[发明专利]用于生产具有低氧化副产物的烯烃的催化组合物

说明书

本公开涉及若干用于生产烯烃的催化组合物，特别涉及若干通过烷醇脱氢过程中通过减少氧化副产物来改进烯烃的生产的催化组合物。

用于生产烯烃的烷醇脱水经常生成氧化副产物。烷醇是脂肪族醇，例如甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，或其它在脂肪链上有更多碳原子的醇类。由烷醇制得的烯烃在脂肪族的碳链上有碳碳双键。氧化副产物是由至少一个氧原子形成的分子结构，并且包括醛类、酮类、酯类、醚类、其它醇类、羧酸类等等。氧化副产物是烯烃产物中不希望得到的污染物，尤其是因为氧化副产物是反应性分子，它干扰预期的使用烯烃产品的下游反应，例如，乙烯聚合生成聚乙烯。

可以将用于除去氧化副产物的单元，例如，用于除去醛类的精馏塔置于发生脱水反应的反应器的下游。然而，这些单元是用于生产烯烃的昂贵的和/或复杂的方法。例如，这些单元需要用于购买和安装的资金投入，运行和维护的劳动力成本，运行的能源成本。因此，期望相对于其它生成更高量的氧化副产物的将烷醇转化为烯烃的催化剂和化学反应而言，在催化烷醇脱水时原位减少氧化副产物的产生的催化组合物。

实施例/比较例

下表显示标记为比较例1的单独使用氧化铝脱水催化剂γ-氧化铝得到的产物结果，或者标记为实施例1的与另外的金属氧化物(其为25wt%的氧化钇)混合的γ-氧化铝得到的产物结果。这些结果与标记为比较例2的单独使用无定形硅酸铝的产物结果进行对比，或者与标记为比较例3的使用结合了25wt％氧化钇的无定形硅酸铝的产物结果进行对比。

比较例1

在环境空气压力下使用固定床连续流反应器系统。从Alfa Aesar得到粉末状的γ-氧化铝脱水催化剂。粉碎γ-氧化铝并且通过297-841微米(μm)网过筛。将粉碎和过筛的γ-氧化铝放入置于反应器中的不锈钢管的单个反应区中，在297-841μm石英芯片之间。反应之前，在氩气氛中加热γ-氧化铝至500摄氏度(°C)2小时以除去湿气。降温到400°C，这是控制的反应温度。以0.003克每分钟(g/min)的固定流速用泵将乙醇进料到该单个反应区。所述乙醇用20毫升每分钟(ml/min)氩气稀释。

将乙醇接触γ-氧化铝以使乙醇脱水从而生产出目标烯烃产物和不希望得到的副产物，例如，氧化副产物。在表中所示的每个目标产物和不希望得到的副产物都以相对于接触催化组合物产生的反应产物总浓度的摩尔百分数来表示。在每个实施例和比较例栏中，累计反应产物总浓度，用总产物来表示，是100mol%。所述的摩尔百分数数值代表48个独立测试的平均数据点的数值，它是通过至少24小时运行的固定床连续流反应器系统取得的样品的气相色谱分析得到的。

用总氧化物表示的氧化副产物总浓度在表格的底部列出。在本公开中，总氧化物包含轻的醛和酮副产物的加和浓度。所述轻的醛和酮副产物是分别用含或不含氧化钇的γ-氧化铝或硅酸铝对乙醇脱水形成的，主要分别是乙醛和/或丙酮。因此，总氧化物是乙醛和/或丙酮副产物的浓度加和。

对于比较例1，所述不希望得到的乙醛副产物为1.09mol%，所述不希望得到的丙酮副产物为0.16mol%，且总氧化物为1.25mol%。所述目标乙烯产物为93.33mol%。丙烯是用乙醇作基质(substrate)进行脱水反应的另一个目标产物，所述目标丙烯产物为0.58mol%.

实施例1

重复比较例1，所不同的是通过物理混合氧化钇(Y₂O₃)和γ-氧化铝形成含有25wt%氧化钇的混合物。氧化钇是由Dow Chemical Company自制。将包含25%质量分数的氧化钇和75%质量分数的γ-氧化铝的混合物均粉碎成粉末状，并且通过297-841微米(μm)网过筛。

对于实施例1，不希望得到的乙醛副产物无法测出，也就是说，基本上为0mol%，所述不希望得到的丙酮副产物为0.51mol%，且总氧化物为0.51mol%。所述目标乙烯产物为91.13mol%，且所述目标丙烯产物为2.65mol%。

比较例2

重复比较例1，所不同的是由硅(Si)和铝(Al)的比例(Si/Al)为3.3的碾碎并且通过297-841微米(μm)网过筛的无定形硅酸铝形成所述脱水催化剂系。所述粉末状无定形硅酸铝是从Sigma-Aldrich得到的。