同时生产芳烃及乙烯和丙烯的整合方法技术

由低分子量烷烃（优选为甲烷）生产芳烃和乙烯和／或丙烯及任选的其它低级烯烃的整合方法，所述方法包括：（ａ）使至少一种低分子量烷烃（优选为甲烷）与卤素（优选为溴）在足以产生单卤代烷烃（优选为一溴甲烷）的条件下接触，（ｂ）在偶合催化剂存在下使单卤代烷烃反应以产生芳烃和Ｃ２＋烷烃，（ｃ）从步骤（ｂ）的产品混合物中分离芳烃以产生芳烃，和（ｄ）在烷烃裂化系统中使至少一部分Ｃ２＋烷烃裂化，以产生乙烯和／或丙烯及任选的其它低级烯烃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过溴化低分子量烷烃、特别是甲烷制备芳烃的方法。更特别地，本专利技术涉及同时生产芳烃和乙烯和/或丙烯的方法。
技术介绍
US 7，244, 867描述了一种方法，其中通过溴化形成溴代烷烃和氢溴酸，随后经晶体铝硅酸盐催化剂使所述溴代烃反应形成高分子量烃和氢溴酸，从而将包括甲烷、天然气或乙烷、丙烷等的低分子量烷烃转化为包括芳烃的高分子量烃。通过使反应产品物流与水接触和然后转化为可用于循环的溴而回收氢溴酸。回收较高分子量烃。在通过甲烷溴化产生一溴甲烷然后偶合一溴甲烷产生芳烃的生产芳烃如苯、甲苯和/或二甲苯(BTX)的方法中，偶合反应器产生溴化氢(HBr)和随意量的甲烷、轻组分(C2_5 烷烃和烯烃)和重组分(C9+芳烃和可能更高碳数的非芳烃)。基本的方法概念包括轻组分的循环，有可能循环至独立的溴化反应器，和应用甲烷和重组分作为燃料。轻组分比甲烷更易溴化，和如果在相同的溴化反应器中实施轻组分的溴化反应，则大部分轻组分将会转化为更高级溴化物(例如二溴乙烷、三溴丙烷等)。即使在单独的轻组分溴化反应器中，由于溴化速率随碳数的增加而增加，不可能在不过溴化的条件下实现高的乙烷、丙烷和/或丁烷转化率。另外，不管轻组分溴化构造如何，轻组分物流中存在的烯烃都将被溴化为烷基二溴化物。多溴化的轻组分衍生物降低了溴的效率，并且在偶合反应器中比一溴甲烷更容易形成焦炭。焦炭的形成代表着产率损失，并且必须频繁烧焦，这增加了方法的二氧化碳产生量，和降低了方法的可靠性。如果将多溴化的轻组分分离，所产生的物流可能具有高浓度的比一溴甲烷毒性更大的化合物。可以看出，提供其中轻组分和重组分均可以被转化为有用的产品的整合方法的构想是有利的。本专利技术将提供这样一种整合方法。
技术实现思路
本专利技术提供由低分子量烷烃(优选为甲烷)生产芳烃和乙烯和/或丙烯及任选的其它低级烯烃的整合方法，所述方法包括(a)使一种或多种低分子量烷烃(优选为甲烷)与卤素(优选为溴)在足以产生单卤代烷烃(优选为一溴甲烷)的条件下接触，(b)在偶合催化剂存在下使单卤代烷烃反应以产生芳烃和C2+烷烃(通常为C2_5烷烃)，(c)从步骤(b)的产品混合物中分离芳烃以产生芳烃，和(d)在烷烃裂化系统中使至少一部分C2+烷烃裂化，以产生乙烯和/或丙烯及任选的其它烯烃如丁烯、戊烯等。在一个实施方案中，可以在步骤(d)之前将同时生产的C4+烷烃和烯烃与c2_3烷烃和烯烃分离，或者送至步骤(d)。C2_3烷烃可以与C2-3烯烃分离，并且可以将C2-3烷烃在步骤(d)中裂化。 在另一个实施方案中，也可以在步骤(b)中产生C9+烃，通常为C9+芳烃(所述方法通常产生少于的C6+非芳烃)，其可以与步骤(b)的其它产品分离、加氢和然后经受烃裂化，以产生烯烃和/或芳烃。C9+烃加氢所应用的至少一部分氢气可以在步骤(d)中产生。在另一个实施方案中，可以分离在步骤(b)中产生的芳族C9+烃，并利用甲苯逆歧化以产生二甲苯和/或加氢脱烷基以产生苯、甲苯和/或二甲苯。在另一个实施方案中，可以回收至少一些未转化的甲烷和/或至少一些任意产生的甲烷，并循环回步骤(a)。在另一个实施方案中，可以将步骤(b)中产生的至少一些乙烷和/或丙烷循环回步骤(a)。在另一个实施方案中，可以在步骤(b)之前将步骤(a)的多溴甲烷物质与一溴甲烷分离，并且可以循环回步骤(a)。在一个实施方案中，在所述方法中产生溴化氢，和可以将至少一些如此产生的溴化氢转化为溴，所述溴可以循环回步骤(a)。在另一个实施方案中，在溴化步骤中产生溴化氢(HBr)，和可以在偶合步骤前将其脱除。在另一个实施方案中，至少一些HBr在C2+烷烃物流中存在，和可以在步骤(d)之前将其从中脱除。附图说明图1的流程图描述了本专利技术的方法。 具体实施例方式本专利技术提供由低分子量烷烃(主要为甲烷)生产芳族化合物和乙烯和/或丙烯的方法。其它烷烃如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷可以与甲烷混合。首先，通过使至少一种低分子量烷烃(优选为甲烷)与卤素(优选为溴)反应而发生卤化。由此产生的单卤代烷烃(优选为一溴甲烷)可以与合适的偶合催化剂接触，使单卤代烷烃与自身反应，产生更高分子量的烃如芳烃以中间分子量范围的烷烃和类似一些烯烃(特别是具有2-5个碳原子的那些物质)的混合物。也可以产生少量甲烷。可以使芳族化合物如苯、甲苯和二甲苯与甲烷和 C2+(通常为C2_5)烷烃和烯烃分离。在经过任选的脱除残余溴化氢的净化步骤后，可以在烷烃裂化系统中使C2+烷烃或其一部分发生裂化，以产生乙烯和/或丙烯。有可能可以产生 C2_3和/或C4+烯烃和/或二烯烃。这些物质可以循环回偶合或在步骤(d)中裂化(经过任选的加氢后)。在偶合步骤也可以产生较高分子量的芳烃，如那些含有九个或更多个碳原子的物质。这些C9+烃可以如下所述进行处理，且转化为烯烃和/或更想要的芳烃如苯、甲苯和/或二甲苯。烃原料可以包含低分子量的烷烃。低分子量的烷烃包括甲烷、乙烷和丙烷以及丁烷和戊烷。优选的原料为天然气，其包含甲烷，并且通常含有少量的乙烷、丙烷和其它烃。最优选的原料为甲烷。较高分子量的烃在这里定义为那些比低分子量烃原料组分具有更多碳原子数的烃。较高分子量的烃包括芳烃，特别是苯、甲苯和二甲苯(这里称作“BTX”)。在一个优选的实施方案中，可以在一定条件下实施偶合反应，从而使芳烃、特别是 BTX的生产最大化。芳烃的生产可以通过在合适的操作条件下应用合适的偶合催化剂来实现。代表性的卤素包括溴和氯。也可以构想应用氟和碘，但是不必产生等价的结果。 一些与氟相关的问题可以通过应用氟的稀释物流应对。预期的是对于烷基氟化物偶合和形成较高分子量的烃来说，将需要更加剧烈的反应条件。类似地，与碘相关的问题(例如一些碘反应的吸热特性)也可以通过在较高的温度和/或压力下实施卤化和/或偶合反应来应对。应用溴或氯是优选的，并且应用溴是最优选的。虽然如下描述可能只提到了溴、溴化和 /或溴代甲烷，但是这些描述也适用于应用其它卤素和卤代甲烷。可以在开放管、固定床反应器、管壳式反应器或其它合适的反应器中实施甲烷的溴化(在如下描述中将应用甲烷，但是按如上所讨论的，其它烷烃可以应用或者可以存在)，优选在溴化产品和反应物为气态的温度和压力下进行。为了有助于防止过度溴化和结焦，优选的是使溴和甲烷之间快速混合。例如，反应压力可以为约100-5000kPa，和温度可以为约150-600°C，更优选为约350-550°C，和甚至更优选为约400_515°C。更高的温度有利于形成焦炭，而更低的温度则需要更大的反应器。通过应用热或光可以引发甲烷溴化，其中应用热设施是优选的。也可以应用卤化催化剂。在一个实施方案中，反应器中可以含有卤化催化剂，例如沸石、无定形铝硅酸盐、酸性氧化锆、tungensteastes、固态磷酸、金属氧化物、混合的金属氧化物、金属卤化物、混合的金属卤化物(在这种情况下金属为例如镍、铜、铈、钴等)和/ 或如US 3，935，289和US 4，971，664中描述的其它催化剂，这两个专利文献在这里均全文引入作为参考。具体的催化剂包括金属溴化物(例如溴化钠、溴化钾、溴化铜、溴化镍、溴化镁和溴化钙)、金属氧化物(例如二氧化硅、二氧化锆和三氧化铝)或金属(例如钼、钯、钌、 铱或铑)本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种由低分子量烷烃（优选为甲烷）生产芳烃和乙烯和／或丙烯的整合方法，所述方法包括：（ａ）使至少一种低分子量烷烃（优选为甲烷）与卤素（优选为溴）在足以产生单卤代烷烃（优选为一溴甲烷）的条件下接触，（ｂ）在偶合催化剂存在下使单卤代烷烃反应以产生芳烃和Ｃ２＋烷烃（通常为Ｃ２－５烷烃），（ｃ）从步骤（ｂ）的产品混合物中分离芳烃以产生芳烃，和（ｄ）在烷烃裂化系统中使至少一部分Ｃ２＋烷烃裂化，以产生乙烯和／或丙烯。

【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：H·L·H·方，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL