將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的方法
【專利說明】將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的方法
[0001 ] 本申請(qǐng)要求2013年10月31號(hào)提交的歐洲專利申請(qǐng)序列N0.13191186.9的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明提供一種用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的方法。所述方法包括使包含含氧化合物的物流通過包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴和一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的帽罩的進(jìn)料引入系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]含氧化合物至烯烴(“0T0”)方法在本領(lǐng)域中是公知的。通常，含氧化合物至烯烴方法用于主要產(chǎn)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(qǐng)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(chǎn)物的方法，所述方法包括在含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化含氧化合物原料的步驟，所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括反應(yīng)區(qū)，其中在含氧化合物轉(zhuǎn)化條件下含氧化合物原料與含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑接觸，以獲得包含乙烯和/或丙烯的轉(zhuǎn)化流出物。
[0004]美國(guó)專利US6，737，556描述了一種方法和系統(tǒng)，其用于減少在進(jìn)料氣化和引入系統(tǒng)中形成的金屬催化的副反應(yīng)的副產(chǎn)物，其中通過用耐受金屬催化的副反應(yīng)的副產(chǎn)物形成的材料形成和/或涂覆一個(gè)或多個(gè)加熱設(shè)備、進(jìn)料管線或進(jìn)料引入噴嘴而進(jìn)行。
[0005]美國(guó)專利US7，034，196描述了一種方法和設(shè)備，其用于減少在甲醇至烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)的進(jìn)料氣化和引入系統(tǒng)中形成的金屬催化的副反應(yīng)的副產(chǎn)物量，其中通過在進(jìn)料氣化和引入系統(tǒng)中保持足夠低的溫度而進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的方法，所述方法包括:a)向含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器提供包含含氧化合物的物流;b)使所述包含含氧化合物的物流通過包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴和一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的帽罩的進(jìn)料引入系統(tǒng);c)在含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中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包含烯烴的產(chǎn)物物流;和d)從所述反應(yīng)器中移除所述產(chǎn)物物流。
[0007]本發(fā)明還提供一種用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:a)含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器;b) —個(gè)或多個(gè)用于將催化劑引入所述反應(yīng)器的催化劑入口；c)一個(gè)或多個(gè)位于所述反應(yīng)器底部用于將包含含氧化合物的進(jìn)料引入所述反應(yīng)器的進(jìn)料入口噴嘴;和d) —個(gè)或多個(gè)位于各進(jìn)料入口噴嘴上方的保護(hù)性帽罩。
[0008]本發(fā)明還提供一種用于含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的進(jìn)料引入系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:a)—個(gè)或多個(gè)位于含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器底部的進(jìn)料入口噴嘴;和b) —個(gè)或多個(gè)位于各進(jìn)料入口噴嘴上方的保護(hù)性帽罩。
【附圖說明】
[0009]圖1描述了本發(fā)明的噴嘴和帽罩的一個(gè)實(shí)施方案。
[0010]圖2描述了可能的噴嘴分布的一個(gè)實(shí)施方案。
[0011]圖3描述了帶有噴嘴的反應(yīng)器的一個(gè)實(shí)施方案。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明提供一種用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的改進(jìn)方法，和具體提供一種向反應(yīng)器中進(jìn)料包含含氧化合物的進(jìn)料的改進(jìn)方法，包括使包含含氧化合物的物流通過包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴和一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的帽罩的進(jìn)料引入系統(tǒng)。
[0013]位于所述噴嘴上方的相應(yīng)帽罩防止所述噴嘴與反應(yīng)器溫度直接接觸，從而使所述進(jìn)料噴嘴不被加熱至完全的反應(yīng)器溫度。這減少了在反應(yīng)器溫度下包含含氧化合物的進(jìn)料物流可能發(fā)生的金屬催化的副反應(yīng)。使用這些帽罩允許所述噴嘴位于所述反應(yīng)器底板上，相比于通常應(yīng)用的側(cè)入噴嘴，這樣提供了更均勻的分布，還提供了更好的氣體-催化劑混入口 ο
[0014]所述帽罩可以耐高溫，這樣可以防止所述帽罩被循環(huán)催化劑磨蝕。另一個(gè)好處是所述帽罩設(shè)計(jì)在氣體離開帽罩進(jìn)入反應(yīng)器的環(huán)處具有相對(duì)高的橫截面積。這樣提供了較低的氣速，因?yàn)闄M截面積決定給定進(jìn)料流量的速度。這種較低的速度是可接受的，因?yàn)椴幌蟾駝h類分布器那樣需要最低出口速度來保持噴嘴不粘催化劑。
[0015]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(gè)氧原子的有機(jī)化合物。含氧化合物優(yōu)選為一種或多種醇，優(yōu)選脂族醇，其中脂族結(jié)構(gòu)部分具有1-20個(gè)碳原子，優(yōu)選1-10個(gè)碳原子，更優(yōu)選1-5個(gè)碳原子和最優(yōu)選?-α 個(gè)碳原子?？梢杂米髟摲椒ǖ倪M(jìn)料的醇包括低級(jí)直鏈和支鏈脂族醇。此外 ，可以使用醚和其它含氧有機(jī)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(yōu)選實(shí)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(yōu)選甲醇或二甲醚和最優(yōu)選甲醇。
[0016]在一個(gè)實(shí)施方案中，含氧化合物作為合成氣的反應(yīng)產(chǎn)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(chǎn)生。在另一個(gè)實(shí)施方案中，含氧化合物獲自生物材料，例如通過發(fā)酵。
[0017]含氧化合物原料可以獲自預(yù)反應(yīng)器，所述預(yù)反應(yīng)器至少部分轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為烯烴的方法中，這對(duì)于方法設(shè)計(jì)有利并且降低催化劑所暴露的水熱條件的苛刻性。
[0018]在某些實(shí)施方案中，含氧化合物至烯烴方法還可接收烯烴共進(jìn)料。該共進(jìn)料可包含碳數(shù)為1-8、優(yōu)選3-6和更優(yōu)選4或5的烯烴。適合的烯烴共進(jìn)料的例子包括丁烯、戊烯和己稀。
[0019]優(yōu)選地，含氧化合物進(jìn)料包含一種或多種含氧化合物和烯烴，更優(yōu)選以含氧化合物:烯烴摩爾比為1000:1-1:1、優(yōu)選100:1-1:1包含含氧化合物和烯烴。更優(yōu)選地，含氧化合物:烯烴摩爾比為20:1-1:1，更優(yōu)選為18:1-1:1，仍更優(yōu)選為15:1-1:1，甚至仍更優(yōu)選為14:
1-1: I。優(yōu)選的是一起轉(zhuǎn)化C4烯烴(循環(huán)自含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng))與含氧化合物，以獲得高的乙烯和丙烯收率，因此優(yōu)選針對(duì)每摩爾C4烯烴提供至少I摩爾含氧化合物。
[0020]烯烴共進(jìn)料還可以包含鏈烷烴。這些鏈烷烴可充當(dāng)稀釋劑或在一些情況下它們可參與在催化劑存在下發(fā)生的一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)。鏈烷烴可以包括碳數(shù)為1-10、優(yōu)選3-6和更優(yōu)選4或5的烷烴。鏈烷烴可循環(huán)自發(fā)生在含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化步驟下游的分離步驟。
[0021]在某些實(shí)施方案中，含氧化合物至烯烴方法還可接收稀釋劑共進(jìn)料以降低含氧化合物在進(jìn)料中的濃度和抑制主要產(chǎn)生高分子量產(chǎn)物的副反應(yīng)。稀釋劑通常應(yīng)該對(duì)含氧化合物原料或?qū)Υ呋瘎┎痪哂蟹磻?yīng)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(yōu)選稀釋劑為水和氮，最優(yōu)選為水。
[0022]稀釋劑可以以液體或蒸氣形式使用。稀釋劑可在進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)或之前加入原料或單獨(dú)加入反應(yīng)器或與催化劑一起加入。在一個(gè)實(shí)施方案中，稀釋劑的添加量為1-90摩爾％，更優(yōu)選1-80摩爾％，更優(yōu)選5-50摩爾％，最優(yōu)選5-40摩爾％.
[0023]在含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中在含氧化合物轉(zhuǎn)化過程中，蒸汽作為副產(chǎn)物產(chǎn)生，它充當(dāng)原位產(chǎn)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(chǎn)量，而原位水產(chǎn)量又取決于含氧化合物進(jìn)料組成。當(dāng)提供至反應(yīng)器的稀釋劑為水或蒸汽時(shí)，含氧化合物與稀釋劑的摩爾比在10:1和1:20之間。
[0024]含氧化合物進(jìn)料與催化劑在200-1000 °C、優(yōu)選300-800°C、更優(yōu)選350-700 °C、甚至更優(yōu)選450-650°C的溫度下接觸。所述進(jìn)料可與催化劑在530-620°C或優(yōu)選580-610°C的溫度下接觸。所述進(jìn)料可與催化劑在0.lkPa( lmbar )-5MPa(50bar)、優(yōu)選10kPa(Ibar)-1.5MPa(15bar)、更優(yōu)選100kPa(lbar)-300kPa(3bar)的壓力下接觸。本文提到的壓力是絕對(duì)壓力。
[0025]針對(duì)原料可使用寬范圍的WHSVJHSV定義為每小時(shí)單位質(zhì)量催化劑的進(jìn)料(不包括稀釋劑)質(zhì)量。WHSV應(yīng)該優(yōu)選為1-5000^1。
[0026]該方法發(fā)生在反應(yīng)器中和催化劑可以以固定床、移動(dòng)床、流化床、密相流化床、快速或湍動(dòng)流化床、循環(huán)流化床的形式存在。此外，可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的提升管反應(yīng)器、混合反應(yīng)器或其它反應(yīng)器類型。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以串聯(lián)使用多個(gè)這些反應(yīng)器類型。在一個(gè)實(shí)施方案中，反應(yīng)器為提升管反應(yīng)器。提升管反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)在于它允許非常精準(zhǔn)地控制進(jìn)料與催化劑的接觸時(shí)間，因?yàn)樘嵘芊?