[发明专利]用于烃蒸汽裂化的催化剂、制备该催化剂的方法以及用该催化剂制备烯烃的方法

说明书

相关申请的引用 

本申请要求享有分别于2009年6月8日和2009年8月18日在韩国知识产权局递交的第10-2009-0050333号和第10-2009-0076145号韩国专利申请的优先权，其公开的内容以整体参考的方式引入本申请。 

技术领域

本发明涉及一种用于制备低碳烯烃的烃蒸汽裂化的催化剂，制备该催化剂的方法以及使用该催化剂通过烃蒸汽裂化制备烯烃的方法。更具体而言，本发明涉及一种用于烃蒸汽裂化的催化剂，制备该催化剂的方法以及通过使用该催化剂制备低碳烯烃的方法，所述催化剂在高温下具有优异的热稳定性、低的因焦炭引起的失活性(low non-activation due to coke)以及提高的低碳烯烃的产率和选择性。 

背景技术

乙烯和丙烯是石化产品的重要原料，它们是通过在至少800℃的高温下于蒸汽存在的条件下裂化烃(其使用如天然气、石脑油(lead thread)、粗柴油等链烷烃(paraffin)化合物作为主要成分)而制备的。 

在烃蒸汽裂化反应中，为了提高乙烯和丙烯的产率，应该提高烃的转化率或提高烯烃的选择性。然而，由于仅通过单纯的蒸汽裂化反应来提高烃的转化率或烯烃的选择性具有局限性，所以已经有人提出了多种能够提高烯烃产率的方法。 

在烃蒸汽裂化反应中，已经有人提出使用催化剂的蒸汽裂化方法作为能够提高乙烯和丙烯产率的方法。第3,644,557号美国专利公开了一种使用由氧化镁和氧化锆制成的催化剂的方法，第3,969542号美国专利公开了一种使用包含铝酸钙作为基本成分的催化剂的方法，第4,111,793号美国专利公开了氧化锆负载的氧化锰，EP公开专利第0212320号公开了氧化镁负载的铁催化 剂，并且第5,6000,051号美国专利公开了一种由氧化钡、氧化铝和氧化硅制成的催化剂。另外，第2004/105939号PCT专利申请公开了一种使用由磷酸镁钾、氧化硅和氧化铝制成的催化剂的方法。然而，在使用这些催化剂的情况下，催化剂材料在烃蒸汽裂化反应中起到热介质的作用以提高烯烃的产率，但是，与使用非活性载体的情况相比，烯烃产率的提高不大。 

俄罗斯专利第1,011,236号公开了一种在氧化铝载体中与氧化硼配制的钒酸钾催化剂。但是，在使用碱金属氧化物或钒酸钾催化剂的情况下，因催化剂引起的烯烃的产率提高较少，并且由于烃分解在高温下一般会发生烯烃的损失。换句话说，由于催化剂组分的熔点低，催化剂能够在高温裂化反应器中以液相存在，并且随着反应时间的延长，催化剂组分会因快速流动的反应气而挥发从而降低了催化剂的活性。 

第7,026,263号美国专利公开了一种使用由氧化钼、氧化铝、氧化硅、硅质岩(silicalite)、氧化锆等制成的混合催化剂的方法。由于上述催化剂能够在低反应温度下进行反应，但是它们在非常低的烃熔流下工作，所以难以直接将该催化剂应用到现有的工艺中。另外，在至少700～800℃的反应温度下，催化剂的热稳定性也非常低，以至于丧失了催化剂的活性。 

此外，由于现有的裂化方法是在高反应温度和高烃线速度下进行的并且产生大量的焦炭，产生的焦炭应该在高温下消耗掉。为了在苛刻的运行条件下长时间使用催化剂，催化剂应该对热/物理变形(deformation)稳定。上述现有技术的问题在于，催化剂易受热/物理变形的影响或其稳定性未得到证实。 

因此，为了考虑烃蒸汽裂化方法的经济效益并避免使用复杂的方法，需要一种显著提高低碳烯烃的产率和选择性并且甚至在高温下仍具有优异的热/机械稳定性的催化剂。 

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的问题。本发明一方面是提供一种具有特殊形状(specific type)的复合催化剂作为用于烃蒸汽裂化的催化剂以及制备该复合催化剂的方法，该复合催化剂包含由CrZr_jA_kO_x表示的活性组分，并且当通过裂化烃来制备烯烃时，其具有改进的烯烃的产率和选择性、低的因焦炭引起的失活性以及优异的高温热稳定性。 

另外，本发明另一方面提供了一种填充用于烃蒸汽裂化的复合催化剂的方法以及在填充的复合催化剂存在的条件下通过用蒸汽裂化烃制备低碳烯烃的方法。 

本发明的上述目的和其他目的能够通过下面将要描述的本发明来实现。