将多环芳族化合物转化成单环芳族化合物的方法
【专利说明】将多环芳族化合物转化成单环芳族化合物的方法
[0001 ]优先权声明
[0002]本申请要求2013年11月19日提交的美国临时申请N0.61/906,077的优先权，通过引用将其内容全部结合到本文中。
[0003]发明背景
[0004]许多不同类型的化学品由石油的加工生产。然而，由于近几十年来提高的需求，石油变得越来越昂贵。
[0005]因此，尝试提供用于生产化学品的原料的备选来源。现在关注由在国家如美国和中国大量可得的固体含碳材料如煤生产液态烃。
[0006]煤的热解产生焦炭和煤焦油。焦炭制备或“焦化”方法由将材料在密闭容器中在不存在氧气下加热至非常高的温度组成。焦炭是多孔但硬的残余物，其主要是碳和无机灰，其可用于制备钢。
[0007]煤焦油是在加热期间释放的挥发性材料，并且它包含大量烃化合物的混合物。可将它分离以得到多种有机化合物，例如苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽和菲。这些有机化合物可用于制备大量产品，例如染料、药物、炸药、调味料、香料、防腐剂、合成树脂以及油漆和染料。由分离留下的残余沥青用于铺路、铺屋顶、防水和绝缘。
[0008]煤焦油包括多种芳族化合物，包括多环和单环芳族化合物。然而，单环芳族化合物具有在与多环芳族化合物相比时较宽的应用性，因此作为最终产物更有价值。
[0009]因此，需要将多环芳族化合物转化成单环芳族化合物的方法。
[0010]发明概述
[0011]在第一方面中，将多环芳族化合物转化成单环芳族化合物的方法包括将煤进料热解以产生焦炭料流和煤焦油料流。将煤焦油料流裂化，并将裂化的煤焦油料流分馏以产生包含多环芳族化合物的芳族馏分。方法进一步包括将芳族馏分加氢裂化以将至少第一部分芳族馏分部分氢化并打开第二部分芳族馏分的至少一个环以由多环化合物形成单环芳族化合物，和使第一部分芳族馏分再循环。
[0012]在另一方面中，将多环芳族化合物转化成单环芳族化合物的方法包括将煤进料热解以产生焦炭料流和煤焦油料流。方法进一步包括将煤焦油料流裂化和将裂化的煤焦油料流分馏以产生包含萘和烷基萘的芳族馏分。将芳族馏分加氢裂化以将至少第一部分芳族馏分部分氢化并打开第二部分芳族馏分的一个环，并使第一部分芳族馏分再循环。
[0013]附图简述
[0014]图为对将多环芳族化合物转化成单环芳族化合物的本发明方法的一个实施方案的阐述。
[0015]发明详述
[0016]图显示本发明煤转化方法5的一个实施方案。可将煤进料10送入热解区15如焦化炉或者气化区20中。作为选择，可将煤进料10分成两个部分并送入热解区15和气化区20中。
[0017]在热解区15中，将煤在高温，例如达2，000°C(3，600°F)下在不存在氧气下加热以除去挥发性组分。焦化产生焦炭25和煤焦油料流30。焦炭25可用于其它方法如钢的生产中。
[0018]如果需要的话，可将来自焦化方法的包含挥发性组分的煤焦油料流30送入任选污染物脱除区35中。
[0019]如下文进一步描述，取决于特定污染物对产物或方法的影响和污染物脱除的原因，用于从煤焦油料流30或另一工艺流中除去一种或多种污染物的污染物脱除区35可位于沿着方法的各个位置。例如，污染物脱除区35可位于分离区75上游。一些污染物确定干扰下游加工步骤或烃转化方法，在这种情况下，污染物脱除区35可位于分离区75上游或者在分离区75与待讨论的特定下游加工步骤之间。确定了仍另外的污染物应当除去以满足特定产物规格。如果想要从烃或工艺流中除去多种污染物，则各个污染物脱除区35可位于沿着方法的不同位置。在又一路线中，污染物脱除区35可与系统内的另一方法重叠或联合，在这种情况下，污染物可在该方法的另一部分，包括但不限于分离区75或下游烃转化区期间除去。这可对这些特定区、反应器或方法进行改进或不改进而实现。尽管污染物脱除区35通常位于烃转化反应器下游，应当理解污染物脱除区35可位于分离区75上游、分离区75与烃转化区之间或者烃转化区下游或者沿着工艺流内的其它料流，例如载体流体料流、燃料料流、氧气来源料流或者本文所述系统和方法中使用的任何料流。污染物浓度通过从煤焦油料流35中除去至少一部分污染物而控制。如本文所用，术语除去可指实际除去，例如通过吸附、吸收或膜分离，或者它可指污染物转化成更加耐受的化合物，或者二者。
[°02°]将去污的煤焦油进料40送入任选加氢处理区45中。加氢处理是其中氢给体分子50在主要对从烃原料中除去杂原子如硫、氮和氧和金属而言是活性的合适催化剂的存在下与烃料流接触的方法。在加氢处理中，可使具有双键和三键的烃饱和。氢给体分子50可包括例如氢气、水、氨、氢化芳族化合物或其任何组合。也可将芳族化合物饱和。典型的加氢处理反应条件包括 290°C(550°F)至455°C(850°F)的温度，3.4MPa(500psig)至6.2MPa(900psig)的压力，0.5hr—1 至4hr—1 的液时空速，和 168-1，OI INmVm3油(I，000-6，000scf/bbl)的氢气率。典型的加氢处理催化剂包括高表面积载体材料，优选氧化铝上载的至少一种VIII族金属，优选铁、钴和镍以及至少一种VI族金属，优选钼和钨。其它典型的加氢处理催化剂包括沸石催化剂，以及贵金属催化剂，其中贵金属选自钯和铂。将来自加氢处理区45的加氢处理煤焦油料流55送入裂化区60中。
[0021 ]在裂化区60中，使加氢处理煤焦油料流55与一种或多种裂化催化剂接触以将烃裂化并产生较低分子量烃。裂化区60可包含例如本领域所知的加氢裂化区、流化催化裂化区或热裂化区。
[0022]加氢裂化为其中烃在氢气的存在下裂化成较低分子量烃的方法。典型的加氢裂化条件可包括290°(:(550°卩)至468°(:(875°卩)的温度，3.510^(50(^8丨8)至27.5810^(4，OOOpsig)的压力，0.5至小于Shr—1 的液时空速(LHSV)，和421-2，527Nm3/m3油(2 ,500-15，OOOscf/bbl)的氢气率。典型的加氢裂化催化剂包括与一种或多种VIII族或VIB族金属氢化组分组合的无定形二氧化硅-氧化铝基础物或低含量沸石基础物，或者VIII族金属氢化组分沉积于其上的结晶沸石裂化基础物。其它氢化组分可选自VIB族以与沸石基础物结合。
[0023]流化催化裂化(FCC)为通过使较重烃在流化反应区中与催化颗粒材料接触而实现的催化烃转化方法。催化裂化中的反应在不存在实质上加入的氢气或者消耗氢气下而进行。该方法通常使用具有悬浮于进料烃的上升流中的颗粒以形成流化床的粉状催化剂。在代表性方法中，裂化在提升器中进行，所述提升器为垂直或向上倾斜的管。通常，将预热进料借助进料喷嘴喷入提升器的底部中，在那里它接触热流化催化剂并在与催化剂接触时蒸发，并且进行裂化，将高分子量油转化成较轻组分，包括液化石油气(LPG)、汽油和蒸馏物。催化剂-进料混合物向上流过提升器短时间(几秒)，然后将混合物在旋风器中分离。将烃送入分馏器中以分离成LPG、汽油、柴油、煤油、喷射燃料和其它可能的馏分。当通过提升器时，裂化催化剂减活，因为该方法伴随形成沉积在催化剂颗粒上的焦炭。将被污染的催化剂与裂化烃蒸气