[发明专利]将乙烷或混合低级烷烃转化为芳族烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及由乙烷或混合低级烷烃生产芳族烃的方法。更具体地，本发明涉及提高脱氢芳构化过程中来自乙烷或低级烷烃混合物的苯的产率的方法。

背景技术

对于关键石化产品例如苯乙烯、苯酚、尼龙和聚氨酯等的制造中所需要的苯，预计存在全球短缺。通常，使用溶剂提取方法将富含芳族化合物的进料馏分例如通过催化重整方法产生的重整产物和通过石脑油裂化方法产生的热解汽油与非芳族烃分离来获得苯和其它芳族烃。

为满足这种预计的供应短缺，研究了许多目的用于由每个分子中含有6个或更少碳原子的烷烃生产芳族化合物(包括苯)的催化剂和方法。这些催化剂通常是双功能性的，含有沸石或分子筛材料来提供酸性及一种或多种金属例如Pt、Ga、Zn、Mo等来提供脱氢活性。例如，美国专利4,350,835描述了使用含有较少量Ga的ZSM-5型系列结晶沸石催化剂将含有乙烷的气态进料转化为芳族化合物的方法。作为另一个例子，美国专利7,186,871描述了使用含有Pt和ZSM-5的催化剂将C₁-C₄烷烃芳构化。

单独烷烃转化为芳族化合物的容易程度随着碳数提高而提高。因此，涉及甲烷和/或乙烷作为主要进料组分的芳构化方案可以包括反应性更大的烃例如烯烃，和/或比主要进料组分的碳数更高的链烷烃，从而降低获得所需转化水平所需的温度。例如，美国专利5,936,135描述了由含有一种或多种低级烷烃的进料制备芳族化合物的方法，其通过将该进料与至少一种烯烃和/或至少一种更高级的链烷烃组合并且在100-500kPa的压力和300-600℃的温度下使该混合物通过双功能pentasil沸石催化剂而进行。该方法重要特征是在将催化剂暴露于进料物流之前，在温度为400-800℃下用氢气、蒸汽和任选惰性气体的混合物处理催化剂，接着在400-800℃下于空气或氧气中处理。

一些商业上由烷烃制备芳族化合物的脱氢环二聚方法，例如美国专利5,258,563中所描述的方法，产生含有过量非芳族C₆₊烃的苯产物，所述非芳族C₆₊烃使其不适合用于一些石油化工工艺例如苯乙烯或环己烷生产。该专利描述了另外的过程步骤，其中所述产物流入在使得通过塔顶物流将大多数C₆₊非芳族烃与部分苯产物一起除去的条件下操作的分馏区。来自该分馏区的塔顶工艺物流与富氢气体一起流入转化区，其中将非芳族C₆₊烃转化为轻烃(C₁-₂)。

可有利地提供轻烷烃脱氢芳构化方法，其中(a)作为该方法的一部分任选地产生有助于转化的烃进料添加剂或添加剂混合物，(b)所使用的催化剂不需要复杂的预处理，(c)苯的最终收率大于任何其它单种芳族产物的最终收率，和(d)产生少量或没有C₅₊非芳族烃。

发明内容

本发明提供了生产芳族烃、具体地是苯的方法，该方法包括：

(a)任选地将乙烷进料分成第一和第二乙烷物流，

(b)任选地将第一乙烷物流或混合低级烷烃进料催化裂化或热裂化以产生乙烯和/或低级烯烃(alkylene)的混合物，

(c)任选地将乙烯或低级烯烃与第二乙烷物流或混合低级烷烃进料组合，和

(d)将乙烷或组合物流或混合低级烷烃进料与芳族烃转化催化剂接触以产生包括苯的反应产物。

在一个优选实施方案中，将甲烷、氢和C_2-5烃从步骤(d)的反应产物中除去。在另一个优选实施方案中，将剩余产物加氢脱烷基化以产生苯。在另一个优选实施方案中，对甲烷等分离后剩余的反应产物进行分离以除去苯，并将剩余的反应产物加氢脱烷基化以产生另外的苯。在其它实施方案中，使苯与丙烯反应以制备苯酚或者与乙烯反应以制备乙苯并然后制备苯乙烯。

附图说明

图1是描述乙烯的产生以及在反应器中将乙烯和乙烷化合(combination)产生苯的流程图。

图2是描述乙烷或混合低级烷烃到苯的反应、接着是非苯芳族产物的加氢脱烷基化的流程图。

图3是描述乙烷或混合低级烷烃到苯的反应、接着是芳族产物的加氢脱烷基化的流程图。

图4是描述叠置反应器方案的流程图，在所述方案中将乙烷或混合低级烷烃到苯的反应的所有产物加氢脱烷基化。

图5是描述生产丙烯、苯和它们化合产生苯酚的流程图。

图6是描述丙烯和苯的产生以及它们化合产生苯酚的流程图，其中将苯与加氢脱烷基化的甲苯和二甲苯分离。