由低级烷属烃制备烯烃的方法技术

本发明专利技术涉及由低级烷属烃制备烯烃的方法。特别是，本发明专利技术涉及一种由乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷和异戊烷制备烯烃的方法，优选的是利用在动态停留时间由大约０．１至大约２．０秒、温度为大约９００°Ｆ至大约１６００°Ｆ的中等或高活性的脱氢催化剂。本发明专利技术还涉及由相应的烷属烃制备某种烯烃，也涉及制备混合烯烃的方法。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。低级烃的脱氢作用可以有几种方法来进行。以下，将对丙烷的脱氢作用进行研究，此外，本文所说明的方法同样适用于其它的低级烃的脱氢作用。低级烃的意义是具有5个碳原子或者小于5个碳原子的烃，即，乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷和异戊烷。 本
的人们已经知道，丙烷脱氢作用生成丙烯，例如，可以通过吸热的汽相脱氢作用来进行。该脱氢作用可以由加热或催化反应来发生。同时，也发生其它的热反应，它们是热解和/或降解丙烷分子而生成小于丙烯的化合物。另外，丙烯本身进行了所不希望的热降解反应。丙烷脱氢作用的基本反应包括下列所示的反应 所有这些反应，对于每磅原料来说均需要相当大量的热。工业上是在热解盘管的裂解反应器中，由热裂解丙烷来制备丙烯，同时产生相当大量的乙烯和甲烷;或通过丙烷的催化脱氢作用;以及或用加热或用催化反应裂解较重化合物时，由流出物中回收同时生成的丙烯来制备。催化脱氢作用一般在固定床反应器中发生，在其中，丙烷通过催化剂床，并发生反应。方法和选择取决于丙烷生成所需要的丙烯的选择性和/或转化率。对于生成丙烯来说，不选择热裂解反应，该方法产生了相当大量的共生的乙烯和甲烷。不过热裂解可以达到对原料的完全转化，从而消除了原料的再循环。如果需要对丙烯的制备方法进行选择的话，即相对于每单元的丙烷原料，选择较高收率的丙烯，则优选的是催化脱氢作用。该催化剂使得脱氢作用基本上在比热脱氢作用所需要的较低的温度下来进行反应。这种较低的温度抑制了所不希望的热裂解反应，并且对于每单元的丙烷来说，得到了高收率的丙烯。然而，在这些较低的温度下，由于平衡作用，限制了绝对的转化率。因此，当丙烯的选择性高时，其转化率就低。因此，这一方法基本上需要使没有进行反应的原料进行循环。对于利用固定床技术使烃类进行的催化脱氢作用存在着几种工业上的方法。这些方法或者是绝热的，或者是等温的来进行。有两种主要的利用在催化剂上进行绝热转化的工业方法。方法中的一种，对于吸热脱氢作用反应的加热是以通过将反应器中进料进行预热使其温度高于反应器出口的温度来作为条件的。该丙烷原料利用某种惰性稀释剂被高度的稀释(蒸汽或氢/甲烷)。这种稀释剂主要是作为热的载体同时也用于减少催化剂中毒之用。催化剂逐渐的由床中被除去、经再生和回用。该循环速率十分低;床的转换率以数天来计量，并且不是一种热的来源。“流动床”的操作是十分复杂的、机械的，并且局限于十分低的循环中。由于脱氢作用反应，对于每单元的丙烷来说，需要相当大量的热，其缺点之处在于为了稀释混合物将需要将丙烷预热至非常高的温度，而造成在进入催化剂床之前有相当大范围的热反应。这将导致在该体系中具有对丙烯的较差的选择性。为了克服这一点，稀释剂的流速一般要等于或者大于原料的流动。高的稀释剂的流动降低了该方法设备的容量。脱氢反应一般以二步或三步来进行。在每一步中，特殊的进行反应的原料混合物要再加热以提供所需要的热来完成该反应。为了获得工业上可以接受的转化量和减少原料的热裂解作用，中间步骤的温度在565℃和630℃之间是必要的了。与高的稀释量相当，在高选择性所需要的温度下，每通过一次，平衡过程限制了该反应只达到大约40%的转化率。如果目的是为了将所进入的原料完全转化，则需要将未反应的原料进行再循环。在每通过一次为40%的转化率的情况下。对于每1.0磅的进料来说，则需要将1.5磅的再循环原料加入到反应器中。由于反应器的利用效率仅仅是40%(甚至未考虑稀释作用)，因此低的转化率和高的稀释剂，说明设备能力的利用是低效率的。对于使用的加入原料来说，对于1比1克分子的稀释速率，反应器的容量仅具有20%的能力。此外，该高的再循环速率和高的稀释剂则需要大量的后续的分离设备。另外的绝热转化方法是将原料混合物通过高的预热的固定催化剂床。作为这一反应方法，该催化剂会逐渐地将其自身的热给予反应，并被冷却，导致在整个反应时间内改变其转化率。最终(时间以分来计量)，由于控制的原因其转化量变的太低而使反应器脱离开流程。此时通过直接与热的燃烧气体接触而被预热的第二反应器则接通了物料流。一个连续的方法通过几个反应器同时的循环作用可以达到。这包括了复杂的阀门和控制体系。在该方法中的转化率要比前述的方法稍高(平均为60%)，不过该方法仍然需要大量的再循环。另外，转化率随时间而变化，并且燃烧的产物(由再加热循环气产生的)污染所生成的流动气体。在一个非绝热的工业方法中，该烃类的催化脱氢作用是在管状反应器的燃烧的气体中进行的。在这些反应器中，一般只能达到40(摩尔)%的转化率。此外，该方法需要大量的热空气的再循环，从而消耗大量的能量。在该方法中，许多管道还需要达到高的容量。另外的非绝热的方法包括在近于等温的固定床反应器中的烃的催化固定床脱氢作用，(可参见，例如，Moller等人的美国专利4，287，375)。该管状反应器浸入在保持温度为600℃的等温的熔化的盐浴中，而该反应温度则比该熔化的盐浴温度低大约20℃。在该方法中，水蒸汽/乙基苯混合物以大约1.2～1.5Kg蒸汽/1.0Kg烃的比例导入到脱氢作用反应器中。高的稀释用量导至了低的原料容量。二种非绝热方法遇到了把热量提供给固定床催化剂的困难。一种额外加热的方法是如上所述的预热原料和/或稀释剂。该技术在反应器容量和选择性上具有相反的作用。第二个方法是将床分离成许多较小的床，即管子，并且让热量通过管壁而流动，这需要复杂的机械体系，但是如上述所说的，是可以作到的。在这些固定床体系中，要达到短的动态停留时间是十分困难的。当气体在催化剂床流动时，压力要降低。为了避免大量的所不希望有的压力降低，该气体速度必须慢和催化剂的颗粒尺寸必须大。对于低的气体速度来说，该固定床必须很浅并且有所希望的横截面区域，以保持高的容量。这不仅导致原料进入催化剂床的分配问题，而且也导致产品的分配问题，该产品为冷却介质，一旦产品离开催化剂床，则会停止连续反应中的所不希望的热的付反应的发生。对于上述的管状反应器来说，分配作用是特别关键的。另外，对于低的压力(降)来说，需要大的催化剂颗粒，以对反应产生明显的抗扩散作用，这样使其不可能在短的停留时间内的反应。由于所有的反应是连续地进行，直到或者将原料消耗完毕或者直到该方法的操作条件已经改变，因此有进一步考虑停留时间的必要。催化反应一般由在催化剂床的引出端存在的气体产品所停止，但是这并不能停止热反应，为了降低温度并停止热反应必须从体系中除去热量，或者将冷却介质加入到气体产品中去。作为固定床体系来说，或者具有许多管道，或者具有高的横截面积，它们都不能较好的适于快速的除去热或者快速的引入冷却介质以冷却气体产品和防止进一步的反应。因此，在通常的脱氢反应体系中，要达到低的动态停留时间是困难的，这样，这些体系就不能达到不损失选择性的有利的反应温度。这些转化体系还具有包括热的导入、原料分配及与原料无关的压力(降)等的限制。因此，本
中，如果脱氢作用的方法能够以在高的温度、短的动态停留时间，低的压力(降)、低的原料稀释量、高的转化作用和高的选择性的操作和能够便于催化剂的再生作用来作为条件，则就可以表明是一种显著的进步。由此，本专利技术的目的是提供一种关于在每通过一次的高的转化速率下的，由5个碳原子(或小于此数值)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由具有５个或较少碳原子的烷属烃制备烯烃的方法，它包括：（ａ）将脱氢催化剂导入到下流的管式反应器的顶部，以产生催化剂流；（ｂ）将包括具有５个或较少碳原子的烷属烃的原料流在原料导入点导入到催化剂流中；（ｃ）在混合区，混合催化剂流和原料流，以产生混合物料流；（ｄ）将混合气流向下流动通过一反应区，该区温度为大约９００°Ｆ至大约１６００°Ｆ，压力为大约１０至大约１００ｐｓｉｇ，以产生某种包括烯烃的流出物；和（ｅ）将流出物流通过一分离器，以把催化剂与流出物分离，从而产生一种分离的催化剂流和一种清亮的流出物流；其中，所说的方法的动态停留时间是由大约０．１至大约２．０秒。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RJ加特赛德，AR约翰逊，
申请(专利权)人：史东及韦伯斯特工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]