[发明专利]烯烃裂化催化剂和制造方法

说明书

优先权声明

本申请要求2010年3月16日提交的美国申请No.12/724,446的优先权。

技术领域

本发明涉及用于烯烃裂化的催化剂和制造烯烃裂化催化剂的方法。

背景技术

乙烯和丙烯分别是每分子具有两个或三个原子的轻烯烃，是用于制造其它有用材料（例如聚乙烯和聚丙烯）的重要化学品。聚乙烯和聚丙烯是如今使用的两种最常见塑料，并具有用于材料制造和用作包装材料的多种用途。乙烯和丙烯的其它用途包括氯乙烯、环氧乙烷、乙基苯和醇的生产。轻烯烃的生产主要通过较大的烃的蒸汽裂化或热解进行。用作轻烯烃生产的原料的烃包括天然气、石油液体和碳质材料，包括煤、再生塑料或任何有机材料。

提高由沸石裂化法制造乙烯时产物部分的转化率的已知方法是通过烯烃的歧化或复分解产生更多乙烯和丙烯。在US 5,026,935和US 5,026,936中公开了这类方法，其中结合使用复分解反应步骤与催化裂化步骤，以通过C₄和更重分子的复分解产生更多乙烯和丙烯。催化裂化步骤使用沸石催化剂转化每分子具有4个或更多碳原子的烃流，以制造每分子具有较少碳原子的烯烃。送往沸石催化剂的烃进料流通常含有40至95重量％的每分子具有4个或更多碳原子的链烷烃和5至60重量％的每分子具有4个或更多碳原子的烯烃的混合物。US 5,043,522中公开了用于此类沸石裂化法的优选催化剂是酸沸石，实例包括ZSM-型沸石或硼硅酸盐中的数种。在ZSM-型沸石中，ZSM-5是优选的。据公开，可用于制造乙烯和丙烯的裂化法的其它含沸石的材料包括沸石A、沸石X、沸石Y、沸石ZK-5、沸石ZK-4、合成丝光沸石、脱铝丝光沸石、以及天然生成的沸石，包括菱沸石、八面沸石、丝光沸石等。经过离子交换以替换沸石中存在的碱金属的沸石是优选的。优选的阳离子交换阳离子是氢、铵、稀土金属及其混合物。

欧洲专利No.109,059B1公开了一种方法，其中通过使进料流与具有小于或等于300的硅铝原子比的ZSM-5或ZSM-11沸石在400至600℃的温度下接触而将含有每分子具有4至12个碳原子的烯烃的进料流转化成丙烯。ZSM-5和ZSM-11沸石与氢或铵阳离子交换。该参考文献还公开了，尽管每分子少于4个碳原子的任何烯烃的再循环提高了转化成丙烯的转化率，但没有反应的链烷烃往往积聚在再循环流中。该参考文献提供了附加的低聚步骤，其中使具有4个碳原子的烯烃低聚以促进难以通过常规分馏法与C4烯烃分离的链烷烃（例如丁烷，特别是异丁烷）的脱除。在相关欧洲专利109060B1中，公开了将丁烯转化成丙烯的方法。该方法包括使丁烯与选自硅沸石、boralites、铬硅酸盐和硅铝摩尔比大于或等于350的那些沸石ZSM-5和ZSM-11的沸石化合物接触。该转化在500至600℃的温度和每千克纯沸石化合物5至200千克/小时丁烯的空速下进行。欧洲专利109060B1公开了与选自铬、镁、钙、锶和钡的改性元素一起使用离子交换的、浸渍的或共沉淀形式的硅沸石-1。

催化剂是烃加工中最资本密集的支出之一。催化剂中的改进可改进该催化剂的寿命周期，以使该催化剂可以在裂化和再生之间的周期中更长时间地发挥其裂化功能，由此改进催化剂中的投资收益率。

发明概述

本发明提供了用于烯烃裂化的新型催化剂。该催化剂包含已被蒸汽处理以将碱金属含量降至低于100重量ppm、然后酸洗的分子筛。在一个实施方案中，该催化剂是沸石。优选用于裂化烯烃的沸石是硅沸石（silicalite）沸石。

在另一实施方案中，该催化剂包括粘合剂，例如无机氧化物、二氧化硅、氧化铝、二氧化硅-氧化铝、磷酸铝、二氧化钛、氧化锆和富含二氧化硅的粘土，例如高岭土。

从下列发明详述中可以获得本发明的其它目的、实施方案和细节。

发明详述

轻烯烃生产是一种重要工艺，且轻烯烃的量和质量可以通过较大烯烃的选择性裂化提高。用于生产轻烯烃的正常商业方法是烃原料（例如石脑油）的例如蒸汽裂化和催化裂化。这些裂化法通常产生价值低于乙烯或丙烯的较大烯烃。生成烯烃原料的典型工艺装置包括蒸汽裂化器、精炼厂FCC装置、MTO装置和炼焦器装置。该方法是烯烃裂化法并集成到生成烯烃流的精炼厂系统中，以将较大烯烃转化成轻烯烃。典型进料流包含链烷烃和具有C4至C8烃的烯烃组合物。