[发明专利]含氧化物至烯烃的催化转化

说明书

发明领域

本发明涉及一种应用选择化催化剂选择性地转化包含一种或数种含氧化物的原料的方法。它还涉及一种生产所述选择化催化剂的方法。

发明背景

轻烯烃(在本文定义为乙烯、丙烯及其混合物)用作生产许多重要的化学品和聚合物的原料。轻烯烃通常是通过石油原料的裂解生产的。由于竞争性石油原料的有限供应，从石油原料生产低成本轻烯烃的机会受到了限制。基于备选的原料开发轻烯烃生产技术的努力日益增长。

一类用于生产轻烯烃的重要备选原料是包含一种或数种含氧化物的原料，所述含氧化物例如醇(特别是甲醇和乙醇)、二甲醚、甲基乙基醚、乙醚、碳酸二甲酯和甲酸甲酯。这些含氧化物有很多可通过发酵生产，或者从来自天然气、石油液体、碳质材料(包括煤、再循环塑料、城市废物或任何有机物质)的合成气生产。由于来源广泛，所以，醇、醇衍生物和其它含氧化物有望作为轻烯烃生产的经济、非石油资源。

将含氧化物转化为期望的轻烯烃的反应还产生副产物。代表性的副产物包括例如，烷烃(甲烷、乙烷、丙烷和更大的烷烃)，C₄⁺烯烃，芳族化合物，碳氧化物。还观察到催化剂上碳质沉积物(也称为“焦炭”)的形成。

在含氧化物向轻烯烃的转化过程中，碳质沉积物积聚在被用来促进所述转化反应的催化剂上。随着这些碳质沉积物的增多，催化剂开始失去活性，结果，更少的原料被转化为轻烯烃产品。在一定程度上，这些碳质沉积物的积聚导致催化剂降低它的将含氧化物转化成轻烯烃的能力。当催化剂不再能将含氧化物转化成烯烃产物时，就认为催化剂去活化了。一旦催化剂去活化，就必须将它从反应器中取出并用新鲜催化剂代替。这样的完全替换去活化催化剂既费钱又费时。为了减少催化剂费用，应当定期地从去活化的和/或部分去活化的催化剂上全部或部分地除去碳质沉积物而使催化剂被重复利用。从反应物料流中取出去活化的催化剂和/或部分去活化的催化剂而除去碳质沉积物通常被称为“再生”，并且一般是在叫做“再生器”的装置中进行的。

以前在本领域中，催化剂再生是这样进行的：从物料流中取出去活化的催化剂，从催化剂上除去碳质沉积物，然后将再生的催化剂返回反应器(靠近反应器或反应容器的入口)。通常，该入口位于反应器或反应容器底部四分之一处。通过将再生的催化剂返回反应器的入口附近，再生的催化剂将立即与新鲜原料接触并开始原料的转化。然而，这样做不能控制原料至副产物的转化。

例如，授予Lewis等的美国专利No.4,873,390讲授了一种将原料催化转化成产品的方法，其中，使原料与部分再生的催化剂接触。Lewis等描述了，部分再生的催化剂改善所述方法对轻烯烃产品的选择性。虽然使原料与部分再生的催化剂接触可改善所述方法对轻烯烃产品的选择性，但它不能控制副产物的产生。

为此，本领域中需要改良的方法，这些方法可增大轻烯烃选择性和控制副产物的产生。

本发明的概述

本发明通过提供一种方法解决了本领域中当前的需要，所述方法可增大轻烯烃产量和控制副产物的产生和催化剂上的碳质沉积物。

本发明一方面涉及一种生产选择化催化剂的方法。本文应用的术语“选择化”表示一种工艺，通过它，一定量的碳质沉积物形成于催化剂上而引起催化剂从含氧化物原料生产更多的乙烯和丙烯并生产更少的副产物。在本发明中，催化剂的选择化是通过将催化剂与转化反应的副产物接触而发生的。然而，通过含氧化物转化反应生产的轻烯烃也可被用于催化剂的选择化(单独地或与副产物组合用)。本领域熟练的技术人员将懂得，优选的是，尽可能多的副产物使催化剂选择化，而尽可能少的轻烯烃使催化剂选择化。随着副产物接触至少部分再生的催化剂，主要是副产物的C₄⁺烯烃部分基本上被转化为轻烯烃和碳质沉积物(它形成于催化剂上)。尽管碳质沉积物的积聚确实引起催化剂去活化，但碳质沉积物的积聚还引起催化剂的选择化。当选择化催化剂接触含氧化物原料时，形成轻烯烃(特别是乙烯和丙烯)的转化反应选择性增大了和/或副产物的生成和/或催化剂上碳质沉积物的形成减少了(与应用未按本发明选择化的新鲜催化剂或再生催化剂相比)。