Selective Skeletal Butene Isomerization Through a Bimolecular Mechanism Isomérisation bimoléculaire sélective du n-butène en isobutène

Abstract

n-Butene transformation was carried out at 350°C over medium pore size zeolites (H-FER, H-TON, H-EU-1 and H-MFI) and at 500°C over alumina. With fresh catalysts, not only isobutene but also propene and pentenes are primary products, which indicates that at least some of the butene isomerization occurs through oligomerization-isomerization-cracking steps (bimolecular mechanism). The large differences in selectivity are due to many factors, including whether or not trimer intermediates participate in the mechanism and limited product desorption. All the catalysts exhibit increasing isobutene selectivity with increasing time on-stream. This increase in selectivity can be explained by the selective isomerization of n-butene through a reaction process whose first step is the formation of trimethylpentene intermediates from isobutene product and n-butene reactant. This autocatalytic reaction can render the bimolecular transformation of n-butenes very selective to isobutene. La transformation du n-butène a été étudiée en réacteur dynamique à 350°C sur des zéolithes à taille de pore intermédiaire (H-FER, H-TON, H-EU-1 et H-MFI) et à 500°C sur alumine. Sur les catalyseurs frais, l'isobutène mais aussi le propène et les pentènes sont directement formés (produits primaires), ce qui démontre que l'isomérisation de squelette du n-butène se produit au moins en partie par des étapes successives d'oligomérisation, isomérisation et craquage (mécanisme bimoléculaire). Les différences importantes de sélectivité entre les catalyseurs sont dues à de nombreux facteurs : participation ou non d'intermédiaires trimères, limitations dans la désorption des produits branchés, etc. Sur tous les catalyseurs, la sélectivité en isobutène augmente avec le temps de travail. Cette augmentation s'explique par un nouveau mode d'isomérisation très sélectif impliquant comme intermédiaires des triméthylpentènes formés par réaction du n-butène sur des molécules d'isobutène retenues dans les pores de la ferrierite. Cette réaction autocatalytique rend très sélective en isobutène la transformation bimoléculaire du n-butène.