/或铁-铝金属间化合物的催化剂，以及特定的有序钴-铝和铁-铝金属间化合物作为催化剂的用途。

背景技术

不饱和烃化合物的选择性加氢具有高的工业重要性。用于生产乙烯、丙烯、丁烷、1,3-丁二烯和芳香烃的石脑油热解是现代石油工业中的关键过程。为了从C₂、C₃和C₄馏分中几乎完全去除炔属化合物(alkynic compound)，一般使用选择性加氢。

例如，对于去除生产聚乙烯用乙烯进料中的痕量乙炔，乙炔加氢是重要的工业过程。因为乙炔使得用于聚合乙烯为聚乙烯的催化剂中毒，所以乙烯进料中的乙炔含量须降低至低的ppm量级。此外，经济效益要求在过量乙烯存在下的乙炔加氢的高选择性，以防止乙烯加氢为乙烷。 

钯显示出对加氢的高活性，特别是对乙炔加氢，但其选择性是有限的。特别是在高乙炔转化率时，钯将使乙炔完全加氢为乙烷，使乙烯转化为乙烷，并通过齐聚反应形成C₄H_x和更高级的烃。此外，在乙炔加氢过程中， Pd的失活是由碳和烃的沉积造成的，需要催化剂的频繁再生和/或更换。

C₃馏分（丙烯）一般是通过丙炔（甲基乙炔）和丙二烯（丙二烯）的选择性加氢进行纯化，而所得丙烯可进一步加工为聚丙烯。

工业中另一重要的选择性加氢是在C₄馏分萃取分离后从其中去除痕量1,3-丁二烯。Pd/Al₂O₃催化剂经常用于该反应。此外，通过1,3-丁二烯环状二聚获得的1,5-环辛二烯在Pd/Al₂O₃上选择性加氢为环辛烯以及苯在钌催化剂上选择性加氢为环己烯是重要的。

为了提高选择性加氢中催化剂的选择性，金属间化合物最近引起了人们的关注。例如，WO 2007/104569（EP 1 834 939 A1的优先权），根据总体方面，涉及用特定有序金属间化合物作为加氢催化剂的选择性加氢方法，其满足特定的有序金属间化合物中加氢活性金属的所谓的活性位分离原则。上述WO公布的重点是包含钯和/或铂作为加氢活性金属的有序金属间化合物。具体地说，对乙炔选择性加氢为乙烯中的PdGa、Pd₃Ga₇、Pd₂Ga、Pd₂Ge、PdZn和PtZn进行测试，并将这些催化剂的活性和选择性与传统的Pd/Al₂O₃和Pd₂₀Ag₈₀合金催化剂进行比较。J. Osswald等人的科学论文（Journal of Catalysis 258 (2008), pp. 210-218 和pp. 219-227 J.）提供了类似的教义，但限于金属间化合物PdGa和Pd₃Ga₇的研究。

高成本与钯和铂的使用有关，使该行业一直在寻找替代的加氢催化剂，其价格便宜，而且仍然是高活性、有选择性、长期稳定的催化剂。 

有序金属间化合物作为各种不同反应中催化剂的用途概括描述于US 2004/0126267 A1和WO 2004/012290 A2中。然而，这些文献没有公开该类化合物的加氢应用，更不必说选择性加氢。事实上，这些文献的焦点在于它们在燃料电池中的用途。而且，它们似乎没有涉及到有序钴-铝或铁-铝金属间化合物。

美国专利4,507,401涉及负载型金属间催化剂，其通过以被负载的第VIII族金属成分的制备开始的方法生产，其中第VIII族金属包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、锇、铱、铂或这些金属的组合。然后，将含有载体的第VIII族与金属氢化物或有机金属化合物在足以形成金属间化合物的温度下接触，其中金属氢化物或有机金属化合物含有至少一种选自由硅、锗、铝、硼、镓、铟和锡组成的组的金属原子。在该专利的工作实例中，制备了被负载的镍-硅、镍-锗和镍-铝金属间化合物。在环己烷的氢解和脱氢中测试负载型催化剂。