[发明专利]混合低级烷烃转化成芳香烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从混合的低级烷烃生产芳香烃的方法。更具体地说，本发明涉及一种在脱氢芳构化过程中从乙烷和丙烷或乙烷、丙烷和丁烷的混合物增加苯生产的两阶段方法。

背景技术

预期苯会有全球短缺，它是制造关键石化产品例如苯乙烯、苯酚、尼龙和聚氨酯等所需要的。通常，苯及其它芳香烃是通过利用溶剂萃取方法，从非芳香烃分离富含芳族化合物的原料馏份，例如通过催化重整过程产生的重整油和石脑油裂解过程产生的裂解汽油而获得的。

为面对这种预期的供应短缺，已经研究了用于从每分子含有六个或更少碳原子的烷烃生产芳香烃(包括苯)的许多催化剂和方法。这些催化剂通常是双官能的，含有沸石或分子筛材料以提供酸度，以及一种或多种金属例如Pt、Ga、Zn、Mo等以提供脱氢活性。例如，美国专利4,350,835描述了利用含有少量Ga的ZSM-5-型家族的结晶沸石催化剂，将含乙烷的气态进料转变成芳香烃的方法。作为另一个例子，美国专利7,186,871描述了利用含有Pt和ZSM-5的催化剂对C1-C4烷烃的芳构化。

多数低级烷烃脱氢芳构化过程采用一步反应。例如，EP 0147111描述了一种芳构化过程，其中C3-C4进料与乙烷混合，并且全部在单个反应器中一起反应。这些方法中少数包括两个分开的步骤或阶段。例如，US 3,827,968描述了一种包括低聚反应紧接着芳构化的方法。US 4,554,393和US 4,861,932描述了用于丙烷的两步方法，包括脱氢紧接着芳构化。这些例子均没有提到低级烷烃在两个阶段中都发生芳构化的两阶段方法。

单种烷烃转化成芳香烃的容易度随着碳数增加而增加。当由乙烷和更高级烃组成的混合进料在单个阶段中转变为苯加上更高级芳烃时，所选择的反应强度是由所期望的总的烃类转化目标来决定的。如果期望或需要显著水平的乙烷转化，这可能导致在更高温度下强烈地运行这样的一步方法。这种更高强度的负面后果是致使较高级烃例如丙烷会发生非选择性的副反应，导致过度氢解成更低值的甲烷。最终结果是显著减少苯及其它芳香烃的总收率。

提供一种轻质烷烃脱氢芳构化方法，其中(a)能够优化混合烷烃进料中各组分的转化，(b)苯的最终收率高于任何其它的单个芳香族产物，和(c)减少了产生的不需要的甲烷副产物，这样的方法将是有优势的。

发明概要

按照本发明，通过对丙烷最佳强度与对乙烷最佳强度解除耦合，从而解决了上述问题。这通过设计一种如下所述的两阶段过程来实现。

本发明提供了将混合的低级烷烃转化成芳香烃的方法，其包括首先将至少包含丙烷和乙烷的混合低级烷烃进料在芳构化催化剂存在下、在最大化丙烷(和任选可能存在于进料中的任何更高级烃例如丁烷)转化为第一阶段芳香族反应产物的第一阶段反应条件下反应，将所述第一芳香族反应产物与未反应的乙烷(和任选反应中可能产生的任何其它非芳香烃，包括乙烷)分离，将乙烷(和任选至少一部分任何其它非芳香烃)在芳构化催化剂存在下、在最大化乙烷(和任选在第一阶段中可能产生的任何其它非芳香烃)转化为第二阶段芳香族反应产物的第二阶段反应条件下反应，并任选地将乙烷(和可能产生的任何其它非芳香烃)与第二阶段芳香族反应产物分离。

在第一和第二阶段的任一个或两个阶段中，也可以产生主要包括甲烷和氢的燃料气体。所述燃料气体可以在任一或两个所述阶段与芳香族反应产物分离。因此，燃料气体可以是本发明所述方法的附加产物。

附图说明

图1是示意性流程图，说明了利用一阶段反应器-再生器方法，从至少含有乙烷和丙烷的混合低级烷烃进料生产芳香烃(苯和高级芳烃)的方法图解。

图2是示意性流程图，说明了利用两阶段反应器-再生器系统，从至少含有乙烷和丙烷的混合低级烷烃进料生产芳香烃(苯和高级芳烃)的方法图解。

发明内容