[发明专利]以顺序次序使用至少两种不同催化剂的烷醇到烯烃的转化

说明书

如下进行绝热、催化烷醇(醇)脱水：使用两个或更多个连续脱水催化剂床，所述催化剂床中的每一者在其中安置有不同催化剂，且优选地消除安置于每一连续对的脱水催化剂床之间的加热和加热装置。

本申请要求2013年12月13日提交的美国临时申请第61/915,799号的权益。

本发明大体上涉及一种将包含于醇进料流中的醇催化转化为其对应烯烃的绝热方法，且确切地说涉及此方法：其中两个或更多个连续脱水催化剂床(其中的每一者包含不同催化剂)用于进行此转化且更确切地说，涉及在将来自一个脱水催化剂床的流出物以进料流形式引入到下一连续脱水催化剂床之前不将此流出物再加热到高温的情况下这样做。当存在两个连续脱水催化剂床时，可将其称为第一脱水催化剂床和第二脱水催化剂床。

乙烯广泛用于多种应用，包括工业化学品、消费品、聚合物、塑料和表面活性剂。尽管乙烯生产主要经由石油衍生的原料(如石脑油、乙烷/丙烷或气体凝析物)的蒸汽裂解而源于石油资源，熟练的技术人员仍在搜寻不采用裂解的途径。

在典型醇脱水方法中，熟练的技术人员理解方法为吸热的且在含有醇的反应混合物接触催化剂床之前施加热量到反应混合物。随着反应混合物接触绝热催化剂床，反应随之发生，在此期间，温度和因此的催化剂活性均下降。在多个反应器串联连接的一些绝热反应器设定中，以在反应器之间注射携有热量的流体(关于将乙醇脱水为乙烯，参见例如下文的Taheri等人)或使用穿插在反应器之间的加热器的方式进行热量的施加

美国专利申请公开案(USPAP)2013/0178674(Taheri等人)公开包含多级单个容器或多个反应器容器的反应器，其中每一级或容器具有与其它级或容器不同的长度、内径和体积，其中所述容器和级并联或串联连接。针对关于具有加热布置以供应所需能量到每一容器以进行最优控制的串联连接的多个反应器容器的教示内容，Taheri等人参考GB 516,360。由于此布置在本质上为绝热的，任何一级中的温度在进行脱水反应时持续减小。为了确保维持总反应速率，通过例如过热惰性气流加热的级间热交换器包括于连续反应器级之间以提供所需热能以维持级与级之间的反应。每一级的最优操作温度在每一级的入口处为300摄氏度(℃)到550℃，优选地350℃到500℃，且在每一级的出口处为250℃到500℃，优选地300℃到450℃。

美国专利(US)3,894,107(Butter等人)教示一种通过使醇(以及其它材料)与特定类型的铝硅酸盐分子筛催化剂在例如500°F到1000°F(280℃到538℃)的高温下接触而转化此类材料的方法。催化剂为二氧化硅与氧化铝的比率至少12的沸石。沸石通过ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12和ZSM-21例示。也参见WO 2011/002699。

US 4,232,179(Barrocas等人)公开使用并联或串联的绝热反应器，在180℃到600℃范围内的温度下，在催化剂存在下制备乙烯。催化剂选自二氧化硅、氧化铝、二氧化硅-氧化铝、难熔金属氧化物、沸石、负载于碳上的磷酸、磷酸钙和钼酸钙。关于在此类制备的中间阶段或在用于此类制备的绝热反应器之间再循环未反应的乙醇和施加热量，也参见US 4,396,789(Barrocas等人)，其中乙醇在400℃到520℃的温度下引入到第一绝热反应器中。

其它已知醇(烷醇)脱水催化剂包括氧化铝，尤其US 4,529,827(Drake)中的chi-氧化铝，沸石型催化剂，如US 4,670,620(Jacobs等人)和US 4,873,392(Le Van Mao)中的ZSM-5型沸石催化剂，和γ氧化铝，二氧化硅-氧化铝沸石，如欧洲专利公开案(EP)2,594,546中的H-ZSM-5和硅磷酸铝或SAPO催化剂。也参见US 4,234,752(Wu等人)(关于γ氧化铝)，和英国专利(GB)1,009,943 US 3,911,041(Kaeding等人)(关于含有沸石铝硅酸盐的多孔固体)以及WO 2009/098262和其对应部分澳大利亚专利(AU)2013200006(Minoux等人)。