用于丙烯制造的双催化剂方法和系统技术方案

公开了由丁烯制造丙烯的方法和多级催化剂系统，其通过在具有复分解催化剂的复分解反应区中至少部分地复分解丁烯，以形成复分解反应产物，并且在具有裂化催化剂的裂化反应区至少部分地裂化复分解反应产物，以形成包括丙烯的裂化反应产物来进行。所述复分解催化剂可以是浸渍有金属氧化物的介孔二氧化硅‑氧化铝催化剂载体，所述金属氧化物具有包含5重量％至50重量％氧化铝的介孔二氧化硅‑氧化铝催化剂载体。所述裂化催化剂可以是MFI结构的含二氧化硅的催化剂。所述裂化反应区可以处于所述复分解反应区的下游。

Double Catalyst Method and System for Propylene Manufacturing

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于丙烯制造的双催化剂方法和系统相关申请的交叉参考本申请要求2017年1月20日提交的美国临时申请序列号62/448,495的权益。
本公开的实施例一般涉及催化丙烯制造，并且更确切地说，涉及将丁烯转化为丙烯。
技术介绍
近年来，对丙烯的需求显著增加，以供应正在增长的聚丙烯、环氧丙烷以及丙烯酸市场。目前，全世界制造的大多数丙烯是来自主要产生乙烯的蒸汽裂化装置的副产物，或来自主要产生汽油的流化催化裂化(fluidcatalyticcracking；FCC)装置的副产物。这些方法无法充分应对丙烯需求的快速增长。其它丙烯制造方法贡献了相对较少量的总丙烯产量。这些方法包括丙烷脱氢(PDH)、需要乙烯和丁烯的复分解反应、高苛刻度FCC、烯烃裂化以及甲醇制烯烃(MTO)方法。然而，丙烯需求已超过乙烯和汽油/分馏油需求，而丙烯供应并未跟上丙烯需求的这一增长步伐。
技术实现思路
因此，持续需要选择性制造丙烯的改进方法。本公开的实施例涉及通过多级催化剂系统由丁烯制造丙烯。根据一个或多个实施例，制备丙烯的方法可包含在可包含复分解催化剂的复分解反应区中至少部分地使丁烯复分解，以形成复分解反应产物。复分解催化剂可包含，由或基本上由浸渍有金属氧化物的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体组成，所述金属氧化物具有可包含5重量％至50重量％氧化铝的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体。所述方法还可包含在可包含裂化催化剂的裂化反应区中至少部分地裂化复分解反应产物，以形成裂化反应产物。裂化催化剂可包含，由或基本上由丝光沸石骨架反转(MordeniteFrameworkInverted；MFI)结构的含二氧化硅的催化剂组成，并且裂化反应产物可包含丙烯。根据另一实施例，用于由丁烯制造丙烯的多级催化剂系统可包括复分解反应区和复分解反应区下游的裂化反应区。复分解反应区可包括浸渍有金属氧化物的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体，所述金属氧化物可具有包含5重量％至50重量％的氧化铝的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体。裂化反应区可包含MFI结构的含二氧化硅的催化剂。MFI结构的含二氧化硅的催化剂可裂化复分解产物流以形成可包含丙烯的裂化产物流。所述实施例的另外特征和优点将在下面的具体实施方式中予以阐述，并且部分地通过所述具体实施方式对于所属领域技术人员来说将是显而易见的，或者通过实践所述实施例(包括下面的具体实施方式、权利要求书以及附图)而被认识。附图说明当结合以下附图阅读时，可最好地理解本公开的具体实施例的以下详细描述，附图中相同的结构用相同的附图标记表示，并且其中：图1示意性地描绘根据本公开的一个或多个实施例的固定床连续流动反应器，其包括复分解反应区和裂化反应区；图2为展示根据本公开的一个或多个实施例的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体的XRD曲线的X射线衍射(XRD)图；图3为展示介孔二氧化硅催化剂载体和浸渍有氧化钨的介孔二氧化硅催化剂载体的XRD曲线的XRD图；图4为展示根据本公开的一个或多个实施例的双级催化剂系统随时间和反应温度变化的性能的图；并且图5为展示根据本公开的一个的多个其它实施例的双级催化剂系统随时间和反应温度变化的性能的图。具体实施方式本公开的实施例涉及通过催化复分解和催化裂化将含有丁烯的烃物流转化为包含丙烯的物流的系统和方法。确切地说，本专利技术的实施例涉及多级(例如，双级)催化剂系统，其包含用于由含有丁烯的进料流制造丙烯的复分解和裂化催化剂。尽管为了简单和清楚起见在整个本公开中使用具有2种催化剂的双级催化剂系统，但可以理解，多级催化剂系统可包括多于2种催化剂，例如3种催化剂、4种催化剂、5种催化剂或甚至更多种催化剂。在一个或多个实施例中，复分解催化剂之后是裂化催化剂(即，串联)。复分解催化剂可以是复合催化剂，其包含浸渍有金属氧化物的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体，与其它复分解反应系统相比，其可以提供改进的丙烯产率，和任选地改进的丙烯和乙烯的组合产率。引入催化剂的烃物流可以是包含丁烯的任何物流，其可包括1-丁烯、顺-2-丁烯、反-2-丁烯或这些异构体的组合。在一个或多个实施例中，包含丁烯的烃物流可以是石脑油裂化过程所产生的萃余液流。如本公开中所使用，“反应器”是指其中一种或多种反应物之间可发生(任选地在一种或多种催化剂存在下)一种或多种化学反应的容器。举例来说，反应器可包括罐状或管状反应器，其被配置成以分批反应器、连续搅拌罐状反应器(CSTR)或塞式流动反应器形式操作。示例性反应器包括填充床反应器，例如固定床反应器和流化床反应器。示例性反应器可以垂直、水平或以垂直和水平之间的一定角度定向。示例性反应器也可以是上流式或下流式反应器。反应系统可包括一个或多个“反应区”。如本公开中所使用，“反应区”是指在反应器中发生特定反应的区域。举例来说，具有多个催化剂床的填充床反应器可具有多个反应区，其中每个反应区由每个催化剂床的体积限定。在另一非限制性实例中，多级催化剂反应系统可包括多个反应器，并且每个反应器可限定单独的“反应区”。在多催化剂反应系统的一个或多个实施例中，每个反应区中的催化剂可以具有来自其它反应区的相对较少量的不同类型的催化剂。举例来说，反应区可具有小于10重量％(wt％来自另一反应区的催化剂，或甚至小于5wt％来自另一反应区的催化剂。如本公开中所使用，“交叉复分解”是指涉及通过碳-碳双键的断裂和再生来重新分布烯烃片段的有机反应。交叉复分解可以如随后在本公开中提供的化学式2所示经复分解催化剂实现。在2-丁烯和1-丁烯的情况下，这些碳-碳双键通过复分解反应的重新分布产生丙烯和C5-C6烯烃。如本公开中所使用，“复分解催化剂”是指促进烯烃的复分解反应以形成其它烯烃的催化剂。复分解催化剂还可以通过异构化将2-丁烯转化为1-丁烯，其随后在本公开中提供的化学式1中示出。通过复分解催化剂将2-丁烯异构化为1-丁烯，反之亦然，可以是平衡反应，如具有单头的双向箭头所示。此外，“催化裂化”是指C4-C6烯烃催化转化为丙烯和其它烷烃、烯烃或烷烃和烯烃，例如C1-C2烯烃。如化学式3所示，“催化裂化”包括将戊烯、C6+烯烃和未转化的丁烯由复分解反应转化为丙烯、乙烯和一些高级烃，这取决于裂化条件。尽管未在化学式3中示出，但是也可以通过裂化反应产生轻质气体。化学式1：2-丁烯异构化为1-丁烯化学式2：交叉复分解化学式3：催化裂化关于化学式1-3，异构化、交叉复分解和裂化反应并不限于这些反应物和产物；然而，化学式1-3提供了反应方法的简化说明。如化学式2所示，复分解反应可在两种烯烃之间发生。与碳-碳双键的碳原子键合的基团可在分子之间交换，以产生具有交换基团的两种新烯烃。选用于烯烃复分解反应的特定催化剂通常可以确定是否形成顺式异构体或反式异构体，因为顺式或反式异构体的形成可以至少部分地随烯烃分子与催化剂的配位而变化，如可呈取代基对新形成的分子的碳-碳双键的空间影响。尽管在化学式2中示出了1-丁烯和2-丁烯交叉复分解成丙烯和2-戊烯，但是应理解，反应物流中一种或多种烯烃之间还可能发生其它二次交叉复分解反应或自复分解反应。在操作中，包含丙烯的产物流可以由含有丁烯的物流通过使含有丁烯的物流与包含复合的复分解催化剂和裂化催化剂的多级催化剂系统接触而经由复分解转化和裂化来产生。含有丁烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造丙烯的方法，所述方法包含：在包含复分解催化剂的复分解反应区中至少部分地复分解丁烯，以形成复分解反应产物，所述复分解催化剂包含浸渍有金属氧化物的介孔二氧化硅‑氧化铝催化剂载体，所述金属氧化物具有包含5重量％至50重量％氧化铝的介孔二氧化硅‑氧化铝催化剂载体；在包含裂化催化剂的裂化反应区中至少部分地裂化所述复分解反应产物，以形成裂化反应产物，其中所述裂化催化剂包含MFI结构的含二氧化硅的催化剂，并且所述裂化反应产物包含丙烯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.20 US 62/448,4951.一种制造丙烯的方法，所述方法包含：在包含复分解催化剂的复分解反应区中至少部分地复分解丁烯，以形成复分解反应产物，所述复分解催化剂包含浸渍有金属氧化物的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体，所述金属氧化物具有包含5重量％至50重量％氧化铝的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体；在包含裂化催化剂的裂化反应区中至少部分地裂化所述复分解反应产物，以形成裂化反应产物，其中所述裂化催化剂包含MFI结构的含二氧化硅的催化剂，并且所述裂化反应产物包含丙烯。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含将包含所述丁烯的进料流引入所述复分解反应区。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述进料流是来自流化催化裂化(FCC)反应器或乙烯裂化反应器的萃余液-2流。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述进料流包含：20wt％至60wt％顺-2-丁烯或反-2-丁烯或这两者；10wt％至20wt％1-丁烯；和5wt％至20wt％正丁烷。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述浸渍有金属氧化物的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体的所述介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体包含10重量％至40重量％氧化铝。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述浸渍有金属氧化物的组合催化剂载体的所述金属氧化物包含钼、铼、钨的一种或多种氧化物或这些氧化物的组合。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述浸渍有金属氧化物的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体的所述金属氧化物包含氧化钨。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述浸渍有金属氧化物的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体包含1重量％至30重量％氧化钨。9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述浸渍有金属氧化物的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体包含5重量％至20重量％氧化钨。10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述浸渍有金属氧化物的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体包括2.5nm-40nm的孔径分布。11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述浸渍有金属氧化物的介孔二氧化硅-氧化铝催化剂载体包含至少0.600cm3/g的总孔体积。12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述MF...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆尼尔·D·霍哈尔，费萨尔·H·阿尔莎菲，努尔·A·苏莱斯，索赫尔·K·谢赫，雷德·H·阿布达伍德，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯,SA