用于侧链烷基化反应的包含金属氧化物的催化剂制造技术

包含沸石组分和金属氧化物组分的催化剂，其中所述金属氧化物组分与所述沸石组分离子交换因此得到离子改性的沸石，以及其中，所述金属氧化物组分在反应条件下转变成其他的氧化物结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于侧链烷基化反应的包含金属氧化物的催化剂 相关申请的交叉参考本申请要求2011年5月22日提交的美国临时申请N0.61/488，778的优先权。 领域本专利技术一般的涉及金属离子交换的沸石和类沸石材料。更具体的，本专利技术涉及具有包含在所述沸石结构的氧化铯的、用于甲苯与甲醇和/或甲醛的烷基化以制备苯乙烯和乙苯的沸石。 进旦 冃月^沸石是一种晶体铝硅酸盐，已熟知它可用于多个应用。它已用于脱烷基化、烷基转移、异构化、裂解、歧化和脱蜡过程等。它高度有序的结构由通过氧原子连接的四面体AlCV4和SiO4-4组成，形成了孔径通常在3A至IOA数量级的孔系统。这些孔创建了高内部表面区域，并使得沸石可基于分子的形状和尺寸选择性的吸附某些分子同时排出其他分子。因此，沸石可归类为分子筛。沸石还可称作为“形状选择性催化剂”。小孔可将反应限制在某些过渡态或某些产物，防止产生不符合所述孔轮廓或尺寸的形状。沸石的孔一般被水分子和阳离子占据。阳离子用于平衡由氧负离子四面体配位的三价铝阳离子产生的负电荷。沸石可把自身的阳离子与其他阳离子交换；例如可把铝离子与钠离子交换。在一些离子交换的形式，如沸石的氢形式，该催化剂可以是强酸性的。例如，沸石可替代对反应器有腐蚀和损坏作用的传统的三氯化铝或其他液体酸性催化剂，用作弗里德尔-克拉夫兹(Friedel-Crafts)烷基化的催化剂。可使用沸石的烷基化反应之一是苯与乙烯形成乙苯的烷基化。乙苯是芳烃，化学分子式为C6H5CH2CH3 ;它包括6碳芳环和一连接的单乙基。然后，乙苯可进行脱氢化反应以形成单体苯乙烯，从所述单体可制备聚苯乙烯。聚苯乙烯是一种塑料，可形成许多有用的产品，包括模制产品和泡沫产品，所有这些都增加了对苯乙烯的前驱体乙苯产量的需求。其他已知的用于制备苯乙烯的方法包括甲苯的烷基化。例如，用各种氧化铝一硅酸盐催化剂使甲醇和甲苯反应以制备苯乙烯。这些方法允许制备苯乙烯，而无需获取乙苯的中间步骤。但是，这些方法的特征在于具有很低的产率以及对苯乙烯具有低的选择性。因此，需要取得一种用于获得苯乙烯而无需制备乙苯的中间步骤的方法。还需要一种具有高产率和对苯乙烯有高选择性的用于获得苯乙烯的方法。
技术实现思路
本专利技术的一实施方式是包括沸石组分和包藏的金属氧化物组分的催化剂。所述包藏的金属氧化物组分包含在所述沸石组分的框架内，因此得到能催化甲苯和Cl源的烷基化以制备苯乙烯的改性沸石。在反应条件下，所述包藏的金属氧化物组分能增加甲苯和甲醇烷基化反应中甲苯的转化率。在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述改性沸石的所述包藏的金属氧化物组分能增加甲苯和Cl源烷基化反应中对苯乙烯的选择性。 在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述改性沸石的所述包藏的金属氧化物组分能增加对苯乙烯的选择性同时降低对Cl源的消耗。在 一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述包藏的金属氧化物组分选自下组:氧化铯、氧化铜、氧化铈及其组合。在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述包藏的金属氧化物组分以重量计占所述改性沸石的0.1%至20%。在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述包藏金属氧化物的改性沸石的所述包藏的金属氧化物组分以所述沸石每晶胞0.1至10金属氧化物物质的数量存在。在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述沸石是八面沸石类沸石。在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述催化剂包括至少一种促进剂。所述促进剂可选自下组:Co、Mn、T1、Zr、V、Nb、K、Cs、Ga、B、P、Rb、Ag、Na、Cu、Mg、Fe、Mo、Ce及其组合。本专利技术的一实施方式是用于制备苯乙烯的方法，所述方法包括在一或更多反应器中且在沸石催化剂存在下，将甲苯与Cl源反应以形成包括苯乙烯的产物流。所述催化剂包括选自下组的包藏的金属氧化物组分:氧化铯、氧化铜、氧化铈及其组合，其提高甲苯的转化率。在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述Cl源选自下组:甲醇、甲醛、福尔马林、三噁烷、甲福尔赛(methylformcel)、多聚甲醛、甲缩醛及二甲醚及其组合。在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述包藏金属氧化物的改性沸石的所述包藏的金属氧化物组分以所述沸石每晶胞0.1至10金属氧化物物质的数量存在。在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述沸石是八面沸石类沸石。在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述催化剂包括至少一种选自下组的促进剂:Co、Mn、T1、Zr、V、Nb、K、Cs、Ga、B、P、Rb、Ag、Na、Cu、Mg、Fe、Mo、Ce 及其组八口 ο在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述方法的甲苯转化率为至少5摩尔％,可选的至少10摩尔％。在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述方法的苯乙烯选择性为至少5摩尔％，可选的至少10摩尔％。在一实施方式中，单独的或与其他实施方式组合，所述方法的苯乙烯加乙苯的选择性为至少90摩尔％。本专利技术的各种实施方式可与本专利技术的其他实施方式相结合，以及本文列出的实施方式并无意限制本专利技术。即使本文没有给出具体的例子，本专利技术的实施方式的所有组合都是可行的。 附图简述图1显示了通过甲醛和甲苯的反应制备苯乙烯的流程图，其中所述甲醛首先在分离的反应器中通过甲醇的脱氢化或氧化制备且随后与甲苯反应以制备苯乙烯。图2显示了通过甲醛和甲苯的反应制备苯乙烯的流程图，其中甲醇和甲苯被进料至反应器，其中所述甲醇被转化为甲醛以及所述甲醛与甲苯反应以制备苯乙烯。图3显不了一流化床反应器。 专利技术详述本专利技术涉及金属离子改性的催化剂物质如沸石催化剂，以增强烷基化反应中的转化率和产物选择性。具体的，通过添加包藏的金属氧化物，如氧化铯、氧化铜、氧化铈改性沸石，以这样的方式导致提高烷基化反应中的转化率和产物选择性且抑制不需要的副产物的形成。如本文所使用，术语“金属离子”用于包括所有活性金属离子和类似物质如金属氧化物、纳米颗粒、或混合的金属氧化物相。此外，如本文所使用，术语“离子改性的沸石”指已用金属离子改性以增强产物选择性的沸石。要求金属离子不给所述催化剂带来有害影响或致使发生明显的副产物形成。本专利技术的所述催化剂可用沸石或类沸石材料负载。沸石一般是多孔结晶铝硅酸盐，且它可天然的或合成的形成。形成合成沸石的方法之一是二氧化硅、氧化铝、钠或其它碱金属氧化物、和有机模板剂的水热煮解。每一反应物的数量以及包括不同的金属氧化物可导致多种不同的合成的沸石组合物。此外，通常通过多种方法改变沸石以调节其特征如孔尺寸、结构、活性、酸度和二氧化硅/氧化铝摩尔比。因此，可得到许多不同形式的沸石。适于本专利技术的沸石材料包括硅酸盐基沸石和非晶态的化合物如八面沸石、丝光沸石等。硅酸盐基沸石由交替的SiO4一和MOx四面体构成，其中M是选自元素周期表(新IUPAC)第1-16族的元素。这些类型的沸石具有4、6、8、10、或12-元氧环通道。本专利技术的所述沸石的例子可包括八面沸石如X-类或Y-类沸石以及β沸石。类沸石材料也可以是有效的底物。还可考虑的可选的分子筛是沸石状材料如晶体硅铝磷酸盐(SAPO)和铝磷酸盐(ALPO)等等。改变沸石的另一方法是通过离子交换。离子交换可通过常规的离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化剂，其包括：沸石组分；以及包藏的金属氧化物组分；其中，所述包藏的金属氧化物组分包含在所述沸石组分的框架内，因此得到改性的沸石；其中，所述催化剂能催化甲苯和C1源的烷基化，以制备苯乙烯；其中，在反应条件下，所述包藏的金属氧化物组分能增加甲苯和C1源烷基化反应中甲苯的转化率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.27 US 13/457,5061.一种催化剂,其包括: 沸石组分；以及 包藏的金属氧化物组分； 其中，所述包藏的金属氧化物组分包含在所述沸石组分的框架内，因此得到改性的沸石； 其中，所述催化剂能催化甲苯和Cl源的烷基化，以制备苯乙烯； 其中，在反应条件下，所述包藏的金属氧化物组分能增加甲苯和Cl源烷基化反应中甲苯的转化率。2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述包藏的金属氧化物组分能增加甲苯和Cl源烷基化反应中对苯乙烯的选择性。3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述改性沸石的所述包藏的金属氧化物组分能增加对苯乙烯的选择性同时降低对Cl源的消耗。4.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述包藏的金属氧化物组分选自下组:氧化铯、氧化铜、氧化铺及其组合。5.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述包藏的金属氧化物组分以重量计占所述改性的沸石的0.1%至20%。6.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述包藏金属氧化物的改性沸石的所述包藏的金属氧化物组分以所述沸石每晶胞0.1至10金属氧化物物质的数量存在。7.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述沸石是八面沸石类沸石。8.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，还包括至少一促进剂。9.如权利要求8所述的催化剂，其特征在于，所述至少一促进剂可选自下组:Co、Mn、T1、Zr、V、Nb、K、Cs、Ga、B、P、Rb、Ag、Na、Cu、Mg、Fe、...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·钦塔，
申请(专利权)人：弗纳技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US