[发明专利]用含要求碳质沉积的分子筛催化剂使含氧物转化成烯烃的方法

说明书

发明领域

本发明涉及选择性地使含氧物转化成轻烯烃优选乙烯和丙烯的方法，其中通过完全地再生催化剂总反应体积的仅一部分并使所述再生部分与未再生的催化剂总反应体积混合在催化剂总反应体积上保持要求的碳质沉积。

发明背景

轻烯烃(定义为“乙烯、丙烯和丁烯”)用作生产各种化学物质的原料。传统地通过石油裂化生产轻烯烃。由于石油资源的有限供应和/或高成本，由石油资源生产烯烃的成本平稳地增加。

用于生产轻烯烃的其它可选原料是含氧物，如醇类，特别是甲醇、二甲醚和乙醇。醇类可通过发酵生产，或者由天然气、石油液体、含碳物质包括煤、再循环塑料、城市废弃物或任何有机物衍生的合成气生产。由于来源种类宽，所以希望用醇、醇衍生物和其它含氧物作为经济的非石油源用于烯烃生产。

用于促进含氧物转化成烯烃的催化剂是分子筛催化剂。由于乙烯和丙烯是该反应最想要的产品，所以研究集中在什么催化剂对乙烯和/或丙烯的选择性最高，和增加分子筛催化剂对乙烯和/或丙烯的选择性的方法。分子筛催化剂总反应体积上某些焦炭的选择性保持在约2至约30％(重)的范围内。已建议通过取出全部或部分催化剂总反应体积，使所取出的催化剂部分地再生，再使所述部分再生的催化剂返回反应器，以保持此要求的焦炭水平。然而，部分再生可能未导致催化剂对轻烯烃的选择性最大。

需要在含氧物转化成烯烃期间在分子筛催化剂上保持要求的焦化水平同时保持催化剂活性最大的方法。

发明概述

本发明提供一种处理分子筛催化剂的方法，包括：使包括含氧物的进料与分子筛催化剂总反应体积在有效条件下接触生产含C₂-C₃烯烃物流，其中所述总反应体积包括要求的碳质沉积使所述催化剂对C₂-C₃烯烃的选择性比不存在所述要求的碳质沉积的情况下更高；和其中在不希望的碳质沉积累积能有效影响催化剂活性时，通过以下方法在所述分子筛催化剂上保持所述要求的碳质沉积：将所述分子筛催化剂总反应体积分成一部分和剩余部分；在有效条件下用再生介质处理所述部分去除所述不希望的碳质沉积，形成包括在约0％(重)至再生量碳质沉积范围内的再生部分；和使所述再生部分与所述剩余部分混合，其中所述再生量碳质沉积包括在所述混合时足以产生再生的含所述要求的碳质沉积的总反应体积的量。

附图简述

图1为有用于本发明的催化剂再循环的高速流化床反应器优选实施方案的图示。

发明详述

含氧物转化成轻烯烃被各种分子筛催化剂催化。由于该转化过程期间需要高温，分子筛催化剂表面上不可避免地形成碳质沉积，称为“焦炭”。为避免催化剂活性显著下降，必须烧掉焦炭沉积使催化剂再生。

含氧物转化成烯烃期间一个目的是使轻烯烃(优选乙烯和丙烯)的生产最大，并使甲烷、乙烷、丙烷和C₅+物质的产品最少。本发明通过使“要求的碳质沉积”在分子筛催化剂上聚积同时去除不希望的碳质沉积，利用不可避免地沉积在催化剂上的焦炭实现此目的。

已建议在催化剂上保持要求的碳质沉积的一种方法是仅部分地再生一些或全部分子筛催化剂总反应体积。本发明不限于特殊理论，相信仅部分地再生一部分或仅部分地再生焦化分子筛催化剂总反应体积有严重的缺陷。已知在含氧物转化成烯烃期间产生的焦炭沉积在分子筛催化剂的表面上和“微孔”中。含氧物选择性地转化成乙烯和丙烯的反应发生在分子筛催化剂的微孔中。再生介质(通常为氧气)进入微孔相对较难。因此，累积在微孔中的焦炭更难在再生过程期间去除。部分再生很可能未除去催化剂微孔中的焦炭，给催化剂对乙烯和丙烯的选择性产生不利影响。

本发明通过仅取出焦化分子筛催化剂总反应体积的一部分和完全地再生此催化剂部分在催化剂上保持“要求的碳质沉积”。完全再生被认为是同时除去该再生催化剂部分的微孔和低选择性表面积两者中的焦炭。该再生催化剂部分与未再生的催化剂剩余部分混合时，结果是保持要求的碳质沉积阻塞未再生催化剂部分中低选择性的表面积，和再生催化剂部分中可使含氧物选择性地转化成轻烯烃的位置(微孔表面积)增加。

本文所用术语“要求的碳质沉积”定义为按焦化催化剂总反应体积的重量计包括至少约2％(重)的碳质沉积，优选在约2％(重)至约30％(重)的范围内。“要求的碳质沉积”--即使它们超过分子筛催化剂总反应体积的30％(重)--是主要阻塞对C₂-C₃烯烃的生产无选择性的催化剂表面部分的碳质沉积。