[发明专利]戊烯的氧化脱氢

说明书

本发明涉及一种烃类脱氢方法。更具体地说，本发明涉及在金属铁酸盐催化剂组合物存在下使戊烯、特别是异戊烯氧化脱氢。

本技术领域已经知道氧化脱氢法，在这类方法中，用金属铁酸盐催化剂组合物，通过从这类烃中脱除氢使饱和和/或不饱和烃转化为更不饱和烃。例如参见美国专利3，303，235。美国专利3，660，513（Division）公开了制备异戊二烯的方法，即在磷酸铁催化剂、蒸汽和氧存在下，在含97%C₅烯烃、1%以的C₄烯烃和约2%的其它烃的C₅精制馏分中氧化脱氢C₅烯烃。一般来说，戊烯的转化不如象丁烯转化为丁二烯那样便利。本发明的一个优点正是大大提高了戊烯转化率。另一优点是采用本方法能在生产丁二烯用的工业设备中生产异戊二烯。

概括地讲，本发明是一种氧化脱氢C₅脂肪烃的方法，该方法包括：在氧和蒸气，如与戊烯一起进料的丁烯存在下，使C₅脂肪烃和15-95%（摩尔）C₄烃、最好至少20%（摩尔）-80%（摩尔）C₄烃（以C₄和C₅烃的总量计）的混合物与一种氧化脱氢催化剂接触，催化氧化脱氢反应大大提高了戊烯的转化率。

按照本发明，提供了一种戊烯和丁烯混合物的氧化脱氢方法，该方法包括在氧化脱氢催化剂组合物存在下使混合物和氧接触。

按照本发明的方法，是在高温及氧和合适的催化剂存在下，使某类有机化合物脱氢成为相同碳数的更不饱和的化合物，通过C₄和C₅脂肪烃的混合物（如含有至少15%摩尔的丁烯、最好至少20%摩尔的丁烯的戊烯/丁烯）氧化脱氢使C₅转化率得到提高（在丁烯含量低于20%（摩尔）时戊烯的转化率仅稍有改善）。已发现，通过氧化脱氢反应，戊烯转化为异戊二烯的转化率因存在丁烯而得到很大提高。一般来说，戊烯/丁烯反应进料中的丁烯是在30-95%（摩尔）之间，最好是40-80%（摩尔）。在此范围内，可观察到随着反应混合物中丁烯含量的提高，戊烯的转化率得到改进，但是当丁烯含量超过95%（摩尔）时，反应混合物中的戊烯含量很低，因此，从含有低于20%（摩尔）戊烯（即丁烯含量高达80%摩尔）物流中回收到的异戊二烯实际量不可能提供工业上所需的方法。尽管随着丁烯含量提高对异戊二烯的选择性下降，但在丁烯存在下戊烯转化率的提高使异戊二烯的产率得到改进。尽管如此，某些数据表明，在丁烯含量高于80%（摩尔）时异戊二烯的选择性更迅速地下降。丁二烯在反应混合物中最优选的含量范围是约30-70%（摩尔），例如50-70%（摩尔）。

在优选的方法中，所述戊烯类包括：异戊烯，即3-甲基-1-丁烯、3-甲基-2-丁烯和2-甲基-1-丁烯和产品异戊二烯（2-甲基-1，3-丁二烯）。

在本方法中，在氧存在下使有机化合物脱氢。氧可以纯氧气、空气、富氧空气、与稀释体混合的氧等等的形式加入到反应区。可将所需用量的氧随进料一起加到脱氢区，也可将氧以追加的形式加到脱氢区。还可将氧以例如美国专利3，420，191介绍的循环方式加入。

一般来说，本发明中的催化剂含有铁、氧和至少一种其它金属元素，是铁、氧和至少一种其它金属的晶体组合物。该催化剂可以是铁酸盐和/或尖晶石。可以很宽范围变化催化剂中的金属元素（除铁之外）。

第二种金属成份的总原子数量好应为每铁原子约0.05-2.0总原子数，更好约0.20-1.0、最佳为0.35-0.6。

这类优选的催化剂是具有面心立方形式晶体结构。这类催化剂的例子是通式MeO·Fe₂O₃的铁酸盐，其中Me是二价金属阳离子，如Mg⁺⁺或Ni⁺⁺。但是如果阳离子较大，如Sr⁺⁺（1.35A.u.），不会出现尖晶石结构，可能会形成具有六方晶型Sr0.6Fe₂O₃的其它类铁酸盐。六方铁酸盐的另一例子是Pb0.6Fe₂O₃。这些六方铁酸盐是在本发明的催化剂定义范围内。