烷烃和烷基芳族烃的脱氢方法与流程

本公开内容涉及烷烃和/或烷基芳族烃的脱氢方法。更具体地，本公开内容涉及在第一催化剂或第二催化剂存在下使烷烃和/或烷基芳族烃脱氢以产生包含脱氢产物和分子氢的流出物并在固态氧载体存在下使分子氢燃烧以产生包含经脱氢烃和水的转化产物的方法。

背景技术：

1、脱氢是吸热且平衡受限的工业上重要的化学转化过程。烷烃(例如c2-c12烷烃和/或烷基芳族化合物，例如乙基苯)的脱氢可以经由各种不同的催化剂体系，例如基于pt的、基于cr的、基于ga的、基于v的、基于zr的、基于in的、基于w的、基于mo的、基于zn的、基于fe的体系进行。为了提高平衡转化率，通常采用降低的操作压力、烃进料稀释和/或增加的操作温度，这引入额外的操作成本，促进不期望的副反应和/或导致催化剂失活。

2、使化学平衡向所需脱氢产物移动的替代方案是将脱氢方法中使用的催化剂与在相关反应条件下具有多种氧化还原状态的金属氧化物("固态氧载体"或"soc")混合。然后可以经由固态氧载体中的晶格氧燃烧在该过程中产生的分子氢。然而，分子氢的燃烧产生水，这可能导致脱氢催化剂过早失活。此外，使用含氧气体来补充固态氧载体中的晶格氧的催化剂体系的频繁再生要求脱氢催化剂针对这种氧化再生是稳定的。此外，希望脱氢催化剂在没有预还原步骤的情况下具有活性，例如在足够的条件下与分子氢接触，以避免从固态氧载体中汽提晶格氧。

3、因此，需要用于使烷烃和/或烷基芳族烃脱氢的改进方法。本公开内容满足该需求及其它需求。

技术实现思路

1、发明概述

2、提供了烷烃和/或烷基芳族烃的脱氢方法。在一些实施方案中，所述方法可以包括(i)将可以包括c2-c16线性或支化烷烃中的一种或多种、c4-c16环烷烃中的一种或多种、c8-c16烷基芳族化合物中的一种或多种或其混合物的含烃进料进料到转化区中。所述方法还可以包括(ii)使含烃进料与可以包括布置在第一载体上的pt的第一催化剂或可以包括布置在第二载体上的cr的第二催化剂在转化区内接触，以进行所述含烃进料的至少一部分的脱氢而产生包含一种或多种经脱氢烃和分子氢的流出物。基于第一载体的总重量，第一催化剂(如果存在)可包含0.025重量％至6重量％的pt。第一载体可以包括以下中至少一种：(i)至少一种可以包括至少一种原子序数为21、39或57-71的金属的化合物和至少一种可以包括至少一种第4、5、6、12、13、14、15或16族金属或准金属的化合物，和(ii)至少一种可以包括至少一种原子序数为21、39或57-71的金属和至少一种第4、5、6、12、13、14、15或16族金属或准金属的化合物。所述至少一种原子序数为21、39或57-71的金属与至少一种第4、5、6、12、13、14、15或16族金属或准金属的摩尔比可以为至少0.03:1。所述至少一种原子序数为21、39或57-71的金属与pt的摩尔比可以为至少30:1。基于所述第二载体的总重量，第二催化剂(如果存在)可包含0.025重量％至50重量％的cr。第二载体可以包括sio2、zro2、tio2或其混合物。所述方法还可以包括(iii)使所述流出物与布置在转化区内的固态氧载体接触以进行所述分子氢的至少一部分的燃烧而产生可包括一种或多种经脱氢烃和水的转化产物。

3、在其它实施方案中，烃的脱氢方法可以包括(i)将可以包括c2-c16线性或支化烷烃中的一种或多种、c4-c16环烷烃中的一种或多种、c8-c16烷基芳族化合物中的一种或多种或其混合物的含烃进料进料到第一转化区中。所述方法还可以包括(ii)使含烃进料与可以包括布置在第一载体上的pt的第一催化剂或可以包括布置在第二载体上的cr的第二催化剂在第一转化区内接触，以进行所述含烃进料的至少一部分的脱氢而产生可以包括一种或多种经脱氢烃和分子氢的流出物。基于第一载体的总重量，第一催化剂(如果存在)可包含0.025重量％至6重量％的pt。第一载体可以包括以下中至少一种：(i)至少一种可以包括至少一种原子序数为21、39或57-71的金属的化合物和至少一种可以包括至少一种第4、5、6、12、13、14、15或16族金属或准金属的化合物，和(ii)至少一种可以包括至少一种原子序数为21、39或57-71的金属和至少一种第4、5、6、12、13、14、15或16族金属或准金属的化合物。所述至少一种原子序数为21、39或57-71的金属与至少一种第4、5、6、12、13、14、15或16族金属或准金属的摩尔比为至少0.03:1。所述至少一种原子序数为21、39或57-71的金属与pt的摩尔比可以为至少30:1。基于所述第二载体的总重量，第二催化剂(如果存在)可包含0.025重量％至50重量％的cr。第二载体可以包括sio2、zro2、tio2或其混合物。所述方法还可以包括(iii)将流出物进料到第二转化区中。所述方法还可以包括(iv)使所述流出物与布置在所述第二转化区内的固态氧载体接触以进行所述分子氢的至少一部分的燃烧而产生包含一种或多种经脱氢烃和水的转化产物。

技术特征：

1.烃的脱氢方法，包括：

2.权利要求1的方法，其中存在所述第一催化剂，和其中所述第一催化剂进一步包含布置在第一载体上的碱金属元素，和其中所述碱金属元素包含li、na、k、rb、cs、其组合或其混合物，和其中所述第一催化剂包含至多5重量％的碱金属，基于所述第一载体的总重量。

3.权利要求1或2的方法，其中存在所述第一催化剂，和其中至少一种原子序数为21、39或57-71的金属与至少一种第4、5、6、12、13、14、15或16族金属或准金属的摩尔比为至少0.03:1至2.7:1。

4.权利要求1至3中任一项的方法，其中存在所述第一催化剂，和其中至少一种原子序数为21、39或57-71的金属与pt的摩尔比为至少30至5000。

5.权利要求1至4中任一项的方法，其中存在所述第一催化剂，和其中至少一种包含至少一种具有原子序数21、39或57-71的金属的化合物或至少一种包含至少一种原子序数为21、39或57-71的金属和至少一种第4、5、6、12、13、14、15或16族金属或准金属的化合物是氧化物、磷酸盐、卤化物、卤酸盐、硫酸盐、硫化物、硼酸盐、氮化物、碳化物、铝酸盐、硅铝酸盐、硅酸盐、碳酸盐、偏磷酸盐、硒化物、钨酸盐、钼酸盐、亚铬酸盐、铬酸盐、重铬酸盐或硅化物。

6.权利要求1至5中任一项的方法，其中存在所述第一催化剂，和其中至少一种原子序数为21、39或57-71的金属包含ce、y、la、sc和pr中的至少一种。

7.权利要求1至6中任一项的方法，其中存在所述第一催化剂，和其中至少一种第4、5、6、12、13、14、15或16族金属或准金属包含zr、al、ti和si中的至少一种。

8.权利要求1至7中任一项的方法，其中存在所述第一催化剂，和其中所述第一载体包含至少一种包含ceo2、y2o3、la2o3、sc2o3、pr6o11和cepo4的化合物与至少一种包含al2o3、sio2、zro2和tio2的化合物的混合物。

9.权利要求1至8中任一项的方法，其中存在所述第一催化剂，和其中所述第一载体包含cezro2、cealo3、baceo3、cepo4或其混合物。

10.权利要求1的方法，其中存在所述第二催化剂，和其中所述第二催化剂还包含布置在第二载体上的碱金属元素，和其中所述碱金属元素包含li、na、k、rb、cs、其化合物或其混合物。

11.权利要求1或10中任一项的方法，其中存在所述第二催化剂，和其中所述第二载体还包含至少一种包含至少一种第5、6、12、13、15或16族金属或准金属的化合物。

12.权利要求11的方法，其中所述至少一种包含至少一种第5、6、12、13、15或16族金属或准金属的化合物是氧化物、磷酸盐、卤化物、卤酸盐、硫酸盐、硫化物、硼酸盐、氮化物、碳化物、铝酸盐、硅铝酸盐、硅酸盐、碳酸盐、偏磷酸盐、硒化物、钨酸盐、钼酸盐、亚铬酸盐、铬酸盐、重铬酸盐或硅化物。

13.权利要求1至12中任一项的方法，其中在步骤(iii)期间将固态氧载体从第一状态soxc还原为第二状态soyc，其中x是正数，y是正数，且y<x，所述方法还包括：

14.权利要求13的方法，其中所述方法在步骤(vii)之后且在步骤(viii)之前还包括以下步骤：

15.权利要求12或13的方法，其中在步骤(ii)中，在催化剂表面上形成焦炭，和其中在步骤(vi)中，氧化剂的第二部分燃烧所述催化剂表面上的焦炭的至少一部分。

16.权利要求1至15中任一项的方法，其中所述含烃进料在所述转化区中以0.01hr-1至300hr-1的重时空速，在300℃至750℃的温度下和在10kpa至1,000kpa的绝对压力下接触所述第一催化剂或所述第二催化剂，和其中所述流出物在所述转化区中以0.01hr-1至300hr-1的重时空速，在300℃至750℃的温度下和在10kpa至1,000kpa的绝对压力下接触所述固态氧载体。

17.权利要求1至16中任一项的方法，其中所述第一催化剂或所述第二催化剂和所述固态氧载体各自呈多个颗粒的形式，和其中所述第一催化剂或所述第二催化剂和所述固态氧载体在所述转化区内彼此混合。

18.权利要求1至17中任一项的方法，其中所述第一催化剂或所述第二催化剂和所述固态氧载体各自呈多个颗粒的形式，和其中所述第一催化剂或所述第二催化剂和所述固态氧载体在所述转化区内以交替层排列。

19.权利要求1至18中任一项的方法，其中所述第一催化剂或所述第二催化剂和所述固态氧载体各自呈多个颗粒的形式，和其中所述第一催化剂或所述第二催化剂和所述固态氧载体在所述转化区内彼此之间按阶梯床排列。

20.烃的脱氢方法，包括：

技术总结
烷烃至烯烃的转化方法。在一些实施方案中，所述方法可以包括使含烃进料与可以包括Pt的第一催化剂或可以包括Cr的第二催化剂在转化区内接触，以进行所述含烃进料的至少一部分的脱氢而产生可以包括一种或多种经脱氢烃和分子氢的流出物。所述方法还可以包括使所述流出物与布置在所述转化区内的固态氧载体接触以进行所述分子氢的至少一部分的燃烧而产生可以包括一种或多种经脱氢烃和水的转化产物。在一些实施方案中，使所述进料与第一或第二催化剂接触可以在第一转化区中进行，并且使所述流出物与固态氧载体接触可以在第二转化区中进行。

技术研发人员：鲍筱颖
受保护的技术使用者：埃克森美孚化学专利公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11