用于分阶段合成烷基溴的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及由烷基溴合成烃产物如高分子量烃、烯烃或其混合物的方法和系统，其中烷基溴的一个或多个流股可在不同温度下在先后或同时进行的阶段中发生反应。用于所述合成阶段中的催化剂可以相同或不同且至少在一种情况中，对所述催化剂进行选择以生成具有大量C6+链烷烃含量的烃产物。所述阶段可在一个或多个反应器中进行且所述催化剂可用于固定床或流化床中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在至少两个连续或并行阶段中将烷基溴合成为高分子量烃的方法和系统，更具体地，在一个或多个实施方案中，本专利技术涉及在不同进料和不同温度下运行的至少两个顺序或并行阶段中合成烷基溴的方法和系统。相关技术描述例如通过在足以生成高分子量C3+烃的温度下在合适催化剂如合成的结晶硅铝酸盐催化剂上进行转化，可将单溴化烷烃用于生产高分子量烃如C5+汽油范围和更重的烃、以及烯烃，在所述C3+烃中的C6+馏分主要是取代的芳族化合物。由于得自这种方法的高分子量烃的C6+馏分的芳族化合物含量高于用于生产“纯净”汽油发动机燃料所期望的含量，所以作为与石油衍生的石脑油或得自天然气加工的天然汽油的高辛烷共混组分以产生发动机燃料，C6+馏分是有价值的。石油衍生的石脑油或得自天然气加工的天然汽油典型地含有大量链烷烃且辛烷等级低。由此，需要一种方法，以在合适催化剂并在合适温度下合成单溴化烷烃以产生更高分子量的C3+烃，所述C3+烃的C6+馏分含有大量C6+链烷烃并由此芳族化合物的含量下降。在更低分子量的烷烃的溴化期间通常生成多溴化烷烃，尤其是二溴化的甲烷、三溴化的甲烷及其混合物，以及优选的单溴化烷烃。在如上所述在合适催化剂上转化烷基溴期间，这些多溴化烷烃的存在明显加快了焦炭的生成速率。这种焦炭的生成更快速地使得催化剂失活，导致在所述方法的碳功效的再生与下降之间的循环时间缩短。由此还需要明显减少在合成单溴化烷烃期间由于多溴化烷烃导致的焦炭的生成并提高更高分子量C3+烃的收率。专利技术概述为了实现上述和其他目的，且根据本专利技术的目的，如本文中所体现的且广泛描述的，本专利技术的一个特征是一种方法，所述方法包括提供烷基溴并在第一催化剂存在下并在足以生成第一烃产物的第一温度下使得所述烷基溴的至少第一部分发生反应，所述第一烃产物至少含有具有至少5个碳原子的烃并具有大量C6+链烷烃含量。在第二催化剂的存在下并在足以生成第二烃产物的第二温度下使得所述烷基溴的第二部分发生反应，所述第二烃产物至少含有具有至少5个碳原子的烃并具有大量取代的芳族化合物含量。在本专利技术的另一个特征中，一种方法包括提供含有较低分子量烷烃并具有小于约4. 0mol%C2+组分的第一进料气体流股并将溴与所述第一进料气体流股反应以生成第一烷基溴。在第一催化剂存在下并在足以生成第一烃产物的第一温度下，使得至少第一烷基溴反应，所述第一烃产物至少含有具有至少5个碳原子的烃并具有大量C6+链烷烃含量。将含有较低分子量链烷烃并主要具有C2+组分的第二进料气体流股与溴反应以生成第二烷基溴。在第二催化剂存在下并在足以生成第二烃产物的第二温度下，使得至少第二烷基溴反应，所述第二烃产物至少含有具有至少5个碳原子的烃并具有大量取代的芳族化合物含量。在本专利技术还另一个特征中，提供一种系统，所述系统具有第一合成区域和第二合成区域。所述第一合成区域含有合适的催化剂并经构造以在第一温度下由包含烷基溴的合成反应物生成含有链烷烃的烃产物。所述第二合成区域与所述第一合成区域流体连通，其含有第二合适催化剂并经构造以在第二温度下 由包含烷基溴的未反应部分的合成反应物生成含有取代的芳族化合物的烃产物。在本专利技术的还另一个特征中，提供一种系统，其具有第一溴化反应器、第一合成反应器、第二溴化反应器和第二合成反应器。第一溴化反应器经构造以由第一溴化反应物生成包含烷基溴的第一溴化产物，所述第一溴化反应物包含具有小于约4. 0mol%C2+组分的较低分子量烷烃。所述第一合成反应器与所述第一溴化反应器流体连通，其含有合适的催化剂并经构造以由第一溴化产物生成含有链烷烃的烃产物。所述第二溴化反应器经构造以由第二溴化反应物生成包含烷基溴的第二溴化产物，所述第二溴化反应物包含主要含有C2+组分的较低分子量烷烃。所述第二合成反应器与所述第二溴化反应器流体连通，其含有合适的催化剂并经构造以由第一溴化产物生成含有取代的芳族化合物的烃产物。所述第二合成反应器在高于所述第一溴化反应器的温度下运行。附图简述并入并构成说明书一部分的附图显示了本专利技术的实施方案，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。在所述附图中图I是本专利技术方法和系统的一个实施方案的简化的方块流程图。图2是本专利技术方法和系统的另一个实施方案的示意图。图3是本专利技术方法和系统的另一个实施方案的示意图。图4是本专利技术方法和系统的另一个实施方案的示意图。图5是本专利技术方法和系统的还另一个实施方案的示意图。图6是本专利技术方法和系统的还另一个实施方案的示意图。图7是本专利技术方法和系统的另外实施方案的示意图。图8是本专利技术方法和系统的还另外实施方案的示意图。优选实施方案详述如本文中所使用的，术语“烷基溴”是指单_、二-和三-溴化的较低分子量烷烃及其组合。如本文中所使用的术语“高分子量烃”是指包含C3链和更长烃链的烃。在某些实施方案中，可将高分子量烃直接用作产物(例如LPG、发动机燃料等)。在其他情况中，可将高分子量烃用作中间产物或用作进一步加工的原料。在其他情况中，可对高分子量烃进一步加工，从而例如生产汽油等级的燃料、柴油等级的燃料和燃料添加剂。在某些实施方案中，通过本专利技术的方法得到的高分子量烃能够直接用作具有大量链烷烃含量的发动机汽油燃料、用作燃料共混原料、或用作进一步加工的原料，例如为产生芳族化合物的聚合物如聚苯乙烯或相关聚合物的方法的芳族化合物、或进料到产生聚烯烃的方法的烯烃。如本文中所使用的术语“烯烃”是指含有2飞个碳原子和至少一个碳-碳双键的烃。如果需要，可对烯烃进行进一步加工。在某些情况中，通过本专利技术的方法产生的烯烃可在聚合反应(例如，使用金属茂催化剂的反应)中进一步反应以产生聚烯烃，所述聚烯烃可用于许多最终产物如塑料或合成润滑剂中。高分子量烃、烯烃或其混合物的最终用途可取决于用于下述方法和系统的合成部分中所使用的具体催化剂、以及所述方法中所使用的运行参数。受益于本专利技术，其他用途对本领域技术人员是显而易见的。较低分子量的烷烃可用作本文中所述方法的原料。如同整个本说明书所利用的，术语“较低分子量的烷烃”是指甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或两种以上这些单独烷烃的混合物。较低分子量的烷烃可以源自任意合适源如提供较低分子量烷烃的气体的任意一种源，无论其是自然发生的还是合成制得的。用于本专利技术方法中的较低分子量烷烃的源的实例包括但不限于，天然气、煤层甲烷、重新气化的液化天然气、得自气体水合物和/或水合甲烧(chlathrates)的气体、得自有机物质或微生物厌氧分解的气体、在加工浙青砂中得到的气体以及合成产生的天然气或烷烃。这些物质的组合在某些实施方案中可良好适用。 在某些实施方案中，期望对进料气体进行处理以除去不期望的化合物如硫化合物和二氧化碳。在任何情况中，重要的是要注意，对本专利技术的方法，在进料气体中能够容忍少量二氧化碳，例如小于约2mol%。用于本专利技术各种实施方案中的溴的合适源包括但不限于，元素溴、溴盐、含水氢溴酸、金属溴化物盐等。组合是合适的，但是如同本领域技术人员所理解的，使用多种源会造成额外的复杂化。下面对本专利技术的方法和系统的某些实施方案进行描述。尽管对所认为的所述方法所涉及的主要化学反应的主要方面按照所认为其应发生的进行了详细讨论，但是应理解，会发生副反应。不能认为本文中不能讨论任何特殊的副反应就意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.02 US 12/715,526;2011.02.17 US 13/030,0531.一种方法，包括 提供烷基溴； 在第一催化剂存在下并在足以生成第一烃产物的第一温度下使得所述烷基溴的至少第一部分发生反应，所述第一烃产物至少含有具有至少5个碳原子的烃并具有大量C6+链烷烃含量；和 在第二催化剂的存在下并在足以生成第二烃产物的温度下使得所述烷基溴的第二部分发生反应，所述第二烃产物至少含有具有至少5个碳原子的烃并具有大量取代的芳族化合物含量。2.权利要求I的方法，其中所述第一温度为约150°C 约300°C。3.权利要求2的方法，其中所述第一温度为约225°C 约275°C。4.权利要求I的方法，其中所述第二温度为约300°C 约450°C。5.权利要求4的方法，其中所述第二温度为约350°C 约425°C。6.权利要求I的方法，其中使得所述烷基溴的至少第一部分发生反应和使得所述烷基溴的至少第二部分发生反应的步骤同时发生。7.权利要求I的方法，其中使得所述烷基溴的至少第一部分发生反应和使得所述烷基溴的至少第二部分发生反应的步骤先后发生。8.权利要求7的方法，其中在使得所述烷基溴的至少第二部分发生反应的步骤期间，所述第一烃产物与所述烷基溴的所述第二部分同时存在。9.权利要求I的方法，其中所述第一催化剂和第二催化剂相同。10.权利要求I的方法，其中所述第一催化剂是结晶硅铝酸盐催化剂。11.权利要求10的方法，其中所述第一催化剂是沸石催化剂。12.权利要求I的方法，其中所述第二催化剂是结晶硅铝酸盐催化剂。13.权利要求12的方法，其中所述第二催化剂是沸石催化剂。14.一种方法,包括 提供含有较低分子量烷烃并具有约0. lmol°r约10. 0mol%C2+组分的第一进料气体流股； 将溴与所述第一进料气体流股反应以生成第一烷基溴； 在第一催化剂存在下并在足以生成第一烃产物的第一温度下，使得至少所述第一烷基溴反应，所述第一烃产物至少含有具有至少5个碳原子的烃并具有大量C6+链烷烃含量；提供第二进料气体流股，其含有较低分子量烷烃并主要具有C2+组分； 将溴与所述第二进料气体流股反应以生成第二烷基溴；和 在第二催化剂存在下并在足以生成第二烃产物的第二温度下，使得至少所述第二烷基溴反应，所述第二烃产物至少含有具有至少5个碳原子的烃并具有大量取代的芳族化合物含量。15.权利要求14的方法，其中所述第一温度为约150°C 约300°C。16.权利要求15的方法，其中所述第一温度为约225°C 约275°C。17.权利要求14的方法，其中所述第二温度为约300°C 约450°C。18.权利要求17的方法，其中所述第二温度为约350°C 约425°C。19.一种系统,包含第一合成区域，所述第一合成区域含有合适的催化剂并经构造以在第一温度下由包含烷基溴的合成反应物生成含有链烷烃的烃产物；和 第二合成区域，所述第二合成区域与所述第一合成区域流体连通，其含有第二合适催化剂并经构造以在第二温度下由包含所述烷基溴的未反应部分的合成反应物生成含有取代的芳族化合物的烃产物。20.权利要求19的系统，其中所述第二温度高于所述第一温度。21.权利要求19的系统，还包含 换热器，用于在所述第二合成区域之前加热所述烷基溴的未反应部分。22.权利要求19的系统，其中所述第一合成区域和第二合成区域包含在一个反应器中。23.权利要求19的系统，其中所述第一合成区域和第二合成区域包含在分开的反应器中。24.一种系统，包含 第一溴化反应器，其经构造以由第一溴化反应物生成包含烷基溴的第一溴化产物，所述第一溴化反应物包含具有约0. ImoPzT约10. 0mol%C2+组分的较低分子量烷烃； 第一合成反应器，所述第一合成反应器与所述第一溴化反应器流体连通、其含有合适的催化剂并经构造以由所述第一溴化产物生成含有链烷烃的烃产物； 第二溴化反应器，其经构造以由第二溴化反应物生成包含烷基溴的第二溴化产物，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·威库里斯，W·J·特纳，
申请(专利权)人：马拉索恩科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：