將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的方法
【專利說明】將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的方法
[0001 ] 本申請(qǐng)要求2013年10月31號(hào)提交的歐洲專利申請(qǐng)序列N0.13191178.6的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及在氣/固分離器的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)表面上使用耐火材料。
【背景技術(shù)】
[0003]含氧化合物至烯烴(“0T0”)方法在本領(lǐng)域中是公知的。通常，含氧化合物至烯烴方法用于主要產(chǎn)生乙烯和丙烯。這樣的含氧化合物至烯烴方法的例子描述于US專利申請(qǐng)公開N0.2011/112344，其通過參考引入本文。該公開描述了用于制備包含乙烯和/或丙烯的烯烴產(chǎn)物的方法，所述方法包括在含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化含氧化合物原料的步驟，所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括反應(yīng)區(qū)，其中在含氧化合物轉(zhuǎn)化條件下含氧化合物原料與含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑接觸，以獲得包含乙烯和/或丙烯的轉(zhuǎn)化流出物。
[0004]用于該方法的催化劑描述于本文，但它可能很昂貴并且由于使用流化方法，催化劑可能經(jīng)歷磨損和需要定期更換。最小化催化劑損失是有益的，因此設(shè)計(jì)通常涉及高速度的用于回收催化劑的氣/固分離裝置以盡可能有效。這些高速度導(dǎo)致氣/固分離裝置中磨蝕增加，和需要應(yīng)對(duì)該增加的磨蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的方法，所述方法包括:a)在反應(yīng)器中在含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化條件下使包含含氧化合物的物流與分子篩催化劑接觸以形成包含烯烴和夾帶的固體的流出物;b)從反應(yīng)器移除所述流出物;和c)使所述流出物通過旋風(fēng)分離器用于分離烯烴與任何夾帶的固體，其中旋風(fēng)分離器的至少一個(gè)內(nèi)表面涂有保護(hù)層。
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括:a)包含分子篩催化劑的含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器;b)—個(gè)或多個(gè)用于進(jìn)料含氧化合物的反應(yīng)器入口；c)一個(gè)或多個(gè)用于進(jìn)料分子篩催化劑的反應(yīng)器入口 ；d)—個(gè)或多個(gè)用于使產(chǎn)物和任何夾帶的固體離開反應(yīng)器的反應(yīng)器出口；和e) —個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)用來接收產(chǎn)物和任何夾帶的固體并分離產(chǎn)物與夾帶的固體的旋風(fēng)分離器，其中旋風(fēng)分離器的至少一個(gè)內(nèi)表面涂有保護(hù)層。
【具體實(shí)施方式】
[0007]將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的方法和特別是在本文所述的氣/固分離器的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)表面上使用保護(hù)層提供了將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的改進(jìn)方法。使用該特征在任何已知的含氧化合物至烯烴方法中都是有效的，所述方法包括稱為甲醇至烯烴(MTO)和甲醇至丙烯(MTP)的方法。在某些實(shí)施方案中，含氧化合物至烯烴方法可以如任何以下參考文獻(xiàn)中所述:US2005/0038304、TO2006/020083、TO2007/135052、TO2009/065848、W02009/065877、W02009/065875、W02009/065870、W02009/065855。
[0008]當(dāng)高氣速用于改進(jìn)分離效率時(shí)，在旋風(fēng)分離器的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)表面上使用保護(hù)層防止磨蝕。當(dāng)具有高硬度指數(shù)的催化劑用于該方法時(shí)，保護(hù)層尤其有益。
[0009]含氧化合物至烯烴方法接收包含一種或多種含氧化合物的物流作為原料。含氧化合物為包含至少一個(gè)氧原子的有機(jī)化合物。含氧化合物優(yōu)選為一種或多種醇，優(yōu)選脂族醇，其中脂族結(jié)構(gòu)部分具有1-20個(gè)碳原子，優(yōu)選1-10個(gè)碳原子，更優(yōu)選1-5個(gè)碳原子和最優(yōu)選Ι-α 個(gè)碳原子?？梢杂米髟摲椒ǖ倪M(jìn)料的醇包括低級(jí)直鏈和支鏈脂族醇。此外 ，可以使用醚和其它含氧有機(jī)分子。含氧化合物的適合例子包括甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、甲基乙基醚、二甲醚、二乙醚、二異丙醚、甲醛、二甲基碳酸酯、二甲基酮、乙酸及它們的混合物。在優(yōu)選實(shí)施方案中，原料包含甲醇、乙醇、二甲醚、二乙醚的一種或多種或它們的組合，更優(yōu)選甲醇或二甲醚和最優(yōu)選甲醇。
[0010]在一個(gè)實(shí)施方案中，含氧化合物作為合成氣的反應(yīng)產(chǎn)物獲得。合成氣可以例如由化石燃料如由天然氣或油或由煤氣化產(chǎn)生。在另一個(gè)實(shí)施方案中，含氧化合物獲自生物材料，例如通過發(fā)酵。
[0011]含氧化合物原料可以獲自預(yù)反應(yīng)器，所述預(yù)反應(yīng)器至少部分轉(zhuǎn)化甲醇至二甲醚和水。水可以通過例如蒸餾除去。以此方式，較少的水存在于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的方法中，這對(duì)于方法設(shè)計(jì)有利并且降低催化劑所暴露的水熱條件的苛刻性。
[0012]在某些實(shí)施方案中，含氧化合物至烯烴方法還可接收烯烴共進(jìn)料。該共進(jìn)料可包含碳數(shù)為1-8、優(yōu)選3-6和更優(yōu)選4或5的烯烴。適合的烯烴共進(jìn)料的例子包括丁烯、戊烯和己稀。
[0013]優(yōu)選地，含氧化合物進(jìn)料包含一種或多種含氧化合物和烯烴，更優(yōu)選以含氧化合物:烯烴摩爾比為1000:1-1:1、優(yōu)選100:1-1:1包含含氧化合物和烯烴。更優(yōu)選地，含氧化合物:烯烴摩爾比為20:1-1:1，更優(yōu)選為18:1-1:1，仍更優(yōu)選為15:1-1:1，甚至仍更優(yōu)選為14:
1-1: I。優(yōu)選的是一起轉(zhuǎn)化C4烯烴(循環(huán)自含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng))與含氧化合物，以獲得高的乙烯和丙烯收率，因此優(yōu)選針對(duì)每摩爾C4烯烴提供至少I摩爾含氧化合物。
[0014]烯烴共進(jìn)料還可以包含鏈烷烴。這些鏈烷烴可充當(dāng)稀釋劑或在一些情況下它們可參與在催化劑存在下發(fā)生的一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)。鏈烷烴可以包括碳數(shù)為1-10、優(yōu)選3-6和更優(yōu)選4或5的烷烴。鏈烷烴可循環(huán)自發(fā)生在含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化步驟下游的分離步驟。
[0015]在某些實(shí)施方案中，含氧化合物至烯烴方法還可接收稀釋劑共進(jìn)料以降低含氧化合物在進(jìn)料中的濃度和抑制主要產(chǎn)生高分子量產(chǎn)物的副反應(yīng)。稀釋劑通常應(yīng)該對(duì)含氧化合物原料或?qū)Υ呋瘎┎痪哂蟹磻?yīng)性。可能的稀釋劑包括氦、氬、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水及它們的混合物。更優(yōu)選稀釋劑為水和氮，最優(yōu)選為水。
[0016]稀釋劑可以以液體或蒸氣形式使用。稀釋劑可在進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)或之前加入原料或單獨(dú)加入反應(yīng)器或與催化劑一起加入。在一個(gè)實(shí)施方案中，稀釋劑的添加量為1-90摩爾％，更優(yōu)選1-80摩爾％，更優(yōu)選5-50摩爾％，最優(yōu)選5-40摩爾％.
[0017]在含氧化合物至烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中在含氧化合物轉(zhuǎn)化過程中，蒸汽作為副產(chǎn)物產(chǎn)生，它充當(dāng)原位產(chǎn)生的稀釋劑。通常，作為稀釋劑添加附加蒸汽。需要添加的附加稀釋劑量取決于原位水產(chǎn)量，而原位水產(chǎn)量又取決于含氧化合物進(jìn)料組成。當(dāng)提供至反應(yīng)器的稀釋劑為水或蒸汽時(shí)，含氧化合物與稀釋劑的摩爾比在10:1和1:20之間。
[0018]含氧化合物進(jìn)料與催化劑在200-1000 °C、優(yōu)選300-800°C、更優(yōu)選350-700 °C、甚至更優(yōu)選450-650°C的溫度下接觸。所述進(jìn)料可與催化劑在530-620°C或優(yōu)選580-610°C的溫度下接觸。所述進(jìn)料可與催化劑在0.lkPa( lmbar )-5MPa(50bar)、優(yōu)選10kPa(Ibar)-1.5MPa(15bar)、更優(yōu)選100kPa(lbar)-300kPa(3bar)的壓力下接觸。本文提到的壓力是絕對(duì)壓力。
[0019]針對(duì)原料可使用寬范圍的WHSVJHSV定義為每小時(shí)單位質(zhì)量催化劑的進(jìn)料(不包括稀釋劑)質(zhì)量。WHSV應(yīng)該優(yōu)選為1-5000^1。
[0020]該方法發(fā)生在反應(yīng)器中和催化劑可以以固定床、移動(dòng)床、流化床、密相流化床、快速或湍動(dòng)流化床或循環(huán)流化床的形式存在。此外，可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的提升管反應(yīng)器、混合反應(yīng)器或其它反應(yīng)器類型。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以串聯(lián)使用多個(gè)這些反應(yīng)器類型。在一個(gè)實(shí)施方案中，反應(yīng)器為提升管反應(yīng)器。提升管反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)在于它允許非常精準(zhǔn)地控制進(jìn)料與催化劑的接觸時(shí)間，因?yàn)樘嵘芊磻?yīng)器顯示出通過反應(yīng)器的催化劑和反應(yīng)物流接近活塞流。
[0021]適合用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的催化劑可由實(shí)際上任何小或中孔分子篩制成。適合類型分子篩的一個(gè)例子為沸石。適合的沸石包括但不限于AE1、AEL、AFT、AFO、APC、ATN、ATT、ATV、AWW、BIK、CAS、CHA、CH1、DAC、DDR、ED1、ER1、EUO、FER、GOO、HEU、KF1、LEV、LOV、LTA、MF1、MEL、M0N、MTT、MTW、PAU、PH1、RH0、R0G、TH0、T0N 和這些類型的取代形式。適合的催化劑包括含有ZSM類沸石的那些，特別是MFI類型如ZSM-5、MTT類型如ZSM-23、T0N類型如ZSM-22、MEL類型如ZSM-1l、和FER類型。其它適合的沸石為例如以下的沸石:STF-類型如SSZ-35，SF