[发明专利]用于转化无环烃的方法和系统

说明书

本发明涉及在反应器系统中将无环烃转化为烯烃、环状烃和/或芳族化合物，例如将无环C₅烃转化为环戊二烯的方法和系统。该方法包括在至少一个反应区中使包含无环烃的原料与催化剂材料接触，以将至少一部分的无环烃转化为包含烯烃、环状烃和/或芳族化合物的第一流出物。也可以向所述至少一个反应区提供包含H₂、C₁‑C₄烷烃和/或C₁‑C₄烯烃的共进料。

优先权要求

本申请要求2017年5月3日提交的美国临时申请序列号62/500,898 和2017年7月17日提交的欧洲申请号17181734.9的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及用于将无环烃转化为烯烃、环状烃和/或芳族化合物的方法和反应器系统。

发明背景

环状烃、烯烃和芳族化合物，例如环戊二烯(“CPD”)及其二聚体二环戊二烯(“DCPD”)，乙烯，丙烯和苯，是整个化工行业广泛用于各种产品(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)中的非常期望的原材料。这些化合物通常衍生自石油精炼加工过程中产生的各种料流。特别地，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。随着现有和新的蒸汽裂化设施转向轻质进料，在CPD需求增加的同时，生产的CPD更少。由于供应限制而导致的高成本影响了CPD在聚合物中潜在的最终产品用途。如果可以不受限制的速率生产另外的CPD，并且优选生产成本低于从蒸汽裂化中回收的成本，则可以生产更多的基于CPD的聚合物产品。当生产CPD时，还期望共同生产其他环状C₅化合物。环戊烷和环戊烯作为溶剂可以具有很高的价值，而环戊烯可以用作生产聚合物的共聚单体，也可以用作其他高价值化学品的起始材料。

能够生产这些环状烃、烯烃和芳族化合物，包括CPD，丙烯，乙烯和苯作为大量烃原料的主要产物，将是有利的。具体地，当生产CPD时，还期望使轻质(C_4-)副产物的生产最小化。尽管可以优选由较低氢含量组成的原料(例如环状化合物、烯烃和二烯基)，因为减少了反应吸热并且改善了转化的热力学约束，但是不饱和物比饱和原料更昂贵。由于反应化学和直链烃相对于支链烃的较低价值(由于辛烷值的差异)两者，直链烃骨架结构优于支链烃骨架结构。此外，丰富的烃，例如C₅烃还可获自非常规的天然气和页岩油，并且由于严格的环境法规，减少了在机动车燃料中的使用。各种烃原料，例如C₅原料，也可以源自生物原料。

当前，各种催化脱氢技术被用于由C₃和C₄烷烃生产单烯烃和二烯烃，但不生产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。另一种有用的方法是使用在氧化铝上氧化铬。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 Production ofOlefins,”Topics in Catalysis，第55卷，第1309-1314页， 2012。

还有另一种常用方法使用负载在铝酸锌和/或铝酸钙上的Pt/Sn来使丙烷脱氢。尽管这些方法成功地使烷烃脱氢，但它们不进行环化，环化对于生产CPD至关重要。Pt-Sn/氧化铝和Pt-Sn/铝酸盐催化剂显示出正戊烷的中等转化率，但是这样的催化剂对环状C₅产物的的选择性和收率都很差。