[发明专利]由乙烯和丁烯生产丙烯的催化剂和方法

说明书

本发明涉及由乙烯和丁烯生产丙烯的催化剂和方法。本发明公开了可用于烯烃的生产和/或相互转化的化学催化剂和方法。在一些实施方案中，由乙烯和丁烯生产丙烯的方法包括：(a)获得包含异构化催化剂和歧化催化剂的催化剂组合物，其中异构化催化剂与歧化催化剂的重量比为10：1至1：10；以及(b)在催化剂组合物存在下，在足以生产丙烯的条件下，在约500°F(260℃)至约650°F(350℃)的温度下使丁烯与乙烯反应。

本申请是申请号为201780007835.1母案的分案申请。该母案的申请日为2017年1月24日；发明名称为“由乙烯和丁烯生产丙烯的催化剂和方法”。

相关申请的交叉引用

本申请根据专利合作条约提交，要求2016年1月29日提交的美国临时申请第62/288,954号的优先权，该临时申请以引用方式整体并入本文。

技术领域

本发明涉及可用于烯烃的生产和/或相互转化的化学催化剂和方法。

背景技术

丙烯(丙烯)是商业上重要的烯烃产物，是炼油和天然气加工的副产物。丙烯也通过专用生产方法生产，例如与烯烃复分解化学结合的丁烯异构化(参见，例如，图1)。烯烃复分解，也称为歧化，是可逆反应，其中例如乙烯和2-丁烯(B2)的双键被破坏然后作为丙烯重新形成。在SiO₂上负载的WO₃是已经使用的一种歧化催化剂，并且MgO是已经使用的一种异构化催化剂。该化学反应涉及歧化(DP)反应器中的许多副反应(图2)，包括例如丙烯通过丁烯(B)自复分解的半生产途径并且不希望地用1-丁烯(B1)消耗产物丙烯以产生更高级的烯烃(C₅₊烯烃)和乙烯。目前的方法是能量密集的，依赖于高热(例如650°F)和显著量的异构化催化剂，即高异构化催化剂与歧化催化剂的重量比(参见例如图3)。

发明内容

在一个方面，本发明提供的方法包括：

(a)获得包含异构化催化剂和歧化催化剂的催化剂组合物，其中异构化催化剂与歧化催化剂的重量比为10∶1至1∶10；以及

(b)在催化剂组合物存在下，在足以生产丙烯的条件下，在约500°F(260℃)至约650°F(350℃)的温度下使丁烯与乙烯反应。

在一些实施方案中，乙烯和丁烯在约500°F(260℃)至约550°F(288℃)的温度下反应。

在一些实施方案中，异构化催化剂与歧化催化剂的重量比为约4∶1至约1∶4。在这些实施方案的一些中，异构化催化剂与歧化催化剂的重量比为约1∶1。

在一些实施方案中，异构化催化剂是沸石、氧化铝或选自由碱金属氧化物、碱土金属氧化物和稀土金属氧化物的碱性金属氧化物。在这些实施方案的一些中，异构化催化剂是MgO。

在一些实施方案中，歧化催化剂包含：

(a)过渡金属氧化物；和

(b)固体载体；

其中过渡金属氧化物沉积在固体载体上。

在一些实施方案中，过渡金属氧化物是钼、钨、钴、钌、铼的氧化物或这些中的两种或更多种的混合物。例如，在一些实施方案中，过渡金属氧化物是WO₃。

在一些实施方案中，固体载体是氧化铝或二氧化硅。

在一些实施方案中，乙烯和丁烯在约5psig(0.14MPa)至约600psig(4.24MPa)的压力下反应。

在一些实施方案中，乙烯与丁烯的摩尔比为约0.5∶1至约5∶1。

在一些实施方案中，反应的重时空速为约1hr^-1至100hr^-1。