[发明专利]经促进的固体磷酸催化剂和使用方法

说明书

发明领域

一般而言，本发明涉及可用于转化烃，例如丙烯低聚的固体磷酸(SPA)催化剂。在具体实施方案中，本发明涉及磷酸、硅藻土和促进剂的经煅烧的挤出物。本发明进一步涉及将烃转化成烯烃的方法，包括使烃进料与所述经促进的SPA催化剂接触。

发明背景

固体磷酸(SPA)催化剂以其在各种烃转化方法，如芳族化合物烷基化和烯烃聚合中的可用性而为人所知。然而，存在许多与SPA催化剂应用有关的问题。由于与失活或压力累积或者在整个运行期间催化剂失活所导致的短运行有关的问题，典型的市售SPA催化剂在商业低聚方法中不能持续很长时间。这些问题导致温度升高并降低流速，而这些是维持转化所必需的。较高的温度又导致不希望的副产物和提高的催化剂结焦速率，且较慢的流速导致较低的总生产率。

一直非常需要可在较低温度和较高流速下运行较长时间，从而在将烃到较大烯烃的转化过程中导致较高转化率水平、较低失活速率和总体上较高效率的催化剂。

发明简述

本发明的目的是提供用于烃转化方法和其他使用酸催化剂的方法中的固体磷酸(SPA)催化剂，与现有的市售SPA催化剂相比，其具有较高的活性和改进的稳定性。

本发明的实施方案提供了一种固体磷酸催化剂，其包含磷源、硅源和促进剂的经煅烧的挤出物。在示例性实施方案中，所述磷源包括磷酸，所述硅源包括硅藻土，所述促进剂包括铌酸。

本发明的目的还在于提供使用具有前段所述特征的催化剂转化烃的方法。在一个实施方案中，所述方法包括在烃转化条件下提供烃进料，并使所述进料与所述催化剂接触。一个具体实施方案可包括使芳族烃烷基化或使烯烃(如丙烯或丁烯)低聚。

附图简介

图1：多种本发明的铌促进的SPA催化剂与多种未由铌酸促进的市售催化剂材料之间的丙烯低聚性能对比。

图2：一种本发明的铌促进的SPA催化剂与一种未由铌酸促进的市售催化剂材料之间的丙烯低聚性能的对比。

图3：使用本发明的铌促进的SPA催化剂和未由铌酸促进的催化剂材料在丙烯低聚后的测试反应器中发生的压降对比。

发明详述

申请人发现当用于烃转化方法，例如将丙烯转化成较大烯烃时，在固体磷酸(SPA)催化剂的制备中添加促进剂，例如氧化铌水合物导致该催化剂显示出与现有市售催化剂相比令人惊讶的改善。特别地，与未由例如铌酸促进的催化剂材料相比，本发明的催化剂在丙烯低聚中显示出显著高的转化率水平、快速活化时间和低失活速率。本发明的催化剂可用于例如如下方法中：烯烃低聚成聚合汽油或更高级的烯烃、用烯烃烷基化芳族化合物以获得烷基芳族化合物和其他类型的烃转化方法。

本发明提供了一种催化剂，其包含磷源、硅源和促进剂。所述磷源可包括任何本领域已知用于SPA催化剂中的磷酸、通过水解形成磷酸的化合物或其任何混合物。示例性磷源包括正磷酸H₃PO₄、焦磷酸H₂P₂O₇或其任何混合物。正如本领域所已知的那样，所述磷酸可进一步与水组合。在本发明中，所述磷酸具有约100-约120%的优选浓度。

所述硅源可为本领域所公知的用于SPA催化剂中的任何硅质材料或含SiO₂的材料。所述硅源可包括天然或人造多孔硅质材料。示例性硅源包括但不限于硅藻土(diamaceous earth)、滴虫土(infusorial earth)、纤毛虫土(ciliate earth)、硅藻土(kieselguhr)、高岭土、漂白土、人造多孔二氧化硅或其任何混合物。硅藻土(diamaceous earth)也称为硅藻土(kieselguhr或guhr)，是主要由二氧化硅构成的天然矿物产品。根据本发明的具体方面，在将所述混合物成型为成型体(例如在挤压后)并将所成型的成型体煅烧(例如煅烧所述压出物)之后，所述催化剂包含正磷酸硅和任选的焦磷酸硅，且具有至少约5:1的正磷酸硅与焦磷酸硅的积分XRD反射强度之比。