[发明专利]乙烯和丙烯的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过催化转化反应由烃原料制造乙烯和丙烯的方法。更准确地说，本发明涉及通过使烃原料与含有沸石的成型体催化剂在固定床反应器中接触从而进行催化转化反应而由该烃原料制造乙烯和丙烯的方法。

背景技术

已知有许多方法用于由含有烯烃的烃原料与含有沸石的催化剂进行的催化转化；而且有很多关于通过由含有烯烃的烃原料与含有沸石的催化剂进行催化转化而制造乙烯和丙烯的方法的报道。

然而，通过由含有烯烃的烃原料与含有沸石的催化剂的催化转化来有效、稳定、长期地制造乙烯和丙烯却因为下列原因而存在困难。

乙烯和丙烯是在沸石催化剂的存在下由烯烃转化为芳香烃时的中间体，并且它们通过顺次反应转化为芳香烃。因此，对于由含有烯烃的烃原料与含有沸石的催化剂的催化转化来制造乙烯和丙烯的情况，为了获得高收率的产物，必须严格地控制催化剂的活性和反应条件。具体地说，当催化剂的活性过高或者接触时间过长时，生成的乙烯和丙烯将通过顺次反应转化为芳香烃。与此相反的是，当催化剂的活性过低或者接触时间过短时，乙烯和丙烯的收率将会较低。

另一方面，烯烃具有很高的反应性，当含有烯烃的烃原料与含有沸石的催化剂进行催化转化反应时，在催化剂的表面易于生成碳质沉积物(积炭)。因此，在进行连续转化反应时，催化剂可能会由于积炭而劣化(积炭劣化)，并且催化剂的活性很快会降低。

其催化活性已经由于积炭劣化而降低的催化剂一般可通过在含氧气体的存在下对其进行加热而由此燃烧除去焦炭来恢复其原始催化活性。不过，当再生操作重复进行时，催化活性不能得到充分恢复。这是因为在上述再生操作中，通过焦炭燃烧会生成水蒸气，当沸石在该水蒸气的存在下被加热时，作为沸石活性点的铝从沸石催化剂中脱离，由此导致催化剂的永久劣化(再生劣化)。

正如以上所述，特别是在含有烯烃的烃原料与含有沸石的催化剂的催化转化反应中常常会出现积炭，因而必须频繁进行催化剂的再生，从而非常容易引起催化剂的再生劣化。

专利文献1披露了用质子型ZSM-5催化剂将具有至少5个碳原子的链烷烃、烯烃和/或环烷烃(环烷)转化为芳香烃、乙烯和丙烯的方法。不过，在该方法中，能以相对较高的收率得到芳香烃，而乙烯和丙烯的收率却较低。

专利文献2披露了用质子型ZSM-5催化剂将具有2至4个碳原子的烯烃和链烷烃转化为芳香烃、乙烯和丙烯的方法。此外在该方法中，能以相对较高的收率得到芳香烃，而乙烯和丙烯的收率却较低。

专利文献3和4披露了用磷酸铝型分子筛将丁烯转化为乙烯和丙烯的方法。不过在该方法中，乙烯和丙烯的收率较低。

专利文献5披露了通过使包含具有至少4个碳原子并具有特定组成的链烷烃与烯烃的混合物的烃原料与质子型ZSM-5沸石接触而制造乙烯和丙烯的方法。不过，在该方法中，由于转化率较低，必须循环使用大量的未反应原料。

专利文献6披露了用含有磷的、特定的质子型ZSM5沸石将具有3至20个碳原子的烃转化为乙烯和丙烯的方法。然而，在该方法中，在烯烃用作原料的情况下，仅确认了原料供应1分钟后的初期性能。

上述方法的共同特征在于使用了质子型沸石。质子型沸石通常具有较高的酸强度，因而，使用这种催化剂时乙烯和丙烯易于顺次地转化为芳香烃，从而使得乙烯和丙烯的收率难以得到提高。另外，当使用含有烯烃的烃原料时，该原料常常会导致积炭劣化和再生劣化。

专利文献7披露了与常用的含质子的沸石催化剂不同的不含质子的沸石催化剂，以及使用该催化剂将烃原料转化为乙烯、丙烯和单环芳香烃的方法。

用于该方法的催化剂的有效之处在于其几乎不会经历再生劣化，但其仍然不能解决积炭劣化的问题。因此，当处理含有大量烯烃的烃原料时，常常会造成积炭劣化。

专利文献8披露了将具有4至12个碳原子的烯烃转化为乙烯和丙烯的方法，在该方法中使用二氧化硅/氧化铝的摩尔比为200至5000的含有第IB族金属的非质子型中级孔径的沸石。然而，该专利文献未记载关于催化剂成型方法对成型体催化剂的催化性能的明显影响，和催化剂成型方法对成型体催化剂的催化剂强度的不良影响。

[专利文献1]特开昭49-41322号公报

[专利文献2]特开昭50-49233号公报

[专利文献3]美国专利4,527,001号公报

[专利文献4]美国专利4,613,721号公报

[专利文献5]特开平3-27327号公报

[专利文献6]特开平6-73382号公报