本公开描述了一种具有高的相纯度的同晶金属取代的磷酸铝材料，该材料能够使用温和的条件以高的转化率和选择性实施选择性的Br?nsted酸催化的化学转化，例如将醇转化为烯烃。对铝离子和磷离子的功能金属离子的同晶取代在多种AlPO结构中取得了成功，并且多个金属取代到单一的铝位点和/或磷位点中。除了其他化学物质以外，本发明专利技术可以用于线性和/或支化部分的羟基化化合物的催化转化中，其中所述的化合物可被取代从而形成它们各自的烃产物，优选的是包含2至10个碳原子的轻质烯烃。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及新型磷酸铝(A1P0或AlPO4)催化剂，其中铝(Al111)和/或磷(Pv)离子发生了同晶取代(isomorphous substitution)，从而在单一催化剂内形成强Br5nsted酸位点。此外，多金属离子的同晶取代可以在相同的情况下由铝(Alm)和磷(Pv)离子形成， 从而生成不多于两个的不同的酸位点。所述催化剂可以用于酸催化的反应中，例如多种氧化化合物的脱水，从而形成它们各自的烯烃。
技术介绍
烯烃以及它们的取代对应物(如本文所定义，但不限于乙烯、丙烯、丁烯以及它们的混合物)起到用于制备多种化学品和聚合物的供料的作用。例如，在用作制备(例如)聚乙烯、乙苯-苯乙烯、二氯乙烯、氧化乙烯和乙二醇的原材料的领域中，乙烯为体积最大的化学中间体。大部分的烯烃是通过在石油和石脑油中发现的饱和烃的热裂化或催化裂化而进行商业生产的(参见M. Ladisch et al.，Science (1979) 205, 898)。由于所述反应的热动力限制，热裂化反应器在高达1100摄氏度的温度下操作，从而保持所需的转化水平，通常的产率为50%至100% (参见美国专利申请和专利2006/0149109; 4, 351,732; 4, 556,460; 4，423，270;和4，134，926)。关于通过热裂化制备乙烯的信息可得自 Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th ed. Wiley (2004-2007) 禾口 ΙΠΙπ^ηη’ s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6 th ed. Wiley (2003),两份文献均以引用方式并入本文。寻找由可再生的起始材料(不会受到石油粗品的变化成本以及紧张供应的阻碍)制备烯烃的新型、更有效且环境友好的途径已经成为过去十年的具有挑战性的研究领域(参见美国专利申请和专利2006/0149109; 4, 351, 732; 4, 556, 460; 4, 423, 270;和 4，134，926)。乙烷的催化氧化脱水作为在低很多的温度下制备乙烯的备选方法提出，但是到目前为止所取得的产率和选择性还尚未鼓舞人心(参见S. Golay et al. , Chem. Eng. Sci. (1999) 54， 3593)。通常，使用浓硫酸或浓磷酸(H3PO4)来实施氧化剂(oxygenate)的脱水。用于脱水反应的机理详情可概括于方案1中(下文)。所述醇首先被质子化，然后失去水，从而得到碳阳离子(碳爾离子)，其随后由碳阳离子中提取出氢离子。抛开酸的腐蚀性而言，作为副反应，酸可以氧化醇而形成污染性的二氧化碳。此外，在浓的情况下，可以制备大量的二氧化硫。这两种气体都必须由所述的产物烯烃中除去，然后可以用于后来的化学方法。权利要求1.一种基本纯相的、经煅烧的磷酸铝AlPO4，其中至少一个铝(Alm)位点被二价金属离子(Mn)同晶金属取代，或者至少一个磷(Pv)位点被四价金属离子(Miv)同晶金属取代。2.—种基本纯相的、经煅烧的磷酸铝AlPO4，其中至少一个铝(Alm)位点被二价金属离子(Mn)同晶金属取代，以及至少一个磷(Pv)位点被四价金属离子(Miv)同晶金属取代。3.利要求1或2所述的磷酸铝，其中所述的二价金属离子选自Si11、Mg11、Co11、Ca11、 Ni11、Pdn以及它们的混合物；而所述的四价金属离子选自SiIV、Zriv, Ptiv、Sniv、TiIV、Geiv、 Pdiv以及它们的混合物。4.权利要求3所述的磷酸铝，其中取代Alm的Mn的摩尔量为大约0.001至大约0. 10 摩尔M11，而取代Pv的Miv的摩尔量为大约0. 01至大约0. 25摩尔MIV。5.权利要求1-4的任意一项所述的磷酸铝，其孔尺寸为大约3埃至大约15埃。6.权利要求1-4的任意一项所述的磷酸铝，其中所述的磷酸铝具有Α1Ρ0-5骨架、 Α1Ρ0-18骨架、AlPCHM骨架或者Α1Ρ0-36骨架。7.权利要求3 所述的磷酸铝，其选自 MgnSiIVAlP0-5、ZnnSiIVAlP0-18, ZnnSiIVAlP0-5, ZnnTiIVAlP0-18, MgnSiIVZnnAlP0-5, MgnTiIVAlP0-36, MgnSiIVAlP0-18, MgnTiIVAlP0_5、 ainSiIVAlP0-5、ZnnTiIVAlP0-36、MgnSiIVAlP0-34、MgnSiIVAlP0-18、以及 MgnSiIVAlP0-5。8.权利要求2所述的磷酸铝，其选自SiIVAlP0-5、TiIVAlP0-36、TiIVAlP0_5、 SiIVAlP0-34、SiIVAlP0-18、TiIVAlP0-36、SiIVAlP0-5、SiIVAlP0-18、TiIVAlP0-18、TiIVAlP0-34、 SiIVAlP0-5、SiIVAlP0-18、SiIVAlP0_36、MgnAlP0_5、ZnnAlP0_18、MgnAlP0_36、MgnAlP0_34、 ZnnAlP0-5、MgnAlP0-34、ZnnAlP0_36、MgnAlP0_18、以及 MgnAlP0_5。9.一种将醇脱水从而形成烯烃的方法，其包括以下步骤在足以将醇转化为烯烃的条件下，将包含醇的供料与权利要求1-8的任意一项中所述的磷酸铝接触。10.权利要求9所述的方法，其中所述的醇为C2-Cltl的醇。11.权利要求10或11所述的方法，其中在大约23°C至大约700°C的温度下将所述的供料与所述的磷酸铝接触。12.权利要求10或11所述的方法，其中在大约50°C至大约250°C的温度下、在1大气压至30大气压的压力下，将所述的供料与所述的磷酸铝接触。13.权利要求11或12所述的方法，其中所述的醇为液体。14.权利要求13所述的方法，其中乙醇转化为乙烯，丙醇转化为丙烯，叔丁醇转化为异丁烯，或甲基苄基醇转化为苯乙烯。15.一种制备基本纯相的、经煅烧的金属取代的磷酸铝AlPO的方法，其中至少一个铝 (Al111)位点被二价金属离子(Mn)取代，和/或至少一个磷(Pv)位点被四价金属离子(Miv) 取代，所述方法包括以下步骤向水中加入磷源，从而形成水性混合物，搅拌所述的水性混合物，向所述的经搅拌的水性混合物中加入铝源，从而形成第一反应混合物，向所述的经搅拌的第一反应混合物中加入Mn金属源、Miv金属源或者这二者的至少一种水性溶液或悬浮液，将包含所述金属源的所述的第一反应混合物搅拌足以形成均化混合物的时间，任选地向所述的经搅拌的均化的混合物中加入额外量的水，向所述的经搅拌的均化的混合物中加入结构定向剂，从而形成第二反应混合物， 任选地加入水，搅拌所述的第二反应混合物直至反应结束，从而形成取代的AlPO反应产物混合物， 使所述取代的AlPO反应产物混合物老化，在装配有抗冲内衬的高压反应釜中，在23°C至500°C的温度下，将所述老化的取代的 AlPO反应产物混合物加压至多大约6个小时， 使所述反应釜猝火，将所述经加压的取代的AlPO反应产物混合物过滤，从而回收固体催化剂产物， 用水洗涤所述取代的AlPO固体产物本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种基本纯相的、经煅烧的磷酸铝ＡｌＰＯ４，其中至少一个铝（ＡｌＩＩＩ）位点被二价金属离子（ＭＩＩ）同晶金属取代，或者至少一个磷（ＰＶ）位点被四价金属离子（ＭＩＶ）同晶金属取代。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M勒芬菲尔德，R拉亚，AJ帕特森，ME波特，
申请(专利权)人：西格纳化学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US
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