[发明专利]烯烃的氧化脱氢催化剂及它们的制备和使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年2月20日提交的美国临时申请序列号61/600,813的优先权，其内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及催化剂，并且具体地涉及用于诸如烯烃的有机化合物的氧化脱氢的催化剂。

背景技术

在石化市场中对1,3-丁二烯的需求日益增加。1,3-丁二烯通过石油脑裂化工艺(一种直接正丁烯脱氢反应)或氧化性正丁烯脱氢反应而生成，然后供应于石化市场。氧化性正丁烯脱氢反应(其为通过使正丁烯与氧气反应而形成1,3-丁二烯和水的反应)是有益的，因为形成稳定的水作为产物，所以该反应是热力学有利的，并且可以降低反应温度。

正丁烯(1-丁烯，反式-2-丁烯，顺式-2-丁烯)的氧化脱氢反应是一种通过使正丁烯与氧气反应而形成1,3-丁二烯和水的反应。然而，因为氧气用作反应物，所以在正丁烯的氧化脱氢反应中预测到很多副反应，诸如完全氧化等。为此，非常需要可以在最大程度上抑制这些副反应并且具有对1,3丁二烯的高选择性的催化剂。

很多专利致力于改善选择性和收率。应理解，在正丁烯的氧化脱氢反应中，与当使用常规铁酸锌催化剂时相比，当用其它金属取代铁酸锌催化剂或使用混合相催化剂时，可以在1,3-丁二烯的生产中获得高活性，但是存在其难以合成且难以再生催化剂的问题，且由此难以使所述催化剂商业化。

因此，对在形成可再生催化剂和/或降低催化剂的成本(例如，通过减少起始锌材料的量和/或回收很大一部分的起始锌材料而降低生产成本)的同时保持或改善收率、转化率和/或选择性的脱氢催化剂存在持续需求。

发明内容

在实施方式中，存在制备脱氢催化剂的方法，所述方法包括：将锌前体、铁前体、钴前体、镁前体、可选择地钙前体和可选择地M在水中组合，以形成混合物；将碱添加至所述混合物，以形成具有7至8.5的pH的浆料；在搅动的同时于大于或等于40℃的温度老化所述浆料；从经老化的浆料过滤沉淀，以收集催化剂前体；干燥和煅烧所述催化剂前体，以形成催化剂；其中催化剂具有化学式(I)

FeZn_aCo_bMg_cCa_dCl_eM_fO_x  (I)

其中，下述量为相对于1摩尔铁的摩尔比，“a”为0.07至0.7摩尔；“b”为0.01至0.20摩尔；“c”小于或等于0.40摩尔；“d”小于或等于0.40摩尔；“e”小于或等于0.10摩尔；“f”小于或等于0.20摩尔；并且“x”为取决于化学式(I)中不同于氧的元素的相对量和化合价的数，其中回收大于约88％的起始锌，并且其中所述起始锌与所述起始铁的摩尔比小于或等于0.35。M可以选自钴(Co)、镁(Mg)、钙(Ca)、银(Ag)、铝(Al)、铈(Ce)、铯(Cs)、铜(Cu)、钾(K)、镧(La)、锂(Li)、锰(Mn)、钼(Mo)、钠(Na)、镍(Ni)、磷(P)、钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)、硅(Si)、钒(V)、钨(W)、钇(Y)及包含前述元素中的至少一种的组合。

在另一实施方式中，存在制备脱氢催化剂的方法，所述方法包括：将锌前体、铁前体、钴前体、镁前体、可选择地钙前体和可选择地M在水中组合以形成混合物；将碱添加至所述混合物，以形成具有7至8.5的pH的浆料；在搅动的同时于大于或等于40℃的温度老化所述浆料；从所述经老化的浆料过滤沉淀，以收集催化剂前体；干燥和煅烧所述催化剂前体，以形成催化剂；其中催化剂具有化学式(I)

FeZn_aCo_bMg_cCa_dCl_eM_fO_x  (I)