苯乙烯生产方法及其使用的催化剂技术

本发明专利技术描述了苯乙烯生产方法及其中所用的催化剂。所述方法一般包括：提供C1源；使所述C1源在置于反应器内的催化剂的存在下接触甲苯，形成包含乙苯的产物流，其中所述催化剂包括纳米晶体沸石；以及从反应器回收产物流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式一般涉及苯乙烯和乙苯的生产方法。更具体地，所述实施方式涉及用于这种方法的催化剂。
技术介绍
苯乙烯是制造许多聚合物的重要单体。苯乙烯一般这样生产形成乙苯，然后使乙苯脱氢，生成苯乙烯。乙苯通常通过一种或多种涉及苯的烷基化的芳烃转化方法形成。通常使用分子筛型催化剂进行的芳烃转化方法在化学加工工业是众所周知的。这种芳烃转化方法包括芳香化合物例如苯与乙烯的烷基化，制备烷基芳香化合物，如乙苯。遗憾的是，这种方法的特点是所需产物的产率非常低，并且苯乙烯和乙苯的选择性非常低。有鉴于此，人们希望开发形成苯乙烯和/或乙苯的方法，所述方法能够提高产率，改进选择性。
技术实现思路
本专利技术的实施方式包括苯乙烯的生产方法。所述方法一般包括提供C1源；使所述仏源在置于反应器内的催化剂的存在下接触甲苯，形成包含乙苯的产物流，其中所述催化剂包括纳米晶体沸石；以及从反应器回收产物流。一个或多个实施方式包括上段所述的方法，其中纳米晶体沸石的粒度约小于lOOOnm。—个或多个实施方式包括上面任何一段所述的方法，其中纳米晶体沸石的粒度约小于300nm。一个或多个实施方式包括上面任何一段所述的方法，其中纳米晶体沸石由X型沸石形成。一个或多个实施方式包括上面任何一段所述的方法，其中所述催化剂进一步包含选自 Ru、Rh、Ni、Co、Pd、Pt、Mn、Ti、Zr、V、Nb、K、Cs、Ga、Ph、B 和 Na 及其组合的金属。一个或多个实施方式包括上面任何一段所述的方法，其中所述催化剂进一步包含载体材料。一个或多个实施方式包括上面任何一段所述的方法，其中所述载体材料选自二氧化娃、氧化招、氧化娃招、氧化钛、氧化错及其组合。一个或多个实施方式包括上面任何一段所述的方法，其中产物流进一步包含苯乙烯。一个或多个实施方式包括上面任何一段所述的方法，所述方法进一步包括转化C1源，形成中间产物，所述中间产物选自甲醛、氢气、水、甲醇及其组合。一个或多个实施方式包括上面任何一段所述的方法，其中所述C1源选自甲醇、甲醛、福尔马林、三噁烷、甲福尔赛(methylformcel)、多聚甲醛和甲缩醛及其组合。一个或多个实施方式包括上面任何一段所述的方法，其中所述C1源包含甲醇与甲醛的混合物。一个或多个实施方式包括上面任何一段所述的方法，其中甲苯的转化率大于0. I摩尔％。一个或多个实施方式包括上面任何一段所述的方法，其中甲苯的转化率大于15摩尔％。一个或多个实施方式包括上面任何一段 所述的方法，其中苯乙烯的选择性大于2摩尔％，乙苯的选择性大于10摩尔％。附图说明图I显示了苯乙烯生产方法的流程图。图2显示了另一种苯乙烯生产方法的流程图。专利技术详述引言和定义现在给出详细说明。所附权利要求书中的每一项限定一项独立专利技术，为了防止侵权，应认为该独立的专利技术包括权利要求中规定的各要素或限制的等同内容。根据上下文，以下所有提到的本“专利技术”，在一些情况下可以仅指某些具体的实施方式。在其他情况下，可以认为所提到的本“专利技术”是指一项或多项权利要求中叙述的主题，但不一定是所有权利要求中叙述的主题。以下将更详细地描述各项专利技术，包括具体实施方式、形式和实施例，但是各项专利技术并不限于这些实施方式、形式或实施例，说明书中包括这些实施方式、形式和实施例是为了使本领域的普通技术人员能够结合本专利中的信息和可用的信息与技术来实现和应用各项专利技术。本文使用的各种术语如下文所示。对于权利要求中使用但是下文中没有定义的术语，应给予在提交本申请时相关领域的人员按印刷出版物和公布的专利中的表述而赋予该术语的最宽泛的定义。此外，除非另有说明，否则，本文所述的所有化合物都可以是取代或未取代的，列出的化合物包括其衍生物。此外，各种范围和/或数值限制可能在下文清楚地陈述出来。应当认识到，除非另外指出，否则，端点是可以互换的。此外，任何范围包括落在清楚陈述的范围或限制之内的同样量级的迭代范围。苯乙烯生产方法一般包括使甲苯与作为共进料的甲醇或甲烷/氧气反应。在实践中，甲醇(CH3OH)往往脱氢形成副产物，导致甲苯转化率低于期望且/或选择性低于期望。本文所用的术语“选择性”是指输入物/反应物转化为所需输出物/产物的百分数。这种低转化率/选择性比率一般使工艺不经济。但是，本文所述的方法(特别是与所述方法结合的本文所述的催化剂)能够最大程度减少副产物的形成，从而导致转化率和/或选择性提高。在一个或多个实施方式中，苯乙烯生产方法包括在催化剂存在下，使甲苯与碳源反应，生成包含苯乙烯和乙苯的产物流，其中所述碳源可称作C1源(例如能够与甲苯交叉偶联，形成苯乙烯、乙苯或其组合的碳源)。例如，C1源可包括甲醇、甲醛或其混合物。或者，C1源包括与选自下面一种或多种物质的C1源反应的甲苯福尔马林(H2CO在水和MeOH中的37重量％-50重量％溶液)、三噁烷(1，3，5-三噁烷)、甲福尔赛(H2CO在甲醇中的55重量％溶液)、多聚甲醛和甲缩醛(二甲氧基甲烷)。在另一个实施方式中，C1源选自甲醇、甲醛、福尔马林、三噁烷、甲福尔赛、多聚甲醛和甲缩醛及其组合。甲醛可通过例如甲醇的氧化或脱氢生产。在一个实施方式中，甲醛通过甲醇脱氢生产，得到甲醛和氢气。此反应步骤一般得到无水甲醛流，从而免去了在甲醛与甲苯反应之前分离所形成的水的操作。以下方程式描述了脱氢过程CH3OH — CH2CHH2.甲醛也可通过甲醇氧化生产，得到甲醛和水。以下方程式描述了甲醇的氧化2CH30H+02 — 2CH20+2H20.若利用单独的过程得到甲醛，则可用分离单元使甲醛与氢气分离或者使水与甲醛 和未反应的甲醇分离，然后再使甲醛与甲苯反应，生产苯乙烯。这种分离可抑制甲醛通过氢化回到甲醇。然后，例如，可将纯化的甲醛送至苯乙烯反应器，并循环利用未反应的甲醇。虽然上述方程式显示甲苯与C1源的摩尔比是1:1，这种摩尔比不限于本专利技术的实施方式，可根据反应系统的操作条件和效率变化。例如，若将过量的甲苯或C1源送入反应区，则可在后面分离未反应的部分，并使其循环回到所述过程中。在一个实施方式中，甲苯与C1源的摩尔比范围是100:1至1:100。在另一个实施方式中，甲苯与C1源的摩尔比范围是例如50:1至1:50,或者20:1至1:20,或者10:1至1:10,或者5:1至1:5,或者2:1至1:2。苯乙烯生产方法一般包括将催化剂置于一个或多个反应器中。反应器可包括例如固定床反应器、流化床反应器、液流床反应器或其组合。能够在如本文所述的升高的温度和压力下操作以及能够使反应物与催化剂接触的反应器均视为在本专利技术的范围内。具体的反应器系统的实施方式可由本领域普通技术人员根据具体的设计条件和产量确定，并不意味着对本专利技术范围的限制。另一方面，所述一个或多个反应器可包括一个或多个催化剂床。当使用多个床时，可用惰性材料层将各床隔开。惰性材料可包括任何类型的惰性物质，如石英。在一个或多个实施方式中，反应器包括例如1-10个催化剂床或者2-5个催化剂床。此外，可将C1源和甲苯注入例如催化剂床、惰性材料层或其组合。或者，可将至少一部分C1源注入催化剂床，将至少一部分甲苯进料注入惰性材料层。在又一个实施方式中，可将C1源全部注入催化剂床，而将所有甲苯进料注入惰性材料层。或者，可将至少一部分甲苯进料注入催化剂床，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·托尔曼，
申请(专利权)人：弗纳技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：