首页 / 专利分类库 / 本部其他类目中不包括的技术主题 / 脱水催化剂,其制备方法以及使用所述催化剂制备烯烃的方法

催化剂,其制备方法以及使用所述催化剂制备烯的方法

申请号 CN202080010480.3 申请日 2020-11-16 公开(公告)号 CN114173894A 公开(公告)日 2022-03-11
申请人 LG化学株式会社; 发明人 金贤斌; 千周暎; 琴永燮; 崔大兴;
摘要 本 发明 涉及一种脱 水 催化剂,其制备方法以及使用该催化剂制备烯 烃 的方法。更具体地,本发明涉及一种脱水催化剂,制备所述脱水催化剂的方法以及使用所述脱水催化剂制备烯烃的方法,所述脱水催化剂为包含1至18重量%的α‑ 氧 化 铝 、65至95重量%的θ‑氧化铝和4至34重量%的δ‑氧化铝的混合相氧化铝。
权利要求

1.一种脱催化剂,其中,所述脱水催化剂是包含1至18重量%的α‑、65至95重量%的θ‑氧化铝和4至34重量%的δ‑氧化铝的混合相氧化铝。
2.根据权利要求1所述的脱水催化剂,其中,所述脱水催化剂是用于醇脱水的催化剂。
3.根据权利要求2所述的脱水催化剂,其中,所述醇为异丙醇。
4.根据权利要求1所述的脱水催化剂,其中,所述混合相氧化铝不包含γ‑氧化铝。
5.根据权利要求2所述的脱水催化剂,其中,所述脱水催化剂的醇转化率为95%以上。
6.根据权利要求2所述的脱水催化剂,其中,所述脱水催化剂的烯选择性为95%以上。
7.根据权利要求1所述的脱水催化剂,其中,所述脱水催化剂的副产物选择性为5%以下。
8.根据权利要求1所述的脱水催化剂,其中,所述脱水催化剂的抗碎强度为63N以上。
2
9.根据权利要求1所述的脱水催化剂,其中,所述脱水催化剂的比表面积为30m/g以上。
3
10.根据权利要求1所述的脱水催化剂,其中,所述脱水催化剂的孔体积为0.60cm/g以下。
11.一种制备脱水催化剂的方法,所述方法包括以下步骤:
煅烧氧化铝前体;
在所述煅烧后,使用水蒸气和氮气的混合气体进行蒸汽处理;以及
在进行所述蒸汽处理后,煅烧得到包含1至18重量%的α‑氧化铝、65至95重量%的θ‑氧化铝和4至34重量%的δ‑氧化铝的混合相氧化铝。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述氧化铝前体包括选自三水铝石、拜石、勃姆石和硬水铝石中的一种或多种。
13.一种制备烯烃的方法,包括以下步骤:
使用根据权利要求1至10中任一项所述的脱水催化剂使醇脱水。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述脱水在200至400℃和10至30atm下进行。

说明书全文

催化剂,其制备方法以及使用所述催化剂制备烯

方法

[0001] [相关申请的交叉引用]
[0002] 本申请要求在韩国知识产权局于2020年6月19日提交的韩国专利申请第10‑2020‑0074932号和于2020年11月6日基于上述专利的优先权重新提交的韩国专利申请第10‑
2020‑0147797号的优先权,其每一个的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

[0003] 本发明涉及一种脱水催化剂,其制备方法以及使用该催化剂制备烯烃的方法。更具体地,本发明涉及一种脱水催化剂,制备所述脱水催化剂的方法;以及使用该脱水催化剂制备烯烃的方法,所述脱水催化具有特征在于醇转化率高、烯烃选择性高和副产物选择性低的优异的催化活性,并且具有优异的诸如抗碎强度的机械性质。

背景技术

[0004] 在催化剂工业中,化物(aluminum oxide)形式的氧化铝(Alumina)催化剂由于其固有的酸位点而被用作酸催化剂,或者由于其高稳定性而被用作活性成分,例如用于有机/无机催化剂的分散剂。
[0005] 通常,在氧化铝催化剂的情况下,通过使用氢氧化铝或酸前体作为前体的烧结工艺获得各种相(例如,结晶相)的氧化铝。在这种情况下,随着煅烧温度的升高,形成稳定的氧化铝结晶相。
[0006] 因此,当工业上需要高抗碎强度或耐化学性/耐腐蚀性时,使用通过高温煅烧过程形成的稳定的氧化铝相。
[0007] 与在低温下煅烧得到的氧化铝结晶相相比,在高温下煅烧得到的氧化铝结晶相具有高稳定性,但是在高温下煅烧得到的氧化铝结晶相具有的问题是氧化铝的固有酸位点及作为分散剂的大比表面积显著减小。因此,通过高温煅烧过程获得的氧化铝结晶相的有用性显著降低。
[0008] 另外,常规上,只有在较低温度下形成的γ相氧化铝表现出作为异丙醇脱水的催化剂的有效活性,而在较高温度下形成的θ相和α相氧化铝表现出显著降低的活性。
[0009] 因此,有必要开发出一种催化剂,其像γ相氧化铝催化剂一样,具有作为异丙醇脱水用催化剂的有效活性,并且具有优异的抗碎强度和耐腐蚀性/耐化学性。

发明内容

[0010] 技术目的
[0011] 因此,鉴于上述问题提出了本发明,本发明的一个目的是提供一种脱水催化剂,制备所述脱水催化剂的方法;及使用所述脱水催化剂制备烯烃的方法,所述脱水催化剂具有特征在于对诸如醇,特别是异丙醇的前体的高转化率、对丙烯的高选择性和对具有3个以上原子的副产物的低选择性的优异的催化活性,并且具有优异的诸如抗碎强度的机械性质。
[0012] 上述目的和其他目的可以通过以下描述的本公开来实现。
[0013] 技术方案
[0014] 根据本发明的一个方面,提供了一种脱水催化剂,其中,所述脱水催化剂是混合相氧化铝,其包含1至18重量%的α‑氧化铝、65至95重量%的θ‑氧化铝和4至34重量%的δ‑氧化铝。
[0015] 所述脱水催化剂优选为用于醇脱水的催化剂,更优选为用于异丙醇脱水的催化剂。
[0016] 根据本发明的另一方面,提供了一种制备脱水催化剂的方法,所述方法包括:煅烧氧化铝前体;在煅烧后,使用水蒸气和氮气的混合气体进行蒸汽处理;以及在进行蒸汽处理之后,进行煅烧以得到包含1至18重量%的α‑氧化铝、65至95重量%的θ‑氧化铝和4至34重量%的δ‑氧化铝的混合相氧化铝。
[0017] 所述制备脱水催化剂的方法优选为制备用于醇脱水的催化剂的方法,更优选为制备用于异丙醇脱水的催化剂的方法。
[0018] 根据本发明的又一方面,提供了一种制备烯烃的方法,所述方法包括使用本发明的脱水催化剂使醇脱水。
[0019] 所述醇和所述烯烃分别优选为异丙醇和丙烯。
[0020] 有益效果
[0021] 根据本发明,可以提供一种脱水催化剂及制备所述脱水催化剂的方法,所述脱水催化剂具有优异催化活性,其特征在于增加了前体例如醇,特别是异丙醇的转化率,对产物例如烯烃,特别是丙烯的高选择性,以及对副产物的低选择性,并且其具有诸如抗碎强度的机械性质。
[0022] 具体地,本发明可以提供用于异丙醇脱水的催化剂,以及制备所述催化剂的方法,所述催化剂具有高的异丙醇转化率和对丙烯的高选择性,从而提高了过程效率,并且对于具有3个以上碳原子的副产物具有低选择性,从而提高了后端分离过程的分离效率。
[0023] 另外,本发明可以提供制备烯烃或丙烯的方法,所述方法对烯烃或丙烯具有高选择性并且具有高的过程效率。附图说明
[0024] 图1是显示根据本发明的实施例1制备的用于异丙醇脱水的催化剂的X射线衍射(XRD)分析结果的图。
[0025] 图2是显示根据本发明的实施例2制备的用于异丙醇脱水的催化剂的X射线衍射(XRD)分析结果的图。
[0026] 图3是显示根据本发明的比较例1制备的用于异丙醇脱水的催化剂的X射线衍射(XRD)分析结果的图。
[0027] 图4是显示根据本发明的比较例2制备的用于异丙醇脱水的催化剂的X射线衍射(XRD)分析结果的图。

具体实施方式

[0028] 在下文中,将详细描述根据本发明的脱水催化剂,其制备方法和使用其制备烯烃的方法。
[0029] 本发明人证实,当将各种结晶氧化铝的重量调节至特定范围并且将该氧化铝用于使异丙醇脱水时,异丙醇的转化率和对丙烯的选择性提高,并且对副产物的选择性降低,从而改善了催化活性和抗碎强度。基于这些结果,本发明人进行了进一步的研究以完成本发明。
[0030] 本发明的脱水催化剂是混合相氧化铝,其包含1至18重量%的α‑氧化铝、65至95重量%的θ‑氧化铝和4至34重量%的δ‑氧化铝。在这种情况下,由于高的抗碎强度,其稳定性优异,并且可以提高其催化活性。
[0031] 所述脱水催化剂优选为用于醇脱水的催化剂,更优选为用于异丙醇脱水的催化剂。
[0032] 所述混合相氧化铝优选包含3至15重量%的α‑氧化铝、70至85重量%的θ‑氧化铝和10至27重量%的δ‑氧化铝。在这种情况下,可以提高稳定性和诸如抗碎强度的机械性质。
[0033] 例如,在所述混合相氧化铝中,基于100重量%的混合相氧化铝,α‑氧化铝的含量可以为3至15重量%,优选5至15重量%,更优选5至10重量%。在此范围内,可以提高催化活性。
[0034] 例如,在所述混合相氧化铝中,基于100重量%的混合相氧化铝,θ‑氧化铝的含量可以为70至85重量%,优选70至80重量%,更优选70至75重量%。在该范围内,由于催化剂可以具有优异的机械强度,因此可以防止催化剂在再生或催化剂循环期间破碎
[0035] 例如,在所述混合相氧化铝中,基于100重量%的混合相氧化铝,δ‑氧化铝的含量可以为10至27重量%,优选10至25重量%,更优选20至25重量%。在该范围内,机械强度例如抗碎强度优异,从而提高了耐外部冲击性。
[0036] 例如,所述混合相氧化铝可以不包括γ‑氧化铝。在这种情况下,可以同时实现高抗碎强度和优异的催化活性,这是本发明的期望效果。
[0037] 在本说明书中,不存在γ‑氧化铝是指γ‑氧化铝的含量小于0.5重量%,优选为0.1重量%以下,更优选为0.01重量%以下。具体地,不存在γ‑氧化铝是指通过根据本说明书的XRD分析未检测到γ‑氧化铝。
[0038] 另外,所述混合相氧化铝可包含1至18重量%的α‑氧化铝、65至95重量%的θ‑氧化铝、4至34重量%的δ‑氧化铝和0重量%的γ‑氧化铝。在这种情况下,已知具有反比关系的催化剂的活性和强度可以同时是优异的。
[0039] 在本说明书中,当测量α‑氧化铝、θ‑氧化铝、δ‑氧化铝和γ‑氧化铝的重量时,使用具有辐射(30kV,10mA)的X射线衍射分析仪(Bruker公司)在10到80°(步长:0.05°,每步的测量时间:1s)下获得XRD图。然后,基于XRD分析数据,通过Rietveld精修对结构进行分析以计算含量比(重量%)。
[0040] 由于本发明的催化剂是包含过量的θ相氧化铝的混合相氧化铝,因此该催化剂具有优异的诸如抗碎强度的机械强度和优异的催化活性。特别地,所述催化剂具有能够在高温下工作的优点。
[0041] 作为参考,以γ‑氧化铝、δ‑氧化铝、θ‑氧化铝和α‑氧化铝的顺序,催化活性降低,但是催化剂的强度增加。即,已知催化剂的活性和强度成反比。但是,出乎意料的是,本发明的氧化铝催化剂的优点是同时具有θ‑氧化铝的高强度和γ‑氧化铝的高活性。
[0042] 例如,催化剂的前体或醇转化率可以为95%以上,优选为95至100%,更优选为98.5至99.9%,还更优选为99.4至99.9%。在该范围内,可以提高过程效率。
[0043] 作为具体实例,所述催化剂可具有95%以上,优选95至100%,更优选98.5至99.9%,再更优选99.4至99.9%的异丙醇(IPA)转化率。在该范围内,可以提高过程效率。
[0044] 例如,所述催化剂可以具有95%以上,优选98.8至100%,更优选99.1至99.9%的产物或烯烃选择性。在此范围内,可以提高过程效率。
[0045] 作为一个具体的例子,所述催化剂的丙烯选择性可以为95%以上,优选为98.8至100%,更优选为99.1至99.9%。在该范围内,可以提高过程效率。
[0046] 例如,通过下面的式3计算,所述催化剂可以具有5%以下,优选大于0%并且小于或等于3%,更优选0.1至1%的副产物选择性。在该范围内,可以提高后端分离过程的效率。
[0047] [式3]
[0048] 副产物选择性=[(副产物的摩尔数)/(已反应的前体或醇的摩尔数)]×100[0049] 副产物选择性优选是指对具有3个以上碳原子的副产物的选择性。在这种情况下,具有3个以上碳原子的副产物可以是具有3个以上碳原子的化合物,例如二异丙醚(DIPE)。
[0050] 另外,例如,可以通过使用气相色谱法分析组合物(产物)中的成分含量来获得转化率、选择性和副产物选择性。
[0051] 例如,所述催化剂的抗碎强度可以为63N以上,优选为70N以上,更优选为70至100N。在该范围内,机械性质优异。
[0052] 在本说明书中,为了测量抗碎强度,使用质构分析仪(型号:TA‑XT2Plus,Stable Micro System公司)以0.01mm/s的恒定速度压制单个颗粒。此时,将单个颗粒可以承受的最大作为抗碎强度。对于每个样品,测量2至10个颗粒,并使用其平均值。
[0053] 例如,所述催化剂的比表面积可以为30m2/g以上,优选为35m2/g以上,更优选为352
至85m/g。在该范围内,催化剂的活性、强度和稳定性可以是优异的。
[0054] 在本说明书中,例如,可以通过使用BELSORP‑mini II(Mictrotrac‑BEL公司)根据分压(0.10<p/p0<0.25)测量氮的吸附/脱附量来获得比表面积。
[0055] 例如,所述催化剂的孔体积可以为0.60cm3/g以下,优选为0.45至0.55cm3/g。在该范围内,催化剂的活性、强度和稳定性可以是优异的。
[0056] 在本说明书中,例如,可以使用BELSORP‑mini II(Mictrotrac‑BEL公司)利用在分压(p/p0)为0.99时的吸附量来计算孔体积。
[0057] 例如,所述氧化铝催化剂可以包含0.5重量%以下或0.1至0.4重量%的卤素成分。在这种情况下,可以提高催化活性。
[0058] 所述卤素成分,优选氯,与氧化铝催化剂的铝元素结合以减弱氧化铝的路易斯酸性质,从而促进产物的解吸并抑制副产物的形成。
[0059] 在本说明书中,可以使用感应耦合等离子体(ICP)方法测量卤素成分。
[0060] 在下文中,将详细描述根据本发明的制备脱水催化剂的方法。在下面的制备方法的描述中,上述脱水催化剂的所有内容都包括在内。
[0061] 例如,根据本发明的制备脱水催化剂的方法可以包括:煅烧氧化铝前体的步骤;以及在煅烧步骤之后,使用水蒸气和氮气的气体混合物进行蒸汽处理的步骤;以及在进行蒸汽处理的步骤之后,进行煅烧以获得包含1至18重量%的α‑氧化铝,65至95重量%的θ‑氧化铝和4至34重量%的δ‑氧化铝的混合相氧化铝的步骤。在这种情况下,可以同时提高催化剂的稳定性和活性,并且可以制备具有高机械强度和高耐腐蚀性/耐化学性的氧化铝催化剂。
[0062] 作为另一实例,制备脱水催化剂的方法可包括以下步骤:对氧化铝前体进行一次煅烧以获得第一氧化铝;在进行一次煅烧的步骤之后,在低于煅烧温度的温度下用水蒸气进行蒸汽处理;以及在进行蒸汽处理的步骤之后,在高于蒸汽处理温度且低于一次煅烧温度的温度下进行二次煅烧以获得包含1至18重量%的α‑氧化铝、65至95重量%的θ‑氧化铝和4至34重量%的δ‑氧化铝的混合相氧化铝。在这种情况下,可以同时提高催化剂的稳定性和活性,并且可以提高抗碎强度。
[0063] 制备脱水催化剂的方法优选为制备用于醇脱水的催化剂的方法,更优选为制备用于异丙醇脱水的催化剂的方法。
[0064] 例如,进行一次煅烧的步骤可以是在一次煅烧温度下煅烧氧化铝前体的步骤。在这种情况下,可以容易地制备具有高抗碎强度的催化剂。
[0065] 可以进行煅烧以提供氧化铝结晶相的任何材料都可以用作氧化铝前体,而没有特别限制。例如,所述氧化铝前体可包括选自三水铝石(gibbsite)、拜石(bayerite)、勃姆石(boehmite)和硬水铝石(diaspora)中的一种或多种。在这种情况下,可以提高制备的催化剂的抗碎强度。
[0066] 例如,一次煅烧温度可以为800至1100℃,优选为850至1100℃,更优选为950至1000℃。在该范围内,可以制备各种晶相中含有过量的θ相氧化铝的混合相氧化铝,并且可以提高催化剂的机械强度。
[0067] 例如,进行一次煅烧的步骤可以进行8至12小时,优选地9至11小时,更优选地9至10小时。在该范围内,可以防止由于热引起的结构变化,并且机械强度优异,从而提高了耐外部冲击性。
[0068] 例如,进行蒸汽处理的步骤可以是在进行一次煅烧的步骤之后,在低于一次煅烧温度的温度下用水蒸气进行蒸汽处理以活化的步骤。
[0069] 在本说明书中,蒸汽处理是指使用氮气作为载气将水蒸气(蒸汽)供应到设定为特定温度的反应器中。
[0070] 例如,所述蒸汽处理可以指在混合相氧化铝存在下将水蒸气和氮气供应到反应器中。
[0071] 例如,氮与水蒸气的混合比(N2:H2O的体积比)优选为1,500:1至10,000:1,更优选为2,000:1至3,000:1。在此范围内,可以在保持优异的机械强度和耐化学性的同时提高催化活性。
[0072] 另外,例如,第一氧化铝与水蒸气的混合比(重量比)优选为1:0.01至1:100。作为另一示例,基于75g的第一氧化铝,水蒸气(H2O)可以以0.026至0.1g/min的速率进料。在该范围内,可以实现高机械强度和高耐腐蚀性/耐化学性,因此可以制备具有高稳定性和活性的氧化铝催化剂。
[0073] 例如,所述蒸汽处理温度可以低于一次煅烧温度。优选地,所述蒸汽处理温度低于下面将要描述的二次煅烧温度。
[0074] 例如,所述蒸汽处理温度可以是反应器内部的温度。作为具体示例,所述蒸汽处理温度可以为200至500℃,优选为300至450℃。在该范围内,在后述的二次煅烧步骤中,可以实现针对煅烧而优化的活化。
[0075] 例如,所述活化步骤可以是进行蒸汽处理1至10小时,优选3至6小时的步骤。在该范围内,可以实现高抗碎强度和高耐腐蚀性/耐化学性,因此可以制备具有高稳定性和活性的氧化铝催化剂。
[0076] 例如,所述进行二次煅烧的步骤可以是在活化步骤之后在高于蒸汽处理温度并且低于一次煅烧温度的温度下进行煅烧的步骤。
[0077] 例如,所述二次煅烧温度可以大于500℃并且小于或等于600℃,优选地大于500℃并且小于或等于580℃,更优选地520至580℃。在该范围内,可以提高在蒸汽处理步骤中活化的混合相氧化铝的催化活性和稳定性。
[0078] 例如,所述进行二次煅烧的步骤可以进行3至7小时,优选地3至6小时,更优选地4至6小时。在该范围内,可以制备具有高异丙醇转化率,对丙烯的高选择性和对具有3个以上碳原子的副产物的低选择性的氧化铝催化剂。
[0079] 例如,可以通过在上述用于醇脱水的催化剂的存在下使醇脱水来进行根据本发明的制备烯烃的方法。
[0080] 作为优选实例,可以通过在上述用于异丙醇脱水的催化剂的存在下使异丙醇脱水来进行根据本发明的制备烯烃的方法。在这种情况下,制备烯烃的方法可以指代制备丙烯的方法。
[0081] 例如,可以通过使诸如醇的前体通过填充有本发明的用于脱水的氧化铝催化剂的反应器来进行脱水。
[0082] 作为优选的实例,可以通过使异丙醇通过填充有本发明的用于异丙醇脱水的氧化铝催化剂的反应器来进行脱水。
[0083] 作为一个具体的实例,脱水可以包括用本发明的催化剂填充反应器的步骤;以及使醇,优选异丙醇连续通过装有催化剂的反应器以进行脱水的步骤。
[0084] 本发明所属领域中通常使用的任何反应器均可以用作本发明的反应器而没有特别限制。例如,可以使用金属管反应器、多管反应器或板式反应器。
[0085] 例如,基于反应器内部的总体积,可以以10至50体积%或10至25体积%的量包含催化剂。
[0086] 例如,可以在200至400℃和10至30atm下进行脱水。在该范围内,反应效率优异,而不会消耗过多的能量,从而提高了诸如丙烯的产物的生产率。
[0087] 作为一个具体实例,可以在200至400℃,优选250至320℃下进行脱水。
[0088] 另外,可以在10至30atm,优选15至25atm下进行脱水。
[0089] 在下文中,将在以下优选实施例中更详细地描述本发明。然而,提供这些实施例仅出于说明性目的,并且不应解释为限制本发明的范围和精神。另外,对于本领域技术人员显而易见的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以进行各种改变和修改,并且这些改变和修改也在所附权利要求的范围内。
[0090] [实施例]
[0091] 实施例1
[0092] 将勃姆石在空气气氛下在950℃下煅烧10小时,以获得第一氧化铝,将第一氧化铝填充到管式反应器中,将管式反应器的温度设定为400℃,然后通过向反应器中供应水蒸气和氮气3小时进行蒸汽处理。此时,使用HPLC以0.026至0.1g/min的速率供应水蒸气,使用质量流量控制器(MFC)以133ml/min的速率供应氮气,氮气与水蒸汽的混合比(N2:H2O的体积比)为2,500:1,水蒸汽与第一氧化铝的重量比为0.01至100:1。另外,在蒸汽处理之后,在550℃下煅烧5小时以获得包含5重量%的α‑氧化铝、70重量%的θ‑氧化铝、25重量%的δ‑氧化铝,和0重量%的γ‑氧化铝的氧化铝催化剂。
[0093] 实施例2
[0094] 除了勃姆石的一次煅烧在1100℃下进行以外,以与实施例1相同的方式进行该过程。结果,获得了包含10重量%的α‑氧化铝、70重量%的θ‑氧化铝、20重量%的δ‑氧化铝和0重量%的γ‑氧化铝的氧化铝催化剂。
[0095] 比较例1
[0096] 将勃姆石在空气气氛下在550℃下煅烧10小时以获得100%的γ相氧化铝。
[0097] 比较例2
[0098] 将勃姆石在空气气氛下在550℃下煅烧10小时,以获得100%的γ相氧化铝,在管状反应器中填充所述γ相氧化铝,并将管状反应器的温度设置为400℃,然后通过向反应器中供应水蒸气和氮气3小时来进行蒸汽处理。此时,使用HPLC泵以0.026至0.1g/min的速率供应水蒸气,使用质量流量控制器(MFC)以133ml/min的速率供应氮气,氮气与水蒸汽的混合比(N2:H2O的体积比)为2,500:1,水蒸汽与γ相氧化铝的重量比为0.01至100:1。另外,在蒸汽处理之后,在550℃下煅烧5小时以获得由100%γ相氧化铝组成的氧化铝催化剂。
[0099] [试验例]
[0100] 根据以下方法测量根据实施例1和2以及比较例1和2制备的催化剂的性能,结果示于表1和2中。
[0101] 试验例1:催化活性的评价
[0102] 通过异丙醇(IPA)的脱水生产丙烯的反应来评价制备的催化剂的催化活性。
[0103] 具体地,将0.75至1.5g制备的催化剂置于1英寸固定床反应器中,并且通过使异丙醇以0.01至0.1g/min的速率通过反应器来进行反应。
[0104] 此时,固定床反应器的条件设定如下:压力为20atm;反应温度为280℃;以及WHSV‑1为0.7h 。在IPA脱水试验之后,使用连接到反应器的气相色谱仪分析组合物(产物)的成分含量。基于分析结果,计算出IPA转化率(使用式1计算)、丙烯选择性(使用式2计算)和副产物选择性(使用式3计算),结果示于下表1中。在此,使用气相色谱仪(型号名称:Agilent 
7890B GC,柱:HP‑1(100m×250μm×0.5μm,Agilent公司),分析条件如下。载气:氦气(流速为1mL/min),检测器:F.I.D,采样环体积:1mL(分流比为50:1),加热模式:50℃/10min‑>100℃/0min(以5℃/min升温)‑>200℃/0分钟(以10℃/min升温)。在这种情况下,0分钟表示未停留在相应的温度下。
[0105] [式1]
[0106] 转化率(%)=[(反应的IPA摩尔数)/(提供的IPA摩尔数)]×100
[0107] [式2]
[0108] 选择性(%)=[(生成的丙烯的摩尔数)/(反应的IPA的摩尔数)]×100
[0109] [式3]
[0110] 副产物选择性(%)=[(副产物的摩尔数)/(已反应的前体或醇的摩尔数)]×100[0111] [表1]
[0112]分类 IPA转化率(%) 丙烯选择性(%) C3≤副产物选择性(%)
实施例1 99.4 99.1 <1.0
实施例2 98.5 98.8 <1.0
比较例1 98.2 99.0 <1.0
比较例2 98.0 99.0 <1.0
[0113] 如表1所示,可以确认,根据本发明的实施例1和2的氧化铝催化剂显示出的IPA转化率和丙烯选择性等于或优于由100%γ相氧化铝组成的氧化铝催化剂(比较例1和2)。另外,副产物的选择性没有差异。另外,根据本发明的实施例1和2的氧化铝催化剂具有优异的IPA转化率和丙烯选择性,从而提高了过程效率。
[0114] 另外,根据实施例1和2的催化剂具有低的副产物选择性,从而提高了后端分离过程中的分离效率。作为参考,后端分离过程是分离脱水过程中产生的水和副产物的过程。具体地,后端分离过程是通过降低反应器后端的温度以将水和副产物分离而使作为副产物的DIPE液化的过程。因此,由于后端分离过程中副产物的减少,分离效率提高。
[0115] 试验例2:抗碎强度的评价
[0116] 为了评价制得的催化剂的抗碎强度,使用质构分析仪(型号:TA‑XT2 Plus,Stable Micro System公司)以0.01mm/s的恒定速度压制单个颗粒。此时,将单个颗粒可以承受的最大力作为抗碎强度。对于每个样品,测量2至10个颗粒,并使用其平均值。结果显示在下表2中。
[0117] [表2]
[0118] 分类 抗碎强度(N/颗粒)实施例1 80以上
实施例2 83以上
比较例1 45以上
比较例2 45以上
[0119] 如表2所示,可以确认,与由100%γ相氧化铝构成的氧化铝催化剂(比较例1和2)相比,本发明的实施例1和2的氧化铝催化剂具有优异的抗碎强度。
[0120] 综上所述,可以确认作为本发明的氧化铝催化剂的混合相氧化铝具有优异的如抗碎强度的机械强度,同时其催化活性与由100%γ相氧化铝组成的氧化铝催化剂的催化活性等同或更优。另外,这些结果表明,本发明的氧化铝催化剂可以代替已经用作异丙醇脱水的催化剂的常规γ相氧化铝。
QQ群二维码
意见反馈