[发明专利]催化剂体系和用于使用该催化剂体系转化烃进料的方法

说明书

本发明涉及一种催化剂体系和使用这种催化剂体系转化烃进料的方法，该催化剂体系包含：i.烃转化催化剂的第一层，烃转化催化剂包含：第一组合物，其包含固体载体上的铂族金属；和第二组合物，其包含无机载体上的过渡金属；ii.包含裂化催化剂的第二层。

技术领域

本发明涉及催化剂体系，以及将包含饱和烃化合物的烃进料转化为烯烃产物的方法。

背景技术

烯烃，尤其是包括乙烯和丙烯的轻质烯烃，是有价值的烃产物。它们可用于制备各种最终产品，包括环氧乙烷、环氧丙烷、乙苯、丙酮、苯酚、聚乙烯、聚丙烯、其他聚合物以及其他石化产品。尽管它们的价格随着时间的推移而波动，工业上的需求仍在不断增长。

为了满足工业需要，已经使用许多方法来生产烯烃。然而，使用较低价值的原料如链烷烃来生产烯烃通常更具经济吸引力。将饱和链烷烃转化为烯烃的常规方法是热裂化。这是一种高能耗的方法，并且产品选择性难以调节和控制。

催化裂化是后来开发的方法。采用合适的催化材料，通常是基于沸石的材料，烃裂化可以在不太苛刻的操作条件下发生。

在本领域中，还已知使用适当的催化剂，通过脱氢将饱和链烷烃转化为烯烃的方法。脱氢之后可以进行适当的复分解步骤，以便最终提供满足最高工业需求的烯烃分布。

这种加氢转化方法的缺点是它倾向于产生大量的高级烯烃(例如丁烯)，但是低级烯烃(例如乙烯)往往更具商业吸引力。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种催化剂体系和利用它来转化烃的方法，其中作为产物的高级烯烃的量减少，但低级烯烃，尤其是乙烯的量增加。

该目的通过催化剂体系实现，该催化剂体系包含:

i.烃转化催化剂的第一层，该烃转化催化剂包含:

含有固体载体上的脱氢活性金属的第一组合物；以及

含有无机载体上的过渡金属的第二组合物；以及

ii.包含裂化催化剂的第二层。

在烃转化催化剂中，可以提供与第二组合物不同的第一组合物。同样地，包含在第一组合物中的固体载体可以与包含在第二组合物中的无机载体不同。类似地，包含在第一组合物中的脱氢活性金属优选不同于包含在第二组合物中的过渡金属。

可以提供不包含脱氢活性金属的第二组合物，特别是第二组合物不包含铂、钯、铑、铬或它们的混合物。

在另一个实施方式中，包含在第二组合物中的无机载体包含SiO₂、HY-沸石或它们的混合物，并且包含在第一组合物中的固体载体包含二氧化硅与氧化锆的混合物。

在一个实施方式中，裂化催化剂用于裂化烯烃，优选用于将丁烯裂化成乙烯。

在一个实施方式中，裂化催化剂包含分子筛，优选沸石和/或硅沸石。

在另一个实施方式中，裂化催化剂由分子筛优选沸石和/或硅沸石组成。

分子筛是本领域公知的材料，其具有非常小的精确和均匀尺寸的孔，其会选择性地吸收可以通过孔的分子。一些实施例包括活性炭、硅胶、硅沸石和天然或合成沸石。

沸石是众所周知的天然或合成的水合铝硅酸盐化合物，其具有完全确定的晶体结构和笼状空腔。沸石的结构基于二氧化硅和氧化铝四面体的三维框架。

在一个实施方式中，沸石选自ZSM-5、ZSM-11、SAPO-11和它们的混合物，优选ZSM-5。

在另一个实施方式中，ZSM-5具有20-1500，更优选200-800范围内的二氧化硅与氧化铝之比(Si/Al)。