[发明专利]用于烯烃复分解反应的催化剂和方法

说明书

本发明涉及具有限定物理性质的氧化镁(MgO)作为催化剂用于烯烃异构化的用途、包含所述MgO的用于烯烃复分解的催化剂以及使用所述催化剂进行烯烃复分解的方法。

本发明涉及根据权利要求1的氧化镁作为用于烯烃异构化的催化剂的用途，根据权利要求9的用于烯烃转化的催化剂以及根据权利要求15的用于获得烯烃的方法。

说明

丁烯是C₄H₈单烯烃异构体如1-丁烯、顺-2-丁烯、反-2-丁烯和异丁烯(2-甲基丙烯)。如果没有特别提及，则在本发明的框架内，顺-2-丁烯、反-2-丁烯也称作2-丁烯。顺-2-丁烯、反-2-丁烯和1-丁烯的总和表示为正丁烯。丁烯在商业上几乎总是作为石油精炼厂中通过裂解工艺或通过催化乙烯二聚反应的副产品产生。丁烯可以用于多种目的，如用于制造聚合物和其他化学品如杀虫剂、抗氧化剂、粘合剂、密封剂或弹性体。

在过去的几十年中，使用2-丁烯来生产丙烯已具有工业重要性。使用2-丁烯作为起始材料合成丙烯是基于复分解反应。由此，根据以下总反应方案，在乙烯的存在下2-丁烯转化为丙烯：

该反应通常在包含元素周期表(PSE)第6族或第7族金属氧化物的催化剂存在下发生。用于烯烃复分解的催化剂的典型活性组分为负载在二氧化硅上的氧化钨(US 3,365,513)、负载在氧化铝或二氧化硅-氧化铝上的氧化铼或氧化钼(US 4,547,617；US 6,281,402)。

已描述了复分解催化剂的各种修改和改进。已证明复分解催化剂与用于使1-丁烯中双键转移为2-丁烯的异构化催化剂的物理混合提高了总丙烯生产率(US 3,865,751；US3,915,897；US 4,575,575)。

典型的双键异构化催化剂包括可以与复分解催化剂共混的碱性金属氧化物，例如氧化镁或氧化钙。使用氧化镁(MgO)作为助催化剂使反应温度能够从约400℃(对于纯的二氧化硅负载的氧化钨(WO₃/SiO₂))降低至250℃至300℃。氧化镁与WO₃/SiO₂的重量比在0.1至20的范围内。氧化镁的功能是使1-丁烯异构化为2-丁烯和/或使2-丁烯异构化为1-丁烯(该异构化是平衡反应)。

氧化镁除了其充当异构化催化剂的能力之外，还已知其从烯烃进料中去除或消除对复分解催化剂有害的痕量污染物的能力，特别是在用作“防护床”时(J.Mol.Cat.，1985，28:117-131)。氧化镁可以例如布置在包含复分解催化剂和异构化催化剂的组合物顶部(US2010/0056839 A1，US2010/167911 A1)。此处，最佳的催化剂性能与防护预床去除毒物的功能和1-丁烯至2-丁烯和/或2-丁烯至1-丁烯的异构化相结合。当应用该方法时，工业复分解反应器通常填充有作为催化剂主床的MgO与WO₃/SiO₂的混合物以及在主床上游的作为预床的MgO。

必须使MgO活化以实现期望性质。已描述了不同的活化过程。根据US 4,071,471，氧化镁通过在含氧气体的流动流中在300℃至约550℃下加热约1小时至30小时来活化。另一种活化方法包括在约250℃至650℃下用一氧化碳或氢处理氧化镁约0.1小时至4小时(US3,546,313)。还可以在惰性气流中在最高至600℃的温度范围内加热根据以上所述方法之一预活化的预活化催化剂(Chemical Reviews,95(3),(1995)537-558)。