CN107635950A - 与合成气制烯烃工艺相关的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本文公开了一种能由产物流产生丁二烯的系统和方法。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求2015年5月15日提交的美国临时申请No.62/161,997的权益,该申请以引用的方式整体并入本文中。
背景
合成气(H2和CO的混合物)可以通过本领域中众所周知且在全世界范围内被广泛商业实践的方法而容易地从煤或甲烷(天然气)中产生。许多众所周知的工业方法使用合成气来生产各种氧化的有机化学品。在20世纪20年代最初发现并研发了通过催化从合成气产生烃类的费-托催化方法,且多年来在南非用于生产汽油类的烃类作为汽车燃料。催化剂典型地包含支承在氧化铝或氧化钛上的铁或钴。诸如铼、锆、锰等促进剂有时可以与钴催化剂一起使用来改善催化性能的各个方面。产物典型地是具有六个或六个以上碳原子的汽油类烃液体以及重烃产物。如今,较低分子量的C1-C5烃类(链烷烃和/或烯烃)是理想的,而且可以通过费-托催化方法从合成气气体获得。
市场上仍然长期需要用于由费-托方法产生有用化合物的新型且改进的方法。
发明概要
本文中公开了一种系统,包括:a)费-托反应器,所述费-托反应器包含第一入口和第一出口;b)烃分离器,所述烃分离器包含第二’出口、第二”出口和第二”’出口;c)丁二烯反应器,所述丁二烯反应器包含第三入口和第三出口;d)C2-C3烯烃分离器,所述C2-C3烯烃分离器包含第四入口和第四出口;和e)C5+烃转化反应器,所述C5+烃转化反应器包含第五入口和第五出口,其中所述费-托反应器经由第一连接器与所述烃分离器流体连通,其中所述第一连接器连接至所述费-托反应器的所述第一出口并且连接至所述烃分离器的所述第二入口,其中所述烃分离器经由第二连接器与所述丁二烯反应器流体连通,其中所述第二连接器连接至所述烃分离器的所述第二’出口并且连接至所述丁二烯反应器的所述第三入口,其中所述烃分离器经由第三连接器与所述C2-C3烯烃分离器流体连通,其中所述第三连接器连接至所述烃分离器的所述第二”出口并且连接至所述C2-C3烯烃分离器的所述第四入口,其中所述烃分离器经由第四连接器与所述C5+烃转化反应器流体连通,其中所述第四连接器连接至所述烃分离器的所述第二”’出口并且连接至所述C5+烃转化反应器的所述第五入口。
本文中还公开了一种方法,包括以下步骤:a)提供第一产物流,所述第一产物流包含C2-C3烃流、包含丁烷和丁烯的C4烃流和C5+烃流;b)从所述第一产物流中分离出所述C2-C3烃流的至少一部分;c)从所述第一产物流中分离出所述包含丁烷和丁烯的C4烃流的至少一部分;d)从所述第一产物流中分离出所述C5+烃流的至少一部分;和e)将所述C4烃流中的所述丁烯的至少一部分转化为丁二烯。
其它优势部分地将在下文的具体实施方式中陈述,且部分地将由具体实施方式显而易见,或者可以通过实践下文所述的各方面而习得。通过在随附的权利要求书中具体指出的化学组合物、方法及其组合将意识到并获得下文所述的优势。应了解,上文的一般性描述和下文的具体实施方式仅是示例性和解释性的,而并非限制。
附图说明
并入本说明书中且构成说明书的一部分的附图说明各个方面,并且连同具体实施方式一起用于解释本发明的原则。
图1示出了本文公开的一个方面的一种系统和方法的流程图。
本发明的其它优势部分地将在下文的具体实施方式中陈述,并且部分地将由具体实施方式显而易见,或者可以通过实践本发明而习得。通过在随附的权利要求书中具体指出的要素和组合,将意识到并获得本发明的优势。应了解,如所要求的,上文的一般性描述和下文的具体实施方式仅是示例性和解释性的,而并非对本发明的限制。
具体实施方式
本文中公开可用于所公开的方法和组合物中、可结合所公开的方法和组合物使用、可用于所公开的方法和组合物的制备中、或作为所公开的方法和组合物的产物的材料、化合物、组合物和组分。应了解,在公开这些材料的组合、子集、相互作用、群组等,而这些化合物的各种个别和集体组合与排列各自的具体参考案无法明确公开时,则其各自在本发明中特定地涵盖并进行描述。例如,如果公开并论述一种催化剂组分,并论述所述组分的多种替代性固态形式,那么除非特定地相反指出,否则将特定地涵盖所述催化剂组分的各种和每种组合和排列以及可能的固态形式。此概念适用于本公开的所有方面,包括(但不限于)制造和使用所公开组合物的方法中的步骤。因此,如果存在可进行的各种其它步骤,那么应了解每个这些其它步骤均可以关于所公开方法的任意特定方面或各方面的组合来进行,而且特定地涵盖每个所述组合并且应认为被公开。
1.定义
在本说明书和下文的权利要求书中,将参考将定义为具有以下含义的多个术语:
须注意,除非上下文另外明确指出,否则如说明书和随附权利要求书中所用,单数形式的“一(a/an)”和“所述(the)”包括多个提及物。因此,例如提到“烃”包括烃类的混合物。
范围在本文中可表达为从“一个特定值”和/或至“另一个特定值”。在表达这种范围时,另一方面包括从一个特定值和/或至另一个特定值。类似地,当值通过使用前缀表达为近似值时,应了解所述特定值构成另一方面。还应了解,每个范围的端点显然与另一端点相关,且独立于另一端点。
说明书和最后的权利要求书中提到组合物或物品中特定要素或组分的重量份表示表达重量份的组合物或物品中的要素或组分与任何其它要素或组分的重量关系。因此,在含有2重量份组分X和5重量份组分Y的化合物中,X和Y以2:5的重量比表示,且表示为所述比率,而无论化合物中是否含有其它组分。
除非明确相反描述,否则组分的重量比是基于包括此组分的配制物或组合物的总重量。
术语“丁二烯”在本文中可与1,3-丁二烯互换使用且具有化学式C4H6。
术语“丁烯”在本文中可与正丁烯互换使用,所述术语涵盖1-丁烯或2-丁烯或其混合物。
如本文所用的术语“BTX”在本领域中众所周知,并且指的是苯、甲苯和二甲苯的混合物。如本文所用,术语“化学级BTX”指的是包含小于5wt%的除苯、甲苯和二甲苯以外的烃类,诸如小于4wt%的除苯、甲苯和二甲苯以外的烃类,诸如小于3wt%的除苯、甲苯和二甲苯以外的烃类和诸如小于2.5wt%的除苯、甲苯和二甲苯以外的烃类的烃混合物。
术语“二甲苯(xylene)”和“二甲苯(xylenes)”在本文中可互换使用。“二甲苯”指的是由具有两个甲基的苯环组成的芳族烃。甲基可位于苯环的各个取代位置。
2.费-托催化方法
本领域中已知从合成气产生烃类的费-托催化方法。如流程1中所示,在费-托方法中可发生若干种反应,诸如费-托(FT)反应、水气转换反应和氢甲烷化反应。
流程1
费-托反应: nCO+2nH2→(CH2)n+H2O
水气转换反应(WGS): CO+H2O→CO2+H2
甲烷化反应 CO+H2→CH4+H2O
在本文所述的费-托方法中混合的气体包含H2和CO。原料气的H2/CO摩尔比可为0.5至4。例如,H2/CO摩尔比可为1.0至3.0,诸如1.5至3.0,或在另一个实施例中为1.5至2.5。应了解,H2/CO摩尔比可控制所产生烃类的选择性。H2/CO的消耗摩尔比通常为约1.0至约2.5,诸如约1.5至2.1。因为水气变换反应为活性的,所以此比率增加,且因此使用低于消耗比的原料比将在反应期间产生可接受范围内(通常低于2)的稳定H2/CO比率。H2和CO在费-托反应中通过催化发生反应。
需要旨在产生烯烃(即C2-C10烯烃)的费-托方法,且所述方法可产生显著量的C4烃类,包括C4链烷烃和C4烯烃。如本文所公开,包含C4烃类的流可经过处理以产生丁二烯。丁二烯是用于产生高分子量聚合物的重要单体。丁二烯在汽车工业中广泛用于生产轮胎和其它产品。还广泛用于生产合成橡胶,诸如苯乙烯-丁二烯橡胶、腈-丁二烯橡胶和苯乙烯-丁二烯乳胶。本文公开的系统和方法能够由费-托方法中产生的产物流产生丁二烯。
如本文所公开,包含C5+烃类的流可经过处理以产生苯。苯是用于制造其它适用化学品的重要中间分子,所述化学品诸如乙基苯、异丙苯、环己烷、硝基苯和烷基苯。例如,乙基苯是苯乙烯的前体,用于生产高分子量聚合物。苯也用作溶剂,而且可用于制造各种类型的橡胶、润滑剂、染料、清洁剂、药物、炸药和杀虫剂。本文公开的系统和方法能够由费-托方法中产生的产物流产生苯。
3.系统
本文中公开了一种系统,包括:a)费-托反应器,所述费-托反应器包含第一入口和第一出口;b)烃分离器,所述烃分离器包含第二入口、第二’出口、第二”出口和第二”’出口;c)丁二烯反应器,所述丁二烯反应器包含第三入口和第三出口;d)C2-C3烯烃分离器,所述C2-C3烯烃分离器包含第四入口和第四出口;和e)C5+烃转化反应器,所述C5+烃转化反应器包含第五入口和第五出口,其中所述费-托反应器经由第一连接器与所述烃分离器流体连通,其中所述第一连接器连接至所述费-托反应器的所述第一出口并且连接至所述烃分离器的所述第二入口,其中所述烃分离器经由第二连接器与所述丁二烯反应器流体连通,其中所述第二连接器连接至所述烃分离器的所述第二’出口并且连接至所述丁二烯反应器的所述第三入口,其中所述烃分离器经由第三连接器与所述C2-C3烯烃分离器流体连通,其中所述第三连接器连接至所述烃分离器的所述第二”出口并且连接至所述C2-C3烯烃分离器的所述第四入口,其中所述烃分离器经由第四连接器与所述C5+烃转化反应器流体连通,其中所述第四连接器连接至所述烃分离器的所述第二”’出口并且连接至所述C5+烃转化反应器的所述第五入口。
应了解,本文公开的反应器的次序可以基于费-托方法中的产物分布而变化,所述方法由合成气产生烯烃。
在一个方面,系统还包括合成气产生反应器,所述合成气产生反应器包含第六出口,其中所述合成气产生反应器经由第五连接器与所述费-托反应器流体连通,其中所述第五连接器连接至所述合成气产生反应器的所述第六出口并且连接至所述费-托反应器的所述第一入口。
在一个方面,系统还包括苯转化反应器,所述苯转化反应器包含第七入口,其中所述苯转化反应器经由第六连接器与所述C5+烃转化反应器流体连通,其中所述第六连接器连接至所述苯转化反应器的所述第七入口并且连接至所述C5+烃转化反应器的所述第五出口。
等温和/或绝热固定床、移动床或流化床反应器可用作费-托反应器,所述反应器可进行对于产生烯烃类而言具有选择性的费-托方法。费-托反应器被配置成用于将合成气转化为烯烃。
费-托反应器可包含一种或多种费-托催化剂。费-托催化剂在本领域中已知,且例如可以是Fe基催化剂和/或Co基催化剂和/或Ru基催化剂。所述催化剂在美国专利4,088,671和美国专利4,207,248中描述,所述美国专利整体并入本文中,尤其其中关于费-托催化剂的公开内容。
烃分离器是可基于分子量来分离烃类的分离器。烃分离器可以是设计成用于分离各种烃类的一系列分离器。例如,烃分离器可以是脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔或其组合。烃分离器能够从将合成气转化为烯烃的费-托方法产生的第一产物流中分离出C2-C3烃流。烃分离器还能够从将合成气转化为烯烃的费-托方法产生的第一产物流中分离出C4烃流。烃分离器还能够从将合成气转化为烯烃的费-托方法产生的第一产物流中分离出C5+烃流。因此,烃分离器使得可以从烃中分离出未经转化的合成气,以使合成气可以再循环回至费-托反应器中。
脱乙烷塔在本领域中已知。脱乙烷塔从本文公开的烃流中分离出本文公开的C2烃流。C2烃流包含乙烯和乙烷。脱乙烷塔可以是分馏塔,使用蒸馏分离技术进行烃分离。脱乙烷塔例如在美国专利7,554,002、欧洲专利1035094和美国专利5,791,161中描述,所述专利整体并入本文中,尤其其中关于脱乙烷塔的公开内容。C2烃流可经过C2分离机分馏塔以使乙烯与乙烷分离。
脱丙烷塔在本领域中已知。脱丙烷塔使本文公开的C3烃类与诸如C2、C4和C5+烃类的其它烃类分离。脱丙烷塔可以是分馏塔,使用蒸馏分离技术进行烃分离。C3烃流包含丙烯和丙烷。脱丙烷塔例如在美国专利6,291,734中描述,所述专利整体并入本文中,尤其其中关于脱丙烷塔的公开内容。C3烃流可经过C3分离机分馏塔以使丙烯与丙烷分离。
脱丁烷塔在本领域中已知。脱丁烷塔使本文公开的C4烃类与诸如C2-C3和C5+烃类的其它烃类分离。脱丁烷塔可以是分馏塔,使用蒸馏分离技术进行烃分离。脱丁烷塔例如在美国专利6,291,734中描述,所述专利整体并入本文中,尤其其中关于脱丁烷塔的公开内容。
因此,在一个方面,第一产物流可首先经历在脱乙烷塔中处理、在脱丙烷塔中处理、在脱丁烷塔中处理,在所述处理中C5+烃类将保留在第一产物流中,而C2、C3和C4烃类的至少一部分将从第一产物流中去除。
丁二烯反应器是被配置成用于将丁烯(正丁烯,诸如1-丁烯和2-丁烯)转化为丁二烯的容器。丁二烯反应器被配置成用于进行正丁烯的氧化脱氢过程。氧化脱氢过程提供一种用于产生丁二烯的具有吸引力的途径,因为需要去除的不利化合物(诸如异丁烯或异丁烷)的浓度较低。由于具有类似沸点的化合物较少,因此这减少了分离成本。氧化脱氢是通过使链烷烃与催化剂接触来使正丁烯脱氢的过程。氧化脱氢是一个放热过程,通过形成水作为副产物而避免了非氧化脱氢过程的一些热力学限制。另外,对于更稳定的催化过程而言,积碳降到了最低程度或得以消除。
氧化脱氢采用催化剂,诸如在载体上的氧化钒、氧化钼、氧化铬或氧化钒镁催化剂或甚至金属氧化物的组合。载体可包括氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化镁和其它耐火材料。
丁烯的氧化脱氢产生可具有高浓度1,3丁二烯的粗丁二烯流,但通常还包括各种含量的含氧化合物,诸如醛类。可进一步去除含氧化合物以避免对下游处理单元的负面影响。因此,使用氧化脱氢生产丁二烯产生了一种不具有显著量的异丁烯、异丁烷或C3和较轻烃类的粗产物流。丁烯的氧化脱氢在Krupa的公布的美国申请2014/0296589和Schindler的美国专利7,034,195中描述,两者均以引用的方式并入本文,尤其其中关于丁烯氧化脱氢的公开内容。
C2-C3烯烃分离器是一种可以将C2-C3烯烃(乙烯和丙烯)与C2-C3链烷烃(乙烷和丙烷)和其它产物分离的分离器。C2-C3烯烃分离器可以是一种在低温下可以将C2-C3烯烃与C2-C3链烷烃分离的分离器。例如,烯烃分离器可以从烃流中分离出乙烯和丙烯。烯烃分离器在本领域中已知,而且还可以包括蒸馏和膜分离或其组合。
C5+烃转化反应器是一种被配置成用于从诸如C5-C12烃类的烃类产生诸如芳烃的C5+烃类(诸如BTX)的容器。C5+烃类(诸如C6-C8烃类或C5-C12烃,诸如芳烃,诸如BTX)的产生在本领域中已知,而且通常是一种催化过程。例如,可使用沸石型催化剂将烃类转化为芳烃,诸如BTX。因此,C5+烃转化反应器可包含催化剂。例如,Drake的美国专利5,968,343公开合适的催化剂,而且以引用的方式并入本文中,尤其其中与能够产生芳烃(诸如BTX)的催化剂相关的公开内容。
在C5+烃类转化为芳烃(诸如BTX)期间,也形成C4-烃类,诸如C2-C4烃类。如本文所公开,这些C4-烃类(诸如C2-C4烃类)可再循环回至本文公开的第一产物流中进行进一步处理。
苯转化反应器是被配置成用于将烷基化芳烃(诸如甲苯或二甲苯)转化为苯的容器。烷基芳烃(诸如甲苯或二甲苯)可通过使所述烷基芳烃在氢气的存在下经历高温和高压持续控制的时间长度来脱烷基化成轻芳烃(诸如苯)。例如,此方法的温度可为600℃至1,000℃,在5至70巴的压力下。此方法在本领域中已知,而且例如在Frayer的美国专利3,284,526和Derrien的美国专利4,463,206中描述,两者均以引用的方式整体并入本文中,尤其其中关于将芳烃脱烷基化成苯的公开内容。
合成气产生反应器可由一种或多种来源产生合成气。合成气可由包括天然气、煤、生物质或几乎任何烃原料的多种来源通过与蒸汽或氧气反应而产生。例如,甲烷(或烃类)的部分氧化(POX)是一种制造合成气的非催化性大规模方法,且产生H2/CO比为约2的合成气。在另一个实施例中,合成气反应器可将天然气转化为合成气。因此,合成气产生反应器可为一种将甲烷蒸汽重整和氧化合并在一个过程中的自热重整(ATR)反应器。在反应器内部通过原料气(天然气)的氧化产生重整所需的热量。对于气转液或大规模甲醇合成方法而言,ATR也适合于大规模生产合成气。
任选地,在各个方面,可以在工业规模上操作或配置所公开的系统。在一个方面,本文所述的反应器可各自为工业尺寸的反应器。例如,费-托反应器可以是工业尺寸的反应器。在另一个实施例中,烃分离器可以是工业尺寸的反应器。在又一个实施例中,脱乙烷塔可以是工业尺寸的分馏塔,使用蒸馏分离技术进行烃分离。在又一个实施例中,脱丙烷塔可以是工业尺寸的分馏塔,使用蒸馏分离技术进行烃分离。在又一个实施例中,脱丁烷塔可以是工业尺寸的分馏塔,使用蒸馏分离技术进行烃分离。在又一个实施例中,丁二烯反应器可以是工业尺寸的反应器。在又一个实施例中,C2-C3烯烃分离器可以是工业尺寸的反应器。在又一个实施例中,C5+烃转化反应器可以是工业尺寸的反应器。在又一个实施例中,合成气产生反应器可以是工业尺寸的反应器。
本文公开的反应器可具有至少1,000升、2,000升、5,000升或20,000升的体积。例如,反应器可具有1,000升至20,000升的体积。
在一个方面,费-托反应器可具有至少1,000升、2,000升、5,000升或20,000升的体积。例如,费-托反应器可具有1,000升至20,000升的体积。
在一个方面,烃分离器可具有至少1,000升、2,000升、5,000升或20,000升的体积。例如,烃分离器可具有1,000升至20,000升的体积。
在一个方面,脱乙烷塔可具有至少1,000升、2,000升、5,000升或20,000升的体积。例如,脱乙烷塔可具有1,000升至20,000升的体积。
在一个方面,脱丙烷塔可具有至少1,000升、2,000升、5,000升或20,000升的体积。例如,脱丙烷塔可具有1,000升至20,000升的体积。
在一个方面,脱丁烷塔可具有至少1,000升、2,000升、5,000升或20,000升的体积。例如,脱丁烷塔可具有1,000升至20,000升的体积。
在一个方面,丁二烯反应器可具有至少1,000升、2,000升、5,000升或20,000升的体积。例如,丁二烯反应器可具有1,000升至20,000升的体积。
在一个方面,C2-C3烯烃分离器可具有至少1,000升、2,000升、5,000升或20,000升的体积。例如,C2-C3烯烃分离器可具有1,000升至20,000升的体积。
在一个方面,C5+烃转化反应器可具有至少1,000升、2,000升、5,000升或20,000升的体积。例如,C5+烃转化反应器可具有1,000升至20,000升的体积。
在一个方面,合成气产生反应器可具有至少1,000升、2,000升、5,000升或20,000升的体积。例如,合成气产生反应器可具有1,000升至20,000升的体积。
在一个方面,苯转化反应器可具有至少1,000升、2,000升、5,000升或20,000升的体积。例如,苯转化反应器可具有1,000升至20,000升的体积。
在一个方面,系统每小时能够产生至少约25升、约100升、约500升、约1,000升、约10,000升或约25升至约10,000升的丁二烯。
在一个方面,系统每小时能够产生至少约25升、约100升、约500升、约1,000升、约10,000升或约25升至约10,000升的苯。
现参考图1,其中示出了本文公开的系统和方法的非限制性示例方面。图1示出了系统(100)。所述系统具有合成气产生反应器(102)。合成气产生反应器(102)产生合成气(124)并且与费-托反应器(104)流体连通。费-托反应器(104)将合成气(124)转化为第一产物流(126)并且还与烃分离器(106)流体连通。烃分离器(106)将第一产物流(126)分离(128、132、138)成C2-C3烃流(108)、C4烃流(112)和C5+烃流(118)。可从C2-C3烃流(108)中分离出(130)C2-C3烯烃(110)。C4烃流(112)中的丁烷可转化(134)为丁烯(114)。丁烯(114)可转化(136)为丁二烯(116)。C5+烃流(118)可转化(140)为BTX(120)。BTX(120)中的甲苯和二甲苯可转化(142)为苯(122)。C5+烃流(118)的转化过程还产生C2-C4烃类,所述C2-C4烃类再循环回(144)至第一产物流(126)中。
4.方法
本文中还公开了一种产生丁二烯的方法。在一个方面,所述方法可由本文公开的系统来进行。
本文中公开了一种方法,包括以下步骤:a)提供第一产物流,所述第一产物流包含C2-C3烃流、包含丁烷和丁烯的C4烃流和C5+烃流;b)从所述第一产物流中分离出C2-C3烃流的至少一部分;c)从所述第一产物流中分离出包含丁烷和丁烯的C4烃流的至少一部分;d)从所述第一产物流中分离出C5+烃流的至少一部分;和e)将C4烃流中的丁烯的至少一部分转化为丁二烯。
在一个方面,所述方法还包括通过费-托方法产生第一产物流的步骤。如本文所公开,费-托方法可以在费-托反应器中进行。因此,由费-托方法产生第一产物流。
在一个方面,步骤b)从第一产物流中分离出C2-C3烃流的至少一部分;c)从第一产物流中分离出包含丁烷和丁烯的C4烃流的至少一部分;d)从第一产物流中分离出C5+烃流的至少一部分同时进行。在另一方面,步骤b)从第一产物流中分离出C2-C3烃流的至少一部分;c)从第一产物流中分离出包含丁烷和丁烯的C4烃流的至少一部分;d)从第一产物流中分离出C5+烃流的至少一部分在单独的步骤中进行。在又一方面,步骤b)从第一产物流中分离出C2-C3烃流的至少一部分;c)从第一产物流中分离出包含丁烷和丁烯的C4烃流的至少一部分;d)从第一产物流中分离出C5+烃流的至少一部分以相继次序进行。
在一个方面,将C4烃流中的丁烯的至少一部分转化为丁二烯的步骤通过氧化脱氢方法来进行。如本文中所述,所述氧化脱氢方法在本领域中众所周知。
在一个方面,所述方法在步骤e)之前还包括将C4烃流中的丁烷的至少一部分转化为丁烯的步骤。因此,被转化为丁二烯的丁烯一方面可以是由丁烷产生的丁烯和处理之前在第一气体流中存在的丁烯的混合物。将丁烷转化为丁烯的方法在本领域中已知。
在一个方面,所述方法还包括从C2-C3烃流中分离出C2-C3烯烃的步骤。C2-C3烯烃包含乙烯和丙烯。C2-C3烯烃可以使用C2-C3烯烃分离器(诸如C2-C3分离机)来分离,所述分离机含有烯烃分离塔,所述烯烃分离塔含有多个分离台。C2分离机可具有90个以上至100个分离台,且C3分离机可具有150个以上至200个分离台。在一些方面,C2-C3分离机可包含随机或结构化包装的分馏塔盘。收集分离出来的C2-C3烯烃,且由本领域技术人员决定另外用于任何工艺中。
在一个方面,C5+烃流为C5-C12烃流。在另一方面,C5+烃流为C6-C12烃流。在另一方面,C5+烃流为C6-C8烃流。
在一个方面,所述方法还包括将C5+烃流的至少一部分转化为BTX的步骤。BTX可以是包含小于5wt%的除苯、甲苯和二甲苯以外的烃类的化学级BTX。将C5+烃流的至少一部分转化为BTX可以通过使用催化剂在C5+烃转化反应器中进行。
在一个方面,将C5+烃流的至少约10wt%转化为BTX。在另一方面,将C5+烃流的至少约30wt%转化为BTX。在又一方面,将C5+烃流的至少约50wt%转化为BTX。在又一方面,将C5+烃流的至少约70wt%转化为BTX。在又一方面,将C5+烃流的约10wt%至约99wt%,诸如约50wt%至约99wt%转化为BTX。
将C5+烃流的至少一部分转化为BTX的步骤还产生C2-C4烃类,所述C2-C4烃类再循环回至第一产物流中。
在一个方面,所述方法还包括将BTX中的甲苯或二甲苯或其组合的至少一部分转化为苯的步骤。将BTX中的甲苯或二甲苯或其组合的至少一部分转化为苯的步骤可以通过使所述烷基芳烃在氢气的存在下经历高温和高压持续控制的时间长度,在脱烷基化过程中来进行。例如,脱烷基化过程可在600℃至1,000℃下,诸如在600℃至800℃下,在5至70巴,诸如20至70巴的压力下进行。
在一个方面,由将合成气转化为烯烃的费-托方法产生第一产物流。费-托方法可包含由天然气产生的合成气。
在一个方面,第一产物流包含至少约1wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。在另一方面,第一产物流包含至少约5wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约10wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约20wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约30wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约40wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约50wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。
在一个方面,第一产物流包含约1wt%至约80wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。在另一方面,第一产物流包含约5wt%至约30wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。在另一方面,第一产物流包含约10wt%至约20wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。在另一方面,第一产物流包含约5wt%至约15wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。
在一个方面,C4烃流包含至少约60wt%的丁烯。在另一方面,C4烃流包含至少约70wt%的丁烯。在另一方面,C4烃流包含至少约80wt%的丁烯。
在一个方面,C4烃流包含至少约60wt%至约95wt%的丁烯。在另一方面,C4烃流包含至少约70wt%至约90wt%的丁烯。
在一个方面,C4烃流包含小于约30wt%的丁烷。在另一个实施例中,C4烃流包含小于约25wt%的丁烷。在又一个实施例中,C4烃流包含小于约20wt%的丁烷。
在一个方面,C4烃流包含约10wt%至约30wt%的丁烷和约90wt%至约70wt%的丁烯。
在一个方面,第一产物流包含至少约1wt%的C2-C3烃流。在另一方面,第一产物流包含至少约5wt%的C2-C3烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约10wt%的C2-C3烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约20wt%的C2-C3烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约30wt%的C2-C3烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约40wt%的C2-C3烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约50wt%的C2-C3烃流。
在一个方面,第一产物流包含约1wt%至约80wt%的C2-C3烃流。在另一方面,第一产物流包含约5wt%至约30wt%的C2-C3烃流。在另一方面,第一产物流包含约10wt%至约20wt%的C2-C3烃流。
在一个方面,第一产物流包含至少约1wt%的C5+烃流。在另一方面,第一产物流包含至少约5wt%的C5+烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约10wt%的C5+烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约20wt%的C5+烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约30wt%的C5+烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约40wt%的C5+烃流。在又一方面,第一产物流包含至少约50wt%的C5+烃流。
在一个方面,第一产物流包含约1wt%至约80wt%的C5+烃流。在另一方面,第一产物流包含约5wt%至约30wt%的C5+烃流。在另一方面,第一产物流包含约10wt%至约20wt%的C5+烃流。在另一方面,第一产物流包含约30wt%至约50wt%的C5+烃流。
在一个方面,所述方法每小时可产生至少25升丁二烯。在另一方面,所述方法每小时可产生至少100升丁二烯。在又一方面,所述方法每小时可产生至少1,000升丁二烯。在又一方面,所述方法每小时可产生至少10,000升丁二烯。例如,所述方法每小时可产生25至10,000升丁二烯。
在一个方面,所述方法每小时可产生至少25升BTX。在另一方面,所述方法每小时可产生至少100升BTX。在又一方面,所述方法每小时可产生至少1,000升BTX。在又一方面,所述方法每小时可产生至少10,000升BTX。例如,所述方法每小时可产生25至10,000升BTX。
在一个方面,所述方法每小时可产生至少25升苯。在另一方面,所述方法每小时可产生至少100升苯。在又一方面,所述方法每小时可产生至少1,000升苯。在又一方面,所述方法每小时可产生至少10,000升苯。例如,所述方法每小时可产生25至10,000升苯。
5.方面
鉴于所描述的催化剂和催化剂组合物以及方法和其变化形式,下文描述本发明的某些更具体描述的方面。然而,所述具体引用的方面不应解释为对含有本文所述的不同或更普遍教示的任何不同权利要求具有任何限制作用,或“具体”方面在某种程度上以不同于本文字面上使用的语言或式的固有含义的某种方式来限制。
第1方面:一种方法,包括以下步骤:a)提供第一产物流,所述第一产物流包含C2-C3烃流、包含丁烷和丁烯的C4烃流和C5+烃流;b)从第一产物流中分离出C2-C3烃流的至少一部分;c)从第一产物流中分离出包含丁烷和丁烯的C4烃流的至少一部分;d)从第一产物流中分离出C5+烃流的至少一部分;和e)将C4烃流中的丁烯的至少一部分转化为丁二烯。
第2方面:第1方面的方法,其中所述第一产物流包含至少约1wt%的C2-C3烃流。
第3方面:第1方面的方法,其中所述第一产物流包含至少约1wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。
第4方面:第1方面的方法,其中所述第一产物流包含至少约1wt%的C5+烃流。
第5方面:第1方面的方法,其中所述第一产物流包含约10wt%至约30wt%的C2-C3烃流。
第6方面:第1方面的方法,其中所述第一产物流包含约5wt%至约15wt%的包含丁烷和丁烯的C4烃流。
第7方面:第1方面的方法,其中所述第一产物流包含约30wt%至约50wt%的C5+烃流。
第8方面:权利要求1至7中任一项的方法,其中步骤b)、c)和d)同时进行。
第9方面:第1方面至第8方面中任一项的方法,其中所述方法在步骤e)之前还包括将C4烃流中的丁烷的至少一部分转化为丁烯的步骤。
第10方面:第1方面至第9方面中任一项的方法,其中所述方法在步骤b)之后还包括从C2-C3烃流中分离出C2-C3烯烃的步骤。
第11方面:第1方面至第10方面中任一项的方法,其中所述C5+烃流为C5-C12烃流。
第12方面:第1方面至第11方面中任一项的方法,其中所述方法还包括将C5+烃流的至少一部分转化为BTX的步骤。
第13方面:第12方面的方法,其中所述BTX为包含小于5wt%的除苯、甲苯和二甲苯以外的烃类的化学级BTX。
第14方面:第1方面至第13方面中任一项的方法,其中所述C4烃流包含至少60wt%的丁烯。
第15方面:第1方面至第13方面中任一项的方法,其中所述C4烃流包含小于40wt%的丁烷。
第16方面:第12方面至第15方面中任一项的方法,其中所述将C5+烃流的至少一部分转化为BTX的步骤还产生C2-C4烃类,所述C2-C4烃类再循环回至第一产物流中。
第17方面:第1方面至第16方面中任一项的方法,其中所述方法还包括将BTX中的甲苯或二甲苯或其组合的至少一部分转化为苯的步骤。
第18方面:第17方面的方法,其中所述方法还包括从BTX中分离出苯的步骤。
第19方面:第1方面至第18方面中任一项的方法,其中所述费-托方法包含由天然气产生的合成气。
第20方面:一种系统,包括:a)费-托反应器,所述费-托反应器包含第一入口和第一出口;b)烃分离器,所述烃分离器包含第二入口、第二’出口、第二”出口和第二”’出口;c)丁二烯反应器,所述丁二烯反应器包含第三入口和第三出口;d)C2-C3烯烃分离器,所述C2-C3烯烃分离器包含第四入口和第四出口;和e)C5+烃转化反应器,所述C5+烃转化反应器包含第五入口和第五出口,其中所述费-托反应器经由第一连接器与所述烃分离器流体连通,其中所述第一连接器连接至所述费-托反应器的所述第一出口并且连接至所述烃分离器的所述第二入口,其中所述烃分离器经由第二连接器与所述丁二烯反应器流体连通,其中所述第二连接器连接至所述烃分离器的所述第二’出口并且连接至所述丁二烯反应器的所述第三入口,其中所述烃分离器经由第三连接器与所述C2-C3烯烃分离器流体连通,其中所述第三连接器连接至所述烃分离器的所述第二”出口并且连接至所述C2-C3烯烃分离器的所述第四入口,其中所述烃分离器经由第四连接器与所述C5+烃转化反应器流体连通,其中所述第四连接器连接至所述烃分离器的所述第二”’出口并且连接至所述C5+烃转化反应器的所述第五入口。
第21方面:第20方面的系统,其中所述系统还包括合成气产生反应器,所述合成气产生反应器包含第六出口,其中所述合成气产生反应器经由第五连接器与所述费-托反应器流体连通,其中所述第五连接器连接至所述合成气产生反应器的所述第六出口并且连接至所述费-托反应器的所述第一入口。
第22方面:第20方面或第21方面的系统,其中所述系统还包括苯转化反应器,所述苯转化反应器包含第七入口,其中所述苯转化反应器经由第六连接器与所述C5+烃转化反应器流体连通,其中所述第六连接器连接至所述苯转化反应器的所述第七入口并且连接至所述C5+烃转化反应器的所述第五出口。
第23方面:第20方面至第22方面中任一项的系统,其中所述系统为工业规模。
Claims (20)
1.一种方法,包括以下步骤:
a)提供第一产物流,所述第一产物流包含C2-C3烃流、包含丁烷和丁烯的C4烃流和C5+烃流;
b)从所述第一产物流中分离出所述C2-C3烃流的至少一部分;
c)从所述第一产物流中分离出所述包含丁烷和丁烯的C4烃流的至少一部分;
d)从所述第一产物流中分离出所述C5+烃流的至少一部分;和
e)将所述C4烃流中的所述丁烯的至少一部分转化为丁二烯。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述第一产物流包含至少约1wt%的所述C2-C3烃流。
3.如权利要求1所述的方法,其中所述第一产物流包含至少约1wt%的所述包含丁烷和丁烯的C4烃流。
4.如权利要求1所述的方法,其中所述第一产物流包含至少约1wt%的所述C5+烃流。
5.如权利要求1所述的方法,其中所述第一产物流包含约10wt%至约30wt%的所述C2-C3烃流。
6.如权利要求1所述的方法,其中所述第一产物流包含约5wt%至约15wt%的所述包含丁烷和丁烯的C4烃流。
7.如权利要求1所述的方法,其中所述第一产物流包含约30wt%至约50wt%的所述C5+烃流。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法,其中步骤b)、c)和d)同时进行。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法,其中所述方法在步骤e)之前还包括将所述C4烃流中的所述丁烷的至少一部分转化为丁烯的步骤。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法,其中所述方法在步骤b)之后还包括从所述C2-C3烃流中分离出C2-C3烯烃类的步骤。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法,其中所述C5+烃流为C5-C12烃流。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法,其中所述方法还包括将所述C5+烃流的至少一部分转化为BTX的步骤。
13.如权利要求12所述的方法,其中所述BTX为包含小于5wt%的除苯、甲苯和二甲苯以外的烃类的化学级BTX。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法,其中所述C4烃流包含至少60wt%的丁烯。
15.如权利要求12至14中任一项所述的方法,其中所述将所述C5+烃流的至少一部分转化为BTX的步骤还产生C2-C4烃类,所述C2-C4烃类再循环回至所述第一产物流中。
16.如权利要求1至15中任一项所述的方法,其中所述方法还包括将所述BTX中的甲苯或二甲苯或其组合的至少一部分转化为苯的步骤。
17.如权利要求16所述的方法,其中所述方法还包括从所述BTX中分离出苯的步骤。
18.一种系统,包括:
a)费-托反应器,所述费-托反应器包含第一入口和第一出口;
b)烃分离器,所述烃分离器包含第二入口、第二’出口、第二”出口和第二”’出口;
c)丁二烯反应器,所述丁二烯反应器包含第三入口和第三出口;
d)C2-C3烯烃分离器,所述C2-C3烯烃分离器包含第四入口和第四出口;和
e)C5+烃转化反应器,所述C5+烃转化反应器包含第五入口和第五出口,
其中所述费-托反应器经由第一连接器与所述烃分离器流体连通,其中所述第一连接器连接至所述费-托反应器的所述第一出口并且连接至所述烃分离器的所述第二入口,
其中所述烃分离器经由第二连接器与所述丁二烯反应器流体连通,其中所述第二连接器连接至所述烃分离器的所述第二’出口并且连接至所述丁二烯反应器的所述第三入口,
其中所述烃分离器经由第三连接器与所述C2-C3烯烃分离器流体连通,其中所述第三连接器连接至所述烃分离器的所述第二”出口并且连接至所述C2-C3烯烃分离器的所述第四入口,
其中所述烃分离器经由第四连接器与所述C5+烃转化反应器流体连通,其中所述第四连接器连接至所述烃分离器的所述第二”’出口并且连接至所述C5+烃转化反应器的所述第五入口。
19.如权利要求18所述的系统,其中所述系统还包括合成气产生反应器,所述合成气产生反应器包含第六出口,其中所述合成气产生反应器经由第五连接器与所述费-托反应器流体连通,其中所述第五连接器连接至所述合成气产生反应器的所述第六出口并且连接至所述费-托反应器的所述第一入口。
20.如权利要求18或19所述的系统,其中所述系统还包括苯转化反应器,所述苯转化反应器包含第七入口,其中所述苯转化反应器经由第六连接器与所述C5+烃转化反应器流体连通,其中所述第六连接器连接至所述苯转化反应器的所述第七入口并且连接至所述C5+烃转化反应器的所述第五出口。
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