[发明专利]生产芳族烃和乙烯的方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于生产芳族烃和乙烯的方法以及用于生产乙烯和苯的整合系统。

发明背景

近年来，人们越来越多的关注全球天然气资源的开发和利用。相对于油的天然气的缺点是难以将大量天然气从源头运输到市场。有效地输送天然气的方式之一是液化天然气并运输液化天然气(LNG)。另一种方法是使用天然气合成油工艺(GtL)把天然气中的甲烷转换为液体烃。GtL产品通常是液体，并且可以以类似传统油和油产品的方式输送。

除了甲烷，天然气通常含有其他烃类，如乙烷，丙烷和丁烷。这种天然气被称为湿气体。乙烷可以热裂解为乙烯，乙烯是用于生产例如聚乙烯，苯乙烯，环氧乙烷或单乙基-二醇的基本化学品。丙烷和丁烷可以被添加到LPG池中。

如果天然气是从相对小的储层，特别是那些位于偏远独立的地方，也称为搁浅的(stranded)天然气抽出，储层不能达到足够的生产水平以维持GtL或LNG工厂。此外，共同生产出的乙烷也不足以维持乙烷到乙烯的工艺以及随后的乙烯转化工艺。已提出含氧化合物(oxygenate)制烯烃(OTO)工艺与乙烷蒸汽裂化器相结合。在这样的结合中，甲烷在OTO工艺中转化成乙烯和丙烯，而乙烷裂解而产生额外的乙烯。例如，C.Eng等(C.Eng，E.Arnold，E Vora，T.Fuglerud，S.Kvisle，H.Nilsen，Integration of the UOP/HYDRO MTO Process into  Ethylene plants，10thEthylene Producers’Conference，New Orleans，USA，1998)曾建议把UOP的甲醇制烯烃(MTO)工艺与石脑油或乙烷进料的蒸汽裂化器相结合。其提及通过组合这两个工艺能够生产足够的乙烯，并且共同生产出有价值的丙烯。C.Eng等提到的缺点是甲醇价格的波动，而甲醇是MTO反应的主要进料。

甲醇可以产自氢和一氧化碳或二氧化碳。通常情况下，甲醇产自氢、一氧化碳和二氧化碳的混合物。

在WO 2009/039948A2中，建议使用组合的蒸汽裂解和MTP工艺以制备乙烯和丙烯。根据WO 2009/039948A2，在该工艺中，通过结合这两个过程的后端(back-end)获得了特别的优点。甲醇原料产自甲烷，这需要足够供应量的甲烷。

为了合成甲醇，应提供摩尔比至少为2的氢，一氧化碳和二氧化碳，该比值的计算方法是：

摩尔比＝(#摩尔H₂-#摩尔CO₂)/(#摩尔CO+摩尔CO₂)。

甲醇合成的进料通常是合成气。然而，这样的合成气当然需要含有摩尔比至少为2的氢、一氧化碳和二氧化碳。但是，大多数放热的合成气工艺产生的合成气是贫氢的。例如将贫氢合成气输送到水煤气变换反应器中，以使合成气中部分一氧化碳与水转化为氢和二氧化碳，这是不足够的。根据本文上述的摩尔比的定义可以看出，这样的转化不影响得到的摩尔比。

在US20050038304中，公开了用于由OTO系统和蒸汽裂解系统生产乙烯和丙烯的整合系统。根据US20050038304，在此工艺中，通过结合这两个过程的后端获得了特别的优点。用于OTO工艺的甲醇原料产自合成气。然而，根据US20050038304，由于合成气生产过程中的吸热性质，从合成气生产甲醇具有高能耗的要求，这样的吸热合成气生产过程通常是蒸汽甲烷的重整。

乙烷到乙烯的转化是高度吸热的并需要大量的能量输入。此外，在将乙烷进料到乙烷蒸汽裂化器之前，必须先从丙烷和丁烷中分离出乙烷。因此乙烷转化为乙烯的设备支出(capex)和管理支出(opex)甚至进一步增加，然而由于经济规模和大小限制，LPG的供应量有限，因此得到的LPG的经济价值有限。

本领域中需要用于将C1转化为C4烷烃(也称为链烷烃)再到有价值产品的改进的方法。

发明概述

现已发现，通过将C2至C4烷烃芳构化为芳族烃和将C 1转化为甲醇，从C1至C4烷烃生产芳族烃和乙烯是可能的，所述甲醇被用作含氧化合物制烯烃(OTO)工艺的甲醇原料。在该工艺中，芳构化工艺中得到的氢用于产生至少部分OTO工艺的甲醇进料。

因此，本发明提供了用于生产芳族烃和乙烯的方法，其包括：

a.在烷烃-到-芳族烃区内将包含乙烷、丙烷和丁烷中的至少一种的低级烷烃进料与芳族烃转化催化剂接触，以获得至少氢和包括至少苯的芳族反应产物；