生物质衍生的化学中间体制造技术

技术编号:16706303 阅读:21 留言:0更新日期:2017-12-02 20:47
在本发明专利技术中,在方法中反应来自热解反应器的产物的一部分以形成一种或多种化学中间体。

Chemical intermediates derived from biomass

In the present invention, a part of the product from a pyrolysis reactor is reacted in the method to form one or more chemical intermediates.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物质衍生的化学中间体相关申请本申请涉及2015年4月16日在美国专利商标局提交的临时专利申请号62/148,440。专利
本专利技术提供用于从生物质制造化学中间体的方法和系统。背景化学中间体通常在多步骤过程中衍生自诸如石油、天然气或煤的化石资源。为了替代或补充从化石资源生产化学中间体,将必需开发源自新鲜(非化石)生物资源即生物质的方法。已提出将生物质衍生的产物用作制造某些聚合物的中间体。例如,Kriegel等人在美国公布号2010/0028512中提出使用生物质衍生的乙烯来形成聚乙烯。Krieger等人在美国公布号2009/0246430和2011/0262669中描述了使用生物质衍生的乙二醇来形成PET(聚对苯二甲酸乙二酯聚合物)。Kriegel等人还提出使用生物质衍生的对苯二甲酸、间苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯。同样地,Cooper等人在美国公布号2012/0046427中论述了从诸如乙烯、苯和对二甲苯的生物质衍生的中间体制造聚苯乙烯或PET的路线。Cortright等人在WO2008/109877中论述了使用氧化烃来形成各种化学化合物。在一些情况下,含氧化合物可来源于热解。Cortright等人提出多种化合物的形成,包括在数千种其它化合物之中的环己烷。可将诸如木质素、纤维素和半纤维素的各种生物质衍生的聚合材料热解来产生芳香烃、烯烃、CO、CO2、水和其它产物的混合物。热解的特别期望形式被称为催化快速热解(CFP),由GeorgeHuber教授开发,并且涉及在催化流化床反应器中将生物质转化成芳香烃、烯烃、CO、CO2、炭(char)、灰分和各种其它有机物的混合物。除了其它芳香烃外,芳香烃包括苯、甲苯、二甲苯和萘(BTXN)。烯烃包括乙烯(烯烃的30%-60%)、丙烯(30%-50%)和更少量的高级烯烃。BTXN具有高价值并且容易运输。本专利技术的目的是提供用于从CFP的主产物(即,芳香烃、烯烃、CO)产生化学中间体的方法,所述方法可以有利方式与CFP集成,所述方式改进中间体的总产量、改进热平衡、生成有用和不同的副产物,和/或产生用于从可再生资源生产化学品的集成过程。例如,本专利技术的目的是提供用于产生以下的集成过程:苯乙烯,异丙苯,丙酮,丙烯腈,乙腈,氰化氢,对苯二甲酸,邻苯二甲酸酐,乙苯,聚苯乙烯,丙烯腈-丁烯-苯乙烯共聚物,丙烯腈-苯乙烯共聚物,聚对苯二甲酸乙二酯,聚对苯二甲酸丁二酯,和其它聚合物,以及大致上通过转化由催化快速热解制备的苯、甲苯、二甲苯、萘、乙烯、丙烯和丁烯而生物质衍生的其它化学中间体。
技术实现思路
大体上,本专利技术包括本文所述的方法、装置和系统中的任何者;具体而言涉及生物质的热解和至少一种热解产物转化成另一种化学化合物。在一个方面中,本专利技术提供用于从含烃材料产生大致上生物质衍生的二甲苯、乙苯、苯乙烯、对苯二甲酸、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物或苯乙烯-丁二烯橡胶的方法,所述方法包括将含烃材料进料至反应器,并且在反应器内在足以产生一种或多种热解产物的反应条件下使含烃材料的至少一部分热解,使热解产物的至少一部分催化反应,分离烃产物的至少一部分,以及使所述烃产物的一部分反应以产生化学中间体。优选地,所有这些步骤在集成式反应器系统内进行。集成式反应器系统被定义为包括装置和装置内的一种或多种化学组合物。在本专利技术的另一个方面中,大致上生物质衍生的聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)可通过使根据本专利技术产生的生物质衍生的对苯二甲酸或其酯的一种与生物质衍生的1,4-丁二醇或其酯聚合来产生。生物质衍生的1,4-丁二醇可从发酵过程获得,如在例如美国专利号8,067,214和8,969,054以及美国公布号2015/0087034中概述的。本专利技术可进一步由以下特征的一种或多种(即,任何组合)来表征:使化学中间体生产的副产物的至少一部分返回热解反应器;将从烃产物中分离的一种富苯级分的至少一部分用生物质衍生的烯烃烷基化来产生化学中间体(在一些优选实施方案中,将从催化快速热解过程产生的烯烃至少部分地用于烷基化;在一些优选实施方案中,烯烃包括乙烯和/或丙烯;在一些优选实施方案中,烯烃衍生自生物质衍生的乙醇);从烃产物中分离的一种富甲苯级分的至少一部分经受与一种或多种生物质衍生的甲基化剂的甲基化反应来产生富含二甲苯的产物流(在一些优选实施方案中,甲基化剂是甲醇;在一些优选实施方案中,甲醇是生物质衍生的甲醇;以及在一些实施方案中,甲醇衍生自作为热解产物产生的一氧化碳);将从烃产物中分离或以其它方式衍生自烃产物的一种富对二甲苯级分的至少一部分氧化以产生对苯二甲酸,将对苯二甲酸任选地聚合成聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)(在一些实施方案中,对苯二甲酸与生物质衍生的乙二醇或一甲基乙二醇聚合;以及在一些实施方案中,对苯二甲酸与生物质衍生的1,4-丁二醇聚合);将从烃产物中分离的一种富邻二甲苯级分的至少一部分氧化以产生邻苯二甲酸酐(在一些实施方案中,将邻苯二甲酸酐的至少一部分酯化以产生邻苯二甲酸二酯);将从烃产物中分离或以其它方式衍生自烃产物的一种富乙苯级分的至少一部分脱氢以产生苯乙烯,任选地将苯乙烯聚合成聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈或苯乙烯-丁二烯橡胶(在一些实施方案中,丙烯腈是生物质衍生的丙烯腈;在一些实施方案中,丁二烯是生物质衍生的丁二烯);流体烃产物包含烯烃(优选与将烯烃聚合或使烯烃与芳香烃反应的步骤组合);流体烃产物包含芳香烃(其可被烷基化)并且芳香烃经受以下的一者或多者:脱氢(任选地接着是聚合),氢化成石蜡,或者氧化成酸、酐、醛、醇或环氧化物(环氧化物可随后聚合)。本专利技术还提供用于从含烃材料产生一种或多种流体烃产物的方法,所述方法包括:将含烃材料进料至反应器;在反应器内在足以产生一种或多种热解产物的反应条件下使含烃材料的至少一部分热解;在反应器内在足以产生包含烯烃和芳香烃的一种或多种流体烃产物的反应条件下使一种或多种热解产物的至少一部分催化反应;使流体烃产物的至少一部分反应以产生至少一种化学中间体;以及将化学中间体生产的副产物的至少一部分进料至热解反应器。本专利技术提供将生物质衍生的丙烯氨氧化成丙烯腈的方法和提供生物质衍生的丙烯腈形成聚合物的用途。在本专利技术方法的任何者中,生物质衍生的材料的存在可通过测量材料中14C的存在来证实。本专利技术包括方法、装置和系统(其包括装置加过程料流(即,流体组合物)并且可进一步由诸如温度或压力的条件来表征)。因此,本文中描述的任何者适用于本专利技术的方法、装置和系统。附图简述图1示出催化快速热解过程。图2示出通过催化快速热解和烷基化将生物质转化成乙苯的过程。图3示出通过催化快速热解、水煤气变换、甲醇合成和甲苯甲基化将生物质转化成二甲苯的过程。专利技术详述在一个实施方案中,本专利技术提供用于产生化学中间体的方法,所述方法包括:将包括生物质的含烃材料进料至反应器,并且在反应器内使含烃材料的至少一部分热解以产生一种或多种热解产物;使热解产物的至少一部分催化反应以产生包含选自苯、甲苯和它们的组合的芳香族化合物的烃产物,并且分离包含选自苯、甲苯和它们的组合的芳香族化合本文档来自技高网
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生物质衍生的化学中间体

【技术保护点】
用于产生生物质衍生的化学中间体的方法,所述方法包括:a)将包括生物质的含烃材料进料至反应器,并且在所述反应器内使所述含烃材料的至少一部分热解以产生一种或多种热解产物;b)使步骤a)的所述热解产物的至少一部分催化反应以产生包含选自苯、甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙苯、苯酚、乙烯、丙烯、丁二烯以及它们的组合的化合物的烃产物,并且分离包含选自苯、甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙苯、苯酚、乙烯、丙烯、丁二烯以及它们的组合的芳香族化合物的所述烃产物的至少一部分;以及c)使步骤b)的所述芳香族化合物的至少一部分与选自水、甲醇、乙烯、丙烯、氨、氧气、氢气以及它们的组合的化合物催化反应,以产生二甲苯、乙苯、苯乙烯、异丙苯、丙酮、丙烯腈、氰化氢、乙腈、环己烷、环己醇、环己酮、对苯二甲酸、间苯二甲酸或它们的组合,其中所述甲醇、乙烯、丙烯、丁二烯、氨或氢气至少部分地包括以下的产物:i)使生物质衍生的一氧化碳的至少一部分催化反应以产生甲醇,或ii)使乙醇脱水以产生乙烯,或iii)回收作为步骤b)的副产物的氨,或v)回收来自步骤b)的乙烯,或vi)回收来自步骤b)的丙烯,或vii)回收来自步骤b)的氢气或回收来自从步骤b)回收的一氧化碳与水的反应的氢气,以及d)回收来自步骤c)的二甲苯、乙苯、苯乙烯、异丙苯、丙酮、丙烯腈、氰化氢、乙腈、环己烷、环己醇、环己酮、对苯二甲酸、间苯二甲酸或它们的组合。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.16 US 62/148,4401.用于产生生物质衍生的化学中间体的方法,所述方法包括:a)将包括生物质的含烃材料进料至反应器,并且在所述反应器内使所述含烃材料的至少一部分热解以产生一种或多种热解产物;b)使步骤a)的所述热解产物的至少一部分催化反应以产生包含选自苯、甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙苯、苯酚、乙烯、丙烯、丁二烯以及它们的组合的化合物的烃产物,并且分离包含选自苯、甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙苯、苯酚、乙烯、丙烯、丁二烯以及它们的组合的芳香族化合物的所述烃产物的至少一部分;以及c)使步骤b)的所述芳香族化合物的至少一部分与选自水、甲醇、乙烯、丙烯、氨、氧气、氢气以及它们的组合的化合物催化反应,以产生二甲苯、乙苯、苯乙烯、异丙苯、丙酮、丙烯腈、氰化氢、乙腈、环己烷、环己醇、环己酮、对苯二甲酸、间苯二甲酸或它们的组合,其中所述甲醇、乙烯、丙烯、丁二烯、氨或氢气至少部分地包括以下的产物:i)使生物质衍生的一氧化碳的至少一部分催化反应以产生甲醇,或ii)使乙醇脱水以产生乙烯,或iii)回收作为步骤b)的副产物的氨,或v)回收来自步骤b)的乙烯,或vi)回收来自步骤b)的丙烯,或vii)回收来自步骤b)的氢气或回收来自从步骤b)回收的一氧化碳与水的反应的氢气,以及d)回收来自步骤c)的二甲苯、乙苯、苯乙烯、异丙苯、丙酮、丙烯腈、氰化氢、乙腈、环己烷、环己醇、环己酮、对苯二甲酸、间苯二甲酸或它们的组合。2.权利要求1所述的方法,其中步骤c)的生物质衍生的一氧化碳从生物质的气化产生。3.权利要求1所述的方法,其中步骤c)的甲醇的至少一部分从步骤a)的热解产物中回收。4.权利要求1所述的方法,其中将在步骤i)中生物质衍生的一氧化碳产生甲醇的反应中摩尔比(H2-CO2)/(CO+CO2)调整为至少1.5。5.权利要求4所述的方法,其中将在步骤i)中生物质衍生的一氧化碳产生甲醇的反应中摩尔比(H2-CO2)/(CO+CO2)调整为至少1.75。6.权利要求1所述的方法,其中在产生甲醇之前将步骤i)的生物质衍生的一氧化碳与生物质衍生的二氧化碳混合。7.权利要求1所述的方法,其中在产生甲醇之前将步骤i)的生物质衍生的一氧化碳与来自脱氢过程的氢气混合。8.权利要求7所述的方法,其中所述脱氢过程是乙苯脱氢过程。9.权利要求8所述的方法,其中从步骤b)的烃产物中回收乙苯。10.权利要求1所述的方法,其中步骤ii)的乙醇包括由发酵产生的乙...

【专利技术属性】
技术研发人员:C·索伦森T·马扎尼克
申请(专利权)人:安耐罗技术股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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