用于通过复分解生产烯烃的方法及用于所述方法的反应器系统的制作方法
【专利说明】用于通过复分解生产稀轻的方法及用于所述方法的反应器 系统
[0001] 本发明设及根据权利要求1所述的用于获得締控的方法W及根据权利要求14所述 的用于所述方法的反应器系统。
[0002] 下締是C边8单締控异构体如1-下締、顺-2-下締、反-2-下締和异下締（2-甲基丙 締）。如果没有特别提及，则在本发明的框架内，顺-2-下締、反-2-下締也称作2-下締。顺-2-下締、反-2-下締和1-下締的总和表示为正下締。下締在商业上通常作为石油精炼厂中通过 裂解工艺或通过催化乙締二聚反应的副产品产生。下締可W用于多种目的，如用于制造聚 合物和其他化学品如杀虫剂、抗氧化剂、粘合剂、密封剂或弹性体。
[0003] 在过去的几十年中，使用正下締来生产丙締已具有工业重要性。使用正下締作为 起始材料合成丙締是基于复分解反应。由此，根据W下总反应方案，在乙締的存在下2-下締 转化为丙締：
[0004]
[0005] 该反应通常在包含元素周期系(PSE)第6族或第7族金属氧化物的催化剂存在下发 生。复分解催化剂的典型活性组分为负载在二氧化娃上的氧化鹤(US 3,365,513)、负载在 氧化侣或二氧化娃氧化侣上的氧化鍊或氧化钢化S 4,547,617;US 6,281,402)。
[0006] 已描述了已知复分解催化剂的各种修改和改进。已证明复分解催化剂与用于使1-下締中双键转移W产生2-下締的异构化催化剂的物理混合提高了丙締的总生产率化S 3， 865,751;US 3,915,897;US 4,575,575)。典型的双键异构化催化剂包括可^与复分解催化 剂共混的碱性金属氧化物，例如氧化儀(MgO)或氧化巧(CaO)。运种碱性氧化物与复分解催 化剂的物理混合物称为主床。与纯的二氧化娃负载的氧化鹤(W^^i〇2)所需的约400°C相 比，使用氧化儀(MgO)作为助催化剂使得能够在250°C至300°C的降低的反应溫度下操作。在 主床中，MgO与W〇3/Si〇2的重量比在0.1至20的范围内。氧化儀的功能是使1-下締异构化为2-下締（由于两种締控均存在于工业进料中）并且避免在未转化正下締再循环之后在进料中 富集。重要的是强调单独的氧化儀显示出可忽略不计的复分解活性。
[0007] 除了其充当异构化催化剂的能力之外，还已知氧化儀从締控进料中去除或消除对 复分解催化剂有害的痕量污染物的能力，特别是在用作"防护床"时(J.Mol.Cat, 1985,28: 117-131)。氧化儀可W例如布置在包含复分解催化剂和异构化催化剂的组合物顶部(US 2010/0056839 A1，US2010/167911 A1)。此处，最佳的催化剂活化与防护预床的去除毒物的 功能和1-下締至2-下締的异构化相结合。当应用该方法时，工业复分解反应器通常填充有 MgO与W〇3/Si化的混合物W及在主床上游的MgO预床的额外床。位于主床之上(上游）的后者 MgO床或其他催化剂床被称作预床。
[0008] 同样已知的是，两种床一预床和主床一可W布置在同一反应器内分开的层中而不 损失催化剂活性(J.Mol. Cat. 1985,28:1 17-131)。此外，还描述了预床和主床可W在不同 溫度下操作。如果在相似的溫度下使用MgO预床和催化剂主床Mg〇-(W〇x-Si〇2)混合物，则描 述了最高的催化剂活性。因此，可W推论两种床应当位于一个反应器中W实现最佳的催化 剂和反应器的性能。
[0009] 丙締的目的性生产是商业复分解技术的主要目标。普遍关注的是改善催化剂性 能，尤其是丙締的选择性和收率。当前的商业方法使用复分解反应器，其中氧化儀预床和主 床位于一个反应器中，所述主床是氧化儀和二氧化娃负载的氧化鹤粒料的物理混合物。反 应器在绝热条件下操作（即，不存在穿过热动力学系统与环境之间的边界的热传递），运意 味着反应热被反应混合物吸收。所述反应是轻微放热的。整个床长度中的溫度升高在4°C至 l〇°C的范围内。因为运些理由，难W在预床中调节不同的溫度而不改变主床中的反应溫度。 因此，MgO预床中发生的締控异构化和主床中发生的复分解反应不能在其各自的最佳溫度 下进行，即，关于丙締生产的整个工艺的优化是有问题的。
[0010] 因此，本发明的一个目的是提供运样的方法:其通过独立地优化所述方法的溫度 条件而允许优化締控(特别是丙締)生产。
[0011] 本发明的运个目的和其他目的通过具有权利要求的特征的用于通过复分解获得 締控的方法W及用于所述方法的反应器系统来解决。
[0012] 因此，提供了用于通过复分解获得締控的方法，所述方法包括W下步骤：
[0013] -将包含作为起始材料的至少一种締控的至少一个流供给至具有至少一个预床的 至少一个第一反应器中，所述预床包含选自碱±金属氧化物的至少一种化合物，其中至少 一个第一反应器在运行溫度T1下运行，W及
[0014] -将离开至少一个第一反应器的流供给至在至少一个第一反应器下游的包括至少 一个主床的至少一个第二反应器中，所述主床包含a)含有复分解催化剂的至少一种第一催 化剂组分和b)含有用于双键异构化的催化剂的至少一种第二催化剂组分，其中第一催化剂 和第二催化剂彼此物理混合，其中至少一个第二反应器在运行溫度T2下运行。因此，预床和 主床在各自情况下空间上彼此分开地布置在至少两个不同的反应器中。预床与主床之间不 存在直接的物理接触。
[0015] 预床和主床在两个不同反应器中的分开布置允许对其不利于优化预床和主床催 化性能的溫度进行独立控制和设定。
[0016] 因此，本发明方法的特征还在于，至少一个第一反应器的运行溫度T1在150°C至 300°C的范围内，W及至少一个第二反应器的运行溫度T2在250°C至350°C的范围内。
[0017] 在一个实施方案中，第一反应器的运行溫度T1比第二反应器的运行溫度T2低至少 20°C，优选至少40°C，最优选至少50°C，最优选至少100°C。
[0018] 出乎意料地发现，预床和主床的最佳溫度彼此不同，并因此分别在预床和主床中 发生的反应的最佳溫度彼此不同。还发现，如果具有预床的第一反应器(异构化反应器)在 例如250°C下运行并且具有主床的第二反应器(复分解反应器)在例如300°C下运行，则可W 提高締控选择性(例如，丙締选择性)而不降低起始締控(例如，2-下締和乙締)的转化率。选 择性的提高最终导致增加的设备容量W及下面蒸馈单元中降低的能量消耗。
[0019] 在本发明方法的一个优选实施方案中，第一反应器的运行溫度T1在200°C至300 °C，最优选220°C至280°C，最优选240°C至260°C的范围内，特别地为250°C，并且第二反应器 的运行溫度T2在270°C至330°C，最优选290°C至310°C的范围内，最优选为300°C。
[0020] 在本发明方法的一个实施方案中，将包含第一締控(特别是C4-締控例如下締）的 流供给至具有预床的第一反应器中。然后将离开第一反应器的第一締控的流与第二締控特 别是乙締混合，随后将第一締控和第二締控的混合物供给至具有主床的第二反应器中，在 其中发生实际的复分解反应。因此，在使用两种締控作为起始材料的情况下，可W仅使运些 締控之一通过预床，在其中例如发生所述締控的异构化。第二締控不通过具有预床的第一 反应器，而是在临进入第二复分解反应器之前与第一締控共混。在一个特定实施方案中，仅 正下締通过第一反应器，并且随后在离开第一反应器之后进入第二反应器之前与乙締混 厶 1=1 〇
[0021] 根据另一个优选实施方案，将包含作为用于复分解之起始材料的至少两种締控的 流供给至具有预床的第一反应器中，即，将第一締控和第二締控组合并且作为混合物供给 至具有预床的第一反应器中，并且随后在离开第一反应器之后供给至具有主床的第二反应 器中。因此，在该情况下，第一締控和第二締控一起通过第一反应器。在一个特定实施方案 中，将正下締和乙締一起供给至第一反应器和第二反应器中。
[0022] 应理解，还可W将两种締控供给至第一反应器中，所述两种締控在离开第一反应 器之后进入第二反应器之前与第Ξ締控混合。另一个可能性是将一种締控(特别是2-下締） 供给至第一反应器，并且在离开第一反应器之后进入第二反应器之前将其与两种另外的締 控混合。任何合适的组合在此处均是可能的。
[0023] 在所述方法的另一个实施方案中，在至少一个第一反应器和至少一个第二反应器 中所施加的压力为1己至50己，特别地为10己至30己。如果第一反应器中的压力等于第二反 应器中的压力，则是特别有利的。
[0024] 然而，具有预床的第一反应器中的压力可相对于具有主床的第二反应器中的压力 增加也是可想到的和可能的。较高的压力将延长两个再生步骤之间的循环时间。因此，第一 预床反应器中的压力可比第二复分解反应器中的压力高50己，优选30己，最优选10己。
[0025] 在本发明方法的又一个实施方案中，至少一个第一反应器中的至少一个预床与至 少一个第二反应器中的至少一个主床的质量比为1:10至3:1，优选为1:6至2:1，最优选为1: 侄 1:2。
[0026] 在又一个实施方案中，本发明的主床中的复分解催化剂包含PSE第6族和第7族金 属的金属氧化物，特别是氧化鹤、氧化钢和/或其前体，所述金属氧化物是活性组分并且沉 积在至少一种无机载体上。最优选的金