醇在结晶硅酸盐上的脱水.pdf

本发明涉及使至少一种醇脱水以制造至少一种烯烃的方法，包括：将包含至少一种醇、任选的水、任选的惰性组分的物流(A)引入反应器中；在所述反应器中在有效地使至少一部分所述醇脱水以制造烯烃的条件下使所述物流与催化剂接触；从所述反应器收取含有烯烃的物流(B)，其中所述催化剂为：Si/Al比为至少约100的结晶硅酸盐，或者脱铝的结晶硅酸盐，或者磷改性沸石，所述醇的WHSV为至少2h-1，温度为280℃～500℃。

权利要求书
1.  使乙醇脱水以制造乙烯的方法，包括：
将包含乙醇、任选的水、任选的惰性组分的物流(A)引入反应器中；
在所述反应器中在有效地使至少一部分所述乙醇脱水以制造乙烯的条件下使所述物流与催化剂接触；
从所述反应器收取含有乙烯的物流(B)，
其中
所述催化剂为磷改性沸石，
温度为280℃～450℃，
所述乙醇的WHSV为4～12h-1，
其中所述磷改性沸石自身用作催化剂，
其中，所述磷改性沸石通过依次包括如下的方法制备：
-在MFI、MEL、FER、MOR、斜发沸石的H+或NH4+形式中选择沸石；
-在400～870℃的温度下汽蒸0.01～200小时；
-在有效地从所述沸石中除去至少10％Al的条件下用酸的水溶液浸提；
-使用含有磷源的水溶液在有效地引入至少0.05重量％磷的条件下引入磷；
-将固体与液体分离；
-任选的洗涤步骤，或任选的干燥步骤，或任选的干燥步骤和之后的洗涤步骤；
-煅烧步骤。

2.  权利要求1的方法，其中所述脱水反应器的压力为0.5～30巴绝对压力(50kPa～3MPa)。

3.  前述权利要求中任一项的方法，其中所述脱水反应器中乙醇的分压为1.2～4巴绝对压力(0.12MPa～0.4MPa)。

4.  权利要求3的方法，其中所述脱水反应器中乙醇的分压为1.2～2巴绝对压力(0.12MPa～0.2MPa)。

5.  前述权利要求中任一项的方法，其中所述脱水反应器的温度为300℃～400℃。

6.  权利要求1的方法，其中所述乙醇的WHSV为4～7h-1。

说明书醇在结晶硅酸盐上的脱水
本申请是中国发明申请(发明名称：醇在结晶硅酸盐上的脱水；申请日：2009年2月5日；申请号：200980104294.X)的分案申请。
技术领域
本发明涉及至少一种醇在结晶硅酸盐或改性沸石上脱水以制造至少一种烯烃。原油的有限供应和不断提高的成本已促使寻找制造烃产品例如乙烯的替代方法。可通过碳水化合物的发酵得到乙醇。由来自活生物体的有机物质构成的生物质是世界上主要的可再生能源。
背景技术
US 4207424描述了醇的催化脱水以形成不饱和有机化合物的方法，其中使醇在使用有机甲硅烷化试剂在升高的温度下进行预处理的氧化铝催化剂的存在下脱水。实施例12涉及乙醇，WHSV为1.2h-1并且与相同的但没有进行预处理的氧化铝比较仅表明转化率提高。
US 4302357涉及在由乙醇通过脱水反应制造乙烯的方法中采用的经活化的氧化铝催化剂。在说明书中，乙醇的LHSV为0.25～5h-1并且优选为0.5～3h-1。实施例在370℃和1h-1的LHSV下进行，乙烯收率为65～94％。
1979年12月的Process Economics Reviews PEP’79-3(SRI international)描述了乙醇-水(95/5重量％)混合物在管式固定床中在315℃～360℃、1.7巴绝对压力和0.3h-1的WHSV(基于乙醇)下在二氧化硅-氧化铝催化剂上的脱水。乙醇转化率为99％并且乙烯选择性为94.95％。其还描述了乙醇-水(95/5重量％)混合物在流化床中在399℃、1.7巴绝对压力和0.7h-1的WHSV(基于乙醇)下在二氧化硅-氧化铝催化剂上的脱水。乙醇转化率为99.6％并且乙烯选择性为99.3％。
US 4232179涉及基于使乙醇脱水的方法制备乙烯。更具体地说，所述现有技术的目的是使用绝热反应器和高温在催化剂的存在下制造乙烯。这样的绝热反应器可并联使用或者可串联排列或者以并串联的组合进行排列，或 者还可只使用单个反应器。携带显热的物流和进料之间的比率可为0.2:1～20:1，但优选地应为0.2:1～10:1。另一方面，取决于期望的操作强度，空间速度可为10～0.01g乙醇/h/g催化剂，特别优选为1.0～0.01g/h/g。在实施例中，所述催化剂为二氧化硅氧化铝，基于乙醇的WHSV为0.07～0.7，蒸汽与乙醇之比为3～5。
EP 22640涉及改进的沸石催化剂、制造这样的催化剂的方法、以及它们在将乙醇和乙烯转化为液态芳烃(包括将乙醇转化为乙烯)中的用途。更具体地说，该现有技术涉及Si/Al比为11～24(在实施例中)的沸石催化剂例如ZSM和相关的类型在含水和无水乙醇向乙烯、含水乙醇向较高级烃、以及乙烯向液态芳烃的转化反应中的用途。WHSV为5.3～6h-1，脱水为乙烯时反应器温度为240～290℃。
US 4727214涉及将无水或含水乙醇转化为乙烯的方法，其中使用至少一种结晶沸石型的催化剂，一方面，所述催化剂具有由具有8和/或10个成员的氧原子环形成的通道或孔。在实施例中，Si/Al原子比为2～45，温度为217～400℃并且WHSV为2.5h-1。
US 4847223描述包含引入到具有5～54的Si/Al原子比的酸形式五元高硅沸石(pentasil zeolite)上的0.5～7重量％三氟甲烷磺酸的催化剂及其制造方法。将稀的含水乙醇转化为乙烯的方法也在所述现有技术的范围内，其包括：在170℃～225℃的温度下使所述乙醇流过包含引入到具有5～54的Si/Al原子比的酸形式五元高硅沸石上的0.5～7重量％三氟甲烷磺酸的催化剂，并且收取期望的产物。WHSV为1～4.5h-1。所述现有技术直接涉及的沸石属于称作ZSM的系列或五元高硅沸石系列即ZSM-5和ZSM-11型沸石。
US 4873392描述将稀释的乙醇转化为乙烯的方法，其包括：加热含有乙醇的发酵液从而使乙醇和水的混合物蒸发，并且使所述蒸发的混合物与ZSM-5沸石催化剂接触，并且收取由此产生的乙烯，所述ZSM-5沸石催化剂选自：
-Si/Al原子比为5～75的ZSM-5沸石，其已经在400℃～800℃的温度下用蒸汽处理1～48小时；
-Si/Al原子比为5～50的ZSM-5沸石，其中La或Ce离子已经通过离子交换以0.1～1.0重量％引入或者通过浸渍以0.1～5重量％引入，和
-Si/Al为5～50的ZSM-5沸石，其用0.5～7重量％的三氟甲磺酸浸渍。
在实施例1中，所述催化剂为经汽蒸的Si/Al比为21的ZSM-5，所述含水进料含有10重量％乙醇和2重量％葡萄糖，温度为275℃，WHSV为3.2～38.5h-1。乙烯收率随着WHSV的增加而降低。当WHSV为3.2h-1时乙烯收率为99.4％和当WHSV为38.5h-1时乙烯收率为20.1％。
在实施例2中，将Si/Al比为10的ZSM-5与相同的但是已经引入La或Ce离子的ZSM-5比较。含水进料含有10重量％乙醇和2重量％葡萄糖，温度为200℃～225℃，WHSV为1h-1并且最佳乙烯收率为94.9％。
在实施例3中，所述催化剂为Si/Al比为10的其上已引入三氟甲烷磺酸的ZSM-5，所述含水进料含有10重量％乙醇和2重量％葡萄糖，温度为180℃～205℃，WHSV为1h-1。乙烯收率随着温度升高而增加(180℃下为73.3％，200℃下为97.2％)，然后降低(205℃下为95.8％)。
US 4670620描述了乙醇在ZSM-5催化剂上脱水为乙烯。在优选的实施方式中，根据该现有技术使用的催化剂为ZSM-5型并且优选至少部分地为氢形式。在实施例中，所述催化剂为Si/Al比为40～5000(实施例13)的ZSM-5或ZSM-11，LHSV为0.1～1.8h-1并且温度为230℃～415℃。
JP 2007-290991A1描述了使乙醇二甲醚混合物在P-ZrO2/ZSM-5和W-ZrO2/ZSM-5上在500℃下转化以制造乙烯、丙烯和丁烯的混合物。
EP 1396481描述了转化烃原料以提供含有轻质烯烃的流出物的方法，所述方法包括使含有至少一种C1～C4脂族杂型化合物的烃原料通过含有结晶硅酸盐催化剂的反应器以制造包含丙烯的流出物，其中所述C1～C4脂族杂型化合物选自醇、醚、羰基化合物及其混合物，所述结晶硅酸盐选自硅/铝原子比为至少180的MFI型结晶硅酸盐和硅/铝原子比为150～800的已经历汽蒸步骤的MEL型结晶硅酸盐中的至少一种。在实施例中只使用甲醇，反应温度为400～550℃并且流出物为乙烯、丙烯、C4烯烃、C5烯烃和芳烃的混合物。
US 3911041涉及其中将甲醇和二甲醚转化为含有烯烃的反应产物的方法。所述转化采用包含这样的结晶铝硅酸盐沸石的催化剂进行，该结晶铝硅酸盐沸石具有至少约12的二氧化硅与氧化铝之比、约1～12的约束指数并且含有与其晶体结构结合的至少约0.78重量％的量的磷。在实施例中只使用甲醇和二甲醚。除了催化剂之外，该转化与在以上的EP 1396481中所述的转化类似。
现在已经发现，至少一种醇脱水为至少一种烯烃可在如下物质上以至少2h-1的WHSV进行：
具有至少100的高Si/Al比的结晶硅酸盐，或者
脱铝的结晶硅酸盐，或者
磷改性沸石。
作为实例，在乙醇在具有至少100的高Si/Al比的结晶硅酸盐上并且以至少4h-1的WHSV脱水以制造乙烯时，乙醇转化率为至少98％并且通常为99％，有利地乙烯收率为至少97％，乙烯选择性为至少96％并且通常为97％，并且乙烯纯度为至少99％且通常为99.8％。
乙醇转化率为(引入到反应器中的乙醇-离开反应器的乙醇)/(引入到反应器中的乙醇)之比。
乙烯收率为基于碳的(离开反应器的乙烯)/(引入到反应器中的乙醇)之比。
乙烯选择性为基于碳的(离开反应器的乙烯)/(反应器中转化的乙醇)之比。
乙烯纯度为基于碳的(离开反应器的乙烯)/(离开反应器的乙烯+乙烷)之比。其意味着乙烯纯度为C2馏分中存在的乙烯的基于碳的百分比，该C2馏分含有沸点相近的化合物并且在离开反应器的物流中收取。所述C2馏分不包含未转化的乙醇和乙醛(如果存在的话)。相同的定义在加以必要的修正的情况下适用于所述醇和烯烃。
发明内容
本发明(在第一实施方式中)涉及使具有至少2个碳原子的醇脱水以制造相应的烯烃的方法，包括：
将包含至少一种醇、任选的水、任选的惰性组分的物流(A)引入反应器中；
在所述反应器中在有效地使至少一部分所述醇脱水以制造烯烃的条件下使所述物流与催化剂接触；
从所述反应器收取含有烯烃的物流(B)，
其中
所述催化剂为：
-Si/Al比为至少约100的结晶硅酸盐，或者
-脱铝的结晶硅酸盐，或者
-磷改性沸石，
所述醇的WHSV为至少2h-1，
温度为280℃～500℃。
本发明(在第二实施方式中)还涉及使具有至少2个碳原子的醇脱水以制造相应的烯烃的方法，包括：
将包含至少一种醇、任选的水、任选的惰性组分的物流(A)引入反应器中；
在所述反应器中在有效地使至少一部分所述醇脱水以制造烯烃的条件下使所述物流与催化剂接触；
从所述反应器收取含有烯烃的物流(B)，
其中
所述催化剂为磷改性沸石，
温度为280℃～500℃。
具体地，本发明通过如下实现：
1.使具有至少2个碳原子的醇脱水以制造相应的烯烃的方法，包括：
将包含至少一种醇、任选的水、任选的惰性组分的物流(A)引入反应器中；
在所述反应器中在有效地使至少一部分所述醇脱水以制造烯烃的条件下使所述物流与催化剂接触；
从所述反应器收取含有烯烃的物流(B)，
其中
所述催化剂为：
-Si/Al比为至少约100的结晶硅酸盐，或者
-脱铝的结晶硅酸盐，或者
-磷改性沸石，
所述醇的WHSV为至少2h-1，
温度为280℃～500℃。
2.条目1的方法，其中所述醇的WHSV为2～20h-1。
3.条目2的方法，其中所述醇的WHSV为4～20h-1。
4.前述条目中任一项的方法，其中所述脱铝的结晶硅酸盐选自作为由硅、铝和氧组成的微孔材料的MFI、MEL、FER、MTT、MWW、TON、EUO、MFS和ZSM-48系列。
5.条目1～3中任一项的方法，其中所述Si/Al比为至少约100的结晶硅酸盐选自MFI和MEL。
6.条目1～3中任一项或条目5的方法，其中所述结晶硅酸盐的Si/Al比为100～1000。
7.前述条目中任一项的方法，其中对所述脱铝的结晶硅酸盐或所述Si/Al比为至少约100的结晶硅酸盐进行汽蒸以从所述结晶硅酸盐骨架中除去铝。
8.条目7的方法，其中，除了汽蒸之外，进一步地通过使所述催化剂与用于铝的络合剂接触以从所述骨架的孔中除去在所述汽蒸步骤期间沉积在其中的氧化铝而从所述催化剂中提取铝，从而提高所述催化剂的硅/铝原子比。
9.使具有至少两个碳原子的醇脱水以制造相应的烯烃的方法，包括：
将包含至少一种醇、任选的水、任选的惰性组分的物流(A)引入反应器中；
在所述反应器中在有效地使至少一部分所述醇脱水以制造烯烃的条件下使所述物流与催化剂接触；
从所述反应器收取含有烯烃的物流(B)，
其中
所述催化剂为磷改性沸石，
温度为280℃～500℃。
10.条目9的方法，其中所述醇的WHSV有利地为0.1～20h-1。
11.前述条目中任一项的方法，其中所述脱水反应器的压力为0.5～30巴绝对压力(50kPa～3MPa)。
12.前述条目中任一项的方法，其中所述脱水反应器中醇的分压为1.2～4巴绝对压力(0.12MPa～0.4MPa)。
13.条目12的方法，其中所述脱水反应器中醇的分压为1.2～2巴绝对压力(0.12MPa～0.2MPa)。
14.前述条目中任一项的方法，其中所述脱水反应器的温度为 300℃～400℃。
15.前述条目中任一项的方法，其中所述醇选自乙醇、丙醇、丁醇和苯基乙醇。
具体实施方式
关于物流(A)，所述醇为任何醇，条件是所述醇可脱水为相应的烯烃。作为实例可提及具有2～10个碳原子的醇。有利地，本发明关注乙醇、丙醇、丁醇和苯基乙醇。
所述惰性组分为任意组分，条件是对催化剂没有不利影响。因为所述脱水是吸热的，因此所述惰性组分可用于带来能量。作为实例，所述惰性组分选自具有最高达10个碳原子的饱和烃、环烷烃、氮气和CO2。有利地，其为饱和烃或者具有3～7个碳原子、更有利地具有4～6个碳原子的饱和烃的混合物，并且优选为戊烷。惰性组分的实例可为任何单独的饱和化合物、单独的饱和化合物的合成混合物以及一些经平衡的炼油厂物流如直链石脑油、丁烷等。有利地，所述惰性组分为具有3～6个碳原子的饱和烃并且优选为戊烷。醇、水和惰性组分各自的重量比例为例如5-100/0-95/0-95(总量为100)。物流(A)可为液态或气态的。
关于反应器，其可为固定床反应器、移动床反应器或流化床反应器。典型的流化床反应器为炼油厂中用于流化床催化裂化的FCC型流化床反应器。典型的移动床反应器为连续催化重整型的移动床反应器。脱水可在使用一对并联“轮换”反应器的固定床反应器配置中连续进行。已经发现本发明的各种优选催化剂呈现出高的稳定性。这使得脱水过程能够在两个并联“轮换”反应器中连续进行，其中当一个反应器运行时另一个反应器进行催化剂再生。本发明的催化剂也可多次再生。
关于压力，其可为任意压力，但是更容易和经济的是在中等压力下运行。作为实例，所述反应器的压力为0.5～30巴绝对压力(50kPa～3MPa)，有利地为0.5～5巴绝对压力(50kPa～0.5MPa)，更有利地为1.2～5巴绝对压力(0.12MPa～0.5MPa)并且优选为1.2～4巴绝对压力(0.12MPa～0.4MPa)。有利地，所述醇的分压为1.2～4巴绝对压力(0.12MPa～0.4MPa)，更有利地为1.2～3.5巴绝对压力(0.35MPa)，优选为1.2～2巴绝对压力(0.12MPa～0.2MPa)。
关于温度，其为280℃～500℃，有利地为280℃～450℃，更有利地为300 ℃～400℃，优选为330℃～380℃。
这些反应温度基本上是指平均的催化剂床温度。乙醇脱水是吸热反应并且需要输入反应热以维持催化剂活性足够高和使热力学平衡偏移至足够高的转化水平。
在流化床反应器的情况下：(i)对于不进行催化剂循环的固定流化床来说，反应温度在整个催化剂床中是充分均匀的；(ii)在其中催化剂在转化反应段和催化剂再生段之间循环的循环流化床的情况下，取决于催化剂返混(backmixing)的程度，所述催化剂床中的温度接近均匀的条件(大量返混)或者接近活塞流条件(几乎没有返混)并且因此随着转化的进行将建立递减的温度分布(profile)。
在固定床或移动床反应器的情况下，随着醇转化的进行将建立递减的温度曲线。为了补偿温度下降和由此导致的递减的催化剂活性或为了向热力学平衡接近，可通过使用这样的若干个串联的催化剂床来引入反应热，其中将来自第一个床的反应器流出物中间加热至较高的温度并且将该经加热的流出物引入到第二个催化剂床等中。当使用固定床反应器时，可使用多管式反应器，其中催化剂装载在安装在反应器壳中的小直径管中。在壳侧处引入加热介质，其经由通过所述反应器管的壁向催化剂的热传递来提供所需的反应热。
关于醇的WHSV，其有利地为2～20h-1，更有利地为4～20h-1，优选为5～15h-1，更优选为7～12h-1。
关于物流(B)，其基本上包含水、烯烃、惰性组分(如果存在的话)和未转化的醇。假定所述未转化的醇是尽可能少的。通过常规的分馏装置收取烯烃。如果存在惰性组分，则有利地将所述惰性组分以及未转化的醇(如果存在的话)再循环到物流(A)中。如果存在未转化的醇，则将其在物流(A)中再循环至所述反应器。
关于催化剂且更具体地说(i)Si/Al比为至少约100的结晶硅酸盐或者(ii)脱铝的结晶硅酸盐，它们在结构中有利地含有至少一种10元环。其例如为作为由硅、铝、氧和任选的硼组成的微孔材料的MFI(ZSM-5、硅沸石-1,硼硅沸石(boralite)C,TS-1)、MEL(ZSM-11、硅沸石-2、硼硅沸石D、TS-2、SSZ-46)、FER(镁碱沸石(Ferrierite)、FU-9、ZSM-35)、MTT(ZSM-23)、MWW(MCM-22、PSH-3、ITQ-1、MCM-49)、TON(ZSM-22、Theta-1、NU-10)、 EUO(ZSM-50、EU-1)、MFS(ZSM-57)和ZSM-48系列。
Si/Al比为至少约100的结晶硅酸盐有利地选自MFI和MEL。
有利地，脱铝的结晶硅酸盐以及Si/Al比为至少约100的结晶硅酸盐基本上为H形式。其意味着少部分(小于约50％)可携带金属补偿离子例如Na、Mg、Ca、La、Ni、Ce、Zn、Co。
脱铝的结晶硅酸盐有利地例如除去了约10重量％的铝。这样的脱铝可通过本身已知的任何常规技术进行，但是有利地通过汽蒸任选地随后浸提而进行。Si/Al比为至少约100的结晶硅酸盐可如此合成，或者其可通过结晶硅酸盐在有效获得至少约100的Si/Al比的条件下脱铝而制备。
三字母标示“MFI”和“MEL”各自代表特定的结晶硅酸盐结构类型，如国际沸石协会结构委员会所确定的。MFI型结晶硅酸盐的实例为合成沸石ZSM-5和硅沸石以及本领域中已知的其它MFI型结晶硅酸盐。MEL系列的结晶硅酸盐的实例为沸石ZSM-11和本领域中已知的其它MEL型结晶硅酸盐。其它实例为如国际沸石协会(Atlas of zeolite structure types,1987,Butterworths)所描述的硼硅沸石D和硅沸石-2。优选的结晶硅酸盐具有由十氧环限定的孔或通道和具有高的硅/铝原子比。
结晶硅酸盐为基于通过氧离子的共享而彼此连接的XO4四面体的骨架的微孔结晶无机聚合物，其中X可为三价(例如Al、B、...)或者四价(例如Ge、Si、…)。结晶硅酸盐的晶体结构通过这样的特定有序性来限定：四面体单元的网络以所述特定有序性连接在一起。结晶硅酸盐孔开口的尺寸由形成孔所需的四面体单元或者氧原子的数量以及所述孔中存在的阳离子的性质决定。它们具有如下性质的独特组合：高的内表面积；具有一种或多种离散尺寸的均匀孔；可离子交换性；良好的热稳定性；和吸附有机化合物的能力。由于这些结晶硅酸盐的孔的尺寸与实际研究的许多有机分子的尺寸类似，它们控制反应物和产物的进流出，导致催化反应中特定的选择性。具有MFI结构的结晶硅酸盐具有拥有如下孔直径的双向交叉孔体系：沿着[010]的直通道：0.53-0.56nm和沿着[100]的正弦通道：0.51-0.55nm。具有MEL结构的结晶硅酸盐具有双向交叉直孔体系，其中沿着[100]的直通道具有0.53-0.54nm的孔直径。
在本说明书中，术语“硅/铝原子比”或“硅/铝比”意图表示结晶硅酸盐的骨架Si/Al原子比。可处于孔中的含有无定形Si和/或Al的物质不是骨 架的一部分。如以下解释的那样，在脱铝的过程中有无定形Al残留在所述孔中，其必须从总Si/Al原子比中排除。上述的整个材料不包括粘结剂的Si和Al物质。
在具体实施方式中，所述催化剂具有至少约100，优选大于约150，更优选大于约200的高的硅/铝原子比，从而所述催化剂具有相对低的酸度。所述催化剂的酸度可通过使催化剂与氨接触(所述氨吸附到催化剂上的酸性位点上)随后使铵在升高的温度下解吸之后该催化剂上残留氨的量(采用差示热重分析测量)确定。优选地，硅/铝比(Si/Al)为约100～约1000，最优选为约200～约1000。这样的催化剂本身是已知的。“约100”表示100不是严格的比而是对应于具有足够低的酸度以防止除了脱水为烯烃之外的高的催化活性的结晶硅酸盐。在Si/Al高于约100时，基本上脱水为烯烃并且几乎没有可产生醛、饱和烃或任何不希望的组分的副反应。
在具体实施方式中，对结晶硅酸盐进行汽蒸以从所述结晶硅酸盐骨架除去铝。蒸汽处理在升高的温度下优选在425℃～870℃，更优选在540℃～815℃下和在大气压下以及在13～200kPa的水分压下进行。优选地，蒸汽处理在包含5～100％蒸汽的气氛中进行。所述蒸汽气氛优选地含有5～100体积％蒸汽和0～95体积％惰性气体(优选为氮气)。更优选的气氛包含72体积％蒸汽和28体积％氮气，即在一个大气压的压力下蒸汽为72kPa。蒸汽处理优选进行1～200小时，更优选进行20小时～100小时。如上所述，蒸汽处理趋于通过形成氧化铝来减少结晶硅酸盐骨架中四面体铝的量。
在更具体的实施方式中，所述结晶硅酸盐催化剂通过如下进行脱铝从而提高所述催化剂的硅/铝原子比：在蒸汽中加热所述催化剂以从所述结晶硅酸盐骨架中除去铝；和通过使所述催化剂与用于铝的络合剂接触以从所述骨架的孔中除去在汽蒸步骤期间沉积在其中的氧化铝而从所述催化剂提取铝。具有高的硅/铝原子比的用于本发明催化过程中的催化剂是通过从市售结晶硅酸盐中除去铝而制造的。作为实例，典型的市售硅沸石具有约120的硅/铝原子比。根据本发明，市售的结晶硅酸盐通过汽蒸方法进行改性，该汽蒸方法减少所述结晶硅酸盐骨架中的四面体铝并且将所述铝原子转化为无定形氧化铝形式的八面体铝。虽然在汽蒸步骤中铝原子从所述结晶硅酸盐骨架结构中化学地除去以形成氧化铝颗粒，但是那些颗粒导致所述骨架中的孔或通道部分地阻塞。这可抑制本发明的脱水过程。因此，在汽蒸步骤之后，使结晶 硅酸盐经历提取步骤，其中将无定形氧化铝从所述孔中除去并且使微孔体积至少部分地恢复。经由浸提步骤通过水溶性铝络合物的形成从所述孔中物理除去无定形氧化铝，产生结晶硅酸盐的总体脱铝效果。这样，通过从结晶硅酸盐骨架中除去铝，然后从所述孔中除去由所述铝形成的氧化铝，所述方法目的在于遍及催化剂的整个孔表面实现充分均匀的脱铝。这使所述催化剂的酸度降低。充分均匀地遍及结晶硅酸盐骨架中限定的孔理想地发生酸度的降低。在蒸汽处理之后，通过浸提进行提取过程以使所述催化剂脱铝。优选通过趋于与氧化铝形成可溶性络合物的络合剂从所述结晶硅酸盐中提取铝。所述络合剂优选在其水溶液中。所述络合剂可包括有机酸例如柠檬酸、甲酸、草酸、酒石酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、马来酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、富马酸、次氨基三乙酸、羟基乙二胺三乙酸、乙二胺四乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸或这样的酸的盐(例如钠盐)或者两种或更多种这样的酸或盐的混合物。所述络合剂可包括无机酸例如硝酸、卤(halogenic)酸、硫酸、磷酸或者这样的酸的盐或这样的酸的混合物。所述络合剂还可包含这样的有机和无机酸或者它们的相应盐的混合物。用于铝的络合剂优选与铝形成水溶性络合物，并且特别地从结晶硅酸盐中除去在蒸汽处理步骤期间形成的氧化铝。特别优选的络合剂可包括胺，优选乙二胺四乙酸(EDTA)，或其盐，特别是其钠盐。在优选的实施方式中，骨架硅/铝比通过该方法提高到约150～1000，更优选至少200的值。
在铝浸提步骤之后，所述结晶硅酸盐可随后例如用蒸馏水洗涤，然后干燥，优选在升高的温度(例如约110℃)下进行干燥。
另外，如果在本发明催化剂的制备期间已经使用了碱金属或碱土金属，则可使分子筛经历离子交换步骤。通常，使用铵盐或无机酸在水溶液中进行离子交换。
在脱铝步骤之后，此后对所述催化剂进行煅烧，例如在400℃～800℃的温度下在大气压下将所述催化剂煅烧1～10小时。
在另一具体实施方式中，将所述结晶硅酸盐催化剂与粘结剂，优选无机粘结剂混合，并且成型为期望的形状例如粒料。粘结剂选择成对本发明脱水过程中采用的温度和其它条件具有耐受性。所述粘结剂为选自粘土、二氧化硅、金属硅酸盐、金属氧化物如ZrO2和/或金属，或者包括二氧化硅和金属氧化物的混合物的凝胶的无机材料。如果与结晶硅酸盐组合使用的粘结剂本 身是催化活性的，则这可改变所述催化剂的转化率和/或选择性。用于粘结剂的非活性材料可适当地起到稀释剂的作用以控制转化的量，使得可在不采用控制反应速率的其它手段的情况下经济且有序地获得产物。希望提供具有良好抗碎强度的催化剂。这是因为在商业使用中希望防止催化剂破碎成粉末状材料。这样的粘土或氧化物粘结剂通常只是用于改善催化剂的抗碎强度。用于本发明催化剂的特别优选的粘结剂包括二氧化硅。细粒状结晶硅酸盐材料与粘结剂无机氧化物基质的相对比例可广泛地变化。典型地，粘结剂含量为5～95重量％，更典型地为20～50重量％，基于复合催化剂的重量。结晶硅酸盐和无机氧化物粘结剂的这样的混合物称作配制的结晶硅酸盐。在催化剂与粘结剂的混合中，所述催化剂可配制为粒料，挤出为其它形状，或者形成为球或喷雾干燥的粉末。典型地，粘结剂和结晶硅酸盐催化剂通过混合过程混合在一起。在这样的过程中，将粘结剂(例如凝胶形式的二氧化硅)与结晶硅酸盐催化剂材料混合，并且将所得混合物挤出为期望的形状例如圆柱状或多叶状的棒。可在旋转的造粒机中或者通过油滴技术制成球形形状。可进一步通过喷雾干燥催化剂-粘结剂悬浮液制造小球。此后，将所配制的结晶硅酸盐在空气或惰性气体中、典型地在200～900℃的温度下煅烧1～48小时。所述粘结剂优选不含有任何铝化合物例如氧化铝。这是因为，如上所述，用于本发明的优选催化剂脱铝以提高结晶硅酸盐的硅/铝比。如果粘合步骤在铝提取步骤之前进行，则所述粘结剂中氧化铝的存在产生其它过量的氧化铝。如果在铝提取之后将含铝的粘结剂与结晶硅酸盐催化剂混合，则这使所述催化剂再次铝酸盐化。
此外，所述催化剂与粘结剂的混合可在汽蒸和提取步骤之前或之后进行。
在另一实施方式中，所述催化剂为具有单斜结构的结晶硅酸盐催化剂，其通过包括如下的方法制造：提供硅/铝原子比低于80的MFI型结晶硅酸盐；用蒸汽处理所述结晶硅酸盐，此后通过与浸提剂(leachant)的水溶液接触而从沸石中浸提铝以提供至少180的所述催化剂中的硅/铝原子比，从而所述催化剂具有单斜结构。
优选地，在蒸汽处理步骤中温度为425℃～870℃，更优选为540℃～815℃，并且水分压为13～200kPa。
优选地，通过使沸石与用于铝的络合剂的水溶液接触进行浸提以形成水 溶性化合物而除去铝，其中所述用于铝的络合剂趋于与氧化铝形成可溶性络合物。
根据该用于制造单斜结晶硅酸盐的优选方法，起始的MFI型结晶硅酸盐催化剂具有斜方对称性和相对低的硅/铝原子比，其可不使用任何有机模板分子进行合成并且由于相继的汽蒸处理和铝除去，最终的结晶硅酸盐催化剂具有相对高的硅/铝原子比和单斜对称性。在铝除去步骤之后，所述结晶硅酸盐可用铵离子进行离子交换。本领域中已知这样的呈现出斜方对称性的MFI型结晶硅酸盐属于空间群Pnma。这样的斜方结构的x-射线衍射图在d＝约0.365nm处、d＝约0.305nm处和d＝约0.300nm处具有一个峰(参见EP-A-0146524)。
起始的结晶硅酸盐具有低于80的硅/铝原子比。典型的ZSM-5催化剂具有3.08重量％Al2O3、0.062重量％Na2O并且是100％斜方。这样的催化剂具有26.9的硅/铝原子比。
如上所述进行蒸汽处理步骤。所述蒸汽处理趋于通过形成氧化铝而减少结晶硅酸盐骨架中四面体铝的量。如上所述进行铝浸提或提取步骤。在铝浸提步骤中，将所述结晶硅酸盐浸渍在酸性溶液或含有所述络合剂的溶液中，然后优选长时间加热(例如在回流条件下(在沸腾温度下并且经冷凝的蒸汽全部返回)加热)，例如加热18小时。在铝浸提步骤之后，所述结晶硅酸盐随后例如用蒸馏水洗涤，然后干燥，优选在升高的温度(例如约110℃)下干燥。任选地，通过例如将所述结晶硅酸盐浸渍在NH4Cl的水溶液中而使该结晶硅酸盐与铵离子进行离子交换。
最后，在升高的温度，例如在至少400℃的温度下煅烧所述催化剂。煅烧时间典型地为约3小时。
所得结晶硅酸盐具有单斜对称性，其属于空间群P21/n。该单斜结构的x-射线衍射图在d＝约0.36、0.31和0.19nm处呈现出三个双峰。这样的双峰的存在是单斜对称性所特有的。更具体地说，在d＝约0.36处的双峰包括两个峰，一个在d＝0.362nm处，一个在d＝0.365nm处。相反，斜方结构在d＝0.365nm处具有单峰。
可通过比较d＝约0.36nm处的x-射线衍射线强度而对单斜结构的存在进行量化。当制备具有纯的斜方和纯的单斜结构的MFI结晶硅酸盐的混合物时，所述混合物的组成可表示为单斜性(monoclinicity)指数(指数％)。记录x- 射线衍射图案并且测量关于单斜性的d＝0.362nm处的峰高和关于斜方性的d＝0.365nm处的峰高，并且分别表示为Im和Io。单斜性指数和Im/Io之间的线性回归线给出度量未知样品的单斜性所需的关系。因此，单斜性指数％＝(a×Im/Io－b)×100，其中a和b为回归参数。
在结晶步骤期间，能够优先在不使用有机模板分子的情况下，制造这样的具有至少100，优选大于约200的相对高的硅/铝原子比的单斜结晶硅酸盐。而且，所述单斜结晶硅酸盐的微晶尺寸可保持相对低，典型地小于1微米，更典型地为约0.5微米，因为起始的结晶硅酸盐具有低的微晶尺寸，后续的工艺步骤未使该微晶尺寸增加。因此，由于可将微晶尺寸保持为相对小，因此这可导致催化剂的活性的相应提高。这相对于已知的单斜结晶硅酸盐催化剂来说是优势，在所述已知的单斜结晶硅酸盐催化剂中，微晶尺寸典型地大于1微米，因为它们在有机模板分子的存在下制造并且直接具有高的Si/Al比，这固有地导致较大的微晶尺寸。
关于作为催化剂的磷改性沸石，它们可基于初始Si/Al比有利地为4～500的MFI、MOR、MEL、斜发沸石或FER结晶铝硅酸盐分子筛制备。这种配方(recipe)的P改性沸石可基于具有低Si/Al比(低于30)的廉价的结晶硅酸盐获得。
作为实例，所述P-改性沸石通过依次包括如下的方法制备：
-在MFI、MEL、FER、MOR、斜发沸石的H+或NH4+形式中选择沸石(有利地具有4～500的Si/Al比)；
-在有效引入有利地为至少0.05重量％P的条件下引入P；
-如果存在液体，则将固体与所述液体分离；
-任选的洗涤步骤，或任选的干燥步骤，或任选的干燥步骤和之后的洗涤步骤；
-煅烧步骤；XTO的催化剂和OCP的催化剂相同或不同。
已经预先在进行或未进行有机模板的直接添加的情况下制造该具有低Si/Al比的沸石。
任选地，制造所述P-改性沸石的方法包括汽蒸和浸提步骤。所述方法在于进行汽蒸，之后进行浸提。本领域技术人员通常已知沸石的蒸汽处理导致离开所述沸石骨架并且作为氧化铝存在于所述沸石的孔中和孔外的铝。该转化称作沸石的脱铝并且该术语将在全文中使用。用酸溶液处理经汽蒸的沸石 导致骨架外氧化铝的溶解。该转化称为浸提并且该术语将在全文中使用。然后将沸石分离，有利地通过过滤将所述沸石分离，并且任选地洗涤。可在过滤和洗涤步骤之间设想干燥步骤。洗涤后的溶液可蒸发或者例如通过过滤与固体分离。
P可通过任何方式或者例如根据US 3,911,041、US 5,573,990和US6,797,851中所述的制法(recipe)引入。
由P-改性沸石制造的催化剂可为P-改性沸石本身或者其可为通过与向成品催化剂产物提供额外的硬度或催化活性的其它材料组合而配制为催化剂的P-改性沸石。
液体与固体的分离有利地通过在0～90℃的温度下过滤、通过在0～90℃的温度下离心、通过蒸发或等效手段进行。
任选地，所述沸石可在分离之后洗涤之前进行干燥。有利地，所述干燥在40～600℃的温度下有利地进行1～10小时。该干燥可在静态条件或者在气流中进行。可使用空气、氮气或任何惰性气体。
洗涤步骤可在过滤(分离步骤)期间使用一部分冷水(<40℃)或热水(>40℃但<90℃)进行，或者可使所述固体经历水溶液(1kg固体/4升水溶液)并且在回流条件下处理0.5～10小时，随后进行蒸发或过滤。
最后的煅烧步骤有利地在400℃～700℃的温度下在静态条件下或在气流中进行。可使用空气、氮气或任何惰性气体。
根据具体实施方式，所述磷改性沸石通过依次包括如下的方法制备：
-在MFI、MEL、FER、MOR、斜发沸石的H+或NH4+形式中选择沸石(有利地具有4～500的Si/Al比，在具体实施方式中所述Si/Al比为4～30)；
-在400～870℃的温度下汽蒸0.01～200小时；
-在有效地从所述沸石中除去显著部分Al的条件下用酸的水溶液浸提；
-使用含有磷源的水溶液在有效地引入有利地为至少0.05重量％磷的条件下引入磷；
-将固体与液体分离；
-任选的洗涤步骤，或任选的干燥步骤，或任选的干燥步骤和之后的洗涤步骤；
-煅烧步骤。
任选地，在汽蒸步骤和浸提步骤之间存在中间步骤，例如，作为实例， 与二氧化硅粉末接触以及干燥。
有利地，所选MFI、MEL、FER、MOR、斜发沸石(或者MFI、MEL、FER、MOR、斜发沸石的H+或NH4+形式)具有100或更低的初始Si/Al原子比并且在具体实施方式中所述Si/Al原子比为4～30。向H+或NH4+形式的转化本身是已知的并且描述于US 3911041和US 5573990中。
有利地，最终的P含量为至少0.05重量％并且优选为0.3～7重量％。有利地，相对于母体沸石MFI、MEL、FER、MOR和斜发沸石为至少10％的Al已经通过浸提从所述沸石中提取和除去。
然后，将所述沸石与洗涤溶液分离或者将其干燥而不与洗涤溶液分离。所述分离有利地通过过滤进行。然后煅烧所述沸石，例如在400℃下煅烧2～10小时。
在蒸汽处理步骤中，温度优选为420℃～870℃，更优选为480～760℃。压力优选为大气压并且水分压可为13～100kPa。蒸汽气氛优选地含有5～100体积％蒸汽和0～95体积％惰性气体(优选氮气)。所述蒸汽处理优选地进行0.01～200小时，有利地进行0.05～200小时，更优选进行0.05～50小时。所述蒸汽处理趋于通过形成氧化铝而减少结晶硅酸盐骨架中四面体铝的量。
所述浸提可使用有机酸例如柠檬酸、甲酸、草酸、酒石酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、马来酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、富马酸、次氨基三乙酸、羟基乙二胺三乙酸、乙二胺四乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸或这样的酸的盐(例如钠盐)或者两种或更多种这样的酸或盐的混合物进行。其它无机酸可包括无机酸例如硝酸、盐酸、甲烷硫酸、磷酸、膦酸、硫酸或者这样的酸的盐(例如钠盐或铵盐)或两种或更多种这样的酸或盐的混合物。
通过含有P源的酸的水溶液中的P浓度、干燥条件、和洗涤程序(如果存在洗涤程序的话)来调节残留的P含量。可在过滤和洗涤步骤之间设想干燥步骤。
所述P-改性沸石可自身用作催化剂。在另一实施方式中其可通过与向成品催化剂产物提供额外的硬度或催化活性的其它材料组合而配制为催化剂。可与所述P-改性沸石共混的材料可为各种惰性或催化活性材料，或者各种粘结剂材料。这些材料包括组合物例如高岭土和其它粘土、各种形式的稀土金属、磷酸盐、氧化铝或氧化铝溶胶、二氧化钛、氧化锆、石英、二氧化硅或二氧化硅溶胶、及其混合物。这些组分在使催化剂致密化和提高所配制的催 化剂的强度方面是有效的。所述催化剂可配制为粒料、球，挤出为其它形状或者形成为喷雾干燥的颗粒。最终的催化剂产物中含有的P-改性沸石的量为总催化剂的10～90重量％，优选为总催化剂的20～70重量％。
关于第二实施方式，其涉及使至少一种醇脱水以制造至少一种烯烃的方法，所述方法包括：
将包含至少一种醇、任选的水、任选的惰性组分的物流(A)引入反应器中；在所述反应器中在有效地使至少一部分所述醇脱水以制造烯烃的条件下使所述物流与催化剂接触；
从所述反应器收取含有烯烃的物流(B)，
其中
所述催化剂为磷改性沸石，
温度为280℃～500℃，
除了WHSV之外，具体描述与以上相同。
所述醇的WHSV有利地为0.1～20h-1，更有利地为0.5～20h-1，优选为0.5～15h-1，更优选为0.7～12h-1。
第一实施方式的具体描述加以必要的修正的情况下可用于第二实施方式。
本领域技术人员还将理解，通过本发明的脱水方法制造的烯烃可例如进行聚合。当所述烯烃为乙烯时，其可例如：
聚合以形成聚乙烯，
二聚为丁烯，然后异构化为异丁烯，所述异丁烯与乙醇反应以制造ETBE；
二聚为1-丁烯，三聚为1-己烯或者四聚为1-辛烯，所述α-烯烃共聚单体进一步与乙烯反应以制造聚乙烯；
二聚为1-丁烯，所述1-丁烯异构化为2-丁烯并且所述2-丁烯进一步与乙烯通过易位反应而转化为丙烯，并且所述丙烯可聚合为聚丙烯；
转化为环氧乙烷和乙二醇或者
转化为氯乙烯。
本发明还涉及所述聚乙烯、聚丙烯、丙烯、丁烯、己烷、辛烯、异丁烯、ETBE、氯乙烯、环氧乙烷和乙二醇。
[实施例]
不锈钢反应器管具有10mm的内径。将10ml的作为35～45目粒料的催化剂装载到该管式反应器中。催化剂前后的空隙空间用2mm的颗粒化SiC填充。借助于充分置于反应器内部的热电偶监测温度分布。反应器温度以60℃/h在空气下升至550℃，在550℃下保持2小时，然后通过氮气清除。然后通过进料(纯乙醇进料或含水乙醇进料)替换氮气。然后向下流动、在接近大气压(1.35巴绝对压力)下、在300～450℃的温度范围内并且以2～10h-1的重时空速(WHSV)进行催化试验。通过使用在线气相色谱进行产物的分析。
实施例1(对比例)：γ-Al2O3
作为1.5mm挤出物的γ-Al2O3呈现出如下结构性质：285m2/g的比表面积，孔隙分布集中在约处并且孔隙体积为0.67ml/g。氧化铝上少量存在的杂质总结如下：0.51重量％S、0.4重量％Si、0.04重量％Ca、0.08重量％Cl、0.02重量％Fe、0.01重量％Cu。
催化剂性能：
对于以下实验，使用纯乙醇进料。
-在400℃下、在1.35巴绝对压力下和使用1.8h-1的乙醇空间速度，乙醇转化是几乎完全的(>99.7重量％)，其中C2＝选择性为80重量％(基于CH2)并且C2＝纯度保持高于98.2重量％。
有限的C2＝选择性可通过如下事实进行解释：在这些操作条件下，发生较重化合物的形成，特别是形成最高达12重量％(基于CH2)的C4＝烯烃和约3重量％石蜡烃(基于CH2)。
结果示于图1～3中。
图1-乙醇转化率和C2＝收率(重量，基于CH2)随TOS(连续开工期限(Time On Stream))(h)的变化；400℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝1.8h-1。
图2-C2＝选择性(重量，基于CH2)和纯度随TOS(h)的变化；400℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝1.8h-1。
图3-C4＝烯烃和石蜡烃收率(重量，基于CH2)随TOS(h)的变化；400℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝1.8h-1。
该γ-Al2O3的使用不容许达到良好的脱水为乙烯的性能。不希望受任何解释的约束，本发明人认为这可与酸性位点的宽的非理想分布和所用氧化铝的低纯度(尤其是硫、硅、铁含量相当高)有关。
实施例2(对比例)：二氧化硅-氧化铝
粉末形式的二氧化硅-氧化铝呈现出377m2/g的比表面积并且由94.4重量％Al2O3和5.6重量％SiO2组成。
催化剂在装载之前首先在600℃下在空气中持续2小时煅烧。
催化剂性能：
对于以下实验，使用纯乙醇进料。
-在400℃下、在1.35巴绝对压力下和使用2.8h-1的乙醇空间速度，乙醇转化是几乎完全的(>99.9重量％)，其中C2＝选择性为90重量％(基于CH2)并且C2＝纯度保持高于99重量％。
与γ-Al2O3相比，在选择性和纯度方面实现了较好的性能。但是这次C4＝烯烃的量仍然又非常高(～6重量％(基于CH2)C4＝)。
结果示于图4～6中。
图4-乙醇转化率和C2＝收率(重量，基于CH2)随TOS(h)的变化；400℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝2.8h-1。
图5-C2＝选择性(重量，基于CH2)和纯度随TOS(h)的变化；400℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝2.8h-1。
图6-C4＝烯烃和石蜡烃收率(重量，基于CH2)随TOS(h)的变化；400℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝2.8h-1。
-然后使用另一组操作条件以限制C4+化合物的形成：乙醇的空间速度提高至5h-1。
试验结束时的废催化剂的C、H、N分析揭示5.2重量％的碳含量，这表明在这种情况下也在相当大的程度上发生焦化，同时重质物的形成略有减少。
结果示于图7～9中。
图7-乙醇转化率和C2＝收率(重量，基于CH2)随TOS(h)的变化；400℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝5h-1。
图8-C2＝选择性(重量，基于CH2)和纯度随TOS(h)的变化；400℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝5h-1。
图9-C4＝烯烃和石蜡烃收率(重量，基于CH2)随TOS(h)的变化；400℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝5h-1。
对于脱水为乙烯来说，使用二氧化硅-氧化铝催化剂容许达到比γ-氧化铝好的催化性能。然而，有意思的是，注意到虽然在中等空间速度(2.8h-1) 下相当大量地形成重质化合物(C4+)，但是乙醇流速的提高未容许改善脱水为乙烯的催化性能：乙醇转化不再是完全的。
实施例3(根据本发明)
此处使用的硅沸石是具有纯MFI结构、具有169的Si/Al、粉末形式的沸石H-ZSM-5。
催化剂性能：对于以下实验，在350℃下，在13.5巴绝对压力和在最高达10h-1的乙醇空间速度下使用纯乙醇进料。
在这组操作条件下，乙醇转化是几乎完全的(>98.8重量％)，并且C2＝选择性为96重量％(基于CH2)且C2＝纯度保持高于99.8重量％。乙醇脱水是主反应，如温度分布跟踪(follow-up)可证明的那样。
现在形成非常少量的C4＝、C3＝和芳烃(分别为0.9重量％、0.7重量％和0.2重量％(基于CH2))。
结果示于图10～12中。
图10-乙醇转化率和C2＝收率(重量，基于CH2)随TOS(h)的变化；350℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝10h-1。
图11-C2＝选择性(重量，基于CH2)和纯度随TOS(h)的变化；350℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝10h-1。
图12-沿着催化床的温度分布随TOS(h)的变化；350℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝10h-1。图例表示进行测量处的高度，所述床的顶部位于162mm处，和所述床的底部对应55mm。
-为了检查进料的影响，已使用含水乙醇作为原料(95/5重量％EtOH/H2O)。
以下所示的图表明，水的存在甚至容许改善C2＝选择性，达到98重量％(基于CH2)并且乙醇转化率为约98重量％。温度进一步下降到300℃未容许得到较好的结果。
结果示于图13～14中。
图13-乙醇转化率和C2＝收率(重量，基于CH2)随TOS(h)的变化；350℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝10h-1(95/5重量％EtOH/H2O混合物)。
图14-C2＝选择性(重量，基于CH2)和纯度随TOS(h)的变化；350℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝10h-1(95/5重量％EtOH/H2O混合物)。
对于脱水为乙烯来说，使用高Si/Al的硅沸石容许得到非常好的催化性 能：乙醇转化是几乎完全的(>98.8重量％)，其中C2＝选择性为96重量％(基于CH2)并且C2＝纯度保持高于99.8重量％。还值得强调的是，这样的结果是在高的空间速度范围(10h-1)内获得的：这可容许显著提高反应器产量。而且，使用含水乙醇(95-5重量％EtOH-H2O的混合物)导致C2＝选择性的改善，虽然注意到乙醇转化率稍微下降至98重量％。
实施例4(根据本发明)
催化剂为含有30重量％粘结剂(二氧化硅)和70重量％硅沸石(MFI)的形状为圆柱的催化剂，其已经进行汽蒸和酸交换，从而得到约250的总Si/Al比。
催化剂性能：通过与实施例3对比，如下设定操作条件：温度保持为350℃，重时空速下降至7h-1，压力保持相同并且使用纯的乙醇作为进料。在这些操作条件下，乙醇转化率非常高(>97重量％)，并且C2＝选择性为98重量％(基于CH2)且C2＝纯度保持高于99.8重量％。乙醇脱水是主反应，如温度分布跟踪可证明的那样。
结果示于图15～18中。
图15-乙醇转化率和C2＝收率(重量，基于CH2)随TOS(h)的变化；350℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝7h-1。
图16-C2＝选择性(重量，基于CH2计)和纯度随TOS(h)的变化；350℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝7h-1。
图17-沿着催化床的温度分布随TOS(h)的变化；350℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝7h-1。图例表示进行测量处的高度，所述床的顶部位于162mm处，和所述床的底部对应55mm。
图18-乙醛(重量，基于CH2)随TOS(h)的变化；350℃-1.35巴绝对压力-WHSV(EtOH)＝7h-1。
基于相同的催化剂使用相同的条件进行另一组脱水，但是WHSV降低至5h-1。结果示于图19～22中。
实施例5(根据本发明)
催化剂与实施例4中相同：含有30重量％粘结剂(二氧化硅)和70重量％硅沸石(MFI)的形状为圆柱的催化剂，其已经进行汽蒸和酸交换，从而得到约250的总Si/Al比。
操作条件：对于如下实验，在350℃下、在1.35巴绝对压力下和在2h-1 的乙醇空间速度下使用纯的乙醇进料。结果示于图23～26中。
实施例6(根据本发明，磷酸化的沸石)
H形式的沸石ZSM-5(Si/Al＝13)样品在100％H2O中在550℃下汽蒸6小时。在回流条件(4.2ml/1g沸石)下使经汽蒸的固体与3.14M H3PO4溶液接触4小时。然后，通过在室温下过滤将固体与液相分离。所获得的材料在200℃下干燥16小时。将320g该经干燥的样品与235g含有34重量％SiO2的低钠二氧化硅溶胶、400g特定粘结剂、165ml H2O和2～3重量％挤出添加剂一起挤出。经挤出的固体在室温下干燥24小时，随后在烘箱中在200℃下干燥16小时。使该经干燥的挤出催化剂在室温下在搅拌下与水溶液接触1小时，随后在110℃过滤干燥并且在700℃下煅烧2小时。
本实施例的特定粘结剂通过如下制备：在室温下将等重量的量的硬硅钙石和(NH4)H2PO4在水溶液中共混(1g硬硅钙石/4ml H2O)，随后搅拌1小时，过滤，在110℃下干燥16小时并且在400℃下煅烧3小时。
操作条件：基于装载在内径11mm的管式反应器中的10ml(6.5g)催化剂颗粒(35-45目)进行催化剂试验。在400℃下、在2巴绝对压力下和在7h-1的乙醇空间速度下使用含有67重量％水的基于乙醇的共混进料。结果在表1中给出。所述催化剂显示出至少50小时连续开工期限的稳定活性。
表1
进料33重量％EtOH+67重量％H2OEtOH转化为烃(HC)，％99.8EtOH转化为含氧物，％0.1HC组成，％ C2级分的纯度，％99.95乙烯99.00乙烷0.05丙烯0.05C4+0.52未知物0.18