[发明专利]用于改善烷烃脱氢性能的并行还原

说明书

技术领域

本发明涉及用于将烷烃脱氢成烯烃的方法，具体地使用氧化铬催化剂的烷烃脱氢方法，用于降低烷烃脱氢方法的温度和/或增加烷烃脱氢方法效率的方法，和通过用氧化铬催化剂使烷烃脱氢形成的组合物。

背景技术

本文提供的“背景”描述是出于总体上介绍本发明的背景的目的。本署名发明人的在本背景部分中所描述的程度上的工作，以及在提交时可能不另外构成现有技术的本描述的各方面，既非明示也非默示地承认为相对于本发明的现有技术。

烯烃是用于工业化学目的的最重要原料之一，因为它们可参与各种各样的反应。例如乙烯和丙烯可以聚合以分别形成聚乙烯和聚丙烯，且异丁烯可与甲醇反应以形成甲基叔丁基醚(MTBE)。然而，烯烃的自然丰度远小于它们的烷烃相对物。

烷烃作为化石燃料精炼过程的副产物大量获得，并且是工业相关性更大的烯烃的有用的前体。例如，工业上通过热裂解和蒸汽裂解由烷烃制备烯烃。还可以通过如下吸热反应将烷烃催化脱氢成烯烃：

C_nH_2n+2→C_nH_2n+H₂ΔH_R°>0(R1)

通常在还原循环中使用含氢气体，例如H₂和CH₄，例如将氧化铬催化剂中的铬从Cr⁶⁺氧化态还原到Cr³⁺。

由于烷烃脱氢反应是高度吸热的，它们需要高温以获得可接受的产率。然而，这些高温增强了不希望的副反应，包括在催化剂床上形成碳质焦炭沉积物。焦炭聚积不利地影响催化剂性能，导致较低的产率和昂贵的维护。例如，一旦催化剂由焦炭聚积而失活，脱氢过程就必须下线，以便可以典型地通过用空气烧掉焦炭沉积物而再生催化剂。这也可能导致催化剂的再次氧化，其要求使用还原循环以形成活性催化剂物质，例如Cr³⁺组合物。下线花费的时间降低了总体反应器效率。

发明内容

已经通过一般性介绍的方式提供了上述段落，并且其不旨在限制随后的权利要求的范围。通过参照如下与附图结合的详细说明，将最佳地理解描述的实施方案，以及另外的优点。

本发明的一个方面包括将烷烃脱氢成烯烃的方法，包括：(a)将烷烃原料和CO进料到反应器中，该反应器含有包含Cr₂O₃的催化剂；和(b)使烷烃原料与催化剂接触以形成烯烃和H₂；其中，在反应器中：进料到反应器中的CO的一部分将CrO₃还原以形成Cr₂O₃和CO₂。

本发明的第二方面包括将烷烃脱氢成烯烃的方法，包括：(a)将烷烃原料和CO进料到反应器中，反应器含有(i)包含Cr₂O₃的催化剂和(ii)包含CuO的热释放材料；以及(b)使烷烃原料与催化剂接触以形成烯烃和H₂；其中，在反应器中：进料到反应器中的CO的第一部分将CrO₃还原以形成Cr₂O₃和CO₂；并且进料到反应器的CO的第二部分将CuO还原以形成Cu和CO₂。

本发明的第三方面包括将烷烃脱氢成烯烃的方法，包括：(a)将烷烃原料和第一量的CO进料到反应器中，反应器含有包含Cr₂O₃的催化剂；和(b)使烷烃原料与催化剂接触以形成烯烃和H₂；其中，在反应器中：进料到反应器中的第一量的CO的一部分将CrO₃还原以形成Cr₂O₃，且CO₂的一部分与H₂反应以形成H₂O和第二量的CO；并且第二量的CO的一部分将CrO₃还原以形成Cr₂O₃和CO₂。