[发明专利]由低级烷属烃制备烯烃的方法

说明书

本发明涉及由低级烷属烃制备烯烃的方法。

低级烃的脱氢作用可以有几种方法来进行。以下，将对丙烷的脱氢作用进行研究，此外，本文所说明的方法同样适用于其它的低级烃的脱氢作用。低级烃的意义是具有5个碳原子或者小于5个碳原子的烃，即，乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷和异戊烷。

本技术领域的人们已经知道，丙烷脱氢作用生成丙烯，例如，可以通过吸热的汽相脱氢作用来进行。该脱氢作用可以由加热或催化反应来发生。同时，也发生其它的热反应，它们是热解和/或降解丙烷分子而生成小于丙烯的化合物。另外，丙烯本身进行了所不希望的热降解反应。

丙烷脱氢作用的基本反应包括下列所示的反应：

所有这些反应，对于每磅原料来说均需要相当大量的热。

工业上是在热解盘管的裂解反应器中，由热裂解丙烷来制备丙烯，同时产生相当大量的乙烯和甲烷;或通过丙烷的催化脱氢作用;以及或用加热或用催化反应裂解较重化合物时，由流出物中回收同时生成的丙烯来制备。催化脱氢作用一般在固定床反应器中发生，在其中，丙烷通过催化剂床，并发生反应。

方法和选择取决于丙烷生成所需要的丙烯的选择性和/或转化率。对于生成丙烯来说，不选择热裂解反应，该方法产生了相当大量的共生的乙烯和甲烷。不过热裂解可以达到对原料的完全转化，从而消除了原料的再循环。

如果需要对丙烯的制备方法进行选择的话，即相对于每单元的丙烷原料，选择较高收率的丙烯，则优选的是催化脱氢作用。该催化剂使得脱氢作用基本上在比热脱氢作用所需要的较低的温度下来进行反应。这种较低的温度抑制了所不希望的热裂解反应，并且对于每单元的丙烷来说，得到了高收率的丙烯。然而，在这些较低的温度下，由于平衡作用，限制了绝对的转化率。因此，当丙烯的选择性高时，其转化率就低。因此，这一方法基本上需要使没有进行反应的原料进行循环。

对于利用固定床技术使烃类进行的催化脱氢作用存在着几种工业上的方法。这些方法或者是绝热的，或者是等温的来进行。

有两种主要的利用在催化剂上进行绝热转化的工业方法。方法中的一种，对于吸热脱氢作用反应的加热是以通过将反应器中进料进行预热使其温度高于反应器出口的温度来作为条件的。该丙烷原料利用某种惰性稀释剂被高度的稀释（蒸汽或氢/甲烷）。这种稀释剂主要是作为热的载体同时也用于减少催化剂中毒之用。催化剂逐渐的由床中被除去、经再生和回用。该循环速率十分低;床的转换率以数天来计量，并且不是一种热的来源。“流动床”的操作是十分复杂的、机械的，并且局限于十分低的循环中。

由于脱氢作用反应，对于每单元的丙烷来说，需要相当大量的热，其缺点之处在于为了稀释混合物将需要将丙烷预热至非常高的温度，而造成在进入催化剂床之前有相当大范围的热反应。这将导致在该体系中具有对丙烯的较差的选择性。为了克服这一点，稀释剂的流速一般要等于或者大于原料的流动。高的稀释剂的流动降低了该方法设备的容量。

脱氢反应一般以二步或三步来进行。在每一步中，特殊的进行反应的原料混合物要再加热以提供所需要的热来完成该反应。为了获得工业上可以接受的转化量和减少原料的热裂解作用，中间步骤的温度在565℃和630℃之间是必要的了。

与高的稀释量相当，在高选择性所需要的温度下，每通过一次，平衡过程限制了该反应只达到大约40%的转化率。如果目的是为了将所进入的原料完全转化，则需要将未反应的原料进行再循环。在每通过一次为40%的转化率的情况下。对于每1.0磅的进料来说，则需要将1.5磅的再循环原料加入到反应器中。由于反应器的利用效率仅仅是40%（甚至未考虑稀释作用），因此低的转化率和高的稀释剂，说明设备能力的利用是低效率的。对于使用的加入原料来说，对于1比1克分子的稀释速率，反应器的容量仅具有20%的能力。此外，该高的再循环速率和高的稀释剂则需要大量的后续的分离设备。