[发明专利]混合低级烷烃转化成芳烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从混合低级烷烃生产芳烃的方法。更具体地说，本发明涉及在脱氢芳构化方法中增加从乙烷和丙烷的混合物或乙烷、丙烷和丁烷的混合物产生苯的产量的两阶段方法。

背景技术

预期苯有全球性短缺，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，苯及其他芳烃是通过利用溶剂萃取法，将富含芳族化合物的原料馏分(例如通过催化重整法产生的重整油和通过石脑油裂解法产生的裂解汽油)与非芳烃分离而获得的。

为了应对这种预期的供应短缺，已经研究了特意用于从每分子含有六个或更少碳原子的烷烃生产芳烃(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提供酸度以及一种或多种金属例如Pt、Ga、Zn、Mo等提供脱氢活性。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化成芳烃的方法。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。

大多数的低级烷烃脱氢芳构化方法在一步中执行所述反应。例如，EP0147111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进行反应。这些方法中的少数包括两个分开的步骤或阶段。例如，US3,827,968描述了一种包括低聚反应接着芳构化的方法。US4,554,393和US4,861,932描述了用于丙烷的两步骤方法，其包括脱氢接着芳构化。这些例子均没有提到其中低级烷烃芳构化在两个阶段中均发生的两阶段方法。

各种烷烃转化成芳烃的容易度随着碳数增加而增加。当由乙烷和高级烃组成的混合进料在单阶段中转化为苯加上高级芳烃时，所选择的反应强度是由期望的总烃类转化率目标决定的。如果希望或需要显著水平的乙烷转化率，这可以采用在较高温度的强度下操作这样的一阶段方法。这种较高强度的负面后果是致使更高级烃例如丙烷可能发生非选择性的副反应，导致过度氢解成为价值较低的甲烷。净结果是显著减少苯及其他芳烃的总收率。

有利的是提供一种轻质烷烃脱氢芳构化方法，其中(a)能够优化混合烷烃进料中每个组分的转化率，(b)苯的最终收率大于任何其他单一芳族产物的收率，和(c)使不想要的甲烷副产物的产生最小化。

发明概述

根据本发明，通过使用乙烷来提高第一阶段期间达到的对芳烃的选择性，然后在第二阶段提高乙烷向芳烃的转化率，从而解决了上述问题。这通过设计如下所述的两阶段方法来实现。

本发明提供了一种方法，所述方法包括：a.)在第一阶段中将包含丙烷和乙烷的低级烷烃进料与芳构化催化剂在第一阶段反应条件下接触，产生包含乙烷和芳烃的第一阶段产物流；b.)从第一阶段产物流分离芳烃，形成芳烃产物流和第二阶段进料；和c.)将所述第二阶段进料与芳构化催化剂在第二阶段中在第二阶段反应条件下接触，产生包含乙烷和芳烃的第二阶段产物流，其中第一阶段产物流中的乙烷量等于低级烷烃进料中乙烷量的80％至300％，而第二阶段产物流中的乙烷量等于第二阶段进料中乙烷量的最多80％。

在第一和第二阶段的任一个或两个阶段中，也可以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族反应产物分离。因此，燃料气体可以是本发明方法的附加产物。

附图说明

图1是示意性流程图，其示出了利用一阶段反应器-再生器方法，从至少含有乙烷和丙烷的混合低级烷烃进料生产芳烃(苯和更高级芳烃)的过程方案。

图2是使用两阶段反应器-再生器系统，从至少含有乙烷和丙烷的混合低级烷烃进料生产芳烃(苯和更高级芳烃)的示意性流程图。

发明详述