[发明专利]由甲烷选择性生产丙烯和丁烯

说明书

公开了生产丙烯和丁烯的方法。该方法可以包括：在适合产生含有一氧化碳(CO)和氢气(H₂)的第二料流的条件下，使含有甲烷的第一料流与氧化剂接触并氧化至少一部分甲烷，在适合产生含有丙醇和丁醇的第三料流的条件下，使第二料流与CO加氢催化剂接触，以及在适合使至少一部分丙醇和丁醇脱水并产生含有丙烯和丁烯的产物料流的条件下，使第三料流与脱水催化剂接触。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年7月17日提交的美国临时专利申请No.62/875,473的优先权的权益，其通过整体引用并入本文。

技术领域

本发明一般涉及用于生产丙烯和丁烯的组合物、方法和系统。具体地，本发明涉及用于通过将甲烷转化为合成气、通过一氧化碳(CO)加氢由合成气生产丙醇和丁醇、以及通过醇脱水将丙醇和丁醇分别转化为丙烯和丁烯来由甲烷选择性生产丙烯和丁烯的组合物、方法和系统。

背景技术

短链烯烃如丙烯和丁烯的生产是石化工业的全球趋势。因为工业流程已经开始整合上游和下游流程，预计这种趋势将持续更长时间。丙烯和丁烯的生产市场将随着需求的增加而增加。甲烷是从精炼厂、石化和可再生基质中获得的主要烃。它主要作为燃烧燃料被消耗。然而，由甲烷生产丙烯和丁烯对石化工业可以是有益的。

已知有多种生产丙烯和丁烯的方法。举例来说，丙烷和丁烷的脱氢可用于生产这样的烯烃。流化催化裂化(FCC)方法也可用于生产这样的烯烃。与这些方法相关的一些问题是原料的使用可增加生产丙烯和丁烯的成本和低效率。

虽然存在由合成气生产液体烃(例如烷烃)的其他方法，但是这些方法不导致丙烯或丁烯的生产。举例来说，EP2944606A1公开了由Fischer-Tropsch工艺中产生的Fischer-Tropsch尾气形成液体烃并产生H₂和CO₂。然而，EP2944606A1没有公开在Fischer-Tropsch工艺期间由合成气选择性生产丙醇和丁醇，更不用说生产丙烯和丁烯。

发明内容

已经做出了一项发现，其提供了与生产丙烯和丁烯相关的至少一些上述问题的解决方案。本发明的解决方案可以包括通过一系列步骤将甲烷转化为丙烯和丁烯，这些步骤可以以合理的成本效益方式产生对丙烯和丁烯生产的高选择性。所述一系列步骤可以包括(a)将甲烷转化为一氧化碳(CO)和氢气(H₂)(例如合成气)，(b)通过CO加氢将CO转化为丙醇和丁醇，和(c)通过醇脱水将丙醇和丁醇分别转化为丙烯和丁烯。在一个特定的实例中，发现具有β相晶体结构的钴/钼催化剂可以用作CO加氢催化剂，其可以高选择性生产丙醇和丁醇，这可以进一步提高甲烷到丙烯和丁烯的整个转化过程的效率。