用于制备乙烯的方法和催化剂技术

在具有MOR骨架代码的沸石催化剂存在下通过乙醇脱水制备乙烯的方法，其中所述方法在100℃至300℃，例如140℃至270℃，例如150℃至250℃范围内的温度下操作，并且其中具有MOR骨架代码的沸石催化剂已经通过吸附任选取代的吡啶化合物而改性。吡啶化合物而改性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备乙烯的方法和催化剂
[0001]本专利技术一般涉及脱水方法，并且具体地，涉及在改性沸石催化剂存在下使乙醇脱水以制备乙烯的方法。
[0002]乙烯是广泛使用的化学品，并且在世界范围内以工业规模生产。制备乙烯的方法是本领域已知的；例如，通过烃的蒸汽或催化裂化制备乙烯，或通过使用氧化铝或酸催化剂使乙醇脱水制备乙烯是本领域已知的。
[0003]申请人现已发现，使用已经通过吸附任选取代的吡啶化合物而改性的具有MOR骨架代码的沸石催化剂可以用于从乙醇制备乙烯，产物流中乙烷含量低。
[0004]因此，本专利技术提供了在具有MOR骨架代码的沸石催化剂存在下通过乙醇脱水制备乙烯的方法，其中所述方法在100℃至300℃，例如140℃至270℃，例如150℃至250℃范围内的温度下操作，并且其中具有所述MOR骨架代码的所述沸石催化剂已经通过吸附任选取代的吡啶化合物而改性。
[0005]有利地，使用已经通过吸附任选取代的吡啶化合物而改性的具有所述MOR骨架代码的沸石催化剂使得在硅铝酸盐沸石催化剂存在下进行的乙醇脱水反应中改进乙烯生产率。
[0006]因此，根据另一个实施方案，本专利技术提供了催化剂组合物，其包含已经通过吸附任选取代的吡啶化合物而改性的具有所述MOR骨架代码的沸石催化剂。
[0007]另外，根据本专利技术，提供了在硅铝酸盐沸石催化剂存在下使乙醇脱水的方法中改进乙烯生产率的方法，其中所述催化剂是具有所述MOR骨架代码的沸石催化剂，并且其中所述方法涉及通过吸附任选取代的吡啶化合物来改性所述沸石催化剂。
>[0008]又进一步根据本专利技术，提供了任选取代的吡啶化合物在乙醇催化脱水为乙烯的方法中的用途，以改进对乙烯的选择性，其中所述催化剂是具有所述MOR骨架代码的沸石催化剂，并且所述任选取代的吡啶化合物吸附到具有所述MOR骨架代码的所述沸石催化剂上。
[0009]本专利技术的进一步的方面提供了在催化剂存在下使乙醇脱水为乙烯的方法，其中所述催化剂是具有所述MOR骨架代码的沸石催化剂，并且其中在所述脱水方法中使用所述催化剂之前，所述催化剂已经用任选取代的吡啶浸渍。
[0010]本专利技术的进一步的方面提供了在催化剂存在下使乙醇脱水为乙烯的方法，其中所述催化剂是具有所述MOR骨架代码的沸石催化剂，并且将任选取代的吡啶化合物与乙醇进料共同进料至所述脱水反应，并且其中任选取代的吡啶化合物与乙醇的摩尔比保持在小于1。
[0011]乙醇至乙烯的催化脱水反应可以由以下方程式表示：乙醇
ꢀ⇌
乙烯+水乙醇脱水为乙烯可以直接进行，或者替代地和/或同时地，脱水反应也可以经由醚中间体发生，其可以由以下方程式表示：2乙醇
ꢀ⇌
乙醚+水乙醚
ꢀ⇌
乙烯+乙醇在本专利技术中，脱水方法在具有MOR骨架代码的沸石催化剂存在下进行。丝光沸石是
硅铝酸盐沸石；硅铝酸盐沸石是结晶微孔材料，其具有由共有顶点的SiO4和AlO4的四面体构成的骨架结构。这样的四面体物质通常称为TO4物质，其中T原子是硅或铝。铝“T”原子可以部分或全部被一个或多个镓、硼或铁原子代替。对于本专利技术的目的，认为这样的镓、硼或铁改性的沸石落入术语“硅铝酸盐沸石”的定义内。
[0012]沸石骨架拓扑结构含有尺寸、形状和维度不同的孔、通道和/或袋的规则阵列。沸石的这些骨架拓扑结构或结构类型由国际沸石协会结构委员会在IUPAC的授权下指定三字母结构代码。
[0013]沸石、它们的骨架代码、结构、维度、性质和合成方法的描述可以在The Atlas of Zeolite Framework Types (C. Baerlocher, W. M. Meier, D. H. Olson, 第5版. Elsevier, Amsterdam, 2001)结合基于网络的版本(http://www.iza
‑
structure.org/databases/)中找到。
[0014]沸石晶体含有具有固定几何形状和尺寸的分子尺寸的孔或通道系统，并且可以根据在沸石骨架结构内以不同方向延伸的通道的数目进行分类。如果沸石在不同方向上分别具有一个、两个或三个通道，则将沸石描述为1维、2维或3维。
[0015]沸石也可以根据其孔的尺寸进行分类。具有由四面体配位中的8个T原子限定的孔开口的沸石通道定义为具有8元环，具有由四面体配位中的10个T原子限定的孔开口的沸石通道定义为具有10元环，而具有由四面体配位中的12个T原子限定的孔开口的沸石通道定义为具有12元环。沸石也可以基于含有最大孔开口的通道方便地分类，并且具有由四面体配位中的8个T原子限定的最大孔开口的沸石(8元环)可以定义为“小孔沸石
”ꢀ
(8元环)；具有由四面体配位中的10个T原子限定的最大孔开口的沸石(10元环)可以定义为“中孔沸石”；而具有由四面体配位中的12个T原子限定的最大孔开口的沸石(12元环)可以定义为“大孔沸石”。
[0016]沸石骨架代码MOR是具有1
‑
维结构的大孔沸石。具有骨架类型MOR的沸石的实例包括丝光沸石。在本专利技术的具体实施方案中，用于本专利技术的具有MOR骨架代码的沸石催化剂是丝光沸石。
[0017]通常，沸石由包含期望比例的二氧化硅源、氧化铝源、碱金属氢氧化物和水的合成混合物合成。在搅动或不搅动的情况下，将合成混合物保持在足以形成结晶铝硅酸盐沸石的温度、压力和时间条件下。所得沸石含有碱金属作为阳离子。这样的阳离子可以用已知的离子交换技术代替。例如，沸石可以与铵盐的水性溶液接触以用铵离子代替碱金属阳离子。铵形式的沸石也是可商购获得的。
[0018]虽然铵形式的沸石可以是催化活性的，为了用于本专利技术，优选使用氢形式(H形式)的沸石。H形式的沸石是可商购获得的。或者，铵形式的沸石可以通过已知技术完全或部分转化为H形式，例如通过在空气或惰性气体中在高温下(例如在500℃或更高的温度下)煅烧铵形式的沸石。
[0019]在本专利技术的一些或所有实施方案中，具有MOR骨架代码的沸石催化剂是为氢形式(H形式)沸石的沸石。
[0020]有机结构导向剂(OSDA)也可以用于丝光沸石的合成。在这样的合成中，丝光沸石可以通过从包含二氧化硅源、氧化铝源、碱金属或碱土金属源、水和有机结构导向剂的合成混合物中结晶沸石来合成。使用有机结构导向剂合成沸石是本领域已知的，并且使用OSDA
合成丝光沸石的方法描述于WO2014/135662中，其通过引用并入本文。当OSDA用于合成丝光沸石时，在本专利技术中使用丝光沸石之前，可以任选地去除OSDA，例如通过在高温下煅烧。
[0021]为了用于本专利技术，具有MOR骨架代码的沸石催化剂可以与至少一种粘结剂材料复合。粘结剂材料可以是耐火无机氧化物，例如二氧化硅、氧化铝、氧化铝
‑
硅酸盐、硅酸镁、硅酸镁铝、二氧化钛和氧化锆。
[0022]为了用于本专利技术，复合材料中具有MOR骨架代码的沸石催化剂与粘结剂材料的相对比例可以广泛变化。合适地，粘结剂材料可以以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.在具有MOR骨架代码的沸石催化剂存在下通过乙醇脱水制备乙烯的方法，其中所述方法在100℃至300℃，例如140℃至270℃，例如150℃至250℃范围内的温度下操作，并且其中具有所述MOR骨架代码的所述沸石催化剂已经通过吸附任选取代的吡啶化合物而改性。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在气相中操作。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述任选取代的吡啶化合物是式I的化合物：(式I)其中X1至X5中的每一个独立地选自氢、羟基、任选取代的烃基、任选取代的烷氧基、任选取代的芳族基团，或者X1至X5中的任何两个可以与任选取代的烃基或任选取代的烷氧基键合在一起以形成环状基团。4.根据权利要求3所述的方法，其中X1至X5中的每一个独立地选自氢、C1‑
C
11
烃基、C1‑
C
11
烷氧基。5.根据权利要求3所述的方法，其中X1至X5基团中的一个是选自C1‑
C
11
烃基、C1‑
C
11
烷氧基的基团，并且X1至X5基团中的其他全部为氢基。6.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述任选取代的吡啶化合物选自吡啶、2
‑
甲基吡啶、3
‑
甲基吡啶、4
‑
甲基吡啶、2
‑
乙基吡啶、3
‑
乙基吡啶、4
‑
乙基吡啶、4
‑
正丙基吡啶、3
‑
正丁基吡啶、4
‑
羟基吡啶、4
‑
甲氧基吡啶、4
‑
乙氧基吡啶、三甲基吡啶和二甲基吡啶。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的方法，其中具有所述MOR骨架代码的所述沸石催化剂是丝光沸石。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：英国石油有限公司，
类型：发明
国别省市：