[发明专利]丙烷和丁烷转化为芳香烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从丙烷和/或丁烷生产芳香烃的方法。更具体地说，本发明涉及脱氢芳构化过程中增加从丙烷和丁烷的混合物生产苯的两阶段方法。

背景技术

预期苯有全球的短缺，而苯是制造重要的石化产品例如苯乙烯、苯酚、尼龙和聚氨酯等所需要的。通常，苯及其它芳香烃是通过利用溶剂萃取方法，从非芳香烃分离富含芳族化合物的原料馏份，例如通过催化重整方法生产的重整油和通过石脑油裂解方法生产的裂解汽油而获得的。

为了应对这种预期的供应短缺，已经研究了用于专门从每分子含有六个以下碳原子的烷烃生产芳香烃(包括苯)的许多催化剂和方法。这些催化剂通常是双官能的，含有沸石或分子筛材料以提供酸度以及一种或多种金属例如Pt、Ga、Zn、Mo等等以提供脱氢活性。例如，美国专利4,350,835描述了利用含有少量Ga的ZSM-5-型家族的结晶沸石催化剂，将含乙烷的气态进料转变成芳香烃的方法。作为另一个例子，美国专利7,186,871描述了利用含有Pt和ZSM-5的催化剂对C1-C4烷烃的芳构化。

多数低级烷烃脱氢芳构化方法在一步中进行反应。例如，EP 0147111描述了一种芳构化方法，其中C3-C4进料与乙烷混合，并且全部在单个反应器中一起反应。少数方法包括两个分开的步骤或阶段。例如，US 3,827,968描述了一种包括低聚反应继之以芳构化的方法。US 4,554,393和US 4,861,932描述了用于丙烷的两阶段方法，包括脱氢继之以芳构化。这些例子均没有提到低级烷烃在两个阶段中都发生芳构化的两阶段方法。

丙烷和丁烷的芳构化导致由于氢解作用产生的大量乙烷和甲烷副产物。乙烷比丙烷或丁烷更难以转变成苯，因为它反应性较低。一般地，副产物乙烷不发生进一步反应，这造成从丙烷和/或丁烷进料的芳香烃收率较低。如果可以实现副产物乙烷向芳香烃的显著水平的转化，将是所期望的。

提供一种轻质烷烃脱氢芳构化方法，其中(a)能够优化混合烷烃中每个组分的转化，(b)苯的最终收率大于任何其他单个芳香族产物，和(c)最小化产生不期望的甲烷副产物，将是有优势的。

发明概要

上述问题通过设计如下所述的两步法来解决。

本发明提供了丙烷和/或丁烷转化成芳香烃的方法，其包括：首先将丙烷和/或丁烷进料在芳构化催化剂存在下、在最大化所述丙烷和/或丁烷转化成第一阶段芳香族反应产物的第一阶段反应条件下进行反应，将第一芳香族反应产物与第一阶段反应产生的乙烷分离，将乙烷在芳构化催化剂存在下、在最大化乙烷转化成第二阶段芳香族反应产物的第二阶段反应条件下进行反应，并任选地将任何未反应的乙烷与第二芳香族反应产物分离。

在第一和第二阶段的任一或两个阶段中，也可能产生主要包括甲烷和氢气的燃料气体。所述燃料气体可以在任一或两个所述阶段中与芳香族反应产物分离。因此，燃料气体可能是本发明方法的附加产物。

附图说明

图1是示意性流程图，阐明了利用反应器-再生器的一阶段方法，从至少含有丙烷和丁烷的进料生产芳香烃(苯和高级芳烃)的工艺方案。

图2是使用两阶段反应器-再生器体系从丙烷和丁烷进料生产芳香烃(苯和高级芳烃)的示意性流程图。

图3是示意流程图，使用两阶段反应器-再生器体系从丙烷和丁烷进料以及从通向第一阶段芳构化反应器的来自再循环流的共同进料的乙烷生产芳香烃(苯和高级芳烃)。

发明内容

本发明是生产芳香烃的方法，其包括在约400至约700℃的温度下和约0.01至约1.0Mpa的绝对压力下，使含有丙烷和/或丁烷、优选至少20wt％丙烷以及可能的其他烃例如乙烷的烃原料与适合于促进这样的烃反应成芳香烃例如苯的催化剂组合物接触。每小时的气体时空速度(GHSV)可以在约300至约6000的范围。这些条件用于每个阶段，但是所述阶段中的条件可以相同或不同。所述条件可以对于第一阶段中丙烷和丁烷的转化以及第二阶段中乙烷的转化进行优化。在第一阶段中，反应温度优选在约400至约650℃的范围，最优选约420至约650℃，在第二阶段中，反应温度优选在约450至约680℃的范围，最优选约450至约660℃。本发明方法主要期望的产品是苯、甲苯和/或二甲苯(BTX)。在一种实施方式中，可以对于丙烷和/或丁烷向芳香烃的转化来优化第一阶段反应条件。第二阶段反应条件可以对于乙烷向芳香烃的转化进行优化。