使用介孔二氧化硅泡沫复分解催化剂生产丙烯制造技术

本发明专利技术提供了用于生产丙烯的复分解方法的实施方案，所述实施方案包括提供复分解催化剂，所述复分解催化剂包含浸渍有金属氧化物的无定形介孔二氧化硅泡沫，其中所述复分解催化剂具有至少3nm至40nm的孔径分布和至少0.700cm

The production of propylene with mesoporous silica foam complex decomposition catalyst

The present invention provides for the production of propylene by double decomposition method, the implementation plan, the implementation plan includes metathesis catalysts, the metathesis catalyst contains amorphous mesoporous silica foam impregnated with metal oxide, wherein the metathesis catalyst with pore size distribution to less 3nm to 40nm and at least 0.700cm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用介孔二氧化硅泡沫复分解催化剂生产丙烯相关申请的交叉引用本申请要求2015年7月2日提交的美国临时申请序列号62/188,129的优先权，该美国临时申请的全部内容在此以引用的方式并入本文。
本公开的实施方案大体上涉及丙烯生产，并且更确切地说，涉及使用无定形介孔二氧化硅泡沫复分解催化剂经由复分解将包含丁烯的物流转化成丙烯。
技术介绍
近年来，对丙烯的需求已经显著增加以满足聚丙烯、环氧丙烷以及丙烯酸的不断增长的市场。目前，世界范围内生产的大部分丙烯(7400万吨/年)是来自主要生产乙烯的蒸汽裂化单元的副产物(57％)、或来自主要生产汽油的流体催化裂化(FCC)单元的副产物(30％)。这些过程不能充分应对丙烯需求的快速增长。然而，由这些过程共同产生的更低成本的丁烯的加工为炼油厂或石化生产商提供机会根据下游整合和相对经济情况增加价值。所谓的专产丙烯工艺，如丙烷脱氢(PDH)、乙烯和丁烯的复分解、高苛刻度FCC、烯烃裂化以及甲醇制烯烃(MTO)占总丙烯产量的约12％。然而，丙烯需求增长已经超过乙烯和汽油/馏分油的需求增长，并且丙烯的供应并没有跟上需求的这一增长。烯烃复分解被认为是一种有用的反应以转变低价值丁烯的池的组合物来满足丙烯的市场需求。在2010年，经由复分解进行的丙烯生产占全球丙烯供应的约5％。在过去的5年中，该部分已经成为最快增长的专产丙烯生产途径。随着在中东和亚洲新产能投入运行，经由复分解进行的丙烯生产预期将会增加。催化烯烃复分解是一种有用的化学反应，它能够将简单和廉价的有机分子转化成复杂和有价值的分子。在烯烃复分解中，两个烯烃分子在催化剂存在下交换双键周围的基团。所述烯烃可以是结构和组成上不同的分子、或两个相同的分子。一般来说，用于烯烃复分解反应的反应温度可以低到室温或可以是高达约500℃或更大的温度，这取决于起始材料的类型、所使用的催化剂、以及其中进行反应的介质。然而，烯烃复分解催化剂往往没有产生丙烯和其它产物所需的选择性。此外，烯烃复分解催化剂会由于因芳族产物所引起的结焦而遭受失活。
技术实现思路
因此，对用于使用丁烯复分解选择性生产丙烯的催化剂制备存在持续的需求。本公开的实施方案涉及使用复分解催化剂经由复分解生产丙烯，所述复分解催化剂包含浸渍有金属氧化物的无定形介孔二氧化硅泡沫。根据一个实施方案，提供了一种用于生产丙烯的复分解方法。所述方法包括提供复分解催化剂，所述复分解催化剂包含浸渍有金属氧化物的无定形介孔二氧化硅泡沫。所述复分解催化剂具有至少3纳米(nm)至约40nm的孔径分布和至少0.700立方厘米/克(cm3/g)的总孔体积。所述复分解方法还包括通过使包含丁烯的进料流与所述复分解催化剂接触来产生包含丙烯的产物流。根据另一个实施方案，提供了一种用于生产丙烯的复分解催化剂。所述复分解催化剂包含浸渍有金属氧化物的无定形介孔二氧化硅泡沫。所述复分解催化剂具有至少3nm至约40nm的孔径分布和至少0.700cm3/g的总孔体积。总孔体积指的是每单位重量的总孔体积。本专利技术的实施方案的另外的特征和优势将在随后的详细说明中阐述，并且部分地对于本领域技术人员来说将从该说明中显而易见或将通过实施所述的实施方案来识别，包括随后的详细说明、权利要求书、以及附图。附图说明图1是根据本公开的一个或多个实施方案的浸渍有10重量％的氧化钨(WO3)的无定形介孔二氧化硅泡沫的透射电子显微镜(TEM)图像。图2是浸渍有WO3的SBA-15二氧化硅载体的TEM图像。图3是浸渍有WO3的MCM-41载体的TEM图像。图4是图示了根据本公开的一个或多个实施方案的来自图1-图3的催化剂的异构化活性和2-丁烯转化率的图表。具体实施方式本公开的实施方案涉及用于经由催化复分解将丁烯流转化成丙烯的体系和方法。如本申请中所用的“复分解”一般是两步过程：使用复分解催化剂的2-丁烯异构化，然后是交叉复分解，如以下式1和式2所示。式1：2-丁烯异构化式2：交叉复分解如式1和式2中所示，“复分解”反应不限于这些反应物和产物；然而，这是反应方法的基本说明。如所示，复分解反应在两个烯烃分子之间发生。与双键的碳原子键合的基团在分子之间交换以产生具有交换基团的两个新的烯烃。被选用于烯烃复分解反应的特定催化剂有助于决定是形成顺式异构体还是反式异构体，这是因为烯烃分子与催化剂的配位起重要作用，取代基对新形成的分子的双键的空间影响也是如此。在此，所述复分解催化剂可以包含浸渍有金属氧化物的无定形介孔二氧化硅泡沫。如本申请中所用的“无定形介孔二氧化硅泡沫”意指具有无序结构和窄的孔径分布的二氧化硅载体。该无序结构可以是无规的并且因此不同于所公开的常规二氧化硅载体的六角形结构或立方结构。确切地说，所述无定形介孔二氧化硅泡沫具有至少3nm至约40nm的窄的孔径分布和至少0.700cm3/g的总孔体积。不受理论所束缚，本专利技术的孔径分布和孔体积被尺寸设定成实现更好的催化活性和减少的孔被金属氧化物堵塞，而更小的孔体积和孔径复分解催化剂容易发生孔堵塞，从而使得催化活性降低。减少堵塞引起金属氧化物物质，如WO3在无定形介孔二氧化硅泡沫上的更高程度的分散。更高程度的WO3分散产生更高的复分解活性并且因此产生更高的丙烯产率。在一个或多个实施方案中，所述孔径分布可以在以下范围内：至少3nm至约40nm、或约3nm至约20nm、或约4nm至约10nm、或约4nm至约8nm、或约4nm至约6nm。在另外的实施方案中，所述总孔体积可以是至少0.700cm3/g至约2.5cm3/g、或约0.800cm3/g至约2.5cm3/g、或约0.800cm3/g至约1.5cm3/g、或约0.800cm3/g至约1.25cm3/g、或约0.800cm3/g至约1.0cm3/g、或约0.850cm3/g至约1.0cm3/g。此外，所述复分解催化剂具有约0.125毫摩尔/克(mmol/g)至约0.500mmol/g的总酸度。不受理论所束缚，如果所述材料超过0.500mmol/g，那么可能会导致其它有害的副反应，如裂化和氢转移反应。在另外的实施方案中，所述复分解催化剂可以具有约0.125mmol/g至约0.250mmol/g、或约0.125mmol/g至约0.150mmol/g的总酸度。虽然考虑了各种表面积，但是在一个或多个实施方案中，所述复分解催化剂可以具有以下表面积：至少约400平方米/克(m2/g)、或约400m2/g至约800m2/g、或约400m2/g至约500m2/g、或约400m2/g至约450m2/g、或约425m2/g至约450m2/g。复分解反应的催化剂是所述二氧化硅泡沫的浸渍的金属氧化物。所述金属氧化物可以包含来自元素周期表IUPAC第6族-第10族的金属的一种或氧化物。在一个或多个实施方案中，所述金属氧化物可以是钼、铼、钨、或其组合的氧化物。在一个具体的实施方案中，所述金属氧化物是氧化钨(WO3)。预期可以将各种量的金属氧化物浸渍到所述无定形介孔二氧化硅泡沫中。举例来说而不是以限制的方式，二氧化硅与金属氧化物(例如WO3)的摩尔比是约1至约50、或约1至约40、或约5至约30、或约5至约15。此外，所述复分解催化剂可以包括约1重量％至约50重量％、或约2重量％至约25重量％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产丙烯的复分解方法，所述复分解方法包括：提供复分解催化剂，所述复分解催化剂包含浸渍有金属氧化物的无定形介孔二氧化硅泡沫，其中所述复分解催化剂具有至少3nm至40nm的孔径分布和至少0.700cm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.02 US 62/188,1291.一种用于生产丙烯的复分解方法，所述复分解方法包括：提供复分解催化剂，所述复分解催化剂包含浸渍有金属氧化物的无定形介孔二氧化硅泡沫，其中所述复分解催化剂具有至少3nm至40nm的孔径分布和至少0.700cm3/g的总孔体积；以及通过使包含丁烯的进料流与所述复分解催化剂接触来产生包含丙烯的产物流。2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括三嵌段共聚物结构化剂，其中所述三嵌段共聚物结构化剂是聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)结构。3.如权利要求2所述的方法，其中所述复分解催化剂催化2-丁烯异构化成1-丁烯，继而2-丁烯和1-丁烯进行交叉复分解成包含丙烯的复分解产物流。4.如权利要求3所述的方法，其中所述2-丁烯的至少90％经由异构化转化成1-丁烯。5.如权利要求1所述的方法，其中所述孔径分布是至少4nm至10nm并且所述总孔体积是至少0.800cm3/g至1.5cm3/g。6.如权利要求1所述的方法，其中所述复分解催化剂具有0.125mmol/g至0.500mmol/g的总酸度、和400m2/g至500m2/g的表面积。7.如权利要求1所述的方法，其中所述金属氧化物是钼、铼、钨、或其组合的氧化物。8.如权利要求1所述的方法，其中所述金属氧化物是氧化钨。9.如权利要求8所述的方法，其中所述复分解催化剂具有1至50的二氧化硅与氧化钨的摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷德·阿布达伍德，苏莱曼·萨利赫·阿尔哈塔夫，阿鲁德拉·帕拉尼，阿布杜拉·M·埃塔尼，穆罕默德·纳西姆·阿赫塔尔，塔兹·伊斯兰·布延，穆罕默德·A·阿尔雅美，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，法赫德国王石油与矿业大学，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯,SA