[發(fā)明專利]集成親水膜的烯烴水合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280059936.0
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN104039435A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿代什·哈拉利;W·徐;易卜拉欣·阿巴
• 申請（專利權(quán)）人: 沙特阿拉伯石油公司
• 主分類號(hào): B01J8/04
• 分類號(hào): B01J8/04;B01J8/00;C07C29/76;C07C31/12;C07C29/04
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 丁業(yè)平;高釗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備醇的系統(tǒng)和方法。更具體而言，本發(fā)明的領(lǐng)域涉及烯烴的直接催化水合以制備相關(guān)醇。

背景技術(shù)

將烯烴水合為醇、具體而言將丁烯水合為丁醇，是商業(yè)上的重要反應(yīng)。由烯烴獲得的醇具有多種重要的工業(yè)用途。醇(包括丁醇)是用于制備酮、酯和醚的溶劑和化學(xué)中間體。丁醇是潛在可使用的汽油燃料摻混添加劑，這是重要的消費(fèi)市場。與目前乙醇和MTBE的作用類似，丁醇可以作為燃料膨脹劑(fuel?expander)、辛烷值提升劑和氧合劑。

盡管有目前可用的方法，但是沒有特別有效的途徑來經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)混合丁醇。許多方法都需要預(yù)處理原料以分離特定類型的丁烯。轉(zhuǎn)換反應(yīng)往往形成醇與水的混合物，這種混合物需要進(jìn)行單獨(dú)的分離步驟。烯烴水合的單程轉(zhuǎn)化率很低，在某些情況下小于10％。

發(fā)明內(nèi)容

一種集成膜水合反應(yīng)器(membrane-integrated?hydration?reactor)能夠有效地利用水由烯烴制備相關(guān)醇產(chǎn)物，所述集成膜水合反應(yīng)器包括固體酸烯烴水合催化劑。該固體酸烯烴水合催化劑能夠有效地在烯烴水合工藝條件下利用水將烯烴轉(zhuǎn)化為相關(guān)醇。水合反應(yīng)器還包括具有進(jìn)料側(cè)(feed?side)和滲透物側(cè)(permeate?side)的親水膜。親水膜能夠有效地在烯烴水合工藝條件下選擇性地使水從進(jìn)料側(cè)單向滲透汽化至滲透物側(cè)。水的滲透汽化在親水膜的滲透物側(cè)形成滲透汽化的水產(chǎn)物。親水膜在烯烴水合條件下不能夠使相關(guān)醇滲透汽化或使烯烴滲透。水合反應(yīng)器還包括包含固體酸烯烴水合催化劑的生產(chǎn)區(qū)。生產(chǎn)區(qū)能夠有效地接收含有烯烴的烯烴原料和含有水的水原料。烯烴和水在固體酸烯烴水合催化劑的存在下密切地混合。生產(chǎn)區(qū)能夠有效地形成由相關(guān)醇和任何未反應(yīng)的水組成的生產(chǎn)區(qū)產(chǎn)物混合物。生產(chǎn)區(qū)還將生產(chǎn)區(qū)產(chǎn)物混合物輸送至相關(guān)分離區(qū)。水合反應(yīng)器還包括包含親水膜的相關(guān)分離區(qū)。相關(guān)分離區(qū)流體連接(fluidly?couples)至生產(chǎn)區(qū)，使得生產(chǎn)區(qū)產(chǎn)物混合物被導(dǎo)向親水膜的進(jìn)料側(cè)。相關(guān)分離區(qū)能夠有效地由生產(chǎn)區(qū)產(chǎn)物混合物形成并生產(chǎn)相關(guān)醇產(chǎn)物和滲透汽化的水產(chǎn)物。

在集成膜水合反應(yīng)器中，利用水由烯烴形成相關(guān)醇產(chǎn)物的烯烴水合方法包括將烯烴原料組合物引入水合反應(yīng)器的生產(chǎn)區(qū)的步驟。烯烴原料組合物包含至少一種丁烯異構(gòu)體。該方法包括將水引入生產(chǎn)區(qū)的步驟。該方法包括如下步驟：運(yùn)行集成膜水合反應(yīng)器，使得在生產(chǎn)區(qū)中在固體酸烯烴水合催化劑的存在下，利用水由烯烴原料組合物形成相關(guān)醇。該方法還包括運(yùn)行水合反應(yīng)器，使得由生產(chǎn)區(qū)中的相關(guān)醇與任何未反應(yīng)的水混合而形成生產(chǎn)區(qū)產(chǎn)物混合物的步驟。該方法也包括運(yùn)行水合反應(yīng)器，使得生產(chǎn)區(qū)使生產(chǎn)區(qū)產(chǎn)物混合物進(jìn)入相關(guān)分離區(qū)的步驟。該方法還包括運(yùn)行水合反應(yīng)器，使得相關(guān)分離區(qū)從生產(chǎn)區(qū)產(chǎn)物混合物中選擇性地除去任何未反應(yīng)的水的步驟。從生產(chǎn)區(qū)產(chǎn)物混合物中除去水形成了相關(guān)醇產(chǎn)物和滲透汽化的水產(chǎn)物。

集成膜水合反應(yīng)器(MIHR)能夠有效地由混合烯烴和水制備混合醇產(chǎn)物。混合醇無需進(jìn)行額外的分離或精制即可用于下游工業(yè)過程和消費(fèi)者應(yīng)用，包括用作汽油燃料添加劑。“石油-丁醇”可以替代汽油中目前的辛烷值增強(qiáng)添加劑，包括MTBE和精制乙醇。

用作烯烴水合方法中原料的混合烯烴包含至少一種丁烯。丁烯不需要在引入MIHR之前進(jìn)行預(yù)精制或分離以分離出丁烯。混合烯烴作為化學(xué)原料相對(duì)便宜。在使用前不需要進(jìn)行預(yù)處理或精制節(jié)約了能量并且避免了基建投資。

集成膜水合反應(yīng)器的生產(chǎn)區(qū)中包括固體酸烯烴水合催化劑。“固體催化劑”是指能夠有效地促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的非水溶性物質(zhì)。固體酸烯烴水合催化劑保持在MIHR的各個(gè)生產(chǎn)區(qū)內(nèi)。固體酸烯烴水合催化劑的例子包括離子交換樹脂、酸性形式的沸石以及在固體載體上負(fù)載的酸。使用MIHR的烯烴水合方法不需要使用液體酸作為催化劑。“液體酸”是可溶于水溶液中的酸。“液體催化劑”是水溶性雜多酸液體，包括硫酸和磷酸。液體酸需要再生或連續(xù)添加。液體酸也可能污染處理水，而人們期望無需過度處理即可將處理水再利用。

烯烴水合工藝和分離過程發(fā)生在集成膜水合反應(yīng)器產(chǎn)生相關(guān)醇產(chǎn)物之前。與常規(guī)的烯烴水合方法相比，MIHR促進(jìn)了水合反應(yīng)，提高了單程烯烴轉(zhuǎn)化率，并且提高了總體工藝產(chǎn)率。MIHR的構(gòu)造和運(yùn)行無需外部分離步驟和設(shè)備以除去水。