[发明专利]控制来自ODH方法的二氧化碳输出

说明书

本文提供了控制来自氧化脱氢(ODH)方法的二氧化碳输出水平的方法。来自ODH方法的二氧化碳输出包括在ODH反应中产生的二氧化碳输出，以及当二氧化碳用作惰性稀释剂时的携带。在某些情况下，二氧化碳也可以通过用作氧化剂在ODH方法中被消耗。通过改变引入ODH方法的蒸汽的量，操作者可改变二氧化碳用作氧化剂的程度，这反过来允许一定程度地控制在该方法中消耗二氧化碳的程度，影响总的二氧化碳输出。使二氧化碳输出最小化提供机会来限制或消除将二氧化碳释放到大气中的需要。

技术领域

本发明总体上涉及低级烷烃氧化脱氢(ODH)成相应的烯烃。更具体地说，本发明涉及控制来自ODH方法的二氧化碳输出水平。

背景技术

烯烃如乙烯、丙烯和丁烯是各种有商业价值的聚合物的基本结构单元。由于天然存在的烯烃源不以商业量存在，聚合物生产商依赖于将更丰富的低级烷烃转化为烯烃的方法。目前商业规模生产商选择的方法是蒸汽裂解，一种高度吸热的方法，其中蒸汽稀释的烷烃非常短暂地经受至少700℃的温度。产生所需温度的燃料需求和对可以承受该温度的设备的需求显著增加了总成本。此外，高温促进了焦炭的形成，焦炭在系统中累积，导致需要昂贵的定期反应器停机以进行维护和焦炭去除。

氧化脱氢(ODH)是蒸汽裂解的替代方案，其是放热的并且产生很少焦炭或不产生焦炭。在ODH中，在催化剂和任选的惰性稀释剂（如二氧化碳或氮气）的存在下，在低至300℃的温度下，将低级烷烃（如乙烷）与氧气混合，以产生相应的烯烃和不幸地各种其它氧化产物，最突出的是二氧化碳和乙酸。此外，与蒸汽裂解相比，ODH具有较低的转化率，当与较低的选择性和由于烃与氧气混合而导致的热爆炸的风险结合时，这一事实已阻碍了ODH实现广泛的商业执行。

至少从20世纪60年代后期就已知ODH的概念。从那时起，相当大的努力已经花费在改进该方法上，其包括改进催化剂效率和选择性。这已导致了各种催化剂类型的许多专利，这些催化剂类型包括碳分子筛、金属磷酸盐和最突出是混合金属氧化物。转让给Petro-TexChemicals的早期催化剂美国专利，包括以Woskow等人的名义的美国专利号3,420,911和3,420,912，教导了铁氧体在有机化合物氧化脱氢中的应用。将铁氧体短时间引入含有有机化合物和氧化剂的脱氢区，然后引入再生区进行再氧化，并然后进料回到脱氢区进行另一个循环。

用于乙烷低温氧化脱氢为乙烯的负载型催化剂的制备公开于1986年6月24日颁发给Manyik等人的美国专利号4,596,787中，该专利转让给Union Carbide Corporation。该催化剂通过以下制备：(a)制备具有金属化合物的可溶和不溶部分的前体溶液，(b)分离可溶部分，(c)用可溶部分浸渍催化剂载体和(d)活化浸渍的载体以获得催化剂。煅烧的催化剂具有以下组成

Mo_aV_bNb_cSb_dX_e

其中X为不存在或Li、Sc、Na、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Hf、Y、Ta、Cr、Fe、Co、Ni、Ce、La、Zn、Cd、Hg、Al、Tl、Pb、As、Bi、Te、U、Mn和/或W；a为0.5-0.9；b为0.1-0.4；c为0.001-0.2；d为0.001-0.1；以及当X为元素时，e为0.001-0.1。

2005年5月10日颁发给Liu的美国专利号6,891,075，其转让给SymyxTechnologies, Inc.，教导了链烷烃(烷烃)例如乙烷的氧化脱氢的催化剂。气态原料至少包含烷烃和氧气，但也可包括稀释剂(例如氩气、氮气等)或其它组分(例如蒸汽或二氧化碳)。脱氢催化剂包含至少约2重量%的NiO和宽范围的其它元素，优选Nb、Ta和Co。权利要求书要求在转化率超过10%的情况下，乙烯的选择性至少为70%。