[发明专利]制备环戊二烯和/或双环戊二烯的方法与系统

说明书

制备环戊二烯和/或双环戊二烯的方法和系统包括在第一反应器内将无环C5烃转化成CPD，获得产物混合物，在分离子系统，例如压缩设备组中分离该产物混合物，获得含CPD且基本上贫含氢气和C1‑C4烃的富C5的级分，在二聚反应器中，二聚富C5的级分，获得含DCPD的产物流出物，接着分离该产物流出物，获得富DCPD的级分。可非必要地使用多段二聚和分离步骤，获得各种纯度和含量的多个富DCPD的级分。可将来自该工艺各段的富C5的级分循环到第一反应器，或在选择性加氢之后，将其转化成车用汽油组分。可非必要地分离富C5的级分和车用汽油组分，生产具有附加值的化学品。

发明人：Larry L.Iaccino和Kevin C.P.Leung

相关申请的交叉参考

本发明要求2015年11月4日提交的USSN 62/250,678和2016 年2月2日提交的欧洲申请16153725.3的优先权和权益。

发明领域

本发明涉及制备含环戊二烯和/或双环戊二烯的环状C5的方法和系统。特别地，本发明涉及由无环C5烃制备环戊二烯和双环戊二烯的方法和系统。

发明背景

环戊二烯(CPD)和其二聚物双环戊二烯(DCPD)是整个化学工业中在很宽的产品例如聚合物材料、聚酯树脂、合成橡胶、溶剂、燃料、燃料添加剂等范围内使用的高度期望的原材料。典型地，环戊二烯作为液体进料的蒸汽裂化(例如，石脑油和更重质原料)方法中的次要副产物产生。作为转变到使用较轻质原料(例如，乙烷和丙烷原料)的蒸汽裂化方法，产生更少CPD，而对CPD的需求持续上升。环戊烷和环戊烯也具有作为溶剂的高价值，同时环戊烯可以用作制备聚合物的单体和用作其它高价值化学品的起始材料。

因此，仍需要特意的CPD制备，即CPD作为主要产物由原料制备，而与CPD作为次要副产物制备相反。US5,633,421总体上公开了将C2-C5 链烷烃脱氢以获得相应的烯烃的方法。相似地，US2,982,798总体上公开了将含3-6(包括这两个端点)个碳原子的脂族烃脱氢的方法。然而， US5,633,421和US2,982,798都没有公开由无环C5烃制备CPD，所述无环C5烃作为原料是合乎需要的，因为它们是丰富且低成本的。另外，在设计特意的CPD生产方法中存在许多挑战。例如，将C5烃转化成CPD 的反应是极其吸热的并且通过低压力和高温促进，但是正戊烷及其它C5 烃的显著裂化可能在较低温(例如，450℃-500℃)下发生。其它挑战包括由于制备方法期间的结焦引起的催化剂活性损失并且需要进一步加工以从催化剂除去焦炭，和不能使用含氧气体以直接地向反应器提供热输入而不会破坏催化剂。

从存储和装运的角度看，DCPD作为用于后续化学合成的原料比CPD 更容易处理。DCPD和CPD在许多应用中是可互换的。在某些应用中，DCPD 代替CPD优选直接地使用。对于其中需要CPD的其它应用，DCPD在使用时可能经由逆狄尔斯-阿尔德(retro-diels-alder)反应热解聚(aka裂化)成CPD。

制备CPD的常规方法典型地产生按适中浓度含CPD、按显著浓度含无环二烯、和单烯烃的C5烃料流(一种或多种)。因为许多C5物质具有接近的沸点，形成共沸物，并在蒸馏温度下是反应性的，所以经由常规蒸馏从产物混合物回收CPD工业上是不可行的。在常规回收方案中，使用二聚方法(一种或多种)从其它C5烃回收CPD，所述二聚方法使CPD 经历狄尔斯-阿尔德反应而产生可以通过常规蒸馏容易地与C5烃分离的 DCPD。令人遗憾地，CPD也能与料流中存在的其它二烯反应而产生共二聚物，所述共二聚物污染DCPD。另外，造成较高级低聚物(higer-order oligomer)的反应也在适中温度至高温下发生。这些副反应产生不希望的共二聚物和较高级低聚物，它们使更多下游加工步骤，例如重复、多步裂化和二聚成为必需，以产生具有为许多应用所要求的足够纯度的 DCPD。这些方法是昂贵的，产率低，并可能易于结垢。