[发明专利]异构化催化剂

说明书

技术领域

本发明的实施方案涉及异构化催化剂以及它们制备的方法。更具体而言，本发明的实施方案涉及包含MgO、金属硅酸盐粘土胶结剂和稳定剂的1-丁烯异构化催化剂。

发明背景

将MgO片用作丁烯与乙烯的复分解反应的助催化剂以形成丙烯。形成丙烯的复分解反应包括以下反应：

MgO实现1-丁烯至2-丁烯的异构化，并吸收原料流中的毒物，例如H₂O、CO₂、充氧剂（例如甲基叔丁醚或MTBE）、硫化合物、氮化合物、重金属等。

片形状的异构化催化剂表现出使得催化剂可承受使用时施加在催化剂上的压力和应力的压碎强度。然而，制备片昂贵且耗时。此外，形成具有复杂形状的片是困难的或不可能的。

因此，对可以不同于片的形状提供并维持老化后可接受的异构化活性的异构化催化剂有需求。对表现出可接受的压碎强度的异构化催化剂也有需求，从而催化剂可承受在催化剂体系中油气流的压力以及当装填至反应器内时施加至催化剂上的应力。

发明概要

如本文所使用，术语“压碎强度”是指单粒压碎强度(single piece crush strength)或粒压碎强度。压碎强度可以定义为形成的催化剂对挤压力的抵抗。压碎强度的测量值旨在提供在处理和使用中催化剂维持它的物理完整性能力的指标。通过放置单一催化剂在两块平整表面之间(无论该催化剂为挤出物、片或其他形式)，以及施加挤压力至催化剂或者通过两块平整表面施加至催化剂，然后使用力传感器来测定压碎粒所需要的力量可测定粒压碎强度。

本发明的一个或多个实施方案涉及作为挤出物提供的催化剂。在这些实施方案中，由于MgO或Mg(OH)₂作为粉末提供，需要将它们处理以将MgO构成在挤出物内。

本发明的第一方面涉及包含MgO、金属硅酸盐粘土胶结剂以及ZrO₂、四价稀土金属和三价稀土金属的一种或多种的挤出成型的催化剂，其中催化剂表现出至少2.0lbs/mm的粒压碎强度。在一个或多个实施方案中，挤出成型的催化剂表现出新生异构化速率以及在650℃下24小时老化之后的老化性能，其中老化异构化速率是新生异构化速率的至少50%。在一个变型中，本文公开的挤出成型的催化剂的新生异构化速率和老化异构化速率包括1-丁烯至2-丁烯异构化速率。

在一个或多个变型中，MgO以范围为约0.1重量%至90重量%的量的挤出成型的催化剂存在。在具体的实施方案中，MgO可以至少50重量%的量存在。可选择地，MgO可以范围为约70重量%至约90重量%，或者，更具体而言，约80重量%的量。

合适的金属硅酸盐粘土胶结剂可包括具有范围为25比50的直径比厚度的纵横比的层状粒子以及在粒子的表面上强负电荷和在粒子的边缘的弱正电荷。在一个或多个实施方案中，金属硅酸盐粘土胶结剂可包括合成金属硅酸盐，在一个变型中，合成金属硅酸盐粘土胶结剂包含合成锂蒙脱石。

在一个或多个实施方案中，金属硅酸盐粘土胶结剂可以范围为1重量%至20重量%的量存在。在更具体的实施方案中，金属硅酸盐粘土胶结剂可以范围为约5重量%至约20重量%的量存在；在又一更具体的实施方案中，金属硅酸盐粘土胶结剂可以范围为约8重量%至约12重量%的量存在或者以约10重量%的量存在。

ZrO₂、四价稀土金属和/或三价稀土金属可以范围为1重量%至20重量%的挤出成型的催化剂的一个或多个变型存在。合适的三价稀土金属的实例包括La、Ce、Pr和Nd的一种或多种。ZrO₂可以至多约40重量%的量的挤出成型的催化剂存在。在更加具体的实施方案中，ZrO₂可以范围为约5重量%至约15重量%，更具体而言，约10重量%的量存在。

本发明的第二方面涉及形成1-丁烯异构化催化剂的方法。在一个或多个实施方案中，本方法可包括混合MgO来源、金属硅酸盐粘土胶结剂以及ZrO₂-前体、四价稀土金属和三价稀土金属的一种或多种以形成第一混合物以及加入水至所述第一混合物以形成第二混合物。本方法也可包括挤出第二混合物以形成表现出至少2.0lbs/mm的单粒压碎强度以及表现出新生异构化速率和在650℃下24小时老化之后的老化性能的挤出物，其中老化异构化速率为新生异构化速率的至少50%。