[发明专利]将链烷烃升级成馏出物和润滑剂基础油料

说明书

技术领域

本发明涉及将链烷烃升级成更高价值的产品，例如润滑剂基础油料、喷气式发动机燃料和柴油燃料的方法。该方法特别适于美国目前供应充足的轻链烷烃(C₃-C₈)的升级。这种轻链烷烃通常存在于液化天然气(NGL)，致密油(包含在低渗透性含油地层，通常页岩或致密砂岩中的轻质原油，也称为轻质致密油)，以及各种精炼和/或化学料流的馏分。

背景技术

随着页岩气和致密油产量的增加，轻链烷烃(例如，C₂-C₈，特别是C₂-C₅链烷烃)的供应在北美地区以前所未有的速度增长；例如，大量(高达30％)的NGL是C₄/C₅链烷烃。同时，对C₄/C₅分子的需求由于以下因素下降：1)蒸汽裂化器将原料从轻石脑油转换成乙烷；2)北美市场汽油池(gasoline pool)收缩；和3)潜在授权汽油雷德蒸汽压(RVP)降低。虽然预计C₅用于重质原油的稀释剂使用量有所增加，但C₄/C₅的供应快速超过需求，并且随着时间的推移，不平衡状况日益恶化。存在乙烷(例如，裂化制备乙烯)和丙烷(例如，脱氢制备丙烯)的有利配置。将C₄/C₅链烷烃升级为大批量的更高价值产品虽然是理想的，但仍然具有挑战性。将C₄/C₅链烷烃转化为较重的烃产品，如航空煤油、柴油燃料以及润滑剂基础油料将提供大量和更高价值的出口，以帮助减轻北美市场的轻馏分过剩，但目前尚无商业方法将轻链烷烃直接转化为较重的烃，如这些。常规的升级方法通常首先通过裂化或脱氢将轻链烷烃转化为烯烃，随后进行烯烃化学如低聚或聚合、烷基化等以构建更高分子量的分子。

已知许多技术将轻链烷烃转化成芳族化合物，例如BTX(苯、甲苯和二甲苯)。这些技术的例子包括由UOP开发的Cyclar^TM工艺和由Mobil Oil Corporation开发的M2-Foming。

轻链烷烃如丙烷和异丁烷的脱氢是商业上实践的；并且该方法被设计为分离高纯度烯烃作为最终产物。现有技术方法使用Pt基催化剂(例如UOP Oleflex^TM)或Cr基催化剂(由CB&I许可的Houdry Catofin^TM)。由于热力学限制，为了有利于脱氢反应，需要高温(>500℃)和低压(真空或用蒸汽稀释)。因此，催化剂快速失活且频繁地再生(用于Pt基催化剂的氧氯化；用于Cr基催化剂的空气燃烧)是必需的。

来自Nierlich等人的许多专利公开描述了将丁烷转化为不饱和产物的方法，然后可以进一步反应生成工业上有用的材料。US5,864,052描述了一种由气田丁烷(field butane)通过脱氢和低聚制备二正丁烯和烷基叔丁基醚的方法。US5,994,601描述了一种由费-托烯烃通过低聚形成二丁烯而制备丁烯低聚物的方法。US5,998,685描述了通过气田丁烷的脱氢并在含镍材料如氧化铝或蒙脱石上进行低聚而合成丁烯低聚物。US2002/0026087利用类似的脱氢/低聚路线，再次使用镍基催化剂。

Bhasin等人，Dehydrogenation and oxydehydrogenation of paraffins to olefins，Applied Catalysts A：General 221(2001)397-419，提供了通过脱氢和氧化脱氢由链烷烃生产烯烃的方法的概述。

在用于轻质烯烃生产的Uhde STAR 中使用平衡连续反应的热需求的原理，其在500-600℃和6-9巴下在浸渍在铝酸钙载体上的贵金属/锌催化剂作用下的强吸热脱氢反应中转化C₃/C₄链烷烃进料(具有再循环)。离开重整器的中间反应产物的一部分氢气与绝热催化氧化反应器中的氧气或富氧空气选择性反应以形成蒸汽，然后在相同催化剂的作用下进一步将未转化的链烷烃脱氢。来自放热氢转化的内部供应的热量降低了吸热脱氢所需的外部热量。

发明内容