[發(fā)明專利]烯烴的生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880052623.X
• 申請(qǐng)日: 2018-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN110997603B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·M·韋斯;全昌旻;D·A·班達(dá)里;F·巴拉伊;S·劉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ?？松梨诳萍脊こ坦?/a>
• 主分類號(hào): C07C5/42
• 分類號(hào): C07C5/42;C07C5/48
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 彭立兵;林柏楠

本公開涉及可用于烷烴的氧化脫氫以形成烯烴(例如用于將乙烷轉(zhuǎn)化成乙烯)的方法、組合物和系統(tǒng)。該方法使用氧轉(zhuǎn)移劑并可在任何合適的反應(yīng)器，包括逆流反應(yīng)器、循環(huán)流化床反應(yīng)器或循環(huán)并流反應(yīng)器中進(jìn)行。

領(lǐng)域

公開了可用于在不存在燃燒過程的情況下進(jìn)行脫氫反應(yīng)的反應(yīng)器和材料。

背景

乙烯和丙烯是石油化學(xué)工業(yè)的重要基礎(chǔ)材料，并可用于生產(chǎn)聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和許多其它。另外，乙烯和丙烯用于生產(chǎn)具有商業(yè)利益的許多其它化學(xué)品。

盡管許多化學(xué)工藝已知用于形成乙烯和丙烯，但最常用的工藝是氣態(tài)烴的熱脫氫或衍生自原油和天然氣冷凝物的加工的輕質(zhì)液體組分(例如乙烷)的高溫蒸汽裂化。在這種工藝中，如乙烷和丙烷之類的氣體暴露于極高溫度條件，以導(dǎo)致從兩個(gè)相鄰碳原子的每一個(gè)上脫除氫原子，以形成相應(yīng)的烯烴。但是，該工藝非常吸熱并且必須生成大量能量以提高烴和反應(yīng)器的溫度到足以進(jìn)行脫氫的水平。

已提出的另一種烴脫氫方法是氧化脫氫(ODH)，其中使氧轉(zhuǎn)移劑(OTA)或氧化催化劑與例如乙烷在中等溫度條件下接觸，并且來自各個(gè)碳的一個(gè)氫與氧轉(zhuǎn)移劑或催化劑的氧原子組合，以提供乙烯和水作為主要產(chǎn)物。ODH的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在反應(yīng)過程中形成的H₂和CH₄少于在熱脫氫法的過程中產(chǎn)生的這些副產(chǎn)物的量。ODH反應(yīng)的一個(gè)缺點(diǎn)在于作為低價(jià)值副產(chǎn)物形成一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO₂)。ODH反應(yīng)的另一個(gè)缺點(diǎn)在于必須從進(jìn)料氣體或反應(yīng)器產(chǎn)物中分離氮?dú)?。由于這些物類的低沸點(diǎn)，通過蒸餾將氮?dú)馀c氧氣或輕烯烴分離是昂貴的。

化學(xué)循環(huán)(CL)是一種動(dòng)態(tài)過程，其中使用這樣的材料，例如金屬氧化物(其充當(dāng)氧轉(zhuǎn)移劑或OTA)為反應(yīng)提供氧之類的元素，在此期間該材料本身發(fā)生還原。還原的氧化物或金屬隨后在第二反應(yīng)器中或如果使用固定床，在第二步驟中再氧化。結(jié)果是CL工藝通過使用本身能夠發(fā)生氧化和還原的固相材料將整個(gè)工藝物理(或時(shí)間)分離成單獨(dú)的氧化和還原步驟。CL之前已用于能量轉(zhuǎn)化、重整和水煤氣變換工藝。重要的是，供入CL工藝的氧化和還原料流從不互相混合并因此進(jìn)行“無混合(unmixed)”反應(yīng)。

CL法使得ODH反應(yīng)器能夠克服通過蒸餾分離氮?dú)獾奶魬?zhàn)。在一種形式中，使用至少兩個(gè)固定床反應(yīng)器，各自具有OTA床，至少第一反應(yīng)器具有氧化形式的OTA且至少第二反應(yīng)器具有還原形式的OTA。在具有氧化OTA床的第一反應(yīng)器中進(jìn)行ODH，在第二反應(yīng)器中用含氧氣體再生還原的OTA床。一旦第一反應(yīng)器中的OTA耗盡，將ODH反應(yīng)切換到第二反應(yīng)器并對(duì)第一反應(yīng)器施以再生/氧化。使反應(yīng)器熱平衡以使通過氧化OTA釋放的熱供應(yīng)該工藝所需的能量。在一些情況下，使用額外的能量源加熱反應(yīng)器的進(jìn)料，這增加成本和不合意的排放。

建議用于該工藝的其它反應(yīng)器包括移動(dòng)床反應(yīng)器，如流化床反應(yīng)器，其在操作上相當(dāng)昂貴和復(fù)雜。固定床和移動(dòng)床反應(yīng)器的一個(gè)缺點(diǎn)在于它們對(duì)氣體溫度的控制有限，氣體溫度對(duì)反應(yīng)而言是重要的。在這兩種情況下，較冷的烴進(jìn)料都必須接觸熱OTA以引發(fā)反應(yīng)。因此，烴可能在熱裂化反應(yīng)發(fā)生前接觸OTA，這可能影響和甚至降低反應(yīng)產(chǎn)率。再生氣體和烴氣體的流為相同方向，意味著流出物在反應(yīng)器中的蒸氣的大致最高溫度下離開反應(yīng)器。這種設(shè)計(jì)提高該方法的熱需求和用于熱交換的資本。此外，部分由于熱交換器通常位于反應(yīng)器外，設(shè)計(jì)用于此類反應(yīng)器中的熱反應(yīng)的快速驟冷系統(tǒng)具有挑戰(zhàn)性。為了實(shí)現(xiàn)此類反應(yīng)中的高產(chǎn)率，通常需要快速驟冷。此外，通常通過將來自烯烴產(chǎn)物的熱轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器后的熱交換器中的沸水來實(shí)現(xiàn)快速驟冷，這需要額外能量加熱水和使水沸騰。有利的是找出用于進(jìn)行化學(xué)循環(huán)ODH的合適的流通型(flow?through)固定床反應(yīng)器和用于這樣的用途的有效OTA材料。