催化剂填充方法和使用该方法制备丁二烯的方法技术

本说明书涉及一种填充催化剂的方法，该方法包括：(A)将铁氧体类催化剂模制品与稀释剂物质粒子混合；和(B)用与所述稀释剂物质粒子混合的所述催化剂模制品填充催化剂反应器，以及一种使用所述方法制备丁二烯的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】催化剂填充方法和使用该方法制备丁二烯的方法
本申请要求于2018年2月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0018419的优先权和权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本说明书中。本说明书涉及一种填充催化剂的方法和使用该方法制备丁二烯的方法。
技术介绍
1,3-丁二烯是石油化学产品的中间体，并且在全球范围内对于1,3-丁二烯的需求以及它的价格正在逐渐增加。1,3-丁二烯已经通过采用石脑油裂化、丁烯的直接脱氢反应、丁烯的氧化脱氢反应等制备。丁烯的氧化脱氢反应是在金属氧化物催化剂的存在下丁烯与氧气彼此反应生成1,3-丁二烯和水的反应，并且由于生成稳定的水而具有热力学上非常有利的优点。此外，与丁烯的直接脱氢反应不同，由于丁烯的氧化脱氢反应是放热反应，因此，与直接脱氢反应相比，可以在低的反应温度下以高收率得到1,3-丁二烯，并且丁烯的氧化脱氢反应可以成为能够满足1,3-丁二烯的需求的有效的单一生产方法，因为不需要额外供热。金属氧化物催化剂通常通过沉淀法合成。具体地，当使用铁氧体类催化剂作为金属氧化物催化剂时，铁氧体类催化剂产生热量，由此提高COx的选择性并降低丁二烯的选择性。因此，已经连续进行对控制放热并且同时控制催化剂的热点移动的研究。
技术实现思路
技术问题本说明书提供一种填充催化剂的方法和使用该方法制备丁二烯的方法。技术方案本说明书的一个示例性实施方案提供一种填充催化剂的方法，该方法包括：(A)将铁氧体类催化剂模制品与稀释剂物质粒子混合；和(B)用所述铁氧体类催化剂模制品与所述稀释剂物质粒子的混合物填充催化剂反应器。本说明书的另一示例性实施方案提供一种制备丁二烯的方法，该方法包括：根据上述填充催化剂的方法用催化剂填充催化剂反应器；和通过使包含丁烯的原料在所述催化剂反应器中进行氧化脱氢反应来制备丁二烯。另外，本说明书的一个示例性实施方案提供一种填充有铁氧体类催化剂模制品和稀释剂物质粒子的混合物的催化剂反应器。有益效果根据本说明书的一个示例性实施方案的填充催化剂的方法可以在丁烯的氧化脱氢反应的过程中同时将催化剂的热点移动速率控制在能够控制由催化剂反应引起的放热的范围内，从而确保反应的稳定性并且降低由反应温度的升高引起的成本。此外，可以通过控制催化剂反应器中反应开始的区域中与稀释剂物质相比催化剂的浓度来降低热点移动速率。具体实施方式下文中，将更详细地描述本说明书。在本说明书中，“收率(％)”定义为通过将作为氧化脱氢反应产物的1,3-丁二烯的重量除以作为原料的丁烯(BE)的重量得到的数值。例如，收率可以由下面等式表示。收率(％)＝[(生成的1,3-丁二烯的摩尔数)/(供应的丁烯的摩尔数)]×100在本说明书中，“转化率(％)”指反应物转化为产物的比率，例如，丁烯的转化率可以由下面等式定义。转化率(％)＝[(反应的丁烯的摩尔数)/(供应的丁烯的摩尔数)]×100在本说明书中，“选择性(％)”定义为通过将丁二烯的变化量除以丁烯的变化量而得到的数值。例如，选择性可以由下面等式表示。选择性(％)＝[(生成的1,3-丁二烯或COx的摩尔数)/(反应的丁烯的摩尔数)]×100在本说明书中，“催化剂的热点”指反应器中催化剂处的温度最高的位置。本说明书的一个示例性实施方案包括：(A)将铁氧体类催化剂模制品与稀释剂物质粒子混合；和(B)用所述铁氧体类催化剂模制品与所述稀释剂物质粒子的混合物填充催化剂反应器。另外，本说明书的一个示例性实施方案提供一种填充催化剂的方法，该方法包括：填充催化剂反应器中的至少部分区域，使得铁氧体类催化剂模制品的重量占铁氧体类催化剂模制品和稀释剂物质粒子的重量之和的比例为10重量％至15重量％。在丁烯的氧化脱氢反应中可以使用铁氧体类催化剂。氧化脱氢反应是放热反应，并且由于放热而引起铁氧体类催化剂的COx的选择性提高和丁二烯的选择性降低。因此，已知通过用非活性材料稀释铁氧体类催化剂来控制放热的技术。然而，相关技术具有减少由催化剂反应产生的热量的效果，但是随着反应时间进行，出现催化剂的热点在纵向方向上移动至反应器的底侧的现象，并且需要提高反应温度以保持热点的位置。催化剂的热点的移动与催化剂的失活有关，并且存在反应温度的升高引起工艺成本增加的问题。因此，本专利技术人可以通过使用通过将稀释剂物质粒子与催化剂模制品混合而不是稀释催化剂本身而填充的催化剂反应器来调节催化剂反应器中催化剂模制品的稀释比。结果，本专利技术人通过同时将催化剂的热点移动速率控制在能够控制由催化剂反应引起的放热的范围内而确保操作的稳定性，并且由于不需要升高反应温度而可以降低成本。此外，本专利技术人可以通过限制氧化脱氢反应开始的区域中催化剂的浓度来降低热点移动速率。另外，当催化剂本身用粘合剂材料等稀释时，催化剂本身嵌入到模制品中，从而显著减少实际反应物可以与催化剂接触的催化剂面积。然而，由于根据本专利技术的填充催化剂的方法原样使用催化剂模制品本身，因此，引入的催化剂的表面可以完全与反应物接触。因此，可以容易地调节催化剂反应器中的稀释比以控制热点移动速率。根据本说明书的一个示例性实施方案，可以用铁氧体类催化剂模制品和稀释剂物质粒子填充所述催化剂反应器，使得催化剂反应器中的顶部和底部的稀释比彼此不同。根据本说明书的一个示例性实施方案，在催化剂反应器的至少一个区域中，所述铁氧体类催化剂模制品的重量占铁氧体类催化剂模制品和稀释剂物质粒子的重量之和的比例可以为10重量％至15重量％。优选地，所述比例可以为10重量％至13重量％。当催化剂反应器中的至少一个区域中催化剂模制品的重量比在上述范围内时，在丁烯的氧化脱氢反应的过程中，催化剂的热点移动速率可以降低。具体地，根据本说明书的一个示例性实施方案，可以填充催化剂反应器的反应开始的区域，使得铁氧体类催化剂模制品的重量占铁氧体类催化剂模制品和稀释剂物质粒子的重量之和的比例为10重量％至15重量％，并且可以填充催化剂反应器的整个区域，使得与铁氧体类催化剂模制品和稀释剂物质粒子的重量之和相比，铁氧体类催化剂模制品的重量比例为10重量％至15重量％。如上所述，根据本说明书的一个示例性实施方案，可以通过控制催化剂反应器的反应开始的区域中与稀释剂物质相比催化剂的浓度来降低热点移动速率。根据本说明书的一个示例性实施方案，催化剂反应器的反应开始的区域可以指反应器的顶部，即，氧化脱氢反应的反应物流入的区域，由此在催化剂的存在下反应。反应终止的区域可以指反应器的底部，即，在反应结束之后氧化脱氢反应的反应物从顶部流下的底部部分。根据本说明书的一个示例性实施方案，催化剂反应器的整个区域可以指从催化剂反应器的反应开始的区域到反应终止的区域的位置，并且具体地，可以指反应器中填充催化剂的位置。根据本说明书的一个示例性实施方案，从催化剂反应器的反应开始的区域到反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种填充催化剂的方法，该方法包括：/n(A)将铁氧体类催化剂模制品与稀释剂物质粒子混合；和/n(B)用所述铁氧体类催化剂模制品与所述稀释剂物质粒子的混合物填充催化剂反应器。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180214 KR 10-2018-00184191.一种填充催化剂的方法，该方法包括：
(A)将铁氧体类催化剂模制品与稀释剂物质粒子混合；和
(B)用所述铁氧体类催化剂模制品与所述稀释剂物质粒子的混合物填充催化剂反应器。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，填充所述催化剂反应器的至少一个区域，使得所述铁氧体类催化剂模制品的重量占所述铁氧体类催化剂模制品和所述稀释剂物质粒子的重量之和的比例为10重量％至15重量％。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，填充所述催化剂反应器的反应开始的区域，使得与所述铁氧体类催化剂模制品和所述稀释剂物质粒子的重量之和相比，所述铁氧体类催化剂模制品的重量比例为10重量％至15重量％。


4.根据权利要求2所述的方法，其中，填充所述催化剂反应器的整个区域，使得所述铁氧体类催化剂模制品的重量占所述铁氧体类催化剂模制品和所述稀释剂物质粒子的重量之和的比例为10重量％至15重量％。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铁氧体类催化剂模制品被模塑为粒料型、球型或中空型的形状。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述粒料的直径为1mm至5mm。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述稀释剂物质粒子是直径为1mm至5mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄叡瑟，崔大兴，徐明志，黄善焕，高东铉，车京龙，韩俊奎，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR