[发明专利]用于烯烃复分解和裂化的双功能复合催化剂

说明书

复合催化剂包含至少部分地嵌入催化剂载体材料中的沸石颗粒和沉积在所述催化剂载体材料、沸石颗粒或两者的外表面和孔表面上的至少一种催化活性化合物。制备所述复合催化剂的方法可以包括制备包含所述沸石、催化剂载体材料、三嵌段共聚物表面活性剂和催化活性化合物前体的催化剂前体混合物，以及喷雾干燥所述催化剂前体混合物。所述复合催化剂可以用作用于进行烯烃复分解和裂化反应的单一催化剂。用于生产丙烯的方法可以包括使含丁烯进料与所述复合催化剂接触。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年12月2日提交的美国非临时专利申请序列号16/700,197的优先权，其全部内容通过引用并入本公开。

技术领域

本公开涉及烃加工，特别是复合催化剂和制备用于进行烯烃复分解和裂化的复合催化剂的方法。

背景技术

近年来，对丙烯的需求急剧增加，以供应不断增长的聚丙烯、环氧丙烷和丙烯酸市场。目前，全球生产的丙烯(7400万吨/年)中大多数是来自主要生产乙烯的蒸汽裂化装置的副产物(57％)，或是来自主要生产汽油的流化催化裂化(FCC)装置的副产物(30％)。这些方法无法充分应对丙烯需求的快速增长。

由含丁烯流(诸如萃余液流或其他含丁烯流)生产丙烯可以通过将丁烯复分解成丙烯和其他化合物并且组合裂化、异构化或两者来完成。一些丙烯工艺包括复分解、异构化和裂化，以便增加反应系统的总产率和丙烯选择性。这些类型的反应中的每种反应可能需要不同类型的催化剂，诸如用于裂化反应的裂化催化剂、用于复分解反应的复分解催化剂和用于异构化反应的异构化催化剂。在用于将丁烯转化为丙烯的常规反应系统中，单独的催化剂可以在单独的催化剂区中分离，诸如通过将每种单独的催化剂装入单独的反应器或通过将催化剂装入单个反应器，并且用惰性间隔物诸如石英棉或碳化硅分离每种催化剂。将催化剂分离到单独的反应器容器中显著增加了反应系统的初始资本成本。此外，用惰性间隔物分离催化剂会在反应器中产生死体积，这可能降低反应器的效率。

为了降低成本并且消除死区，可以使用两种或更多种单独的固体颗粒催化剂材料的物理催化剂混合物。然而，由于随着持续使用和处理而发生沉降，不同固体催化剂材料的这些物理催化剂混合物可能会随着时间推移而逐渐在反应器中分离。例如，当单独的固体颗粒催化剂材料的物理性质相对于物理催化剂混合物中的其他催化剂材料显著不同时，这种分离或沉降效应可能变得越来越剧烈。因此，随着单独的催化剂通过沉降而分离，固体催化剂颗粒的物理催化剂混合物的有效性可能随着时间推移而降低。

发明内容

因此，存在对于多功能复合催化剂和合成复合催化剂的方法的持续需要。本公开涉及多功能复合催化剂和生产复合催化剂的方法。本公开的复合催化剂可以包括多个复合催化剂颗粒并且每个复合催化剂颗粒可以包括多个不同的催化活性成分。复合催化剂中的多种催化活性成分中的每种催化活性成分可以为复合催化剂颗粒提供不同的催化功能。因此，多功能复合催化剂可以将多个催化功能组合到单个颗粒中。特别地，本公开的复合催化剂可以包括至少部分或完全嵌入催化剂载体材料中的沸石颗粒和沉积在催化剂载体材料、沸石颗粒或两者的表面上的催化活性化合物。复合催化剂可以具有催化活性化合物在催化剂载体材料、沸石颗粒或两者的外表面和孔表面上的均匀分布。因此，复合催化剂可以具有基本均匀的物理性质并且不会遇到与物理催化剂混合物的沉降相关联的缺点。多功能复合催化剂可以使得能够将单个颗粒催化剂装入反应器中以进行多种不同的化学反应，例如，诸如用于由2-丁烯产生丙烯的异构化、复分解和裂化的组合。