[发明专利]生产轻烯烃的方法

说明书

优先权陈述

本申请要求2012年1月5日提交的美国申请No.13/344,475的优先权。

技术领域

本发明公开内容一般性地涉及生产轻烯烃的方法，更特别地涉及利用反应中间体化合物生产轻烯烃的方法。

背景

大部分世界范围的石化工业涉及生产轻烯烃材料，其作为重要的原料用于聚合、低聚、烷基化及类似的反应过程，它们随后用于生产很多化学和聚合物产品。轻烯烃通常包括乙烯(C₂H₄)、丙烯(C₃H₆)及其混合物。这些轻烯烃是在现代化学和石化工业中使用的必要的基础材料。目前用于轻烯烃精制的主要来源是石油原料的蒸汽裂解。由于各种原因，其包括地理、经济、政治和供给减少的原因，该领域一直在寻找满足这些轻烯烃材料的需求所需的大量原料的石油以外的来源。

寻找生产轻烯烃的替代材料，已导致使用氧合物如醇，更特别地导致使用例如甲醇、乙醇和高级醇或其衍生物。已知分子筛如微孔结晶沸石和非沸石催化剂，特别是磷酸硅铝(SAPO)材料促进氧合物转化为烃混合物，特别是主要包含轻烯烃的烃混合物。更特别的是，Kaiser的US4,499,327已表明SAPO-34对氧合物转化为轻烯烃更具有选择性。这些催化剂可用于各种用于氧合物大规模转化为烯烃的催化反应器系统中。

在起动操作中，一些氧合物至烯烃的目前催化反应器设计需要使氧合物进料转化为气相的蒸发器以及使进料达到所需反应温度，通常为300℃或更高的预加热器，其取决于氧合物的类型。此外，当使用流化床反应器设计时，在将经汽化和加热的进料引入反应器前，必须使流化床反应器中的催化剂达到希望的流化状态并达到所需的起动温度，通常为300-350℃。一般将天然气、甲烷、氮气或其他“清洁”气体用于流化，且使用起动阶段的加热器以使催化剂达到温度。因此，现有的氧合物至烯烃催化反应器设计所要求的目前起动程序具有不希望的复杂性，且在材料和能源使用方面需要昂贵的投入。

因此，希望提供轻烯烃生产系统和生产轻烯烃的方法，其减少操作的复杂性和在起动程序中产生的费用。此外，其它理想特征和特性将从随后的详述和所附权利要求书连同附图和前述的技术领域和背景中获悉。

简述

本文提供轻烯烃生产方法。在一个示例性实施方案中，方法包括提供可在催化反应中转化为轻烯烃或转化为催化反应的清洁反应中间体化合物的氧合化合物，以及使氧合化合物在化学反应中转化为清洁反应中间体化合物。该化学反应产生气相产物，其包含清洁反应中间体化合物、未转化的氧合物和反应副产物。该方法进一步包括使气相产物冷却以使未转化的氧合物和反应副产物冷凝，同时维持清洁反应中间体化合物在气相中，以及使清洁反应中间体化合物、未转化的氧合物和反应副产物分离为包含清洁反应中间体化合物的第一料流和包含未转化的氧合物和反应副产物的第二料流。该方法还进一步包括使第一料流与构造用于生产轻烯烃的催化剂接触。

根据另一示例性实施方案，方法包括提供可在催化反应中转化为轻烯烃或转化为催化反应的清洁反应中间体化合物的氧合化合物，以及将氧合化合物在化学反应中转化为清洁反应中间体化合物。该化学反应产生气相产物，其包含清洁反应中间体化合物、未转化的氧合物和反应副产物。该方法进一步包括将气相产物冷却以使未转化的氧合物和反应副产物冷凝，同时维持清洁反应中间体化合物在气相中，以及使清洁反应中间体化合物、未转化的氧合物和反应副产物分离为包含清洁反应中间体化合物的第一料流和包含未转化的氧合物和反应副产物的第二料流。该方法还进一步包括使第一料流加热以及使第一料流与构造用于由清洁反应中间体化合物或氧合化合物生产轻烯烃的催化剂接触足够长的时间，以使构造用于生产轻烯烃的催化剂加热至足够高的温度以由清洁反应中间体化合物或氧合化合物生产轻烯烃。该方法也包括使包含氧合化合物的第三料流与构造用于生产轻烯烃的催化剂接触。

根据又一示例性实施方案中，方法包括提供在提高温度下包含清洁反应中间体化合物和氧合化合物的气相料流，以及使气相料流冷却以使未转化的氧合物冷凝，同时维持清洁反应中间体化合物在气相中。该方法进一步包括使清洁反应中间体化合物与氧合化合物分离以生产清洁反应中间体化合物料流，以及利用气相料流使清洁反应中间体化合物料流加热。进行使气相料流冷却和使清洁反应中间体化合物料流加热，而在气相料流和清洁反应中间体化合物料流外基本不加入或除去热量。

附图简述

下文连同以下附图描述轻烯烃生产系统和方法，其中类似的数字表示类似的元件，且其中：