[发明专利]制备乙烯的方法

说明书

本发明涉及一种使用杂多酸催化剂，通过气相脱水来生产乙烯的方法。 

乙烯是一种重要的日用化学品和单体，其传统上是通过衍生自原油的烃的蒸汽或者催化裂解来工业生产的。但是随着原油储量的减少和价格的上升，日益需要寻求制造这种产品的可替代的经济可行的方法。依靠乙醇能够从生物量发酵中现成的获得和合成气体基工艺，乙醇成为一种能够在将来制造乙烯的重要的潜在原料。 

通过乙醇的气相化学脱水来生产乙烯是一种公知的化学反应，其已经在工业上使用了许多年(参见例如Kirk Othmer Encyclopaedia ofChemical Technology(第三版)，第9卷，第411-413页)。传统上，这种反应是在高温和低压，在酸性催化剂例如活性氧化铝或者带有载体的磷酸的存在下进行的。 

在近些年，人们的注意力已经转向寻求具有改进性能的可替代的新催化剂。我们的共同待审未决欧洲专利申请06255980.2公开了这样一种方案，其提供了一种方法，该方法包括使用满足下面的关系式的带有载体的杂多酸催化剂： 

PV＞0.6-0.3x[HPA负载/催化剂表面积] 

其中PV是干燥的带有载体的杂多酸催化剂的孔体积(以ml/g催化剂计)；HPA负载是存在于干燥的带有载体的杂多酸催化剂中的杂多酸的量(以微摩尔/克催化剂计)，和催化剂表面积是干燥的带有载体的杂多酸催化剂的表面积(以m₂/g催化剂计)。这个专利申请中所述的方法是在典型的为180-250℃的高温进行的。所述的催化剂表现出比现有技术的这些催化剂更高的乙烯生产率和更低的乙烷产物。这是令人期望的，因为首先乙烷是一种不期望的副产物，其次，它与乙烯的大规模分离是困难的和高耗能的。我们的欧洲专利申请EP1792885和PCT申请WO2007/03899公开了进行这种方法的优选的模式。 

在这个专利申请所述类型的方法中，将包含乙醇、任选的水和其他成分的供料连续的供给到含有杂多酸催化剂床的反应器中，并连续的除 去产物。在稳态条件下，进入反应器的供料在接近入口处快速的转化成为水，乙醇和乙氧基乙烷(乙醇的一个快速的第一阶段脱水的产物)的平衡混合物。该催化剂因此是在显著量的水存在下工作的，水的精确量将取决于上述的平衡浓度(其本身取决于反应器的整体温度和压力)。事实上该情形甚至是更复杂的，因为随着供料在催化剂床中发生的转化，产生了另外的水。因此取决于反应器的几何形状，在催化剂床中的水浓度会从大量(例如在管式固定床中)到非常小量(例如在流动床)的变化。这种水浓度的变化还取决于反应器的温度和供料与催化剂的接触时间。 

现在已经发现存在于欧洲专利申请06255980.2所述类型的方法中的水量明显的影响了催化剂所生产的乙烯和乙烷的相对量。控制水量因此对于在这种类型方法中使乙烯产率最大和使乙烷产物最小来说是一种非常重要的步骤。水影响这些产率的准确机理目前不是已知的，但是一种理论认为水在催化剂孔中的冷凝会起到重要的作用。这种冷凝发生的程度将取决于供料混合物在反应器的运行条件时离它的“露点”有多近。 

本发明因此提供了一种在这种类型的方法中运行反应器的方法，以对它进行管理或者配置，来在这样的规则中运行，在该规则中催化剂床具有最佳的催化剂润湿度。 

根据本发明，这里提供了一种在处于高温高压的反应器中，在催化剂床的存在下，通过含有乙醇，水和乙氧基乙烷的供料的气相化学脱水来生产乙烯的方法，所述催化剂包含带有载体的杂多钨酸，特征在于将该反应器进行保持或者配置，以使得它运行在满足下面的参数的规则中： 

0.05＜(P_水/(P_乙醇+P_{乙氧基乙烷}))/(8x10^-5x GHSV+0.75)    (1) 

和 

-20＜T_反应-T_露点-40x P_总供料+40x P_惰性＜+80        (2)