[发明专利]化学转化方法

说明书

本发明系关于采用一种催化剂的化学转化方法。更具体地说，本发明系关于采用某种具有优异性能的限定催化剂的化学转化方法。

借助于固体催化剂的化学转化，常常用含有催化剂粒子的固定床、沸腾床、移动床或流化床进行。此外，还可用催化剂/液体浆态反应体系进行。

结晶微孔三维固体催化剂或简称CMSC，即，可加速具有一定大小、形状或过渡状态的分子的化学反应的催化剂：包括天然形成的分子筛及合成分子筛（统称分子筛），及层状粘土。

含有CMSC的粒子往往包含一种或多种基体材料，如粘结剂和填充料，以便使粒子具有所需的一种或多种性质。这些基体材料往往加速不希望的化学反应或者对CMSC的催化性能产生不利影响。减少这些基体材料，对含CMSC和一种或多种基体材料的固体组合物催化性能或效力的有害影响，将是有利的。

利用熟知的工业过程可以很容易地由煤和其它原料生产甲醇。例如，燃烧任何含碳物质，包括煤或烃、碳水化合物之类的任何有机物可以制得合成气。用熟知的多相催化反应可将合成气制成甲醇。

由克拉伦斯·D·张编写，纽约马塞尔·德克尔公司1983年出版的“由甲醇制烃”一书，评论和综述了该书标题所说的技术。在第21-26页，张讨论了分子筛存在下甲醇向烯烃的转化。作为适于将甲醇转化为烯烃的分子筛，张列举的例子是菱沸石，羊毛沸石及合成ZK-5沸石。

美国专利4，238，631和4，423，274公布了在含孔口至少为5沸石的流态催化剂粒子存在下，将甲醇转化为富含烯烃或汽油馏份烃的过程。这些沸石的特点是具有大小居于小孔林德A与大孔林德X之间的有效孔尺寸，即该结构的孔窗尺寸是由被氧原子连接的硅原子的10元环提供的。这类沸石包括ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-38和ZSM-48。这些专利公布，这些中孔径沸石可在保持催化剂有较高的结焦量（5～20重量%）下使用，以选择性地生产烯烃。美国专利4，079，095公布了用ZSM-34由甲醇制造低碳烯烃的方法，ZSM-34的孔比本段提到的其它专利中所描述的沸石的孔要小一些。但使用较小孔径的ZSM-34沸石时，保持高结焦量并不能提高烯烃选择性。

美国专利4，300，011及4，359，595公布了，以有大分子杂环有机氮化物如喹啉存在的，上述中孔径沸石为催化剂的芳烃烷基化和甲醇制汽油和/或烯烃（连同其他反应）的方法。这些专利公布，无用产品的生成得到抑制。这些专利还公布，含氮化合物是该反应的有效传热介质或溶剂。尚没有专利公布较小孔径沸石、催化剂再生以及浆态反应。

非沸石分子筛如铝磷酸盐或简称ALPO，特别是美国专利4，440，871公布的硅铝磷酸盐或简称SAPO，也属于能用以加速甲醇转化为烯烃的CMSC。1985年2月12日发布的美国专利4，499，327号公布了，在有效的工艺条件下用SAPO进行甲醇催化转化制低碳烯烃的工艺方法。该美国专利以及欧洲专利均作为参考完全结合于本发明中。

发现了一种将原料进行催化转化的方法。概括地说，本方法是在有效地将原料转化和生成至少一种所需产品的条件下，用一种固体组合物，如含结晶微孔三维固体催化剂（CMSC）和基质材料的固体粒子，将每个分子含1～约6个碳原子的原料进行转化，所说CMSC能加速这种转化。本发明的改进在于，在原料/固体组合物接触之前和/或接触过程中，至少调整一部分固体组合物至有利状态，以得到在原料/固体组合物接触时更加有效的固体组合物。

本催化转化方法有显著优点。例如，利用本发明的调整步骤，可大大降低甚至基本消除作为固体组合物成分的诸如粘结剂和填充料等基体材料往往是较高的非选择催化活性。实现这一点基本上不会对基体材料结构或所希望的功能产生不良影响。这一调整步骤最好独立进行，并与常规的催化剂再生步骤分开，通过调整，可使原料得到更有效的利用并使所需产物的收率增加。在很多情况下，调整步骤只需要使用相当便宜的材料，和/或这种材料的用量也相当少。简而言之，本发明可提供成本更低的工艺路线，以提高所需产物的收率。