将含氧化合物转化为烯烃的方法
【专利说明】将含氧化合物转化为烯烃的方法
[0001 ] 本申请要求2013年10月31号提交的欧洲专利申请序列N0.13191186.9的权益。
技术领域
[0002]本发明提供一种用于将含氧化合物转化为烯烃的方法。所述方法包括使包含含氧化合物的物流通过包括一个或多个喷嘴和一个或多个相应的帽罩的进料引入系统。
【背景技术】
[0003]含氧化合物至烯烃(“0T0”)方法在本领域中是公知的。通常，含氧化合物至烯烃方法用于主要产生乙烯和丙烯。这样的含氧化合物至烯烃方法的例子描述于US专利申请公开N0.2011/112344，其通过参考引入本文。该公开描述了用于制备包含乙烯和/或丙烯的烯烃产物的方法，所述方法包括在含氧化合物至烯烃转化系统中转化含氧化合物原料的步骤，所述转化系统包括反应区，其中在含氧化合物转化条件下含氧化合物原料与含氧化合物转化催化剂接触，以获得包含乙烯和/或丙烯的转化流出物。
[0004]美国专利US6，737，556描述了一种方法和系统，其用于减少在进料气化和引入系统中形成的金属催化的副反应的副产物，其中通过用耐受金属催化的副反应的副产物形成的材料形成和/或涂覆一个或多个加热设备、进料管线或进料引入喷嘴而进行。
[0005]美国专利US7，034，196描述了一种方法和设备，其用于减少在甲醇至烯烃反应器系统的进料气化和引入系统中形成的金属催化的副反应的副产物量，其中通过在进料气化和引入系统中保持足够低的温度而进行。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种用于将含氧化合物转化为烯烃的方法，所述方法包括:a)向含氧化合物至烯烃转化反应器提供包含含氧化合物的物流;b)使所述包含含氧化合物的物流通过包括一个或多个喷嘴和一个或多个相应的帽罩的进料引入系统;c)在含氧化合物至烯烃转化反应器中使所述包含含氧化合物的物流与分子筛催化剂接触以形成包含烯烃的产物物流;和d)从所述反应器中移除所述产物物流。
[0007]本发明还提供一种用于将含氧化合物转化为烯烃的系统，所述系统包括:a)含氧化合物至烯烃转化反应器;b) —个或多个用于将催化剂引入所述反应器的催化剂入口；c)一个或多个位于所述反应器底部用于将包含含氧化合物的进料引入所述反应器的进料入口喷嘴;和d) —个或多个位于各进料入口喷嘴上方的保护性帽罩。
[0008]本发明还提供一种用于含氧化合物至烯烃转化系统的进料引入系统，所述系统包括:a)—个或多个位于含氧化合物至烯烃转化反应器底部的进料入口喷嘴;和b) —个或多个位于各进料入口喷嘴上方的保护性帽罩。
【附图说明】
[0009]图1描述了本发明的喷嘴和帽罩的一个实施方案。
[0010]图2描述了可能的喷嘴分布的一个实施方案。
[0011]图3描述了带有喷嘴的反应器的一个实施方案。
【具体实施方式】
[0012]本发明提供一种用于将含氧化合物转化为烯烃的改进方法，和具体提供一种向反应器中进料包含含氧化合物的进料的改进方法，包括使包含含氧化合物的物流通过包括一个或多个喷嘴和一个或多个相应的帽罩的进料引入系统。
[0013]位于所述喷嘴上方的相应帽罩防止所述喷嘴与反应器温度直接接触，从而使所述进料喷嘴不被加热至完全的反应器温度。这减少了在反应器温度下包含含氧化合物的进料物流可能发生的金属催化的副反应。使用这些帽罩允许所述喷嘴位于所述反应器底板上，相比于通常应用的侧入喷嘴，这样提供了更均匀的分布，还提供了更好的气体-催化剂混入口 ο
[0014]所述帽罩可以耐高温，这样可以防止所述帽罩被循环催化剂磨蚀。另一个好处是所述帽罩设计在气体离开帽罩进入反应器的环处具有相对高的横截面积。这样提供了较低的气速，因为横截面积决定给定进料流量的速度。这种较低的速度是可接受的，因为不象格删类分布器那样需要最低出口速度来保持喷嘴不粘催化剂。
[0015]含氧化合物至烯烃方法接收包含一种或多种含氧化合物的物流作为原料。含氧化合物为包含至少一个氧原子的有机化合物。含氧化合物优选为一种或多种醇，优选脂族醇，其中脂族结构部分具有1-20个碳原子，优选1-10个碳原子，更优选1-5个碳原子和最优选?-α 个碳原子。可以用作该方法的进料的醇包括低级直链和支链脂族醇。此外 ，可以使用醚和其它含氧有机分子。含氧化合物的适合例子包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、甲基乙基醚、二甲醚、二乙醚、二异丙醚、甲醛、二甲基碳酸酯、二甲基酮、乙酸及它们的混合物。在优选实施方案中，原料包含甲醇、乙醇、二甲醚、二乙醚的一种或多种或它们的组合，更优选甲醇或二甲醚和最优选甲醇。
[0016]在一个实施方案中，含氧化合物作为合成气的反应产物获得。合成气可以例如由化石燃料如由天然气或油或由煤气化产生。在另一个实施方案中，含氧化合物获自生物材料，例如通过发酵。
[0017]含氧化合物原料可以获自预反应器，所述预反应器至少部分转化甲醇至二甲醚和水。水可以通过例如蒸馏除去。以此方式，较少的水存在于将含氧化合物转化为烯烃的方法中，这对于方法设计有利并且降低催化剂所暴露的水热条件的苛刻性。
[0018]在某些实施方案中，含氧化合物至烯烃方法还可接收烯烃共进料。该共进料可包含碳数为1-8、优选3-6和更优选4或5的烯烃。适合的烯烃共进料的例子包括丁烯、戊烯和己稀。
[0019]优选地，含氧化合物进料包含一种或多种含氧化合物和烯烃，更优选以含氧化合物:烯烃摩尔比为1000:1-1:1、优选100:1-1:1包含含氧化合物和烯烃。更优选地，含氧化合物:烯烃摩尔比为20:1-1:1，更优选为18:1-1:1，仍更优选为15:1-1:1，甚至仍更优选为14:
1-1: I。优选的是一起转化C4烯烃(循环自含氧化合物至烯烃转化反应)与含氧化合物，以获得高的乙烯和丙烯收率，因此优选针对每摩尔C4烯烃提供至少I摩尔含氧化合物。
[0020]烯烃共进料还可以包含链烷烃。这些链烷烃可充当稀释剂或在一些情况下它们可参与在催化剂存在下发生的一个或多个反应。链烷烃可以包括碳数为1-10、优选3-6和更优选4或5的烷烃。链烷烃可循环自发生在含氧化合物至烯烃转化步骤下游的分离步骤。
[0021]在某些实施方案中，含氧化合物至烯烃方法还可接收稀释剂共进料以降低含氧化合物在进料中的浓度和抑制主要产生高分子量产物的副反应。稀释剂通常应该对含氧化合物原料或对催化剂不具有反应性。可能的稀释剂包括氦、氩、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水及它们的混合物。更优选稀释剂为水和氮，最优选为水。
[0022]稀释剂可以以液体或蒸气形式使用。稀释剂可在进入反应器时或之前加入原料或单独加入反应器或与催化剂一起加入。在一个实施方案中，稀释剂的添加量为1-90摩尔％，更优选1-80摩尔％，更优选5-50摩尔％，最优选5-40摩尔％.
[0023]在含氧化合物至烯烃转化反应器中在含氧化合物转化过程中，蒸汽作为副产物产生，它充当原位产生的稀释剂。通常，作为稀释剂添加附加蒸汽。需要添加的附加稀释剂量取决于原位水产量，而原位水产量又取决于含氧化合物进料组成。当提供至反应器的稀释剂为水或蒸汽时，含氧化合物与稀释剂的摩尔比在10:1和1:20之间。
[0024]含氧化合物进料与催化剂在200-1000 °C、优选300-800°C、更优选350-700 °C、甚至更优选450-650°C的温度下接触。所述进料可与催化剂在530-620°C或优选580-610°C的温度下接触。所述进料可与催化剂在0.lkPa( lmbar )-5MPa(50bar)、优选10kPa(Ibar)-1.5MPa(15bar)、更优选100kPa(lbar)-300kPa(3bar)的压力下接触。本文提到的压力是绝对压力。
[0025]针对原料可使用宽范围的WHSVJHSV定义为每小时单位质量催化剂的进料(不包括稀释剂)质量。WHSV应该优选为1-5000^1。
[0026]该方法发生在反应器中和催化剂可以以固定床、移动床、流化床、密相流化床、快速或湍动流化床、循环流化床的形式存在。此外，可以使用本领域技术人员已知的提升管反应器、混合反应器或其它反应器类型。在另一个实施方案中，可以串联使用多个这些反应器类型。在一个实施方案中，反应器为提升管反应器。提升管反应器的优势在于它允许非常精准地控制进料与催化剂的接触时间，因为提升管反