脱氢烃化合物的制备方法技术

一种将链烷烃化合物，例如链烷或烷基芳烃化合物脱氢以制备不饱和烃化合物，例如烯烃或乙烯基芳族化合物或它们的混合物的方法，其中脱氢催化剂在反应器中在脱氢条件下与气态反应物烃接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1)专利
本专利技术大体上涉及烃转化领域，特别涉及将链烷烃脱氢转化成烯烃，和/或将低碳烷基芳烃转化成乙烯基芳烃。在一些优选具体实施方式中，本专利技术涉及将低碳链烷，例如乙烷、异丙烷、丙烷和丁烷，脱氢成它们相应的烯烃，例如乙烯、丙烯和丁烯；和/或将低碳烷基芳烃化合物，例如乙基苯、丙基苯和甲基乙基苯，脱氢成它们相应的乙烯基芳香(也就是“链烯基芳香”)烃化合物，分别例如苯乙烯、枯烯和α-甲基苯乙烯。本专利技术进一步包括包含烷基化和脱氢步骤的制备烯烃和乙烯基芳烃的综合方法。2)相关技术描述美国专利6,031,143及其相应的EP 0 905 112描述了如下制备苯乙烯的综合方法在烷基化反应器中加入苯和再循环乙烯以制备乙基苯，将烷基化流出物与乙烷混合并将混合物加入含催化剂的脱氢反应器中，该催化剂能够同时将乙烷和乙基苯脱氢。分离所得产物以产生苯乙烯与乙烯流，其中将乙烯再循环到烷基化反应器中。脱氢反应器优选为与流化床再生器连接的流化床反应器，催化剂以逆流形式在再生器和脱氢反应器之间流通。也就是说，催化剂从上方加入脱氢反应器并缓慢下降到底部，其与气相反应物逆流，后者上升通过反应器。在这种下降过程中，催化剂去活。从脱氢反应器底部取出失活催化剂并输送到再生器顶部，在此其与上升的热空气逆流地下降到底部。在这种下降过程中，催化剂中存在的碳质残余物烧尽，并在再生器底部收集再生催化剂，其随后循环回到脱氢反应器顶部。WO02/096844描述了对该方法的改进，其中利用低碳烷基烃载体(例如乙烷)将脱氢催化剂从再生器输送到脱氢反应器中。在输送过程中，使一部分载体脱氢(例如乙烷转化成乙烯)，并使催化剂冷却。EP1 255 719(和相应的共同待审美国专利公开US2003/0028059，都由本申请的受让人提交)描述了类似的使用苯和乙烷作原材料制备苯乙烯的综合方法。然而，该方法包括用于提高效率的附加分离和再循环步骤。例如，将离开脱氢反应器的脱氢流出物分离成其芳族和非芳族组分。将非芳族组分，也就是乙烷、乙烯和氢再循环到烷基化反应器中，在此将它们与苯混合。进一步分离芳族组分，例如回收苯乙烯，并将乙基苯再循环到脱氢反应器中。将烷基化流出物分离成其各组分，其中去除氢，并将乙烷和乙基苯引入脱氢反应器。脱氢反应器可以具有各种传统设计，包括固定、流化和传输床。所述脱氢法在使用乙烷和苯作原材料综合制备苯乙烯和乙烯方面是有效的。因此，这些方法有效地使苯乙烯的制备与作为乙烯源的轻质烃蒸汽裂化器的存在位置或其附近分离。然而，所述脱氢法使用相对较长的烃与催化剂之间的接触时间，而在反应温度下，导致热裂化、不合意的副反应和形成焦油和其它重质产品。WO02/096844提出以并流或“equicurrent”模式运行分流式(split)“提升管型“脱氢反应器的概念，其中气相反应物携带催化剂向上气动通过脱氢反应器。这种反应器的空速(GHSV)高于500h-1。将催化剂与烷基烃(例如乙烷)一起加入反应器，而在多数烷基烃已经脱氢并在催化剂温度已经降低后，在沿提升管合适的高度加入烷基芳族化合物，例如乙基苯。尽管没有提供具体例子或操作条件，但这种提升管反应器的使用可能减少反应物和催化剂在反应器内的接触时间。通常优化脱氢温度和停留时间以平衡催化和气相(热)反应的反应动力学。催化反应对所需产物产生高选择性，而气相反应产生许多不合意的产物和杂质。也就是说，尽管得到所需产物的催化反应动力学按指数规律地随温度提高，但气相反应动力学也是如此；因此，必须选择适当的停留时间和反应温度分布以驱使催化反应进行所需转化，同时不会使非选择性气相反应超出总产物选择性。提供一种使反应物与催化剂在反应温度下互相接触的时间最小化的装置和方法是有用的。当使用高度反应性催化剂(其可以迅速去活化)时，情况尤为如此。尽管不涉及上述参考文献中所述的“脱氢法”，但WO03/050065描述了制备苯乙烯的综合方法，其中在烷基化装置中将苯与“再循环”乙烯混合，将乙基苯的所得产品流与乙烷混合。与前述参考文献不同，该方法使用了氧化脱氢(氧代脱氢oxodehydrogenation)反应。也就是说，将来自烷基化装置的产品流与乙烷和氧混合，然后同时氧化脱氢以提供乙烯和苯乙烯。将所得乙烯再循环到烷基化装置中。氧代脱氢反应器据描述是在300至550℃的温度范围、1至30巴的压力范围、2000至6000h-1的气时空速下运行的流化床反应器，其中催化剂在流化床区域的停留时间为1至60秒。专利技术概述本专利技术可以克服现有技术的上述缺点，本专利技术包括使烃气流与脱氢催化剂在反应温度下接触相对较短的“接触时间”。在优选具体实施方式中，将低碳链烷，例如乙烷、丙烷和丁烷，脱氢成它们相应的烯烃，例如乙烯、丙烯和丁烯；和/或将低碳烷基芳烃化合物，例如乙基苯、丙基苯和甲基乙基苯，脱氢成它们相应的乙烯基芳烃化合物，分别例如苯乙烯、枯烯和α-甲基苯乙烯。 在另一具体实施例方式中，将上述脱氢法与作为综合方法一部分的烷基化步骤结合。还描述了许多补充的具体实施方式。附图简述附图说明图1显示了包括催化剂再生的本专利技术的一个具体实施方式的方块流程示意图，其中以单个烃进料点使用提升管反应器，该进料点用于1)仅仅链烷烃(例如乙烷)进料，2)仅仅烷基芳烃(例如乙基苯)进料，或3)混合进料(例如乙烷和乙基苯)。图2显示了包括催化剂再生的本专利技术的另一具体实施方式的方块流程示意图，其中使用具有多进料点构造的提升管反应器，也就是乙基苯和乙烷分开进料的构造。图3显示了包括串联构造的多个提升管反应器和催化剂再生的本专利技术的另一具体实施方式的方块流程示意图，图4显示了包括并联构造的多个提升管反应器和催化剂再生的本专利技术的另一具体实施方式的方块流程示意图。图5显示了与图4类似但是进一步包括催化剂再循环构造的本专利技术的另一具体实施方式的方块流程示意图。专利技术详述本专利技术涉及下列至少一种和优选两种的脱氢1)将链烷烃化合物，优选含有2至6个碳原子，但更优选少于5个碳原子的低碳链烷，例如乙烷、丙烷、异丙烷和丁烷，分别脱氢成相应的烯烃，也就是分别乙烯、丙烯和丁烯，和2)将烷基芳烃化合物，优选低碳烷基芳烃化合物，例如乙基苯、丙基苯、异丙基苯和甲基乙基苯脱氢成相应的乙烯基芳烃化合物(也就是“链烯基芳族化合物”)，也就是苯乙烯、枯烯或α-甲基苯乙烯。描述了本专利技术的一些具体实施方式，包括低碳链烷和烷基芳族化合物的同时和分别脱氢。本专利技术可用于分别由乙基苯和乙烷制备苯乙烯和乙烯。此外，可以分别由丙基苯和丙烷制备枯烯和丙烯。在相对较短的接触时间下进行本专利技术的脱氢反应以防止不合意的副反应和产物降解。此处使用的术语“平均接触时间”或“接触时间”是指平均摩尔数的气态烃分子在反应温度下与催化剂接触的时间，无论反应物是否转化成所需产物。术语“反应温度”是指产生明显量的化学反应时的温度，无论这些反应是否是将反应物转化成相应烯烃和乙烯基芳族产物的所需脱氢反应。换言之，反应温度是烃类不再稳定时的温度。术语“明显量”是指对该方法具有经济影响的可检测量。在本专利技术的多数具体实施方式中，反应温度高于大约500℃，并优选高于550℃。平均接触时间需要足够长以使可接受量的烃反应物脱氢，但是不要长到产生不可接受量的副产物。尽管所需接触时间与特定反应物、催本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将选自至少一种下列材料的烃脱氢的方法：ｉ）链烷烃，或ｉｉ）烷基芳烃；包括使含至少一种烃的气流与脱氢催化剂在反应温度和在并流通过脱氢反应器的情况下接触，其中烃与催化剂之间在脱氢反应器内的平均接触时间为大约０．５至大约１０秒。

【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：MT佩尔茨，SB多姆克，WM卡斯托，SJ汉珀尔，
申请(专利权)人：陶氏化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]