[发明专利]低级烷烃转化为芳香烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从低级烷烃生产芳香烃的方法。

背景技术

预期苯有全球的短缺，而苯是制备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。

为了努力满足对重要石化产品的增长性全球需求，各种工业和学术研究者已经工作了几十年以从成本有利的轻质链烷烃(C₁-C₄)原料开发制备轻质芳香烃、苯、甲苯、二甲苯(BTX)的催化剂和方法。针对这种应用所设计的催化剂通常含有结晶铝硅酸盐(沸石)材料如ZSM-5和一种或多种金属如Pt、Ga、Zn、Mo等，以提供脱氢功能。乙烷和其他低级烷烃的芳构化在高温和低压下是热力学上有利的，无需向进料中添加氢。不幸地是，由于形成了不希望的表面焦炭沉积，其阻塞了进入催化剂的活性位点，这些工艺条件也促使了快速催化剂失活。

一种规避这种快速失活问题的方法是设计一种以一个或多个催化剂床为特征的低级烷烃芳构化方法，其中催化剂床在适合于发生芳构化的反应条件和适合于从催化剂去除积聚的焦炭以恢复活性的再生条件之间快速而连续地循环。

由于烷烃芳构化反应的高度吸热特征，需要在循环的反应和再生步骤之间保持热平衡。

发明概述

本发明涉及用于低级烷烃芳构化的固定床方法，其利用被第二种惰性固体材料稀释的烷烃芳构化催化剂。本发明需要通过掺入相对于催化剂床中的催化剂材料具有相似的或提高的比热和热导率的无催化活性的固体，来满足对热平衡、充分的热量传递、和满意的活性要求的需要。

提供了一种生产芳香烃的方法，其包括：(a)使低级烷烃进料与固体颗粒状的芳香烃转化催化剂在固定床反应区接触，以生产芳香烃和其他产物，由此，所述催化剂至少部分由于形成不希望的焦炭沉积而失活，(b)在再生条件下，周期性地再生所述催化剂，(c)使芳香烃与其它产物及未反应的低级烷烃分离，和(d)任选地将未反应的低级烷烃再循环到反应区，其中所述固定床反应区还包括一定体积的无催化活性的固体。

在本发明的一个实施方式中，无催化活性的固体的比热至少是约0.2Btu/(lb-°R)(约0.8kJ/(kg-°K))。在另一实施方式中，无催化活性的固体的比热在操作温度下是从约0.2至约0.4Btu/(lb-°R)(约0.8至约1.7kJ/(kg-°K))。

“在操作温度下”涉及当温度从室温上升至反应温度时，比热可能发生的变化(例如，下述的DENSTONE80床支撑介质的比热在室温下是约1.05，在本发明的反应温度范围内是1.18)。操作温度通常是约200至约1000℃，优选约300至约850℃，最优选约575至约750℃。

附图说明

图1是流程图，阐明了从低级烷烃生产芳香烃(苯和高级芳香烃)的工艺方案。

发明详述

本发明是生产芳香烃的方法，所述方法包括将通常含有至少约50％(重量)的低级烷烃的烃原料和催化剂组合物在约200至约1000℃、优选约300至约850℃、最优选约575至约750℃的温度下和约0.01至约0.5MPa的压力下接触，所述催化剂组合物适合于促进低级烷烃反应成芳香烃如苯。本发明方法的主要期望的产物是苯、甲苯和二甲苯。

原料中的烃可以包括乙烷、丙烷、丁烷、和/或C₅₊烷烃或其任意组合。优选地，大部分的原料是乙烷和丙烷。原料可能还含有其他它含有3至8个碳原子之间的开链烃作为共反应剂。这样的添加的共反应剂的具体例子是丙烯、异丁烷、正丁烯和异丁烯。烃原料优选含有至少约30％(重量)的C_2-4烃，更优选至少约50％(重量)。