專利名稱：丁烯進行雙鍵異構化的方法
技術領域：
本發明涉及一種丁烯進行雙鍵異構化的方法，特別是關于丁烯-2與丁烯-I進行雙鍵異構化的方法。
背景技術：
I- 丁烯是ー種化學性質較活潑的α -烯烴，高純度I- 丁烯主要用于生產線性低密度聚こ烯(LLDPE)的共聚單體，LLDPE因具有良好的高溫蠕變性能、較高的抗沖擊強度及耐熱、耐磨性能，尤其適宜作熱水管材，故成為近年來迅速增長的熱塑性高分子材料；同吋，I-丁烯的其它齊聚產品，如ニ聚體I-辛烯和三聚體十二碳烯除可替代I-丁烯合成更好的 LLDPE和HDPEタト，還可大量用于汽車和潤滑油添加劑、合成洗滌劑，表面活性劑以及增塑齊U、印染劑、乳化劑等，其用途十分廣泛，且用量逐年増加。I-丁烯共聚體，尤其是低密度聚こ烯(LLDPE)的市場看好，帶動了 I-丁烯需求量迅猛增加。但情況不同的是，I-丁烯的生產商只有少數對外出售產品，這更加劇了 I-丁烯供需緊張的局面。目前，全球I-丁烯生產路線主要有兩種，一種是以こ烯為原料的齊聚エ藝，另ー種是以C4烴為原料的抽提エ藝，后者約占總產能的64. 5%。由于こ烯供需矛盾十分突出，且價格較高，所以采用こ烯ニ聚生產I-丁烯的技術路線面臨生產成本偏高的巨大壓力。而對于碳四餾分通過抽提エ藝得到I- 丁烯的技術路線，通常要經過丁ニ烯抽提或氫化除去丁ニ烯、異丁烯醚化、然后精密分離后得到純度較高的丁烯-I產品，并同時副產富含丁烯_2的烴類混合物(主要是丁烯_2及正丁烷)。如果將這部分丁烯_2，通過異構化反應轉化為I-丁烯，然后再進行循環分離，或単獨分離實現增產高純丁烯-I的目的，其投資少收益高，對于提高碳四烴綜合利用價值，提升企業經濟效益意義重大。近年來，國內外相關石化公司已對丁烯_2異構生產丁烯-I的エ藝產生極大的興趣。而相反的情況是，一定條件下，石化公司需要將丁烯-I異構化為丁烯_2用于生產甲こ酮，烷基化原料或為こ烯丁烯歧化制丙烯的原料，而目前用于丁烯-I異構為丁烯-2的技術主要是低溫臨氫異構化技木，顯然氫氣的消耗，較高的壓カ以及選擇性的控制等存在諸多問題。文獻W002/096843A1(CN1511126A)中公開了ー種采用堿性金屬氧化物催化劑的烯烴異構化方法，如氧化鎂，優選為高純度氧化鎂，在固定床反應器中，實現內烯烴如2-烯烴制造I- 丁烯。該方法盡管可以在高溫下約340 500°C實現20% 30%的2- 丁烯轉化為I-丁烯，但它明顯的缺點在于，原料預處理麻煩，易被空氣、水汽及酸、堿化學物質中毒，催化劑壽命較短，一般僅有幾十小時。文獻W002094433A1 (ABB) CNl522175A)詳述了上述用于烯烴異構化的堿性金屬氧化物催化劑的活化或再生方法，即在活化狀態下，通過與含不多于5體積ppm分子氧的脫氧氮氣接觸而使催化劑活化，盡管如此，對異構化催化劑活性周期改進的效果是很微小的。文獻(石油化工，18 (2)，1989 :75 80) 2_ 丁烯異構化催化劑的研究一文，介紹了Al2O3催化劑(比表面85. 8平方米/克)，用少量過渡金屬氧化物改性，可實現異構化反應，但該催化劑在異構化反應過程中溫度很高，反應過程中副產物較多，經試驗驗證該催化劑在反應時間500小時后活性衰減，同時丁烯-I的選擇性較低。綜上所述，現有技術主要存在催化劑活性周期短或選擇性較低的問題，這對エ業實際應用帶來較大困難。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是以往文獻技術中存在的反應產物選擇性低，催化劑活性周期短的問題，提供一種新的丁烯進行雙鍵異構化的方法。該方法具有反應產物選擇性高，催化劑活性周期長的優點。為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下一種丁烯進行雙鍵異構化的方法，含丁烯的原料與催化劑接觸，在反應溫度為100 450°C，反應壓カ為-O. 08 IOMPa,重量空速為O. I 100小時―1的條件下，反應生成含有丁烯_1與丁烯_2摩爾比接 近熱力學平衡值的流出物，其中所用的催化劑以重量百分比計包括以下組份a) 50 94%硅鋁摩爾比SiO2Al2O3為40 1000的ZSM-5分子篩；和載于其上的b)0. 001 6%的堿土金屬元素或其氧化物；c) 5 49%的粘結劑。上述技術方案中反應條件優選為反應溫度為150 380°C，反應壓カ為O 2MPa，重量空速為I 60小時—1 ;更優選反應條件為反應溫度為180 350°C，反應壓カ為O I. 5MPa，重量空速為2 50小時―1 ;以重量百分比計ZSM-5分子篩的用量優選范圍為50 80%。硅鋁摩爾比SiO2Al2O3的優選范圍為60 800，更優選范圍為80 600。堿土金屬元素優選選自鎂、鈣、鍶或鋇中的至少ー種。堿土金屬元素或其氧化物的用量優選范圍為0.01 2%。粘結劑優選自氧化硅、氧化鋁或其混和物。丁烯優選為丁烯-I、丁烯_2或不符合熱力學平衡值的含丁烯-I與丁烯_2的混合物。眾所周知，丁烯的性質是比較活潑的，丁烯雙鍵異構化反應的所需活化能是很低的，若催化劑所提供的活性位酸性偏低，催化劑的活性周期較難保障，若催化劑的活性位太強，在丁烯雙鍵異構化反應發生的同時，丁烯骨架異構以及裂解及聚合反應均會發生，從而導致目的產物的選擇性變差，本發明者在研究過程驚奇地發現，采用ZSM-5型分子篩，通過堿土金屬的改性，中和部分分子篩的強酸性位，降低了分子篩的酸強度后制得的催化劑在進行丁烯異構化反應時，反應產物選擇性高，催化劑的活性周期長。本發明采用以重量百分比計包括以下組份(a) 50 94%硅鋁摩爾比SiO2Al2O3為40 1000的ZSM-5分子篩；和載于其上的(b)0. 001 6%的堿土金屬元素或其氧化物；(c)5 49%的粘結劑的分子篩為催化劑，借助固定床反應器，以含丁烯的原料與催化劑接觸，在反應溫度為100 450°C，反應壓カ為-O. 08 lOMPa，重量空速為O. I 100小時的條件下，對丁烯進行雙鍵異構化反應時，其目的產物選擇性可大于99%，催化劑穩定性可大于3000小時，取得了較好的技術效果。下面通過實施例對本發明作進ー步的闡述，但不僅限于本實施例。
具體實施例方式實施例I
稱取200克硅鋁摩爾比SiO2Al2O3為300的NaZSM-5分子篩，先在氮氣氣流下580°C焙燒6小時脫模板劑，再以O. 05摩爾/升的鹽酸2升70°C交換四次，以去離子水洗滌至無氯根，120°C烘干備用。將上述分子篩50克加入到80毫升含MgO 2. O克的水溶液中，在攪拌下加熱至干，然后110°C烘干8小吋，580°C焙燒2小吋，并粉碎。加入8克田菁精混合均勻，再加入20克40%重量的硅溶膠調成糊狀，然后通過擠條機擠成Φ2毫米的條形。在120°C烘8小時后，550°C焙燒4小吋。得到以重量百分比計含MgO為3%，含分子篩為83%的催化劑。在反應溫度為300°C，反應壓カ為O. 5MPa，重量空速為10小時—1的條件下，對采用煉廠抽余II為原料(以重量百分比計，正丁烷16.8%，順-2-丁烯23.2%，反-2-丁烯60% )進行雙鍵異構化反應，其丁烯-2的轉化率為19. 8%，丁烯-I選擇性98. 8 %。實施例2 15
同實施例I相同的制備過程，改變分子篩的SiO2Al2O3摩爾比及堿土含量，得催化齊U，并采用實施例I的原料，反應結果如表I。表I
權利要求
1.一種丁烯進行雙鍵異構化的方法，含正丁烯的原料與催化劑接觸，在反應溫度為100 450°C，反應壓カ為-0. 08 lOMPa，重量空速為0. I 100小時ベ的條件下，反應生成含有丁烯-I與丁烯_2摩爾比接近熱力學平衡值的流出物，其中所用的催化劑以重量百分比計包括以下組份 a)50 94%硅鋁摩爾比SiO2Al2O3為40 1000的ZSM-5分子篩；和載于其上的 b)0.001 6%的堿土金屬元素或其氧化物； c)5 49%的粘結劑。
2.根據權利要求I所述丁烯進行雙鍵異構化的方法，其特征在于反應溫度為150 380°C，反應壓カ為0 2MPa，重量空速為I 60小時—1 ;以重量百分比計ZSM-5分子篩的用量為50 80%。
3.根據權利要求2所述丁烯進行雙鍵異構化的方法，其特征在于反應溫度為180 350°C，反應壓カ為0 I. 5MPa，重量空速為2 50小時—1 ;ZSM_5分子篩的硅鋁摩爾比SiO2Al2O3 為 60 800。
4.根據權利要求3所述丁烯進行雙鍵異構化的方法，其特征在于ZSM-5分子篩的硅鋁摩爾比SiO2Al2O3為80 600。
5.根據權利要求I所述丁烯進行雙鍵異構化的方法，其特征在于堿土金屬元素選自鎂、鈣、鍶或鋇中的至少ー種。
6.根據權利要求I所述丁烯進行雙鍵異構化的方法，其特征在于以重量百分比計堿土金屬元素或其氧化物的用量為0. 01 2%。
7.根據權利要求I所述丁烯進行雙鍵異構化的方法，其特征在于粘結劑選自氧化硅、氧化鋁或其混和物。
8.根據權利要求I所述丁烯進行雙鍵異構化的方法，其特征在于丁烯為丁烯-I、丁烯-2或不符合熱力學平衡值的含丁烯-I與丁烯_2的混合物。
全文摘要
本發明涉及一種丁烯進行雙鍵異構化的方法。主要解決以往技術中存在反應產物選擇性低，催化劑活性周期短的技術問題。本發明通過采用以含丁烯的原料與催化劑接觸，在反應溫度為100～450℃，反應壓力為-0.08～10MPa，重量空速為0.1～100小時-1的條件下，反應生成含有丁烯-1與丁烯-2摩爾比接近熱力學平衡值的流出物，其中所用的催化劑以重量百分比計包括以下組份(a)50～95％硅鋁摩爾比SiO2/Al2O3為40～1000的ZSM-5分子篩；和載于其上的(b)0.001～6％的堿土金屬元素或其氧化物；(c)5～50％的粘結劑的技術方案，較好地解決了該問題，可用于丁烯雙鍵異構化的工業生產中。
文檔編號B01J29/40GK102649675SQ20111004550
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月25日 優先權日2011年2月25日
發明者劉俊濤, 楊為民, 王萬民 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院