將含氧化合物轉化為烯烴的方法
【專利說明】將含氧化合物轉化為烯烴的方法
[0001 ] 本申請要求2013年10月31號提交的歐洲專利申請序列N0.13191185.1的權益。
技術領域
[0002]本發明提供用于將含氧化合物轉化為烯烴的方法。所述方法包括在反應器出口處應用一個或多個第一氣/固分離設備和在再生器出口處應用一個或多個第二氣/固分離設備，其中第一氣/固分離設備的分離效率高于第二氣/固分離設備的分離效率。
【背景技術】
[0003]含氧化合物至烯烴(“0T0”)方法在本領域中是公知的。通常，含氧化合物至烯烴方法用于主要產生乙烯和丙烯。這樣的含氧化合物至烯烴方法的例子描述于US專利申請公開N0.2011/112344，其通過參考引入本文。該公開描述了用于制備包含乙烯和/或丙烯的烯烴產物的方法，所述方法包括在含氧化合物至烯烴轉化系統中轉化含氧化合物原料的步驟，所述轉化系統包括反應區，其中在含氧化合物轉化條件下含氧化合物原料與含氧化合物轉化催化劑接觸，以獲得包含乙烯和/或丙烯的轉化流出物。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種用于將含氧化合物轉化為烯烴的方法，所述方法包括:a)將包含含氧化合物的物流進料至反應器;b)使所述包含含氧化合物的物流與分子篩催化劑接觸以形成產物和在催化劑上形成的焦炭;c)使所述產物和夾帶的催化劑通入第一氣/固分離設備以使所述產物與催化劑分離;d)從第一氣/固分離設備中移除所述產物;e)使來自反應器的至少一部分催化劑通入催化劑再生器;f)在催化劑再生器中通過使催化劑與再生介質接觸使催化劑上的焦炭燃燒和形成燃燒產物而再生催化劑;和g)使燃燒產物和夾帶的催化劑通入第二氣/固分離設備以使燃燒產物與催化劑分離，其中第一氣/固分離設備的分離效率高于第二氣/固分離設備的分離效率。
【具體實施方式】
[0005]本發明提供用于將含氧化合物轉化為烯烴的改進方法，和具體提供將反應器流出物和再生器流出物中的固體與氣體分離從而使催化劑細顆粒主要終結于再生器的廢氣中的改進方法。因為催化劑細顆粒優選在再生器的廢氣中離開系統，從而較少的催化劑細顆粒和催化劑進入急冷塔。這種改進方法的一些好處是在急冷塔中結垢降低且固體更少。
[0006]另外，急冷塔中的細顆粒有可能被分散的烴污染，這會造成在設備中形成油水中間層和/或使工藝設備結垢。這將特別成問題，因為催化劑細顆粒的疏水性質增加了所述細顆粒被分散烴覆蓋的可能性。另外，固體在收集后更難處理并且可能被認為是危險廢物，在處置時會遇到相應的困難。
[0007]含氧化合物至烯烴方法接收包含一種或多種含氧化合物的物流作為原料。含氧化合物為包含至少一個氧原子的有機化合物。含氧化合物優選為一種或多種醇，優選脂族醇，其中脂族結構部分具有1-20個碳原子，優選1-10個碳原子，更優選1-5個碳原子和最優選Ι-α 個碳原子。可以用作該方法的進料的醇包括低級直鏈和支鏈脂族醇。此外 ，可以使用醚和其它含氧有機分子。含氧化合物的適合例子包括甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、甲基乙基醚、二甲醚、二乙醚、二異丙醚、甲醛、二甲基碳酸酯、二甲基酮、乙酸及它們的混合物。在優選實施方案中，原料包含甲醇、乙醇、二甲醚、二乙醚的一種或多種或它們的組合，更優選甲醇或二甲醚和最優選甲醇。
[0008]在一個實施方案中，含氧化合物作為合成氣的反應產物獲得。合成氣可以例如由化石燃料如由天然氣或油或由煤氣化產生。在另一個實施方案中，含氧化合物獲自生物材料，例如通過發酵。
[0009]含氧化合物原料可以獲自預反應器，所述預反應器至少部分轉化甲醇至二甲醚和水。水可以通過例如蒸餾除去。以此方式，較少的水存在于將含氧化合物轉化為烯烴的方法中，這對于方法設計有利并且降低催化劑所暴露的水熱條件的苛刻性。
[0010]在某些實施方案中，含氧化合物至烯烴方法還可接收烯烴共進料。該共進料可包含碳數為1-8、優選3-6和更優選4或5的烯烴。適合的烯烴共進料的例子包括丁烯、戊烯和己稀。
[0011]優選地，含氧化合物進料包含一種或多種含氧化合物和烯烴，更優選以含氧化合物:烯烴摩爾比為1000:1-1:1、優選100:1-1:1包含含氧化合物和烯烴。更優選地，含氧化合物:烯烴摩爾比為20:1-1:1，更優選為18:1-1:1，仍更優選為15:1-1:1，甚至仍更優選為14:
1-1: I。優選的是一起轉化C4烯烴(循環自含氧化合物至烯烴轉化反應)與含氧化合物，以獲得高的乙烯和丙烯收率，因此優選針對每摩爾C4烯烴提供至少I摩爾含氧化合物。
[0012]烯烴共進料還可以包含鏈烷烴。這些鏈烷烴可充當稀釋劑或在一些情況下它們可參與在催化劑存在下發生的一個或多個反應。鏈烷烴可以包括碳數為1-10、優選3-6和更優選4或5的烷烴。鏈烷烴可循環自發生在含氧化合物至烯烴轉化步驟下游的分離步驟。
[0013]在某些實施方案中，含氧化合物至烯烴方法還可接收稀釋劑共進料以降低含氧化合物在進料中的濃度和抑制主要產生高分子量產物的副反應。稀釋劑通常應該對含氧化合物原料或對催化劑不具有反應性。可能的稀釋劑包括氦、氬、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水及它們的混合物。更優選稀釋劑為水和氮，最優選為水。
[0014]稀釋劑可以以液體或蒸氣形式使用。稀釋劑可在進入反應器時或之前加入原料或單獨加入反應器或與催化劑一起加入。在一個實施方案中，稀釋劑的添加量為1-90摩爾％，更優選1-80摩爾％，更優選5-50摩爾％，最優選5-40摩爾％.
[0015]在含氧化合物至烯烴轉化反應器中在含氧化合物轉化過程中，蒸汽作為副產物產生，它充當原位產生的稀釋劑。通常，作為稀釋劑添加附加蒸汽。需要添加的附加稀釋劑量取決于原位水產量，而原位水產量又取決于含氧化合物進料組成。當提供至反應器的稀釋劑為水或蒸汽時，含氧化合物與稀釋劑的摩爾比在10:1和1:20之間。
[0016]含氧化合物進料與催化劑在200-1000 °C、優選300-800°C、更優選350-700 °C、甚至更優選450-650°C的溫度下接觸。所述進料可與催化劑在530-620°C或優選580-610°C的溫度下接觸。所述進料可與催化劑在0.lkPa( lmbar )-5MPa(50bar)、優選10kPa(Ibar)-1.5MPa(15bar)、更優選100kPa(lbar)-300kPa(3bar)的壓力下接觸。本文提到的壓力是絕對壓力。
[0017]針對原料可使用寬范圍的WHSVJHSV定義為每小時單位質量催化劑的進料(不包括稀釋劑)質量。WHSV應該優選為1-5000^1。
[0018]該方法發生在反應器中和催化劑可以以固定床、移動床、流化床、密相流化床、快速或湍動流化床、循環流化床的形式存在。此外，可以使用本領域技術人員已知的提升管反應器、混合反應器或其它反應器類型。在另一個實施方案中，可以串聯使用多個這些反應器類型。在一個實施方案中，反應器為提升管反應器。提升管反應器的優勢在于它允許非常精準地控制進料與催化劑的接觸時間，因為提升管反應器顯示出通過反應器的催化劑和反應物流接近活塞流。
[0019]上述原料主要轉化為烯烴。由原料產生的烯烴通常具有2-30個碳原子，優選2-8個碳原子，更優選2-6個碳原子，最優選乙烯和/或丙烯。除了這些烯烴之外，在反應中可能產生具有4-18個碳原子的二烯烴、共軛二烯或非共軛二烯、聚烯、乙烯基單體和環烯烴。
[0020]在優選實施方案中，在分子篩催化劑存在下原料(優選一種或多種含氧化合物)轉化為2-6個碳原子的烯烴。優選地，含氧化合物為甲醇，和烯烴為乙烯