[发明专利]由丁醇生产丁二烯的集成方法

说明书

本发明涉及由丁醇生产丁二烯的热集成方法，其包括至少以下步骤：a）丁醇的脱水，通过由至少所述正丁醇原料形成的脱水进料来供料，所述正丁醇原料用至少一部分获自步骤c）的纯化水流出物稀释，在包含氧化铝的催化剂的存在下，在至少一个反应器中获得丁烯流出物，b）将所述丁烯流出物氧化脱氢成丁二烯，所述丁烯流出物用至少一部分获自步骤c）的纯化水流出物稀释，所述丁烯流出物在脱水步骤a）后未经任何处理，c）将获自步骤b）的流出物分离成至少一个丁二烯流出物和一个纯化水流出物。

发明领域

本发明涉及由正丁醇生产1,3-丁二烯。将所述正丁醇脱水以获得丁烯，将丁烯本身脱氢以获得所需的1,3-丁二烯。

现有技术

通常通过蒸汽裂化法生产1,3-丁二烯。但是，蒸汽裂化法并非选择性的，1,3-丁二烯收率取决于处理的原料。丁烯的脱氢使得能够在1,3-丁二烯的生产过程中去除这些限制。

丁烯脱氢的反应可以根据两种不同的途径来进行：

- 还原途径，其中丁烯在与催化剂接触时脱氢以产生1,3-丁二烯和氢气。通过还原途径的脱氢是吸热和平衡的；其在低丁烯分压下（在部分真空下或以采用蒸气的高稀释度）和在高温（通常为550至700℃）下进行；

- 氧化途径，其中使丁烯与催化剂和氧化剂（如空气、氧气、固体氧化物或CO₂）接触以提供1,3-丁二烯和水。通过氧化途径的脱氢是高度放热的，并且是不平衡的；其通常在大气压附近以采用300至600℃的蒸气的高稀释度进行。

将丁烯脱氢成1,3-丁二烯的方法需要随后供应稀释蒸气。此外，原料中存在异丁烯对催化性能水平有害，因为在催化剂上更显著地形成焦炭，并且形成轻质化合物（如甲烷或CO₂）。异丁烯还通过过度消耗氧和形成必须分离的不合意的重质氧化化合物而干扰该方法的经济收益性。因此，正丁烯是用于通过脱氢生产1,3-丁二烯的优选原料。

专利US 8 450 543描述了根据多种方法的集成概略图由异丁醇开始生产生物来源的化学化合物，包括1,3-丁二烯。1,3-丁二烯的生产由在正丁烯与异丁烯的混合物中将异丁醇脱水的第一步骤进行。异丁醇原料通过发酵和随后的分离获得，并含有超过98.8重量%的异丁醇、水和3-甲基丁-1-醇。随后从水和未转化的异丁醇中分离丁烯，并在第二脱氢步骤中处理以产生1,3-丁二烯。专利US 8 450 543指明，异丁烯在直链丁烯的脱氢条件下是惰性的。此外，提及了一个实施方案，其中在没有中间分离的情况下将脱水的反应流出物送入脱氢反应器，在脱氢反应器中异丁烯不反应。

专利US 3 895 049描述了用BiMo-类型催化剂（该催化剂因其用于将正丁烯氧化脱氢成1,3-丁二烯的活性而为人所知）并在常规报道用于氧化脱氢的条件（如300℃至550℃的温度和0.5至5的氧对丁烯的摩尔比）下由正丁烯和异丁烯的混合物同时生产1,3-丁二烯和异丁烯醛。

专利US 2 956 092公开了1,3-丁二烯的生产由脱氢原料中3%的异丁烷和异丁烯而降低。专利US 2 956 092和US 4 504 692由此公开了用于由丁烷原料和乙烯生产丁二烯的方法，其具有分离异丁烷和异丁烯化合物的步骤。

专利申请US 2014/296588描述了在一系列转化和分离步骤中由氧化化合物生产丁二烯的方法。该方法的氧化原料是含有1至5个碳原子的醇，优选为甲醇。第一步骤是将醇原料催化转化成烯烃的步骤，如在英语中通常称为甲醇至烯烃（MTO）的方法。该步骤产生含有烯烃的流出物，该烯烃具有2至5个碳原子。第一分离步骤使得能够回收具有4个碳原子的烯烃，包括正丁烯和异丁烯。异丁烯在第二分离步骤中通过醚化来回收，由此防止在脱氢中形成不合意的化合物。随后将由此获得的不含异丁烯的丁烯原料送入氧化脱氢步骤中以生产1,3-丁二烯。该方法包括多个步骤，具有非选择性丁烯生产步骤。

发明目的