化学转化方法技术

一种催化转化原料成产物的方法，此方法包括使原料与一种结晶微孔三维固体催化剂相接触，此催化剂在使原料转化成产物的有效条件下能加速这种转化作用。催化剂存在于原料或活性比原料低的产物以外的液体的淤浆之中?（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用催化剂的。更具体地说，本专利技术涉及使用某些指定的催化剂及反应系统可获得突出效果的。化学转化在使用固体催化剂的场合下，通常都是在催化剂颗粒的固定床或流化床中进行，即要使待转化的原料与在固定床或流化床中的固体催化剂颗粒相接触。但是这两种操作方式均有严重缺点，例如采用固定催化剂床，常常会出现温度控制问题，对催化剂的性能造成不良影响;固定催化剂床的再生及/或恢复活性要占用许多过程停工时间，因为例如要使催化剂留在器内进行处理，只有停止化学转化。此外，对于固定催化剂床，要使催化剂活性均匀分布也有困难，尤其在频繁再生情况下更为困难。对于流化催化剂床，温度控制一般比固定床的情况好。但是流化床的催化剂反应系统却比固定床反应系统复杂得多，例如流化床的反应系统通常至少要有两个单独的容纳催化剂流化床的容器，其中一个用于进行化学转化，另一个用于催化剂再生及/或恢复活性。催化剂颗粒在此两个单独的容器间连续不断地输送。为了使催化剂颗粒与原料/反应产物及再生/恢复活性的介质分离开来，以及为了控制两器间催化剂的流量，通常还必需有分离机构，即旋风分离器与滑阀组件。此外，尽管流化要求的催化剂颗粒相当小，但也都必须在催化剂中掺混一些附加成分，如粘结剂，通常还有填充剂等，以增强颗粒强度，使之耐磨损，能较好地经受住在流化床反应系统及分离机构内持久的，有时甚至呈紊流状态的流动。这些在固定床的催化剂中也常有的附加成分，常常也促进不希望的副反应，或者是对催化剂的催化性能产生有害影响。在与能加快具有选定大小、形状或过渡状态的分子参与化学反应的结晶微孔三维固体催化剂，CMSC，配合使用时，这些附加成分产生的麻烦更多。另一种化学反应系统涉及使用催化剂淤浆。CharlesN.Setterfield著“实用多相催化剂”(McGraw-HillBookCompany，NewYork(1980)一书第317页中写到“液体反应通常是借助于液体中悬浮着的十分细微的固体催化剂完成的，通常这称之为“淤浆反应器”。若要使气体与液体反应，可将气体从反应器底部的分布器引入，或者借助机械搅拌装置将气体分散于液体之中，这样也可以保持固体颗粒悬浮。”因此，当今的“淤浆反应器”是用于液体或气体与液体在有催化剂存在下进行反应的设备，例如，菲力浦石油公司(PhillipsPetroleumCompany)生产高密度聚丙烯就利用了淤浆反应器。对于使用淤浆反应器，已进行了大量的研究工作，如合成气制甲醇，以及用于费一托反应。可参阅M.B.Sherwin等人文章“利用三相反应制备甲醇”，刊载于“HydrocarbonProcessing”，122-124页，十一月，1976;美国专利3，888，896号及美国专利4，031，123号M.λ.Riekena等人的文章”费一托合成反应器的对比”，刊载于ChemicalEngineeringProgress，86-90页，四月，1982;C.N.Satterfield等人的文章“费一托合成的淤浆式反应器用于处理低氢-一氧化碳合成气的反应器”，刊载于CanadianJournalofChemicalEngineering卷60，159-162页，1982。淤浆反应系统确实有许多好处，如系统温度易于控制，但液体反应物及产物同催化剂的接触时间长，目的产物的选择性受到不利影响。它的好处在于提供了一种新的应用固体催化剂的。甲醇是容易用已知的工业方法由煤或其它原料来进行生产的，例如可以燃烧任何含碳材材，包括煤或诸如烃类、碳水化合物等任何有机材料，制得合成气，再用众所周知的非均相催化反应方法生产甲醇。CharenceD.Chang等的“由甲醇制取烃类”一书，纽约的MarcelDekker公司出版(1983年)，提供了对该书所介绍的工艺的评述及总结。Chang在21至26页讨论了有分子筛存在时甲醇转化为烯烃的反应，在他给出的实例中，适用于甲醇转化为烯烃的分子筛有菱沸石、毛沸石及合成沸石ZK-5。含有一种或多种结晶多孔三维材料，或简称CMSM，的催化剂有天然形成的分子筛及合成分子筛，均称为“分子筛”及叠层粘土。在CMSM中，能加速甲醇转化为烯烃的，是非沸石分子筛，或简称NZMS，如铝磷酸盐，或称ALPO，特别是美国专利4，440，871号中所披露的硅铝磷酸盐，或称SAPO类。美国专利4，499，327号(1985年2月12日公布)披露了利用SAPO类在有效工艺条件下甲醇催化转化为轻质烯烃的一些工艺方法。各篇美国专利均作为整体引入本专利技术中。发现了一种将原料催化转化为产品的方法，广义地讲，本方法包含使原料与结晶微孔三维固体催化剂(即CMSC)相接触的过程，此催化剂在有效转化原料为产品的条件下能加速转化，并存在于原料或活性比原料低的产物以外的液体形成的淤浆之中。本催化转化方法有许多好处，例如选用低活性液体与CMSC催化剂所形成的淤浆，可以改善整个工艺性能，例如改善温度控制，提高目的产物的催化选择性。按照本专利技术的方法，温度控制能够改善有以下几个原因催化剂固体表面与悬浮液体间的热传递过程，比现有技术的许多固定床及流化床内气体与催化剂固体间的热传递情况好得多;悬浮液体与反应区器壁间的热传递速率也有所增加，致使反应区物流温度控制较好，即使可能出现过热，由于悬浮液体可以沸腾，也会限制热失控的程度，此外像在固定床中出现过热点而导致破坏催化剂的可能性，在本专利技术方法中由于采用淤浆而几乎不可能发生。本专利技术方法的淤浆环境，为有效地控制催化剂的活性提供了有利条件，大大减轻了固体催化剂的物理及机械磨损和碎裂程度。调整催化剂的组成来改善催化剂的性能时，也不致使催化剂有什么重要的实际损失。此淤浆反应系统适用于一些其它改进或应用，如前所述，可以改善工艺过程的效能。此外，根据较小规模的试验，或中试装置的数据，这种化学转化系统也很容易放大至工业规模。简而言之，本专利技术方法是一种有效和有利的化学转化手段，当用NCSC催化剂时，有利之处更多。如上所述，CMSC是能加速具有一定大小、形状或过渡状态的分子进行化学反应的那些物质。也就是说，CMSC是能加速某些原料分子进行化学反应的物质，这些分子具有限定的分子大小、分子形状或者分子过渡状态。不同的CMSC有不同的尺寸/形状/过渡态限制，取决于物理结构与化学组成，例如取决于CMSC的平均有效孔径的大小。因此，具体实用CMSC的选择取决于，例如，所用的具体原料，具体的化学转化(反应)以及所需产物。最好是CMSC具有基本均匀的孔结构，例如，孔大小和形状基本上一致。CMSC包括，例如，层状粘土、沸石分子筛及非沸石分子筛或简称NZMS。本专利技术适用的NZMS包括具有由下列分子式表示的无水基经验化学组成的分子筛。式中“Q”表示以电荷为“n”的骨架氧化物单元“QOn2”存在的至少一种元素，其中“n”可以是-3，-2，-1，0或+1;“R”表示存在于结晶内部孔体系中的至少一种有机模板剂;“m”表示对应每摩尔(QwAlxPySiz)O2的“R”的摩尔量，其数值为0～0.3左右，“w”，“x”，“y”，和“z”分别表示以骨架氧化物单元存在的QOn2，AlO-2、PO+2和SiO2的摩尔分数。“Q”的特征在于它是在四面体氧化物结构中平均“T-O”距离在约1.51本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化转化原料成产物的方法，此方法包括使所述原料与一种结晶微孔三维固体催化剂相接触，所述催化剂在有效转化所述原料成所述产物的条件下能加速这种转化作用，所述催化剂存在于所述原料或活性比所述原料低的所述产物以外的液体的淤浆之中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里迈克尔欧文路易斯，
申请(专利权)人：联合碳化公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]