[发明专利]不用蒸汽作为稀释剂的烃的催化裂解以制备烯烃和芳香烃的方法

说明书

公开了一种制备烯烃和/或芳香烃的方法。该方法包括用包含用镧改性的ZSM‑5沸石和USY沸石的混合物的催化剂催化烃裂解反应。裂解过程包括向反应器提供主要包含甲烷的稀释剂，其中不向反应器提供蒸汽作为稀释剂。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年8月5日提交的美国临时专利申请第62/883057号的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明通常涉及烃的催化裂解。更具体地，本发明涉及在无蒸汽条件下催化裂解烃以制备烯烃和/或芳香烃。

背景技术

低碳烯烃(乙烯、丙烯和丁烯)和芳香烃(苯、甲苯和二甲苯(BTX))是制备其他化学产品的重要基础材料。因此，石化工业的很大一部分涉及这些基础材料的生产过程。目前，低碳烯烃和芳香烃主要通过石脑油的高温裂解和芳构化(蒸汽裂解)制备。烃的蒸汽裂解以制备烯烃和芳香烃目前已得到很好的发展，可提供所需烯烃和芳香烃的高转化率和产率。然而，蒸汽裂解具有反应温度高、能耗高的缺点。

另一种制备烯烃和芳香烃的技术涉及在分子筛催化剂上对烃进行催化裂解。催化裂解工艺的特点是反应温度低(比蒸汽裂解低100℃至200℃)以及所需烯烃和芳香烃的选择性高。然而，当使用分子筛(硅铝骨架)作为催化剂时，在正常反应条件下——高温下以蒸汽为稀释气体——分子筛催化剂发生脱铝。这降低了分子筛催化剂的酸活性位点，从而降低了催化剂的催化活性。在这种情况下，分子筛的催化活性逐渐降低，将分子筛催化剂进行再生的努力在很大程度上是无效的。通常，当催化剂活性降低时，反应时间增加并且结焦导致催化剂活性进一步下降。这一技术问题是分子筛催化裂解制备烯烃和芳香烃工业化的主要障碍。

发明内容

已经发现为上述与烃在分子筛催化剂上催化裂解以制备烯烃或芳香烃有关的至少一些问题提供了解决方案。解决方案的前提是在反应器中使用无蒸汽或几乎没有蒸汽的条件进行裂解过程以防止分子筛催化剂脱铝。

本发明的实施方案包括制备烯烃和/或芳香烃的方法。方法包括向反应器提供烃进料，该反应器中设置有催化剂，该催化剂包括用镧改性的ZSM-5沸石和USY沸石的混合物。方法还包括向反应器提供主要包含甲烷的稀释剂。在该方法中，不向反应器提供蒸汽作为稀释剂。这样，反应过程中反应器中的水为5重量％或少于5重量％。方法还包括在足以引起烃原料中的化合物裂解和/或芳构化的反应条件下使烃进料和稀释剂的混合物与催化剂接触，并由此制备一种或多于一种烯烃和/或一种或多于一种芳香烃。

以下包括本说明书中使用的各种术语和短语的定义。

术语“约”或“大约”被定义为本领域普通技术人员所理解的接近于。在一个非限制性实施方案中，这些术语被定义为偏差在10％以内，优选偏差在5％以内，更优选偏差在1％以内，最优选偏差在0.5％以内。

术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别指基于包含组分的材料的总重量、总体积或总摩尔数的组分的重量百分比、体积百分比或摩尔百分比。在一个非限制性实例中，100摩尔材料中的10摩尔组分是10摩尔％的组分

术语“基本上”及其变体被定义为包括偏差在10％以内、偏差在5％以内、偏差在1％以内或偏差在0.5％以内。

当在权利要求书和/或说明书中使用术语“抑制”或“减少”或“防止”或“避免”或这些术语的任何变体包括任何可测量的降低或完全抑制以实现期望的结果。

说明书和/或权利要求书中使用的术语“有效”是指足以实现希望的、期望的或预期的结果。

在权利要求书或说明书中与术语“包含”、“包括”、“含有”或“具有”结合使用时，要素前无数量词可以表示“一个”，但也与“一个或更多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义一致。

词语“包含”、“具有”、“包括”或“含有”是包容性的或开放式的，并且不排除其它的、未列举的元素或方法步骤。