(57) Реферат / Формула:
Катализатор, включающий компонент на основе цеолита и компонент оксида металла, где компонент на основе оксида металла подвергается ионному обмену с компонентом на основе цеолита, что дает в результате модифицированный ионом цеолит, и где при условиях реакции компонент на основе оксида металла превращается в другие оксидные структуры.
P61739946EA
КАТАЛИЗАТОР, СОДЕРЖАЩИЙ ОКСИД МЕТАЛЛА, ДЛЯ РЕАКЦИЙ АЛКИЛИРОВАНИЯ В БОКОВОЙ ЦЕПИ
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Данная заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент США № 61/488778, поданной 22 мая 2011 года.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Настоящее изобретение в общем относится к цеолитам и материалам, подобным цеолитам, замещенным ионами металлов посредством ионного обмена. Более конкретно, настоящее изобретение относится к цеолитам с оксидом цезия, содержащимся в структуре цеолита, и применяемым при алкилировании толуола метанолом и/или формальдегидом с получением стирола и этилбензола.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Цеолит представляет собой кристаллический алюмосиликат, который хорошо известный за его полезность в различных применениях. Его применяли среди прочего в способах деалкилирования, переалкилирования, изомеризации, крекинга, диспропорпионирования и депарафинизации. Его упорядоченная структура состоит из тетраэдрических молекул AIO4"4 и SiO^, связанных атомами кислорода, которые образуют систему пор, как правило, с диаметром порядка 310 А. Эти поры создают большую площадь внутренней поверхности и позволяют цеолиту избирательно адсорбировать отдельные молекулы, исключая
при этом другие, что обусловлено формой и размером молекул. Таким образом, цеолит можно классифицировать как молекулярное сито. Цеолит также может называться "конфигурационно-селективным катализатором". Небольшие поры могут ограничивать реакции отдельными переходными состояниями или отдельными продуктами, не допуская формы, которые не соответствуют контурам или размерам пор.
[0004] Поры в цеолите обычно заполнены молекулами воды и катионами. Катионы компенсируют отрицательный заряд, обусловленный трехвалентными катионами алюминия, которые координированы тетраэдрально анионами кислорода. В цеолите присущие ему катионы могут быть замещены другими катионами; одним примером является замещение ионов натрия ионами аммония. В некоторых подвергнутых ионному обмену формах, таких как водородная форма цеолита, катализатор может быть сильнокислотным. К примеру, цеолит может служить в качестве катализатора для способов алкилирования по Фриделю-Крафтсу, заменяя традиционный трихлорид алюминия и другие жидкие кислотные катализаторы, которые могут быть коронирующими и повреждающими для реактора.
[0005] Одной реакцией алкилирования, для которой в качестве катализатора можно применять цеолит, является алкилирование бензола этиленом с образованием этилбензола. Этилбензол представляет собой ароматический углеводород химической формулы СбН5СН2СНз; он состоит из ароматического кольца из шести атомов углерода с одной присоединенной этильной группой. Этилбензол можно затем подвергнуть реакции дегидрирования с образованием мономерного стирола, мономера, из которого получают полистирол. Полистирол представляет собой пластик, из которого можно производить много полезных продуктов, в том числе формованные изделия и изделия из пенопластов, все это увеличивает потребность в получении предшественника стирола, этилбензола.
[0006] Другие известные способы получения стирола включают алкилирование толуола. К примеру, для осуществления реакции метанола и толуола с
получением стирола используют различные алюмосиликатные катализаторы. Эти способы позволяют получать стирол без необходимости промежуточного этапа получения этилбензола. Однако такие способы характеризовались очень низкими выходами наряду с низкой избирательностью по стиролу. Будет желательно обеспечить способ получения стирола без необходимости промежуточного этапа получения этилбензола. Также будет желательно иметь способ получения стирола, который также характеризуется высоким выходом и избирательностью по стиролу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[0007] Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой катализатор, включающий компонент на основе цеолита и компонент на основе окклюдированного оксида металла. Компонент на основе окклюдированного оксида металла содержится внутри каркаса из компонента на основе цеолита, что дает в результате модифицированный цеолит, который способен катализировать алкилирование толуола источником С1 с получением стирола. При условиях реакции компонент на основе окклюдированного оксида металла способен повышать степень превращения толуола в реакции алкилирования толуола метанолом.
[0008] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, компонент на основе окклюдированного оксида металла в модифицированном цеолите способен повышать избирательность по стиролу в реакции алкилирования толуола источником С1.
[0009] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, компонент на основе окклюдированного оксида металла в модифицированном цеолите повышает избирательность по стиролу при снижении потребления источника С1.
[0010] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, компонент на основе окклюдированного оксида
металла выбран из группы из оксида цезия, оксида меди, оксида церия и их комбинаций.
[ООП] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, компонент на основе окклюдированного оксида металла составляет от 0,1% до 20% по весу модифицированного цеолита.
[0012] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, компонент на основе окклюдированного оксида металла в модифицированном цеолите с окклюдированными частицами оксида металла присутствует в количестве от 0,1 до 10 частиц оксида металла на элементарную ячейку цеолита.
[0013] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, цеолит представляет собой цеолит типа фоязита.
[0014] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, катализатор включает по меньшей мере один промотор. Промотор может быть выбран из группы из Со, Mn, Ti, Zr, V, Nb, К, Cs, Ga, В, P, Rb, Ag, Na, Cu, Mg, Fe, Mo, Се и их комбинаций.
[0015] Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой способ получения стирола, который включает этапы, на которых осуществляют реакцию толуола с источником С1 в присутствии цеолитного катализатора в одном или нескольких реакторах с образованием потока продукта, включающего стирол. Катализатор включает компонент на основе окклюдированного оксида металла, выбранного из группы из оксида цезия, оксида меди, оксида церия и их комбинаций, который повышает степень превращения толуола.
[0016] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, источник С1 выбран из группы из метанола, формальдегида, формалина, триоксана, метилформцела, параформальдегида, метилаля, диметилового эфира и их комбинаций.
[0017] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, компонент на основе окклюдированного оксида металла в модифицированном цеолите с окклюдированными частицами оксида металла присутствует в количестве от 0,1 до 10 частиц оксида металла на элементарную ячейку цеолита.
[0018] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, цеолит представляет собой цеолит типа фоязита.
[0019] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, катализатор включает по меньшей мере один промотор, выбранный из группы из Со, Mn, Ti, Zr, V, Nb, К, Cs, Ga, В, P, Rb, Ag, Na, Cu, Mg, Fe, Mo, Се и их комбинаций.
[0020] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, способ характеризуется степенью превращения толуола по меньшей мере 5 мол. %, необязательно по меньшей мере 10 мол. %.
[0021] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, способ характеризуется избирательностью по стиролу по меньшей мере 5 мол. %, необязательно по меньшей мере 10 мол. %.
[0022] В варианте осуществления, либо отдельно, либо в комбинации с другими вариантами осуществления, способ характеризуется избирательностью по стиролу плюс избирательностью по этилбензолу, составляющей по меньшей мере 90 мол. %.
[0023] Различные варианты осуществления настоящего изобретению можно объединить в комбинацию с другими вариантами осуществления настоящего изобретения, и не подразумевается, что перечисленные в данном документе варианты осуществления ограничивают настоящее изобретение. Возможны все комбинации вариантов осуществления настоящего изобретения, даже если они не приведены в конкретном примере в данном документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0024] На фигуре 1 проиллюстрирована блок-схема получения стирола посредством реакции формальдегида и толуола, при котором формальдегид вначале получают в отдельном реакторе либо путем дегидрирования, либо путем окисления метанола, а затем обеспечивают его реакцию с толуолом с получением стирола.
[0025] На фигуре 2 проиллюстрирована блок-схема получения стирола посредством реакции формальдегида и толуола, при котором метанол и толуол подают в реактор, где метанол превращается в формальдегид, а формальдегид реагирует с толуолом с получением стирола.
[0026] На фигуре 3 проиллюстрирован реактор с псевдоожиженным слоем. ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0027] Настоящее изобретение относится к частицам катализатора, такого как цеолитный катализатор, модифицированным ионами металлов для повышения степени превращения и избирательности в отношении продукта реакции алкилирования. В частности, цеолит модифицируют путем добавления окклюдированного оксида металла, такого как оксид цезия, оксид меди или оксид церия, таким образом, что это дает в результате повышенную степень превращения и избирательность в отношении продукта и ингибирует образование нежелательного побочного продукта реакции алкилирования.
[0028] Подразумевается, что используемое в данном документе выражение "ион металла" включает все активные ионы металлов и подобные частицы, такие как оксиды металлов, наночастицы и фазы смешанных оксидов металлов. Кроме того, используемое в данном документе выражение "модифицированный ионом цеолит" относится к цеолиту, который был модифицирован ионом металла для повышения избирательности по отношению к продукту. Желательно, чтобы ионы металлов не оказывали отрицательного влияния на катализатор или не вызывали существенного образования побочного продукта.
[0029] Катализатор согласно настоящему изобретению может находиться на подложке из цеолита или подобного цеолиту материала. Цеолит обычно представляет собой пористый кристаллический алюмосиликат, и он может быть образован либо естественным образом, либо путем синтеза. Одним способом образования синтетического цеолита является гидротермальное расщепление оксида кремния, оксида алюминия, оксида натрия или оксида других щелочных металлов и органического структурообразующего средства. Количества каждого реагента и включение различных оксидов металлов могут приводить к нескольким разным синтетическим цеолитным композициям. Более того, цеолит обычно изменяют с помощью ряда способов, чтобы откорректировать характеристики, такие как размер пор, структура, активность, кислотность и молярное соотношение оксид кремния/оксид алюминия. Таким образом, доступен ряд разных форм цеолита.
[0030] Цеолитные материалы, подходящие для настоящего изобретения, могут включать силикатные цеолиты и аморфные соединения, такие как фоязиты, мордениты и т.д. Силикатные цеолиты состоят из сменяющих друг друга тетраэдров Si04" и МОх, где М является элементом, выбранным из групп 1-16 периодической таблицы (новой по ШРАС). Такие типы цеолитов имеют каналы из 4, 6, 8, 10 или 12-членных колец, содержащих кислород. Пример цеолитов согласно настоящему изобретению может включать фоязиты, такие как цеолит Х-типа или Y-типа, и бета-цеолит. Материалы, подобные цеолитам, также могут быть эффективной подложкой. Измененные молекулярные сита, которые также предполагаются, представляют собой материалы, подобные цеолиту, такие как кристаллические силикоалюмофосфаты (SAPO) и алюмофосфаты (ALPO), и т.п.
[0031] Другим способом изменения цеолита является ионный обмен. Ионный обмен можно осуществлять посредством общепринятых способов ионного обмена, при которых натрий, водород или другие неорганические катионы, которые, как правило, могут присутствовать в подложке, по меньшей мере частично замещаются в жидком растворе. В варианте осуществления жидкий раствор может включать любую среду, которая делает катион растворимым и
при этом не оказывает отрицательного влияния на подложку. В варианте осуществления ионный обмен осуществляют путем нагревания раствора, содержащего любой промотор, выбранный из группы из Со, Mn, Ti, Zr, V, Nb, К, Cs, Ga, В, P, Rb, Ag, Na, Cu, Mg, Fe, Mo, Се и любых их комбинаций, причем промотор(промоторы) растворяется(растворяются) в растворе, который можно нагревать, и приведения раствора в контакт с подложкой. В другом варианте осуществления ионный обмен включает нагревание раствора, содержащего что-либо, выбранное из группы из Се, Си, Р, Cs, В, Со, Ga и любых их комбинаций. В варианте осуществления раствор нагревают до температур, находящихся в диапазоне от 50-120°С. В другом варианте осуществления раствор нагревают до температур, находящихся в диапазоне 80-100°С. Таким образом, ряд цеолитов и материалов, не являющихся цеолитами, доступны для применения в соответствии с настоящим изобретением.
[0032] Не подразумевается, что различные катализаторы, перечисленные в предыдущих абзацах, являются исчерпывающим списком, но подразумевается, что они указывают на тип катализаторов, которые могут быть пригодными в настоящем изобретении. Выбор катализатора будет зависеть от типа реакции и условий реакции, которые которых его будут использовать. Специалист в данной области может выбрать любой цеолитный или нецеолитный катализатор, который удовлетворяет требованиям предполагаемой реакции при условии, что катализатор повышает избирательность в отношении желаемого продукта и сокращает нежелательные побочные реакции.
[0033] Цеолиты для применения в настоящем изобретении могут включать частицы оксидов металла, такие как неограничивающие примеры частиц оксида цезия, подобных Cs20. Оксид металла может присутствовать в структуре цеолита или подложки. Оксид металла, присутствующий в структуре цеолита, может слабо удерживаться в структуре цеолита. В варианте осуществления оксид металла физически не присоединен к цеолиту, но физически удерживается в пределах каркасной структуры из цеолита, что может называться в данном документе окклюдированным оксидом металла или окклюдированным цезием. В
варианте осуществления окклюдированный оксид цезия, присутствующий в структуре цеолита, может влиять на цеолит через электростатические взаимодействия и изменять его каталитические способности.
[0034] В варианте осуществления частицы окклюдированных оксидов металла могут присутствовать в количестве от 0,1 до 10 частиц оксидов металла на элементарную ячейку цеолита или материала, подобного цеолиту. Необязательно частицы окклюдированных оксидов металла могут присутствовать в количестве от 1 до 7 частиц оксидов металла на элементарную ячейку, необязательно от 2 до 4 частиц оксидов металла на элементарную ячейку.
[0035] В варианте осуществления частицы окклюдированного оксида цезия могут присутствовать в количестве от 0,1 до 10 атомов Cs на элементарную ячейку цеолита или материала, подобного цеолиту. Необязательно окклюдированный оксид цезия может присутствовать в количестве от 1 до 7 атомов Cs на элементарную ячейку, необязательно от 2 до 4 атомов Cs на элементарную ячейку.
[0036] В варианте осуществления частицы окклюдированного оксида меди могут присутствовать в количестве от 0,1 до 10 атомов Си на элементарную ячейку цеолита или материала, подобного цеолиту. Необязательно, окклюдированный оксид меди может присутствовать в количестве от 1 до 7 атомов Си на элементарную ячейку, необязательно от 2 до 4 атомов Си на элементарную ячейку.
[0037] В варианте осуществления частицы окклюдированного оксида церия могут присутствовать в количестве от 0,1 до 10 атомов Се на элементарную ячейку цеолита или материала, подобного цеолиту. Необязательно, окклюдированный оксид церия может присутствовать в количестве от 1 до 7 атомов Се на элементарную ячейку, необязательно от 2 до 4 атомов Се на элементарную ячейку.
[0038] В варианте осуществления катализатор, содержащий окклюдированный
оксид металла в подложке, может также содержать дополнительные ионы металлов, добавленные в качестве промотора на подложку посредством такого способа, как ионный обмен. Ионы металла, добавляемые посредством ионного обмена, добавляются путем замещения ионом металла катиона в решетчатой структуре подложки, такого как натрий или калий. В варианте осуществления дополнительные ионы металла могут составлять от 0,1% до 80% катионов цеолита, необязательно от 10% до 60% катионов цеолита, необязательно от 25% до 40% катионов цеолита.
[0039] В варианте осуществления катализатор, содержащий окклюдированный оксид цезия в подложке, может также содержать дополнительные ионы цезия, добавленные в качестве промотора на подложку посредством такого способа, как ионный обмен. Ионы цезия, добавляемые посредством ионного обмена, добавляются путем замещения катиона, такого как натрий или калий, на решетке подложки. В варианте осуществления дополнительные ионы цезия могут составлять от 0,1% до 80% катионов цеолита, необязательно от 10% до 60% катионов цеолита, необязательно от 25% до 40% катионов цеолита. Подобным образом в качестве окклюдированного оксида металла могут применяться медь или церий, и они могут иметь дополнительные промоторы, добавляемые посредством ионного обмена.
[0040] Катализатор согласно настоящему изобретению, содержащий окклюдированный оксид металла в подложке, может повышать степень превращения толуола. Однако присутствие оксида металла может снижать использование метанола. Использование метанола можно повысить путем добавления промоторов. В варианте осуществления использование метанола можно повысить путем добавления в качестве промотора бора (В). В варианте осуществления бор в катализаторе может находиться в диапазоне от 0,01 вес. % до 5 вес. %, необязательно от 0,1 вес. % до 2 вес. %, необязательно от 0,4 вес. % до 0,8 вес. %.
[0041] В варианте осуществления ион металла можно добавить к цеолиту в
количестве от 0,1% до 50%, необязательно от 0,1% до 20%, необязательно от 0,1% до 5% по весу цеолита. Ион металла можно добавить к цеолиту любым из способов, известных из уровня техники. В целом, применяемым способом является пропитка по влагоемкости, где предшественник иона металла добавляют в водный раствор, которым заливают цеолит. После отстаивания в течение определенного периода цеолит сушат и обжигают так, что вода удаляется, причем ион металла осаждается на поверхности цеолита. В варианте осуществления модифицированный ионом цеолит затем можно смешать со связующим любым из способов, известных из уровня техники. Цеолит или смесь цеолита со связующим формуют посредством экструзии или какого-либо другого способа в форму, такую как гранула, таблетка, цилиндр, "клеверный лист", гантель, симметричные и несимметричные многодольчатые формы, сфера или любая другая форма, подходящая для реакционного слоя. Имеющий определенную форму образец затем, как правило, сушат и обжигают. Сушка может происходить при температуре от 100°С до 200°С. Обжиг может происходить при температуре от 400°С до 900°С в практически сухой окружающей среде. Полученный в результате агрегат катализатора может содержать связующее в концентрациях от 1% до 80%, необязательно от 5% до 50%, необязательно от 10% до 30% по весу.
[0042] Порошкообразная форма цеолита и других катализаторов может быть неподходящей для применения в реакторе вследствие недостаточной механической устойчивости, что делает алкилирование и другие желаемые реакции сложными. Чтобы сделать катализатор подходящим для реактора, его можно объединить со связующим с образованием агрегата, такого как цеолитный агрегат, с повышенной механической устойчивостью и прочностью. Агрегат затем можно формовать или экструдировать в форму, подходящую для реакционного слоя. Связующее может должным образом выдерживать температуру и механическое напряжение и, в идеальном случае, не препятствует адсорбции реагентов на катализаторе. Фактически, связующее может образовывать макропоры значительно большего размера, чем поры катализатора, что обеспечивает улучшенный диффузионный доступ реагентов к катализатору.
[0043] Связующие материалы, которые являются подходящими для настоящего изобретения, включают без ограничения оксид кремния, оксид алюминия, оксид титана, оксид циркония, оксид цинка, оксид магния, оксид бора, алюмосиликат, магниевосиликат, алюмохромат, алюмоборат, цирконосиликат, силикагель, глины, подобные частицы и любые их комбинации. Наиболее часто применяемыми связующими являются аморфный оксид кремния и оксид алюминия, в том числе гамма-, эта- и тэта-оксид алюминия. Следует отметить, что связующее можно применяться со многими разными катализаторами, в том числе различные формы цеолитных и нецеолитных катализаторов, которые требуют механической поддержки.
[0044] Способы, в которых может применяться модифицированный ионом цеолит, включают без ограничения дегидрирование, окисление, восстановление, адсорбцию, димеризацию, олигомеризацию, полимеризацию, этерификапию, эстерификацию, гидратацию, дегидратацию, конденсацию, ацеталирование, деалкилирование, циклизацию, алкилирование, гидродеалкилирование, переалкилирование, изомеризацию, крекинг, диспропорционирование, гидроизомеризацию, гидрокрекинг, ароматизацию и любой способ, в котором используют молекулярное сито. Одним общим способом является алкилирование и дегидрирование.
[0045] Возможны многие различные формы реакций алкилирования. Обычно алкилирование происходит, когда к алкилируемому субстрату присоединяется алкилирующее средство, состоящее из одного или нескольких атомов углерода. Алкилирующими средствами, которые можно применять в реакциях алкилирования, обычно являются олефины. Олефин может представлять собой короткую цепь, подобно этилену, пропилену, бутену и пентену, или он может представлять собой длинную цепь с большим числом атомов углерода. Он может представлять собой альфа-олефин, изомеризованный олефин, олефин с разветвленной цепью или их смесь. Отличные от олефинов алкилирующие средства включают алкины, алкилгалогениды, спирты, простые эфиры и сложные эфиры. В ряде случаев алкилирующее средство до его введения в
реакционный слой разводят разбавляющим средством. В частности, касательно этилена сообщалось о разбавляющих средствах, таких как инертные или нереакционноспособные газы подобные азоту, причем концентрация разбавляющего средства больше концентрации алкилирующего средства в разбавленном потоке исходных материалов, необязательно около 70% разбавляющего средства и 30% алкилирующего средства.
[0046] Алкилируемым субстратом обычно является ненасыщенный углеводород или ароматическое соединение. Если алкилируемым субстратом является ароматическое соединение, оно может быть незамещенным, однозамещенным или полизамещенным и содержит по меньшей мере один атом водорода, непосредственно связанный с ароматическим ядром или неким иным участком, по которому предусматривается алкилирование. Ядро ароматического соединения может быть бензолом или соединением, имеющим более одного ароматического кольца, подобно нафталину, антрацену, нафтацену, перилену, коронену и фенантрену. Также могут применяться соединения, которые характеризуются ароматическим характером, но в кольце содержат гетероатом, при условии, что они не будут вызывать нежелательные побочные реакции. Заместителями на ароматическом ядре могут быть алкил, гидрокси, алкокси, арил, алкиларил, арилокси, циклоалкил, галогенид, и/или другие группы, которые не препятствуют реакции алкилирования и которые содержат от 1 до 20 атомов углерода. Ароматические субстраты, которые можно алкилировать алкилирующим средством, включают бензол, толуол, ксилол, бифенил, этилбензол, изопропилбензол, нормальный пропилбензол, бутилбензол, пентилбензол, гексилбензол, гептилбензол, октилбензол, нонилбензол, додецилбензол, пентадецилбензол, гексилтолуол, нонилтолуол, додецилтолуол, пентадецилтолуол, альфа-метилнафталин, мезитилен, дурол, цимол, псевдокумол, диэтилбензол, изоамилбензол, изогексилбензол, пентаэтилбензол, пентаметилбензол, тетраэтилбензол, тетраметилбензол, триэтилбензол, триметилбензол, бутилтолуол, диэтилтолуол, этилтолуол, пропилтолуол, диметилнафталины, этилнафталин, диметилантрацен, этилантрацен, метилантрацен, диметилфенантрен, фенантренфенол, крезол, анизол,
этоксибензол, пропоксибензол, бутоксибензол, пентоксибензол, гексоксибензол, любые их изомеры и т.п.
[0047] Другой общеизвестной реакцией алкилирования, к которой применимо настоящее изобретение, является алкилирование толуола источником С1, таким как метанол. В вариантах осуществления настоящего изобретения толуол вступает в реакцию с источником С1 с получением стирола и этилбензола. В варианте осуществления источник С1 включает метанол, или формальдегид, или смесь обоих. В альтернативном варианте осуществления обеспечивают реакцию толуола с одним или несколькими из следующего: формалин (37-50 вес. % Н2СО в растворе воды и МеОН), триоксан (1,3,5-триоксан), метилформцел (55 вес. % Н2СО в метаноле), параформальдегид, метилаль (диметоксиметан) и диметиловый эфир. В дополнительном варианте осуществления источник С1 выбран из группы из метанола, формальдегида, формалина, триоксана, метилформцела, параформальдегида, метилаля, диметилового эфира и их комбинаций.
[0048] Формальдегид можно получить посредством либо окисления, либо дегидрирования метанола. Для способа окисления наиболее часто используемыми являются катализаторы на основе серебра, но также можно применять медь. Для реакции дегидрирования можно применять катализаторы на основе оксидов железа-молибдена. Можно применять отдельный процесс для дегидрирования или окисления метанола до газообразного формальдегида.
[0049] В варианте осуществления формальдегид получают путем дегидрирования метанола с получением формальдегида и газообразного водорода. На этом этапе реакции получают поток сухого формальдегида, что может быть предпочтительным, поскольку не требуется отделение воды перед реакцией формальдегида с толуолом. Формальдегид также можно получить путем окисления метанола с получением формальдегида и воды.
[0050] В случае применения отдельного процесса для получения формальдегида можно применять сепарационная установка для отделения формальдегида от
газообразного водорода или воды от формальдегида и непрореагировавшего метанола перед осуществлением реакции формальдегида с толуолом с образованием стирола. Такое разделение будет ингибировать гидрогенизацию формальдегида обратно в метанол. Очищенный формальдегид затем можно направить в реактор для пролучения стирола, а непрореагировавший метанол можно рециркулировать.
[0051] Хотя в реакционной смеси молярное соотношение толуола и источника С1 составляет 1:1, соотношение потоков исходных материалов для настоящего изобретения не ограничивается и может изменяться в зависимости от условий работы и эффективности реакционной системы. Если в реакционную зону подают избыток толуола или источника С1, непрореагировавшую часть можно впоследствии отделить и рециркулировать обратно в способ. В одном варианте осуществления соотношение толуол:источник С1 может находиться в диапазоне от 100:1 до 1:100. В альтернативных вариантах осуществления соотношение толуол:источник С1 может находиться в диапазоне от 50:1 до 1:50; от 20:1 до 1:20; от 10:1 до 1:10; от 5:1 до 1:5; от 2:1 до 1:2.
[0052] На фигуре 1 представлена упрощенная блок-схема одного варианта осуществления вышеописанного способа получения стирола. В этом варианте осуществления первый реактор (2) представляет собой либо реактор дегидрирования, либо реактор окисления. Данный реактор предназначен для превращения первого метанольного исходного материала (1) в формальдегид. Газообразный продукт (3) из реактора затем направляют в сепарационную установку (4) для разделения газов, где формальдегид отделяется от любого непрореагировавшего метанола и нежелательных побочных продуктов. Любой непрореагировавший метанол (6) затем можно рециркулировать обратно в первый реактор (2). Побочные продукты (5) отделяют от чистого формальдегида (7).
[0053] В одном варианте осуществления первый реактор (2) представляет собой реактор дегидрирования, в котором получают формальдегид и водород, а
сепарационная установка (4) представляет собой мембрану, способную удалять водород из потока (3) продукта.
[0054] В альтернативном варианте осуществления первый реактор (2) представляет собой реактор окисления, в котором получают поток (3) продукта, включающий формальдегид и воду. Поток (3) продукта, включающий формальдегид и воду, затем может быть направлен во второй реактор (9) в обход сепарационной установки (4).
[0055] Поступающий поток формальдегида (7) затем вступает в реакцию с поступающим потоком толуола (8) во втором реакторе (9). Толуол и формальдегид реагируют с образованием стирола. Продукт (10) из второго реактора (9) затем можно направить в необязательную сепарационную установку (11), где любые нежелательные побочные продукты (15), такие как вода, можно отделить от стирола, непрореагировавшего формальдегида и непрореагировавшего толуола. Любой непрореагировавший формальдегид (12) и непрореагировавший толуол (13) можно рециркулировать обратно в реактор (9). Поток (14) стирольного продукта можно удалять из сепарационной установки (11) и при желании подвергнуть дальнейшей обработке или переработке.
[0056] Условия работы реакторов и сепараторов могут быть специфическими для системы и могут изменяться в зависимости от состава потока исходных материалов и состава потоков продуктов. Реактор (9) для реакций превращения метанола в формальдегид и взаимодействия толуола с формальдегидом будет работать при повышенных температурах и давлениях и может содержать основную или нейтральную каталитическую систему. В качестве неограничивающего примера, температура может находиться в диапазоне от 250°С до 750°С, необязательно от 350°С до 550°С, необязательно от 375°С до 475°С. В качестве неограничивающего примера, давление может находиться в диапазоне от 0,1 атм до 70 атм, необязательно от 0,1 атм до 10 атм, необязательно от 0,1 атм до 3 атм.
[0057] Фигура 2 представляет собой упрощенную блок-схему другого варианта
осуществления рассмотренного выше способа получения стирола. Содержащий метанол поток (21) исходного материала вместе с потоком (22) толуольного исходного материала подают в реактор (23). В реакторе метанол реагирует с катализатором с образованием формальдегида. Затем толуол реагирует с формальдегидом с образованием стирола. Продукт (24) из реактора (23) затем можно направить в необязательную сепарационную установку (25), где любые нежелательные побочные продукты (26) можно отделить от стирола, непрореагировавшего метанола, непрореагировавшего формальдегида и непрореагировавшего толуола. Любой непрореагировавший метанола (27), непрореагировавший формальдегид (28) и непрореагировавший толуол (29) можно рециркулировать обратно в реактор (23). Полученный стирольный поток (30) можно удалить из сепарационной установки (25) и при желании подвергнуть дальнейшей обработке или переработке.
[0058] Условия работы реакторов и сепараторов будут специфическими для системы и могут изменяться в зависимости от состава потока исходных материалов и состава потоков продуктов. Реактор (23) для реакций превращения метанола в формальдегид и взаимодействия толуола с формальдегидом будет работать при повышенных температурах и давлениях и может содержать основную или нейтральную каталитическую систему. В качестве неограничивающего примера, температура может находиться в диапазоне от 250°С до 750°С, необязательно от 350°С до 550°С, необязательно от 375°С до 475°С. В качестве неограничивающего примера, давление может находиться в диапазоне от 0,1 атм. до 70 атм., необязательно от 0,1 атм. до 10 атм., необязательно от 0,1 атм. до 3 атм.
[0059] Для регулирования парциальных давлений газа в исходный материал можно включить инертные разбавители, такие как гелий и азот. Необязательно, в поток исходных материалов можно включить С02 или воду (пар), поскольку эти компоненты могут обладать полезными свойствами, например, при предотвращении отложения кокса. Давление реакционной смеси не является ограничивающим фактором в отношении настоящего изобретения, и считается,
что любое подходящее условие попадает в объем настоящего изобретения.
[0060] В реакции присоединения толуола к формальдегиду в настоящем изобретении непродолжительное время реакции характеризуется повышенной степенью превращения толуола. Такое непродолжительное время реакции повышает степень превращения толуола относительно степени превращения в условиях, когда катализатор находился в потоке в течение длительных периодов времени. В варианте осуществления время контакта реагентов с катализатором находится в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 5 секунд. В дополнительном варианте осуществления время контакта находится в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 3 секунд.
[0061] Считается, что любая подходящая объемная скорость может находиться в пределах объема настоящего изобретения. Данные диапазоны объемной скорости не являются ограничивающими для настоящего изобретения, и считается, что любое подходящее условие находится в пределах объема настоящего изобретения.
[0062] Кроме того, модификация физических свойств катализатора с целью повышения скорости диффузии реагентов к активным центрам и продуктов из активных центров будет преимущественной в отношении степени превращения реагентов и избирательности относительно желаемых продуктов. Такие модификации катализатора включают отложение активных компонентов на инертной подложке, оптимизацию размера частиц катализатора и обеспечение областей пустот по всей площади катализатора. Такую оптимизацию можно выполнить посредством повышения пористости и/или повышения площади поверхности катализатора.
[0063] Варианты осуществления реакторов, которые можно применять в настоящем изобретении, могут включать в качестве неограничивающих примеров: реакторы с неподвижным слоем; реакторы с псевдоожиженным слоем; реакторы с подвижным слоем и реакторы с увлекаемым слоем катализатора. Реакторы, допускающие повышенные температуры и давления, описанные в
данном документе, и способные обеспечить контакт реагентов с катализатором, рассматриваются в пределах объема настоящего изобретения. Варианты осуществления конкретной реакторной системы могут быть определены специалистом в данной области техники, исходя из параметров конкретного конструктивного исполнения и производительности, и они не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.
[0064] Пример реактора с псевдоожиженным слоем катализатора с возможностями регенерации катализатора, который можно применять согласно настоящему изобретению, проиллюстрирован на фигуре 3. Если необходимо, такой тип реакторной системы, использующей вертикальную трубу, можно модифицировать, например, путем теплоизоляции или подогрева вертикальной трубы, если необходим подвод тепла, или путем охлаждения вертикальной трубы при помощи рубашки с охлаждающей водой, если необходим отвод тепла. Эти конструктивные решения также можно применять для замены катализатора во время осуществления способа путем забора катализатора из сосуда для регенерации через выходной трубопровод (не показан) или добавления нового катализатора в систему во время работы. Реактор с восходящим потоком можно заменить реактором с нисходящим потоком (не показан). В варианте осуществления (не показан) реакционная зона включает как реактор с восходящим потоком, так и реактор с нисходящим потоком.
[0065] Фигура 3 представляет собой схематическую иллюстрацию варианта осуществления настоящего изобретения, характеризующегося способностью к непрерывной реакции с регенерацией катализатора. Реакторная система (40), в целом, включает две основные зоны для проведения реакции (41) и регенерации (42). В реакционной зоне в качестве основного участка реакции может выступать стояк или вертикальная труба (43), причем вытекающий из стояка потока сбрасывается в технологический сосуд большого объема, который можно называть разделительным сосудом (44). В реакционной вертикальной трубе (43) поток (45) исходных материалов, таких как толуол и метанол, при условиях в реакторе приводится в контакт с псевдоожиженным катализатором, который
может представлять собой сравнительно большой псевдоожиженный слой катализатора. Время пребывания катализатора и углеводородов в вертикальной трубе (43), необходимое для фактического завершения реакции, может изменяться, если необходимо для конкретного конструктивного исполнения реактора и производительности. Текущий поток пара/катализатора, выходящий из вертикальной трубы (43), можно пропустить из вертикальной трубы в устройство для разделения твердых веществ и пара, такое как циклон (46), как правило, размещенное внутри и сверху разделительного сосуда (44). Продукты реакции можно отделить от части катализатора, который переносится потоком пара, с помощью одного или нескольких циклонов (46), и продукты могут выходить из циклона (46) и разделительного сосуда (44) по трубопроводу (47). Отработанный катализатор падает вниз в десорбер (48), размещенный в нижней части разделительного сосуда (44). Катализатор может поступать в сосуд (42) для регенерации через трубу (49), соединенную с десорбером (48).
[0066] Катализатор может непрерывно циркулировать из реакционной зоны (41) к сосуду (42) для регенерации, а затем вновь в реакционную зону (41). Поэтому катализатор может выступать в качестве носителя для переноса тепла от зоны к зоне, а также обеспечивать необходимую каталитическую активность. Катализатор из реакционной зоны (41), который подлежит переносу в регенерационную зону (42), может называться "отработавшим катализатором". Не предполагается, что выражение "отработанный катализатор" является признаком полного отсутствия каталитической активности у частиц катализатора. Катализатор, который забирается из сосуда (42) для регенерации, называется "регенерированным" катализатором. Катализатор можно регенерировать в сосуде (42) для регенерации посредством нагревания и приведения в контакт с регенерационым потоком (50). Регенерационый поток (50) может включать кислород и может включать пар. Регенерированный катализатор можно отделить от регенерационого потока путем применения одного или нескольких циклонов (51), которые дают возможность удаления из сосуда (42) для регенерации через трубопровод (52). Регенерированный катализатор можно перенести через трубопровод (53) в нижнюю часть
вертикальной трубы (43), где он вновь контактирует с потоком (45) исходных материалов и может подниматься по вертикальной трубе (43).
[0067] В варианте осуществления реагенты можно вводить в реактор(реакторы) поэтапно. Реакционная зона с псевдоожиженным слоем может включать верхнюю секцию, нижнюю секцию и промежуточную секцию, при этом имея промежуток, который сообщает верхнюю секцию и нижнюю секцию. Подаваемый толуол можно вводить в любую точку или точки в псевдоожиженном слое. Источник С1, который может включать формальдегид, также можно вводить в любую точку или точки в псевдоожиженном слое. В варианте осуществления толуольный исходный материал вводят ниже по потоку от точки ввода источника С1. В другом варианте осуществления источник С1 вводят ниже по потоку от точки ввода толуольного исходного материала. В другом варианте осуществления как источник С1, так и толуольный исходный материал вводят в одну и ту же точку в псевдоожиженном слое. В варианте осуществления псевдоожиженный слой является реактором с плотным псевдоожиженным слоем.
[0068] В другом варианте осуществления один или несколько реакторов могут включать один или несколько слоев катализатора. В случае нескольких слоев каждый слой может отделяться прослойкой инертного материала. Инертный материал может включать любой тип инертного вещества. В варианте осуществления реактор включает от 1 до 10 слоев катализатора. В дополнительном варианте осуществления реактор включает от 2 до 5 слоев катализатора. Кроме того, источник С1 и толуол можно вводить в слой катализатора, прослойку инертного материала или в оба. В дополнительном варианте осуществления по меньшей мере часть источника С1 вводят в слой(слои) катализатора и по меньшей мере часть толуольного исходного материала вводят в прослойку(прослойки) инертного материала. В одном дополнительном варианте осуществления весь источник С1 вводят в слой(слои) катализатора и весь толуольный исходный материал вводят в прослойку(прослойки) инертного материала. В другом варианте осуществления
по меньшей мере часть толуольного исходного материала вводят в слой(слои) катализатора и по меньшей мере часть источника С1 вводят в прослойку(прослойки) инертного материала. В дополнительном варианте осуществления толуольный исходный материал вводят до первого слоя катализатора, тогда как по меньшей мере часть источника С1 и/или по меньшей мере часть совместно подаваемых исходных материалов вводят в один или несколько слоев катализатора в реактора для регулирования отношения толуол:источник С1 в каждом слое катализатора.
[0069] Реакция сочетания толуола и источника С1 может характеризоваться выраженной в процентах степенью превращения толуола более 0,01 вес. %. В варианте осуществления реакция сочетания толуола и источника С1 может характеризоваться выраженной в процентах степенью превращения толуола в диапазоне от приблизительно 0,05 вес. % до приблизительно 50 вес. %. В дополнительном варианте осуществления реакция сочетания толуола и источника С1 может характеризоваться степенью превращения толуола в диапазоне от приблизительно 2 вес. % до приблизительно 20 вес. %.
[0070] В варианте осуществления реакция сочетания толуола и источника С1 допускает избирательность по стиролу вплоть до приблизительно 85 вес. %. В другом варианте осуществления реакция сочетания толуола и формальдегида допускает избирательность по стиролу в диапазоне от приблизительно 60 вес. % до приблизительно 80 вес. %. В варианте осуществления реакция сочетания толуола и формальдегида допускает избирательность по этилбензолу в диапазоне от приблизительно Ювес. % до приблизительно 50 вес. %. В другом варианте осуществления реакция сочетания толуола и формальдегида допускает избирательность по этилбензолу в диапазоне от приблизительно 15 вес. % до приблизительно 35 вес. %. В варианте осуществления соотношение избирательности по стиролу и избирательности по этилбензолу (Ssty:SEB) находится в диапазоне от приблизительно 1:5 до приблизительно 3:5.
ПРИМЕРЫ Пример 1
[0071] Катализатор на основе цеолита промотировали Cs (как при помощи ионного обмена, так и окклюдирования) с получением четырех промотированных Cs катализаторов, обозначенных А, В, С, D, характеризующихся отличающимся содержанием Cs. Содержание Cs было следующим: А > В > С> D. Катализаторы тестировали в лабораторном реакторе в отношении способности катализировать алкилирование толуола метанолом. Результаты приведены в таблице 1 и указывают на то, что степень превращения толуола повышается с повышением содержания Cs, а избирательность по стиролу снижается с повышением содержания Cs.
[0072] Способ, применяемый для получения цеолитного материала, замещенного при помощи ионного обмена ионами цезия. Стеклянный цилиндр (внутренний диаметр 2 дюйма), оборудованный диском из пористого стекла и задвижкой на нижнем конце, заполняли цеолитом 544-НР (100 г, W.R. Grace) и CsOH (400 мл, 1,0 М в воде). Затем смесь доводили до 90°С и давали возможность отстояться в течение 4 часов. Из цеолитного материала сливали жидкость, добавляли другую аликвоту CsOH (400 мл 1,0 М раствора в воде) и смеси давали возможность отстояться в течение 3 часов при 90°С. Из цеолитного материала сливали жидкость, добавляли другую аликвоту CsOH (400 мл 1,0 М раствора в воде) и давали возможность отстояться в течение 15 часов при 90°С. Из цеолитного материала сливали жидкость и сушили при 150°С в течение 1,5 часов.
[0073] Эту процедуру повторяли для получения цеолитного материала, замещенного при помощи ионного обмена ионами цезия, характеризующегося следующим содержанием Cs: А > В > С > D.
[0074] Степень превращения толуола повышалась благодаря дополнительному содержанию Cs, равно как и избирательность по этилбензолу. Избирательность по кумолу и альфа-метилстиролу оставалась в пределах приемлемых
Пример 2
[0076] Для исследования влияния добавления бора на катализатор с цезиевыми промоторами (подвергнутые как ионному обмену, так и окклюдированию), такими как в примере 1 выше, образцы катализатора А затем обрабатывали с добавлением бора для получения катализатора Е, характеризующегося содержанием бора 0,3 вес. %, катализатора F, характеризующегося содержанием бора 0,6 вес. %, и катализатора G, характеризующегося содержанием бора 0,9 вес. %. Катализаторы Е, F и G тестировали в лабораторном реакторе в отношении способности катализировать алкилирование толуола метанолом. Результаты приведены в таблице 2 и указывают на то, что степень превращения толуола повышалась с повышением содержания бора. Кроме того, с повышением содержания бора снижалась степень превращения метанола, указывая на более эффективное использование метанола. Катализатор F, характеризующийся содержанием бора 0,6 вес. %, давал в результате
наибольшую избирательность по стиролу и наивысшую степень превращения толуола, указывая на синергетический эффект Cs и бора с содержанием 0,6 вес. %.
[0077] Осаждение 0,3 вес. % бора на цеолитный материал, замещенный посредством ионного обмена ионами цезия: цеолитный материал (35 г), замещенный посредством ионного обмена ионами цезия, обрабатывали раствором борной кислоты (0,6 г), растворенной в ацетоне (500 мл), при комнатной температуре в течение 2 часов. Материал (Cs, В)/Х затем сушили при 110°С в течение 20 часов.
[0078] Осаждение 0,6 вес. % бора на цеолитный материал, замещенный посредством ионного обмена ионами цезия: цеолитный материал (35 г), замещенный посредством ионного обмена ионами цезия, обрабатывали раствором борной кислоты (1,2 г), растворенной в ацетоне (500 мл), при комнатной температуре в течение 2 часов. Материал (Cs, В)/Х затем сушили при 110°С в течение 20 часов.
[0079] Осаждение 0,9 вес. % бора на цеолитный материал, замещенный посредством ионного обмена ионами цезия. Цеолитный материал, замещенный посредством ионного обмена ионами цезия (35 г) обрабатывали раствором борной кислоты (1,8 г), растворенной в ацетоне (500 мл), при комнатной температуре в течение 2 часов. Материал (Cs, В)/Х затем сушили при 110°С в течение 20 часов.
4:12
15.1
0,2
0,2
86,9
7,2
4,9
0,4
29,1
4:37
15.1
0,2
0,2
87,8
6,5
4,6
0,4
29,5
4:58
14,7
0,2
0,2
87,8
6,6
4,5
0,4
29,1
6:03
13,6
0,2
0,2
89,1
5,6
4,2
0,3
27,0
2:54
16.1
0,2
0,2
74,0
22,0
2,7
0,6
33,1
3:31
17,7
0,2
0,2
79,9
14,4
4,2
0,8
28,8
4:18
17,4
0,2
0,2
80,9
13,0
4,5
0,9
30,2
5:22
12,4
0,2
0,2
88,1
7,0
3,8
0,3
25,0
4:15
16,9
0,2
89,2
4,1
5,8
0,2
5:11
17,7
0,2
0,1
89,5
3,8
5,8
0,2
5:34
16,5
0,2
0,1
89,8
3,7
5,6
0,2
5:57
16,1
0,2
0,1
90,8
3,5
5,0
0,2
[0081] Выражение "степень превращения" относится к доли реагента (например, толуола), который подвергается химической реакции.
[0082] ХТо1=степень превращения толуола (мол. %) = (То1на входе - TolHaBbDawe)/TolHaBx№
[0083] ХМе0н = степень превращения метанола по стиролу+этилбензолу (мол. %)
[0084] Выражение "избирательность" относится к относительной активности катализатора в отношении конкретного соединения в смеси. Избирательность количественно выражается как доля конкретного продукта относительно всех других продуктов.
З^^збиратеЛЬНОСТЬ ТОЛуОЛа ПО СТИрОЛу (МОЛ. %) = СТИрОЛнавыходе/тОЛуОЛпревращенный Звг^збиратеЛЬНОСТЬ ТОЛуОЛа ПО беНЗОЛу (МОЛ. %) = беНЗОЛна вьжоде/тОЛуОЛпревращенный
8Ев=избирательность толуола по этилбензолу
(МОЛ. %)=ЭТИлбеНЗОЛна выходе/тОЛуОЛпревращенный
8ху1=ИЗбиратеЛЬНОСТЬ ТОЛуОЛа ПО КСИЛОЛаМ (МОЛ. %)=КСИЛОЛЫНавыходе/тОЛуОЛПревращенный
Ssty+Ев (МЕОН) = избирательность метанола по стиролу+этилбензолу (мол. %) =
(Sty На выходе^ЕВла выходе)/-МеОНПревращенный
[0085] Выражение "дезактивированный катализатор" относится к катализатору,
который достаточно утратил каталитическую активность, чтобы более не быть эффективным в определенном процессе. Такая эффективность определяется параметрами отдельного процесса.
[0086] Используемое в данном документе выражение "модифицированное ионом связующее" относится к связующему для катализатора, которое было модифицировано ионом металла.
[0087] Выражение "молекулярное сито" относится к материалу, характеризующемуся постоянной пористой структурой, как правило, кристаллической, который можно применять для разделения углеводородов или других смесей посредством избирательного поглощения одного или нескольких компонентов или можно применять в качестве катализатора в процессе каталитического превращения.
[0088] Предполагается, что использование выражения "необязательно" в отношении любого элемента пункта формулы изобретения обозначает, что рассматриваемый элемент является необходимым или, в качестве альтернативы, не является необходимым. Предполагается, что оба варианта находятся в пределах объема пункта формулы изобретения. Следует понимать, что использование более широких выражений, таких как содержит, включает, характеризуется и т.д., подтверждает более узкие выражения, такие как состоит из, состоит в основном из, составлен в большей степени из и т.д.
[0089] Выражение "регенерированный катализатор" относится к катализатору, который характеризуется достаточно восстановленной активностью для того, чтобы быть эффективным в определенном способе. Такая эффективность определяется параметрами отдельного способа.
[0090] Выражение "регенерация" относится к способу возобновления активности катализатора и/или обеспечения повторного использования катализатора после того, как его активность достигла неприемлемого/неэффективного уровня. Примеры такой регенерации могут
включать, например, пропускание пара через слой катализатора или выжигание углеродного остатка.
[0091] Выражение "цеолит" относится к молекулярному ситу, включающему силикатную кристаллическую решетку, как правило, совместно с некоторым количеством, например, алюминия, бора, галлия, железа и/или титана. В дальнейшем обсуждении и во всем данном раскрытии выражения молекулярное сито и цеолит будут применяться в той или иной степени взаимозаменяемо. Специалисту в данной области техники будет понятно, что идеи, относящиеся к цеолитам, также применимы к более общему классу материалов, называемых молекулярными ситами.
[0092] Различные варианты осуществления настоящего изобретения можно объединить вместе с другими вариантами осуществления настоящего изобретения, и перечисленные в данном документе варианты осуществления не подразумевают ограничение настоящего изобретения. Возможны все комбинации различных вариантов осуществления настоящего изобретения, даже если они не приведены в конкретном примере в данном документе.
[0093] Несмотря на то что иллюстративные варианты осуществления были показаны и описаны, специалист в данной области техники может выполнить их модификации, не отклоняясь от сущности и объема раскрытия. Если числовые диапазоны или пределы являются точно заданными, следует понимать, что такие прямо оговоренные диапазоны или пределы включают повторяющиеся диапазоны или пределы для подобной величины, попадающие в точно заданные диапазоны или пределы (например, от приблизительно 1 до приблизительно 10 включает 2, 3, 4 и т.д.; больше 0,10 включает 0,11, 0,12, 0,13 и т.д.).
[0094] В зависимости от контекста все ссылки в данном документе на "настоящее изобретение" могут в некоторых случаях касаться только отдельных конкретных вариантов осуществления. В других случаях они могут касаться объекта, указанного в одном или нескольких, но не обязательно во всех, пунктах формулы изобретения. Несмотря на то что вышеизложенное направлено на
варианты осуществления, варианты и примеры настоящего изобретения, которые включены, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники осуществить и применить настоящее изобретение при объединении информации в данном патенте с доступной информацией и методологией, настоящее изобретение не ограничивается только этими конкретными вариантами осуществления, вариантами и примерами. Кроме того, в пределах объема данного раскрытия находится то, что раскрытые в данном документе варианты осуществления являются пригодными и сочетаемыми с любым другим раскрытым в данном документе вариантом осуществления, и, следовательно, данное раскрытие обеспечивает условия для любых или всех раскрытых в данном документе комбинаций вариантов осуществления. Могут быть разработаны другие и дополнительные варианты осуществления, варианты и примеры настоящего изобретения без отклонения от его основного объема, а его объем определяется нижеследующей формулой изобретения.
Формула изобретения
1. Катализатор, включающий компонент на основе цеолита и
компонент на основе окклюдированного оксида металла,
где компонент на основе окклюдированного оксида металла содержится внутри каркаса из компонента на основе цеолита, что дает в результате модифицированный цеолит;
где катализатор способен катализировать алкилирование толуола источником С1 с получением стирола;
где при условиях реакции компонент на основе окклюдированного оксида металла способен повышать степень превращения толуола в реакции алкилирования толуола источником С1.
2. Катализатор по п. 1, где компонент на основе окклюдированного оксида металла в модифицированном цеолите способен повышать избирательность по стиролу в реакции алкилирования толуола источником С1.
3. Катализатор по п. 1, где компонент на основе окклюдированного оксида металла в модифицированном цеолите повышает избирательность по стиролу при снижении потребления источника С1.
4. Катализатор по п. 1, где компонент на основе окклюдированного оксида металла выбран из группы, включающей оксид цезия, оксид меди, оксид церия и их комбинации.
5. Катализатор по п. 1, где компонент на основе окклюдированного оксида металла составляет от 0,1% до 20% по весу модифицированного цеолита.
6. Катализатор по п. 1, где компонент на основе окклюдированного оксида металла в модифицированном цеолите с окклюдированными частицами оксида
металла присутствует в количестве от 0,1 до 10 частиц оксида металла на элементарную ячейку цеолита.
7. Катализатор по п. 1, где цеолит представляет собой цеолит типа фоязита.
8. Катализатор по п. 1, дополнительно включающий по меньшей мере один промотор.
9. Катализатор по п. 8, где по меньшей мере один промотор выбран из группы, включающей Со, Mn, Ti, Zr, V, Nb, К, Cs, Ga, В, P, Rb, Ag, Na, Cu, Mg, Fe, Mo, Се и их комбинации.
10. Способ получения стирола, включающий этапы, на которых:
осуществляют реакцию толуола с источником С1 в присутствии цеолитного катализатора в одном или нескольких реакторах с образованием потока продукта, включающего стирол,
где цеолитный катализатор включает компонент на основе окклюдированного оксида металла, который повышает степень превращения толуола;
где компонент на основе окклюдированного оксида металла выбирают из группы, включающей оксид цезия, оксид меди, оксид церия и их комбинации.
11. Способ по п. 10, где источник С1 выбирают из группы, включающей метанол, формальдегид, формалин, триоксан, метилформцел, параформальдегид, метилаль, диметиловый эфир и их комбинации.
12. Способ по п. 10, где компонент на основе окклюдированного оксида металла в модифицированном цеолите с окклюдированными частицами оксида металла присутствует в количестве от 0,1 до 10 частиц оксида металла на элементарную ячейку цеолита.
13. Способ по п. 10, где цеолит представляет собой цеолит типа фоязита.
11.
14. Способ по п. 10, дополнительно включающий по меньшей мере один промотор.
15. Способ по п. 10, где по меньшей мере один промотор выбирают из группы, включающей Со, Mn, Ti, Zr, V, Nb, К, Cs, Ga, В, P, Rb, Ag, Na, Cu, Mg, Fe, Mo, Се и их комбинаций.
16. Способ по п. 10, характеризующийся степенью превращения толуола по меньшей мере 5 мол. %.
17. Способ по п. 10, характеризующийся степенью превращения толуола по меньшей мере 10 мол. %.
18. Способ по п. 10, характеризующийся избирательностью по стиролу по меньшей мере 5 мол. %.
19. Способ по п. 10, характеризующийся избирательностью по стиролу по меньшей мере 10 мол. %.
20. Способ по п. 10, характеризующийся избирательностью по стиролу плюс избирательностью по этилбензолу, составляющей по меньшей мере 90 мол. %.
11.
о н
ей CD Р1н
Фиг. 1
WO 2013/162625
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625 6 PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625 24 PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625 3 PCT/US2012/037695
WO 2013/162625 3 PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
1/3
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
1/3
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
3/3
PCT/US2012/037695
WO 2013/162625
3/3
PCT/US2012/037695
