用于提质烷烃和烷基芳族烃的方法和系统技术方案

提质烃的方法。在一些实施方案中，方法可包括在第一转化区域内使含烃进料与第一催化剂接触，所述第一催化剂可包括设置在载体上的第8

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提质烷烃和烷基芳族烃的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求具有提交日期为2020年5月8日的美国临时申请号63/022,034和具有提交日期为2020年6月11日的欧洲专利申请号20179510.1的优先权和权益，其全部的公开内容通过引用全部并入本文。
[0003]领域
[0004]本公开内容涉及用于提质烷烃和/或烷基芳族烃的方法和系统。更具体地，本公开内容涉及用于在至少存在产生第一流出物的第一催化剂和产生包括一种或多种提质烃和分子氢的第二流出物的第二催化剂的情况下脱氢、脱氢芳构化和/或脱氢环化一种或多种烷烃和/或一种或多种烷基芳族烃的多级方法和系统。
[0005]背景
[0006]催化脱氢、脱氢芳构化和脱氢环化烷烃和/或烷基芳族烃是工业上重要的化学转化方法，其是放热的和平衡限制的。可通过各种不同的负载催化剂颗粒体系例如基于Pt、基于Cr、基于Ga、基于V、基于Zr、基于In、基于W、基于Mo、基于Zn和基于Fe的体系来完成烷烃例如C2‑
C
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烷烃和/或烷基芳族烃例如乙基苯的脱氢。在现有的丙烷脱氢方法中，某一方法使用氧化铝负载的氧化铬催化剂，其提供大约50％的最高丙烯收率之一(90％丙烷选择性下55％丙烷转化率)，其在大约560℃至650℃的温度下并在20kPa
‑
绝对值至50kPa
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绝对值的低压力下获得。期望提高丙烯收率而不必在这样低的压力下操作从而提高脱氢方法的效率。
[0007]提高脱氢方法的温度是根据方法的热力学提高方法的转化率的一种方式。例如，在670℃、100kPa
‑
绝对值下，在不存在任何惰性/稀释剂的情况下，通过模拟估计平衡丙烯收率为大约74％。然而在这样高的温度下，催化剂颗粒非常快速地失活和/或丙烯选择性变得不经济地低。催化剂颗粒的快速失活被认为是由焦炭沉积至催化剂颗粒上和/或活性相的聚集引起的。焦炭可通过使用含氧气体燃烧去除，然而，活性相的聚集被认为在燃烧过程期间加剧，这快速地降低催化剂颗粒的活性和稳定性。
[0008]因此，需要用于脱氢、脱氢芳构化和/或脱氢环化烷烃和/或烷基芳族烃的改进方法和系统。本公开内容满足这一需要和其它需要。
[0009]概述
[0010]提供了用于提质烷烃和/或烷基芳族烃的多级方法和系统。在一些实施方案中，多级烃提质方法可包括(I)在第一转化区域内使含烃进料与第一催化剂接触，所述第一催化剂可包括设置在载体上的第8
‑
10族元素，以实现一部分的含烃进料的脱氢、脱氢芳构化和脱氢环化中一种或多种，从而产生可包括一种或多种提质烃、分子氢和未转化的含烃进料的第一转化区域流出物。方法可还包括(II)在第二转化区域内使第一转化区域流出物与第二催化剂接触，所述第二催化剂可包括设置在载体上的第8
‑
10族元素，以实现至少一部分的未转化的含烃进料的脱氢、脱氢芳构化和脱氢环化中一种或多种，从而产生可包括额外量的一种或多种提质烃和分子氢的第二转化区域流出物。含烃进料可包括C2‑
C
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线性或支化的烷烃中的一种或多种，C4‑
C
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环状烷烃中的一种或多种，C8‑
C
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烷基芳族烃中的一种或
多种或它们的混合物。含烃进料和第一催化剂可在至少20kPa
‑
绝对值的烃分压下接触在0.1秒
‑
3小时范围内的时间段，其中烃分压是含烃进料中任何C2‑
C
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烷烃和任何C8‑
C
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烷基芳族烃的总分压。第一转化区域流出物和第二催化剂可在至少20kPa
‑
绝对值的烃分压下接触在0.1秒
‑
3小时范围内的时间段，其中烃分压是第一转化区域流出物中任何C2‑
C
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烷烃和任何C8‑
C
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烷基芳族烃的总分压。第一转化区域流出物可具有在300℃
‑
850℃范围内的温度。第二转化区域流出物可具有在350℃
‑
900℃范围内的温度。第二转化区域流出物的温度可大于第一转化区域流出物的温度。第一催化剂和第二催化剂可具有相同组成或不同组成。第一催化剂和第二催化剂各自包括0.05重量％
‑
6重量％的第8
‑
10族元素，基于载体的重量。载体可包括以下中的至少一种：w重量％的第2族元素，x重量％的第4族元素，y重量％的第12族元素和z重量％的具有原子数为21、39或57
‑
71的元素，基于载体的重量，其中w、x、y和z独立地在0
‑
100范围内，其中基于载体的重量任何第2族元素与重量％m相关，基于载体的重量任何第4族元素与重量％n相关，基于载体的重量任何第12族元素与重量％p相关，和基于载体的重量任何具有原子数为21、39或57
‑
71的元素与重量％q相关，m、n、p和q独立地为在1
‑
100范围内的数，和基于载体的重量w/m+x/n+y/p+z/p之和为≥1。一种或多种提质烃可包括脱氢的烃、脱氢芳构化的烃、脱氢环化的烃或它们的混合物。
[0011]在其它实施方案中，多级烃提质方法可包括(I)在第一转化区域内使含烃进料与第一多个流化催化剂颗粒接触，所述第一多个流化催化剂颗粒可包括设置在载体上的第8
‑
10族元素，以实现第一部分的含烃进料的脱氢、脱氢芳构化和脱氢环化中一种或多种，从而产生可包括焦化的第一催化剂颗粒、一种或多种提质烃、分子氢和未转化的含烃进料的第一转化区域流出物。方法可还包括(II)在第二转化区域内使第一转化区域流出物与第二多个流化催化剂颗粒接触，所述第二多个流化催化剂颗粒可包括设置在载体上的第8
‑
10族元素，以实现至少一部分的未转化的含烃进料的脱氢、脱氢芳构化和脱氢环化中一种或多种，从而产生可包括焦化的第二催化剂颗粒、额外量的提质烃和额外量的分子氢的第二转化区域流出物。含烃进料可包括C2‑
C
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线性或支化的烷烃中的一种或多种，C4‑
C
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环状烷烃中的一种或多种，C8‑
C
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烷基芳族烃中的一种或多种或它们的混合物。含烃进料和第一多个流化催化剂颗粒可在至少20kPa
‑
绝对值的烃分压下接触在0.1秒
‑
2分钟范围内的时间段，其中烃分压是含烃进料中任何C2‑
C
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烷烃和任何C8‑
C
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烷基芳族烃的总分压。第一转化区域流出物和第二多个流化催化剂颗粒可在至少20kPa
‑
绝对值的烃分压下接触在0.1秒
‑
2分钟范围内的时间段，其中烃分压是第一转化区域流出物中任何C2‑
C
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.多级烃提质方法，包括：(I)在第一转化区域内使含烃进料与第一催化剂接触，所述第一催化剂包含设置在载体上的第8
‑
10族元素以实现一部分的含烃进料的脱氢、脱氢芳构化和脱氢环化中一种或多种从而产生包含一种或多种提质烃、分子氢和未转化的含烃进料的第一转化区域流出物；(II)在第二转化区域内使第一转化区域流出物与第二催化剂接触，所述第二催化剂包含设置在载体上的第8
‑
10族元素，以实现至少一部分的未转化的含烃进料的脱氢、脱氢芳构化和脱氢环化中一种或多种，从而产生包含额外量的一种或多种提质烃和分子氢的第二转化区域流出物；其中：含烃进料包含C2‑
C
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线性或支化的烷烃中的一种或多种，C4‑
C
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环状烷烃中的一种或多种，C8‑
C
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烷基芳族烃中的一种或多种或它们的混合物；含烃进料和第一催化剂在至少20kPa
‑
绝对值的烃分压下接触在0.1秒
‑
3小时范围内的时间段，其中烃分压是含烃进料中任何C2‑
C
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烷烃和任何C8‑
C
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烷基芳族烃的总分压；第一转化区域流出物和第二催化剂在至少20kPa
‑
绝对值的烃分压下接触在0.1秒
‑
3小时范围内的时间段，其中烃分压是第一转化区域流出物中任何C2‑
C
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烷烃和任何C8‑
C
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烷基芳族烃的总分压；第一转化区域流出物具有在300℃
‑
850℃范围内的温度；第二转化区域流出物具有在350℃
‑
900℃范围内的温度；第二转化区域流出物的温度大于第一转化区域流出物的温度；第一催化剂和第二催化剂具有相同组成或不同组成；第一催化剂和第二催化剂每种包含0.05重量％
‑
6重量％的第8
‑
10族元素，基于载体的重量；该载体包含：以下中的至少一种：w重量％的第2族元素，x重量％的第4族元素，y重量％的第12族元素和z重量％的具有原子数为21、39或57
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71的元素，基于载体的重量，其中w、x、y和z独立地在0
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100范围内，其中：基于载体的重量任何第2族元素与重量％m相关，基于载体的重量任何第4族元素与重量％n相关，基于载体的重量任何第12族元素与重量％p相关，和基于载体的重量任何具有原子数为21、39或57
‑
71的元素与重量％q相关，m、n、p和q独立地为在1
‑
100范围内的数，和基于载体的重量w/m+x/n+y/p+z/p之和为≥1；和一种或多种提质烃包含脱氢的烃、脱氢芳构化的烃、脱氢环化的烃或它们的混合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中第一催化剂和第二催化剂中至少一者设置在固定床内；和/或第一转化区域和第二转化区域中至少一者设置在固定床反应器内。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中第一催化剂和第二催化剂中至少一者为流化催化剂颗粒的形式。4.根据权利要求1所述的方法，其中满足以下中的至少一种：(i)第一催化剂和第二催化剂为流化催化剂颗粒的形式；和(i)第一和第二转化区域基本上绝热。
5.根据权利要求4所述的方法，其中满足以下中的至少一种：(i)第一催化剂与第一转化区域内含烃进料中任何C2‑
C
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烷烃和任何C8‑
C
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烷基芳族化合物的总量之比在1至100的范围内，以重量比重量为基础；(ii)第二催化剂与第二转化区域内第一转化区域流出物中任何C2‑
C
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烷烃和任何C8‑
C
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烷基芳族化合物的总量之比在1至50的范围内，以重量比重量为基础；和(iii)第一催化剂和第二催化剂的总量与第二转化区域内第一转化区域流出物中任何C2‑
C
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烷烃和任何C8‑
C
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烷基芳族化合物的总量之比在2至150的范围内。6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其中满足以下中的至少一种：(i)当第一催化剂最初与含烃进料接触时，第一催化剂的温度比第一转化区域流出物的温度高10℃
‑
200℃；和(ii)当第二催化剂最初与第一转化区域流出物接触时，第二催化剂的温度比第二转化区域流出物的温度高30℃
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300℃。7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中第一转化区域和第二转化区域设置在提升管反应器或下行床反应器内。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使含烃进料与第一催化剂接触产生焦化的第一催化剂和使第一转化区域流出物与第二催化剂接触产生焦化的第二催化剂，该方法还包括：(III)使焦化的第一催化剂、焦化的第二催化剂、或者焦化的第一催化剂和焦化的第二催化剂与氧化剂接触，以实现至少一部分的焦炭的燃烧，从而产生燃烧气体和再生的第一催化剂、再生的第二催化剂、或者再生的第一催化剂和再生的第二催化剂。9.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤(III)中，满足以下中的至少一种：(i)焦化的第一催化剂颗粒、焦化的第二催化剂颗粒、或者焦化的第一催化剂颗粒和焦化的第二催化剂颗粒和氧化剂在580℃
‑
1,100℃、优选650℃
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1,000℃、更优选700℃
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900℃、或更优选750℃
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850℃范围内的温度下接触；和(ii)焦化的第一催化剂颗粒、焦化的第二催化剂颗粒、或者焦化的第一催化剂颗粒和焦化的第二催化剂颗粒和氧化剂在5kPa
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绝对值
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1,000kPa
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绝对值、优选10kPa
‑
绝对值
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500kPa
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绝对值、或更优选20kPa
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绝对值

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍筱颖，J，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：