将烃转化为含氧化合物的方法技术

本发明专利技术提供了在催化剂存在下将烃转化为醇的方法，所述方法具有降低的ＣＯ↓［２］排放水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将烃转化为醇的改良的方法，其中首先将所述烃转 化为合成气，接着在催化剂存在下将所述合成气转化为醇，所述方 法具有显著降低的碳氧化物排放水平。具体而言，本专利技术涉及将烃转化为醇的改良的方法，其中首先 将所述烃转化为合成气，接着在改性的硫化钼基催化剂、或改性的甲醇基催化剂和/或改性的费-托(Fischer-Tropsch)催化剂和/或装载于 载体上的铑催化剂的存在下，将所述合成气转化为醇，所述方法具 有显著降低的碳氧化物排放水平。近年来，对醇(诸如曱醇、乙醇和更高级醇)的应用和需求的增加 日益提高了对涉及醇生产的方法的兴趣。可通过例如糖和/或纤维质 材料的发酵生产所述醇。或者，可从合成气生产醇。合成气是指在合成气工厂中，从碳源，诸如天然气、石油、生物质和含碳材料(包括煤、可回收塑料、城市废弃物或任何有机材料)生产的氢气和碳氧化物的组合。因此， 醇和醇衍生物可以提供生产有价值的化学物质和燃料的非基于石油的途径。一般而言，醇(例如曱醇)的生产通过三个步骤发生合成气制 备、曱醇合成和曱醇纯化。在合成气制备步骤中，可能应用附加的 阶段，通过该阶段处理原料，例如，在将原料转化为合成气之前将 其纯化以移除硫和其它可能的催化剂毒物。还可以在合成气制备之 后进行这一处理，例如，当使用煤或生物质时即可如此。从合成气生产醇的反应通常是产热的。认为C2和C2+醇的形成 通过在改性的曱醇催化剂和硫化钴钼催化剂存在下形成曱醇来进 行。然而，曱醇的生产受到平衡的限制，因此需要高压以获得可行的产率。因此，如在美国专利3,326,956号中的公开，由于产生曱醇 的反应显示出体积的减少，可以通过施加压力来提高产率。现在改 良的催化剂已经允许在降低的反应温度下达到可行的甲醇形成率， 因此可以实现在较低反应压力下的工业操作，例如，通常在5-10 Mpa的标称压力和约150摄氏度至450摄氏度范围的温度下工作的 氧化铜-氧化锌-氧化铝催化剂超过许多催化剂，包括 CuO/ZnO/Al203 、 CuO/ZnO/Cr203 、 ZnO/Cr203和装载于载体上的 Fe、 Co、 Ni、 Ru、 Os、 Pt和Pd催化剂。低压、铜基甲醇合成催化 剂可购自诸如英国的BASF、 ICI Ltd.和Haldor-Topsoe。采用铜基催 化剂所得到的曱醇产率通常超过99.5%，基于存在的CO+C02的转化合物的副产物。在活性水煤气变换催化剂(诸如曱醇催化剂或钴钼 催化剂)存在下，水与一氧化碳形成C02和氢气为平衡反应。由 Helge Holm-Larsen在1994年11月30日至12月1日的瑞士日内瓦 世界曱醇会议(World Methanol Conference)上发表的题为"Selection of Technology for Large Methanol Plants(大型曱醇工厂生产技术的选 择)"的文章中综述了甲醇生产的发展并显示了曱醇生产成本的进一用于生产C2和C2+醇的其它方法包括后文描述的方法；US 4,122,110涉及在20-250巴的压力以及约150摄氏度-400摄氏度之间 的温度下、在催化剂的存在下，使一氧化碳和氢气反应生产醇、尤 其是直链饱和一级醇的方法，其特征在于所述催化剂含有至少4种 主要元素(a)铜、(b)钴、(c)至少一种选自铬、铁、钒和锰的元素 M、以及(d)至少一种碱金属。US 4,831,060涉及应用催化剂，任选还采用助催化剂，从一氧化 碳和氢气生产混合醇的方法，其中所述催化剂金属是钼、钨或铼， 并且所述助催化剂金属是钴、镍或铁。采用费-托助催化剂，例如碱 金属或碱土系列金属或更小量的钍促进该催化剂，并通过形成硫化物对其进一步处理。可通过选择催化剂组分之间的紧密接触程度来 选择混合醇级分的构成。Journal of Catalysis(催化剂)114, 90-99 (1988)公开了在 CuO/ZnO/A1203上从合成气形成乙醇的机制。通过将13C甲醇加入 原料中，随后测量产物乙醇中碳的同位素分布，来研究在固定床微 反应器中，采用CuO/ZnO甲醇催化剂，从CO和H2形成乙醇的过 程。目前，烃转化为醇中有两个主要问题需要解决。第一个问题主要是环境影响，因为当在一体化方法(integrated process)中生产并应用合成气时，通常通过燃烧含碳燃料来得到形成 合成气所需的高温，结果产生了稀释的二氧化碳。除此之外，由于在合成气转化为C2和C2+醇的过程中产生水， 在含氧化合物合成阶段，由于所使用的常规催化剂(即活化的水煤气被转化为二氧化碳和氬气。因此，在整个一体化方法中，产生了大 量的二氧化碳并释放到环境中。对以上问题的主要解决方法是在该方法的醇合成阶段应用常规 高级醇催化剂，导致在必需的气体循环过程中积累了烷烃(丧失了选 择性的缘故)，因此必须进行清除。 一般将清除流进行燃烧或焚烧， 这将在总碳排放中增加大量的C02。大气中存在的二氧化碳水平是当今世界所关注的环境问题，二 氧化碳被认为是最主要的"温室气体"，因此是当前大气中主要的 污染物之一。为这一原因，全球均极其关注如何在工业处理中尽最 大可能减少二氧化碳的排放。与首先将烃转化为合成气，接着将合成气转化为醇的烃转化为 醇的方法相关的第二个问题与该方法的总热效应相关。历史上有过 许多尝试以有效地利用在合成气转化为醇阶段所产生的热，例如通 过从过量热产生蒸汽，随后应用该蒸汽以对动力转换过程(power7说明书第4/17页 alternative processes)提供能量。然而，取决于所讨论的生产场所，这 并不是总是可能的。因此，最近更多的兴趣是试图以更局部的方式 (即在一体化方法中)改善所产生的热的效率。因此，本专利技术的目的是解决上述问题，以及提供在C02排放和 能量效率方面得到改善的将烃转化为醇的方法，其中首先将烃转化 为合成气，接着将所述合成气转化为醇。具体而言，本专利技术涉及在C02排放和能量效率方面得到改善的 将烃转化为醇的方法，其中首先将烃转化为合成气，接着优选在改 性的硫化钼基催化剂、改性的曱醇基催化剂和/或改性的费-托 (Fischer-Tropsch)催化剂和/或装载于载体上的铑催化剂的存在下将所 述合成气转化为醇。附图说明图1代表本专利技术方法的一个实施方案。所述实施方案包括本发 明的方法步骤。图1中的字母标记与本说明书和所附权利要求书中 使用的那些相对应。图2代表本专利技术方法的另一实施方案。所述实施方案包括本发 明的任选和/或优选方法步骤。图2中的字母标记与本说明书和所附 权利要求书中使用的那些相对应。由此，本专利技术提供了将烃原料转化为醇的方法，其中首先将烃 转化为合成气，随后将所述合成气转化为醇，其特征在于以下连续 的步骤1. 在合成气反应器中将烃原料转化为流A，其主要包含碳氧化 物和氢气的混合物；2. 在含氧化合物合成反应器中，在催化剂的存在下、在150-400。C之间的温度和20-200巴的压力下，将至少部分流A转化为醇 流B,其主要包含曱醇、乙醇、丙醇、H2、 Cl-C3烷烃、CO、 C02 和水；3. 将流B分离为含有CO、 Cl-C3烷烃、H2和曱醇的流C;含 有C02的流D;并且回收含有乙醇、丙醇和水本文档来自技高网...

【技术保护点】
将烃原料转化为醇的方法，其中首先将烃转化为合成气，随后将所述合成气转化为醇，其特征在于以下连续的步骤：　１）．在合成气反应器中将烃原料转化为流Ａ，其主要包含碳氧化物和氢气的混合物；　２）．在含氧化合物合成反应器中，在催化剂的存在 下、在１５０－４００℃之间的温度和２０－２００巴的压力下，将至少部分流Ａ转化为醇流Ｂ，其主要包含甲醇、乙醇、丙醇、Ｈ２、Ｃ１－Ｃ３烷烃、ＣＯ、ＣＯ２和水；　３）．将流Ｂ分离为含有ＣＯ、Ｃ１－Ｃ３烷烃、Ｈ２和甲醇的流Ｃ；含有ＣＯ２的流Ｄ ；并且回收含有乙醇、丙醇和水的流Ｅ；　４）．处理部分流Ｃ，以将所述部分分离为包含ＣＯ的流和包含Ｈ２和Ｃ１－Ｃ３烷烃的流；　５）．将至少部分流Ｃ与来自步骤４的包含ＣＯ的流再次导入步骤２的含氧化合物合成反应器中；以及　６）．将 至少部分流Ｄ再次导入至步骤１的合成气反应器中。

【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：BP格雷西，MK李，
申请(专利权)人：英国石油化学品有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]