[发明专利]经稳定处理的氧化镁及其在催化过程中的应用

说明书

本发明涉及的是含有氧化镁和三价金属部分的催化活性组合物。特别是，本发明涉及为了制备上述催化活性组合物所采用的新颖方法，以及它们在催化反应中，即在烯烃的异构化中的应用。

按惯例，二氧化硅，氧化铝或它们的混合物是作为惰性载体来承载催化剂。因为这些物质呈酸性，所以它们在催化碱性反应中作为载体或催化剂使用是不太适宜的。另外，在催化剂或催化剂载体的碱性可能引起不希望的副反应的工艺过程中，应用它们也是不适宜的。因此，尽可能采用非酸性物质作为催化剂或催化剂载体就显得极为迫切。在一般情况下，催化剂或催化剂载体理应有很大的表面积，并且能够耐受应用它们的工艺过程的反应条件。因此，具有强碱性的物质氧化镁可以成为适宜的替代物质。然而，对于应用氧化镁作为催化剂或载体，仍存在一些问题。

首先，生产具有相当大表面积的氧化镁是非常困难的，其次，对于已经得到的较大表面积的氧化镁，当暴露于水或水蒸汽时，就表现出了致命的弱点，即表面积会减小到不允许的程度。

不希望受到任何特殊理论的束缚，即可做到：在煅烧氧化镁的前身氢氧化镁期间，将氢氧化镁晶体分解成为许多小的氧化镁晶体，即可增大氧化镁的表面积。但由于水或水蒸汽（主要是在煅烧期间生成的）会引起上述小的氧化镁晶体结块，而导致表面积减小到不能允许的程度。所以，这就强烈地激励人们去研究制备在暴露于水或水蒸汽时还能保持大表面积的氧化镁的可能性。

在《催化剂杂志》（94，547-557（1985））中，介绍了一种具有相当大表面积的物质，是由氧化镁和三价金属（例如铝）的氧化物组成的。其中镁和三价金属的摩尔比是3～6，还报导，在按Mg/Al大于3的比例生成的材料中有单独的含镁相存在。结果，这样改性过的氧化镁的碱性大大减少，这可用它不能充分催化烯烃的双键异构化来说明（常常用其作标准试验来测量碱度）。这说明，对于碱性催化反应，单独的晶相的存在明显地减小了它的催化活性。在上述论文中也可以看到，物质中“不蒸发”的阴离子，即不能离解成羟基离子的阴离子的存在，使得这些物质实际上是不起催化作用，这就严重地限制了初始原料的选择。

因此，本发明涉及的是这样的催化活性组合物，它实质上以均相，含有氧化镁和三价金属部分，其中Mg/三价金属之比大于3。本发明的组合物中，Mg/三价金属克分子之比最好在3-10的范围内。

按本发明的均相组合物中，三价金属的部分可以包括三价金属的氧化物，例如氧化铝，氧化铁，氧化镓，氧化铬，或氧化钴。以氧化铝作为三价金属部分的组合物较为理想。

本发明的组合物，其特征用表面积的测定，X射线衍射和IR光谱来说明。

表面积测量说明，本发明组合物的表面积相当高（达200-250m²/g），而且即使在含有水蒸汽的气氛中，组合物也非常稳定。在本发明的组合物中，在煅烧之前，用X射线衍射测量表明为Mg/Al羟基碳酸盐，并无单独的氧化镁相。在本发明的组合物中，经煅烧之后，用X射线衍射和固态核磁共振（NMR）测量也说明无单独的氧化镁相。对本发明的组合物，用IR测量表面无酸性区，这说明，以均相与上述氧化镁共存的三价金属部分并未严重干扰上述氧化镁的碱性。

本发明的组合物可以有效地作为催化剂或催化剂载体应用，例如在加氢反应或烯烃氧化反应中应用。由于组合物是碱性的，所以作为催化剂或催化剂载体在碱性催化反应（例如环氧丙烯的聚合反应）中应用，以及在烯烃双键异构化反应（例如1-戊烷异构化和醛醇缩合反应）中应用，都具有特殊的意义。

本发明的组合物也可以作为裂化催化剂的成分，这种裂化催化剂可用于烃油的催化裂化。组合物之所以具有优越之处，是因为碱性物质如氧化镁的存在，可以在一定程度上很好地减少沸石催化剂的金属中毒，这种沸石催化剂通常用于液化催化裂化过程中。经稳定处理的氧化镁是很有用处的，因为它的表面积较大，这对于频繁的再生过程是一个固有的优点。本发明的组合物可在要采用的催化剂中存在，也可以将它们加到供料中。

虽然，前述“催化期刊”已经涉及含氧化镁/三价金属的摩尔比大于3的固态组合物，但应注意到，在所形成的材料中有单独含镁的相存在。