[发明专利]合成气转化成烯烃的方法

说明书

本发明涉及一种将包含CO和H₂的气体混合物转化成烯烃的方法，所述方法包括使用第一催化剂以将CO和H₂转化成二甲醚，和使用用于将二甲醚转化成烯烃的第二催化剂将由其形成的气体混合物转化成烯烃产物。本发明还涉及一种由碳或烃制备烯烃的方法。

引言

鉴于用作制备低级烃及其衍生物的原料的矿物油藏日益稀缺，制备该类商业化学品的替代方法变得日益重要。在获得低级烃及其衍生物的替代方法中，通常使用特殊催化剂以在最大选择性下由其他原料和/或化学品获得低级烃及其衍生物，尤其是例如不饱和低级烃。就此而言，重要的方法包括将作为原料的甲醇催化转化的那些，这通常可获得烃及其衍生物以及芳族化合物的混合物。

在该类催化转化的情况下，特别的挑战是精选(refine)其中所用的催化剂以及方法方案及其参数以使得在该催化转化中以最大选择性形成少数非常特定的产物。因此，特别地根据其中主要获得的产物对这些方法进行命名。在过去的数十年中，能将甲醇转化成烯烃的这些方法获得了特别的关注，因此被称为甲醇至烯烃方法(用于将甲醇转化成烯烃的MTO方法)。为此，已特意开发了催化剂和方法，其将甲醇经由二甲醚中间体转化成其中主要组分为乙烯和丙烯的混合物。

例如，US4,049,573涉及一种将低级醇及其醚，尤其是甲醇和二甲醚选择性转化成具有高比例C₂-C₃烯烃和单环芳烃化合物，尤其是对二甲苯的烃混合物的催化方法。

Goryainova等在Petroleum Chemistry2011，第51卷，第3期，第169-173页中描述了使用含镁沸石将二甲醚转化成低级烯烃。

用于该类方法中的原料，尤其是甲醇和二甲醚通常通过重整天然气获得，其中可将该重整步骤集成至该方法中从而经由许多中间体由天然气获得烃产物。就此而言，应提及例如Haldor--TIGAS方法，其中首先通过重整由天然气、水蒸汽和氧气的混合物获得合成气，然后通过催化反应将其转化成甲醇，最终在甲醇至汽油方法(MTG方法)中转化成含汽油的产物(参见例如F.J.Keil，Microporous and Mesoporous Materials1999，第29卷，第49-66页)。

Lee等在Fuel Science and Technology International1995，第13卷，第1039-1057页中也描述了由合成气生产汽油，其中所得的中间体不是甲醇，而是二甲醚。因此，首先由合成气获得二甲醚，然后催化转化成汽油。

尽管在可用于制备烃产物的原料及其转化产物的选择方面具有优势，然而仍需要给出更高转化效率的新型方法和催化剂。更特别地，持续需要由原料出发，经由最少数量的中间体以非常高的选择性获得了所需最终产物的新型方法和催化剂。此外，期望通过开发需要最少数量的中间体后处理步骤以可将其用于随后步骤中的方法而进一步提高效率。

详细描述

本发明的目的是提供一种使用合成气作为原料获得烯烃的改进方法。更特别地，本发明的目的是提供一种即使选择性使用特定催化剂，也能将合成气转化成烯烃的方法，如果可能的话不需要对所形成的中间体进行后处理。

因此，已令人惊讶地发现可实施一种将合成气选择性地经由二甲醚和CO₂的混合物转化成烯烃的方法。在该方法中，可在除了任选移除CO₂之外不进一步处理下，将二甲醚提供至制备烯烃的合成步骤。烯烃合成优选在不中间移除CO₂下进行。此外，出人意料地发现也可省去在各工艺步骤之间添加惰性气体。最后，令人惊讶地发现了在作为中间体获得的气体混合物中存在CO₂的效果，即由于Boudouard平衡，可有效地抑制焦化且因此抑制用于将二甲醚转化成烯烃的下游催化剂的失活。因此，发现了用于将合成气转化成烯烃的高效方法，其不仅显著简化或者甚至不需要对所形成的中间体进行提纯，而且相对于实施该提纯的方法而言，还非常出人意料地能获得甚至更长的催化剂使用寿命。

因此，本发明涉及一种将包含CO和H₂的气体混合物转化成烯烃的方法，包括：

(1)提供包含CO和H₂的气体混合物(G0)；

(2)提供用于将CO和H₂转化成二甲醚的催化剂(C1)；

(3)使气体混合物(G0)与催化剂(C1)接触以获得包含二甲醚和CO₂的气体混合物(G1)；