用于含3-4个碳的烷烃转化的催化剂组合物制造技术

物质的组成，包括：至少一种氧化锰和至少一种镧系金属（最好是镧或铈）氧化物或至少一种氧化铌。上述组成用作使Ｃ－［３］烃和Ｃ－［４］烃转化为饱和程度更低的烃（特别是乙烯和丙烯，最好是乙烯）的催化组成特别有效。这种催化剂用于有选择性地生产乙烯时，如果反应在有蒸汽存在的情况下进行，那么它的寿命能延长。蒸汽不但能大大提高催化组成对乙烯的选择性，而且能大大提高催化组成在必需进行再生之前的活性期。限制催化组成中“结合”硫或“固定”硫的含量也能改善催化剂的性能。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及改进的物质组成。具体地说，本专利技术涉及用于使C3烃和C4烃转化为饱和程度更低的烃的改进的催化剂。更具体地说，本专利技术涉及用于使C3烷烃和C4烷烃转化为饱和程度更低的烃(特别是乙烯和丙烯，最好是乙烯)的改进的催化剂。烯烃，如乙烯和丙烯，已成为有机化学工业和石油化学工业中的主要原料。其中尤以乙烯最为重要，这是因为对乙烯原料的需求量约为对丙烯原料的两倍。因此，非常需要用于使价值较低的烃转化为乙烯和丙烯(特别是乙烯)的改进的方法。人们已经提供了许多有关由各种不同原料用各种各样方法生产乙烯和丙烯(特别是乙烯)的建议。目前，乙烯几乎都是用乙烷和丙烷、石脑油和在某些情况也由瓦斯油进行脱氢或热裂解的方法生产。在美国目前生产的乙烯中约有75%是用天然气中的乙烷和通常为气态的较高级烃组分进行蒸汽裂化而得，这是因为天然气中除了甲烷外还含5～60%(体积百分数)左右的烃类。然而在大多数情况下天然气中的乙烷和通常为气态的较高级烃的含量低于25%左右，而且通常低于15%左右。因此必须对这些可用于生产乙烯和丙烯(特别是乙烯)的数量有限的原料加以有效的利用。遗憾的是采用这些方法时转化为烯烃的转化率低，对转化为乙烯的选择性比对丙烯的选择性差。而且需要较苛刻的条件，特别是温度超过1000℃左右，因此采用这些方法时能耗大。为了降低苛刻的条件，而且更重要的是为了提高使通常为气态的原料转化为乙烯和丙烯的转化率和提高对转化为乙烯的选择性，人们提出了很多利用固态接触物质的方法。在这些方法中有些是利用惰性固态接触物质使加入的烃与蒸汽更好地接触并使整个反应区的温度保持得更均匀。在另一些情况中，固态接触物质实质上起催化剂的作用。采用固态接触物质，特别是用其作催化剂，使转化为乙烯和丙烯的转化率得到适当的改善，但对乙烯的选择性几乎没有得到改善。因此很希望研究出改进的催化方法，特别是能提高对乙烯的选择性(相对于丙烯而言)的方法。但是人们几乎不理解这类催化剂是怎样起作用的，为什么有些组分有效而类似的组分却无效，为什么有些组分的组合有效而有些组合却无效。很明显，从事这方面技术的人们提出了很多理论，但这只是使情况变得更为混乱，因为每种理论都只解释为什么某种具体的催化物质起了作用，却没有解释为什么类似的催化物质不起作用、为什么别的不同的物质却是有效的。其结果是烃催化转化为烯烃的技术仍水分难以预测。因此，本专利技术的一个目的是提供改进的物质组成和利用这种物质组成克服先有技术中的上述缺点以及其他缺点的方法。本专利技术的另一目的是提供改进的物质组成。本专利技术的还有一个目的是提供用于使C3烃的C4烃转化为饱和程度更低的烃的改进的催化组成。本专利技术的另一个更进一步的目的是提供一种使C3烃和C4烃在最好有蒸汽存在的情况下转化为饱和程度更低的烃的改进的方法。本专利技术还有一个目的是提供一种改进的方法，以使C3烃和C4烃在有蒸汽存在的情况下转化为饱和程度更低的烃，而且是有选择性地生产乙烯、乙烷和丙烯，尤其是乙烯。本专利技术的再进一步的目的是提供一种用于使C3烃和C4烃转化为饱和程度更低的烃(特别是用于生产乙烯、乙烷和丙烯，尤其是乙烯)的改进的催化物质，该催化物质在必需进行再生之前的有效使用期得到了改善。本专利技术提供改进的物质组成，它包括氧化锰与选自镧系金属和铌的至少一种金属的氧化物的混合物。镧系金属最好选自镧和铈。这种物质组成对使至少含一种C3烃或C4烃的烃原料转化为饱和程度更低的烃是非常有效的催化组成。本专利技术还提供了一种使含有C3烃和C4烃的烃原料转化为饱和程度更低的烃(特别是乙烯和丙烯，最好是乙烯)的方法，该方法系使烃原料在最好有蒸汽存在的情况下，在足以使烃原料转化为饱和程度更低的烃的条件下与上述催化组成中的一种相接触。本专利技术的烃原料组分可以包括任何含有大量C3烃和C4烃(特别是丙烷和正丁烷，最好是正丁烷)的通常为气态的烃流。其他通常为气态的组分或甚至通常为液态但在操作条件下会汽化的组分的存在也不会给反应带来不利的影响。例如，已发现，如果采用异丁烷，按照本专利技术，本专利技术的催化剂会将所产生的异丁烯转变为丙烯，从而获得本专利技术所需的产品之一。另一方面也发现，本专利技术的催化方法在提高乙烷向乙烯转化的转化率方面一般不如严格的热处理方法那么有效。但是烃原料中含有乙烷显然不是有害的。烃之外的其他组分也不是有害的。在种种情况下主要的判断准则是将惰性物质或C3烃和C4烃之外的组分的反应产物与所要获得的乙烯和丙烯进行分离的成本或困难程度以及究竟是在本专利技术的反应前进行这种分离还是反应后进行这种分离时成本更低些和(或)困难程度更小些。适用于本专利技术的方法的原料可以从包括天然气、炼油厂废气等在内的任何来源获得。但是最方便和丰富的来源是将天然气加工成加热用管道气时所回收的C3烃流和C4烃流。习惯上用压缩和膨胀以及低温方法或二者相结合的方法将甲烷中的C2烃和更高级的烃分离出来以制得加热用管道气，管道气主要含甲烷。通常将天然气在产生的高压下，或压缩到高压进行处理以使其逐级冷凝。先获得通常为液态的烃(C+6烃或天然汽油)，接着是C5烃，再接着是C4烃，然后是C3烃，最后是C2烃，处理的方法是逐级降低温度进行冷却，同时在各冷却阶段之间将冷凝的液体与未冷凝的蒸汽分离或分馏。这样可以获得以单-烃(如C5烃、C4烃、C3烃和C2烃)为主的单-烃流或以各单-烃的组合为主的烃流。因此，这样分离而得的丙烷流或多种丁烷流可以用作本专利技术的烃原料，或者可利用丙烷与多种丁烷的混合物为主的烃流。显然，后者可以在天然气加工过程中省掉一个冷却和分离阶段。本专利技术的物质组成包括包括至少一种氧化锰和至少一种镧系金属(最好是镧或铈)或铌的氧化物。这里常把氧化锰看作促进剂或活性组分，把镧系金属氧化物或氧化铌看作载体材料。这样做只是为了方便，因为通常氧化锰是含量较少的组分，而镧系金属氧化物或氧化铌则是含量较多的组分。因此，要了解这样做并不是为了把组分分类。本文下面要列举的所有组分都是必须的，在本专利技术的方法中都起催化作用。上述物质组成对于使C3烃和C4烃转化为饱和程度更低的烃的反应来说是特别有效的催化组成。因此，作这种用途时组成中通常约含0.1～30%锰(用元素锰与组成总重的重量百分比表示)，最好约含0.5～15%锰。本专利技术制备催化组成的方法并不重要，只要最后能获得含所需金属氧化物组分的催化组成就行。适用的制备方法包括淤浆掺合、溶液掺合、干掺合、浸渍和共同沉淀，所有这些方法对于熟悉这方面技术的人员来说都是熟知的。一种方便的方法是将金属固体物(例如La2O3)与一种金属盐(例如硝酸锰)溶液一起加入掺合装置中并搅拌数分钟(例如2～5分)使生成浓稠的淤浆。为了经济应避免使用过量的水。然后将生成的淤浆用常用的方法于100℃～150℃下在空气中干燥，并在750℃～800℃下焙烧4小时左右，然后用熟悉这方面技术的人员所熟知的方法进行研磨、筛分，而且还可以压成丸片或做成一定的大小。已发现按照本专利技术进行操作时，有少量烃原料转化为焦炭，然后沉积在催化剂上，使催化剂的活性降低，特别是对乙烯的选择性降低。因此要采用常用的除积碳技术，例如用含氧气体(例如空气)进行处理，定期地使催化剂再生。进行再生时最好也使用惰性气体或蒸汽稀释剂以控制烧除结焦的温度，这时熟悉这方面技术的人员本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化组成，它主要包括：（ａ）大约０．１～３０％（重量）的至少一种氧化锰和（ｂ）其余部分为至少一种选自镧系金属和铌的金属的至少一种氧化物，所述重量百分率用元素锰占所述催化组成的总重量来表示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰亨利科茨，
申请(专利权)人：菲利普石油公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]