[发明专利]燃烧管转化系统和方法

说明书

公开了将无环C₅原料转化成非芳族环状C₅烃的方法和系统。公开了包含催化剂化合物的炉和反应器管。还公开了使无环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

相关申请的交叉引用

本发明要求2015年11月4日提交的USSN 62/250,693和2016年2月2日提交的EP申请16153717.0的优先权和权益。

发明领域

本发明涉及燃烧管反应器及其在将无环C₅原料转化为包含环状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)是在广泛的产品(如聚合物材料，聚酯树脂，合成橡胶，溶剂，燃料，燃料添加剂等)中在整个化学工业中使用的高度理想的原料。目前环戊二烯(CPD)是液体进料(例如石脑油和较重质的进料)蒸汽裂化的次要的副产品。随着现有的和新的蒸汽裂化设备转向较轻质的进料，产生更少的CPD而对CPD的需求上升。由于供给限制导致的高成本影响CPD在聚合物中的潜在最终产品用途。如果能够以不受限的速率并且优选以低于从蒸汽裂化回收的成本生产另外的CPD，则可以生产更多的基于CPD的聚合物产品。其他环状C₅的共同产生也是期望的。环戊烷和环戊烯作为溶剂可具有高价值，而环戊烯可用作共聚单体以生产聚合物和用作其他高价值化学品的起始材料。

能够使用催化剂体系从丰富的C₅原料生产环状C₅化合物(包括CPD)作为主要产物，以生产CPD同时最小化轻质(C_4-)副产物的产生，将是有利的。尽管较低的氢含量(例如环状物，烯烃和二烯烃)可能是优选的，因为反应吸热降低并且转化的热力学约束得到改善，但是非饱和物比饱和物原料更昂贵。直链C₅骨架结构优于支链C₅骨架结构，这是由于反应化学和直链C₅相对于支链C₅的较低值(由于辛烷值差异)二者。丰富的C₅可以获自非常规天然气和页岩油以及由于严格的排放要求而减少的汽车燃料的使用。C₅原料也可以来源于生物原料。

目前，各种催化脱氢技术用于从C₃和C₄烷烃生产单烯烃和二烯烃，但不是环状单烯烃或环状二烯烃。通常的方法使用负载在氧化铝上的Pt/Sn作为活性催化剂。另一种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。

又一种常用的方法使用负载在Zn和/或Ca铝酸盐上的Pt/Sn使丙烷脱氢。虽然这些方法在烷烃脱氢方面取得了成功，但它们不会进行环化，这是生产CPD的关键。Pt-Sn/氧化铝和Pt-Sn/铝酸盐催化剂表现出适度的正戊烷转化率，但是这样的催化剂对环状C₅产物的选择性和收率差。