[发明专利]集成的燃气涡轮和转化系统方法

说明书

本发明公开了产生动力并将无环C₅原料转化成非‑芳族环状C₅烃的集成方法和系统。本发明公开了燃烧装置，例如涡轮机，和含催化剂化合物的反应器管。本发明还公开了包括使无环C₅原料与催化剂组合物接触并获得环状C₅烃的方法。

发明人：Larry L.Iaccino和Romain O.V.Lemoine

相关申请的交叉参考

本发明要求2015年11月4日提交的USSN 62/250,674和2016年2月2日提交的EP申请16153715.4的优先权和权益。

发明领域

本发明涉及集成燃气涡轮和对流加热的管式反应器，和它们在产生动力并将无环C5原料转化成含环状C5化合物的产物的方法中的用途。

发明背景

环戊二烯(CPD)及其二聚体二环戊二烯(DCPD)是遍及化学工业当中在宽范围的产品，例如聚合物材料，聚酯树脂，合成橡胶，溶剂，燃料，燃料添加剂等中使用的高度所需的原材料。环戊二烯(CPD)目前是液体进料蒸汽裂化(例如，石脑油和重质进料)的次要副产物。由于已有的和新的蒸汽裂化促进转化成较轻质的原料，因此产生较少的CPD，同时对CPD的需求正在上升。因供应局限导致的高成本影响在聚合物中CPD的潜在终产物用途。若可在不受约束的速率下和优选在比从蒸汽裂化中回收低的成本下生产额外的CPD，则可生产更多CPD-基聚合物产物。共生产其他环状C5也是所需的。环戊烷和环戊烯作为溶剂可具有高价值，同时环戊烯可用作共聚单体，生产聚合物并作为其他高价值化学品的起始材料。

有利的是能使用催化剂体系由丰富的C5原料生产环状C5化合物，其中包括CPD作为主产物，以生产CPD同时最小化生产轻质(C4-)副产物。尽管可优选较低的氢含量(例如，环状物，烯烃，和二烯烃)，但由于反应吸热减少和对转化的热动力学限制得到改进，因此不饱和物比饱和物原料更加昂贵。相对于支链C5骨架结构，优选直链C5骨架结构，这是反应化学和直链C5相对于支链C5价值较低(因辛烷值差异导致)二者所致。丰富的C5获自非传统的气体和页岩油以及因苛刻的排放要求导致在发动机燃料中的使用减少。C5原料也可衍生自生物原料。

目前使用各种催化脱氢技术，由C3和C4烷烃生产单和二烯烃，而不是环状单烯烃或环状二烯烃。典型的方法使用在氧化铝上负载的Pt/Sn作为活性催化剂。另一有用的方法使用在氧化铝上的氧化铬。参见，B.V.Vora,Development of DehydrogenationCatalysts and Processes,Topics in Catalysis，第55卷，第1297-1308页，2012；和J.C.Bricker,Advanced Catalytic Dehydrogenation Technologies for Productionof Olefins,Topics in Catalysis，第55卷，第1309-1314页，2012。

再一种常见的方法使用在Zn和/或Ca铝酸盐上负载的Pt/Sn，使丙烷脱气。尽管这些方法成功地使烷烃脱氢，但它们没有进行环化，环化对于生产CPD来说是关键的。Pt-Sn/氧化铝和Pt-Sn/铝酸盐催化剂显示出适中的正戊烷转化率，但这种催化剂对环状C5产物具有差的选择性和产率。