CN110678436B - 集成的芳族烃形成和甲基化 - Google Patents

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Abstract

提供了系统和方法,来集成用于将非芳族烃转化成芳族产物的芳族烃形成方法和随后甲基化一部分的所述芳族产物来生产甲基化的产物,并且所述芳族烃形成方法和/或甲基化方法中的改进基于与所述芳族烃形成方法和甲基化方法相关联的所述二级加工系列的集成部分。所述芳族烃形成方法和甲基化方法可以用于例如集成生产特定的芳族烃或者汽油共混组分。

Description

集成的芳族烃形成和甲基化
优先权要求
本申请要求2017年5月22日提交的美国专利申请系列No.62/509385和2017年6月28日提交的欧洲专利申请No.17178344.2的优先权和权益,其在此以其全部引入作为参考。
技术领域
本发明涉及烃芳构化和芳族烃甲基化,涉及集成芳构化和甲基化的系统和方法,例如通过将(i)非芳族烃转化成芳族烃与(ii)甲基化所述芳族烃相集成。本发明还涉及可用于这样的系统和方法的设备、和所述甲基化的芳族烃的用途。
背景技术
脂族化合物转化成芳族烃(aromatic hydrocarbon)(“芳族烃(aromatics)”)是用于化学制造的一个正在进行的研究领域。某些芳族化合物例如对二甲苯具有相对高的商业价值。如果转化成芳族烃可以以合理成本来进行,则这样的方法会是有益的,其可以允许由主要具有燃料价值的供料料流例如天然气、液态天然气或者燃料气体来形成芳族烃。归因于在直接转化成芳族烃的方法中烷烃化合物相对低的活性,在用于将烷烃转化成芳族烃的方法中另外的改进是令人期望的。
除了将非芳族烃转化成芳族烃之外,以商业上期望的量生产对二甲苯还会包括随后烷基化芳族烃。具体地,甲基化方法可以用于将苯和/或甲苯转化成二甲苯。虽然甲基化对于生产二甲苯会是有效的,但是所述甲基化步骤对应于用于生产二甲苯的第二、单独的反应器,其也会需要第二加工系列来分离和回收在烷基化反应环境中所产生的不同的烃产物。
美国专利No.5043502描述了一种对C2-C5脂族烃脱氢芳构化来形成芳族烃的方法。对二甲苯是由脱氢芳构化反应和由随后甲基化所述脱氢芳构化反应所产生的甲苯二者来生产的。苯也是由脱氢芳构化来生产的,并且描述为在随后甲基化过程中对甲苯进行甲基化。
美国专利申请公开No.2016/0060187描述了一种通过用甲醇来烷基化苯和/或甲苯,来处理生产对二甲苯所产生的废气的方法。所处理的废气料流,其包含C4-烃,可以在烯烃设备/方法中进一步处理来产生有价值的轻质烷烃和烯烃。
美国专利申请公开No.2015/0376087描述了生产对二甲苯的方法。所述方法包括甲基化苯和/或甲苯来形成甲基化的流出物,从所述甲基化的流出物中回收对二甲苯来生产对二甲苯贫含料流,和在液相和/或气相条件下异构化所述对二甲苯贫含料流的部分来形成另外的二甲苯,用于最终回收。即便有这些进步,对于对二甲苯和相关化合物的需求的增加已经导致了用于形成对二甲苯的改进方法的需求。
发明内容
本发明涉及这样的方法,其包括(a)芳族烃形成方法,用于将非芳族烃转化成含有对二甲苯的芳族产物,和(b)甲基化至少一部分的所述芳族产物来生产含有另外的对二甲苯的甲基化的产物,和所述芳族产物和甲基化的产物在分离对二甲苯之前是作为单独的产物保持的。可选择地,本发明涉及这样的方法,其包括(a)芳族烃形成方法,用于将非芳族烃转化成含有甲苯的芳族产物,和(b)甲基化一部分的所述芳族产物来生产含有另外的甲苯的甲基化的产物。本发明部分地涉及这样的发现,即,通过将与所述芳族烃形成方法和甲基化方法相关联的所述二级加工系列(the secondary processing trains)的部分进行集成,可以对所述芳族烃形成方法和/或甲基化方法进行改进。
更具体地,通过将来自于芳族烃形成和甲基化的轻馏分加工系列(the lightends processing trains)进行集成,可以实现益处。来自于芳族烃形成方法和甲基化方法的轻馏分是性质不同的,这与这些方法所生产的C8馏分中的性质类似性是相反的。基于产物组成,将预期将来自于芳族烃形成和来自于甲基化的性质类似的C8馏分组合能够实现方法改进,虽然所述性质不同的轻馏分级分(light ends fractions)将是分别加工的。已经令人惊讶地发现即使性质类似的C8馏分应当分别处理,但是性质不同的轻馏分可以至少部分地一起加工。这会有利于来自于所述芳族烃形成方法和甲基化方法二者的非芳族烃作为到所述芳族烃形成方法的供料的一部分来再循环。这是与常规的甲基化方法相反的,其中来自于甲基化的轻馏分级分进行加工和用作烯烃设备的供料。归因于许多芳族烃形成方法的低转化率,非芳族烃的再循环可以改进整体方法产率。将来自于所述芳族烃形成方法的至少一部分的轻馏分加工系列与来自于甲基化方法的轻馏分加工系列进行合并可以允许来自于甲基化的非芳族烃也包括来作为到所述芳族烃形成方法的再循环的非芳族烃的一部分。具体地,可以有益的是将来自于所述芳族烃形成方法的轻馏分加工系列在将来自于甲基化方法的轻馏分加工系列中的二甲醚除去之后合并,来避免将不期望的含氧化合物(oxygenate)引入所述芳族烃形成方法中。
其他方面涉及通过冷却系统的集成,来将所述芳族烃形成方法和甲基化方法集成。传统上,方法例如甲基化和/或二甲苯分离已经结构化来避免需要使用C2冷冻剂(例如乙烯),其部分地归因于另外的装置占用空间和成本。但是,因为甲烷在一些类型的芳族烃形成方法中没有消耗和/或仅仅适量消耗,因此与C2冷冻剂的热交换可以包括在轻馏分加工系列中来允许脱甲烷化,来减少或者最小化甲烷到所述芳族烃形成方法的再循环。例如已经发现可以有效增加可利用的C2冷冻的量,以使得它可以用于其他分离,例如用于甲基化方法的轻馏分加工系列和/或通过结晶来分离对二甲苯。更通常地,用于分离芳族烃形成流出物的基于使用一种或多种C1-C4冷冻剂的冷却系统可以扩展来允许相同的冷却系统也提供冷冻剂来用于其他分离。例如用于所述芳族烃形成方法的C2冷冻系统可以与用于C2冷冻剂另外冷却的C3冷冻系统相关联。在这样的方面,C2冷冻的量和/或C3冷冻的量可以增加来允许C2和/或C3冷冻剂用于甲基化方法的轻馏分加工系列的分离中。
在仍然的其他特别方面,在芳族烃形成过程中产生的氢可以用于饱和在甲基化方法中产生的烯烃。例如在使用吸附剂床分离C8芳族烃过程中,苯乙烯会是不期望的污染物。通过将所述供料料流在烯烃饱和催化剂存在下暴露于氢,具有不饱和烷基侧链的芳族化合物例如苯乙烯可以从供料料流除去,来分离C8芳族烃。还已经发现从来源于基于转化小烷烃的方法的芳族烃形成流出物中分离的氢可以提供用于这样的烯烃饱和的氢。
附图说明
图1示意性显示了用于转化供料来形成芳族烃、和与甲基化方法合并来生产对二甲苯产物的系统的一个实例。
图2示意性显示了用于在来自于芳族烃形成方法的流出物上进行分离的系统的实例。
图3示意性显示了用于在来自于烷基化方法的流出物上进行分离的系统的实例。
图4示意性显示了用于在来自于芳族烃形成方法和烷基化方法的流出物上进行分离的集成的系统的实例。
图5示意性显示了用于在来自于芳族烃形成方法和烷基化方法的流出物上进行分离的集成的系统的另一实例。
具体实施方式
在不同的方面,提供了用于生产对二甲苯的系统和方法,其使用了用于芳族烃形成(即,转化非芳族烃来形成芳族烃)和甲基化所转化的芳族烃的集成的方法。本发明的某些方面是基于这样的发现,即,装置占用空间、复杂性和/或成本的降低可以通过集成所述芳族烃形成方法和甲基化方法的废气加工系列来实现。在一些方面,这可以对应于选择性集成,以使得由芳族烃形成和甲基化所产生的C8产物可以保持不同,同时集成至少一部分的二级产物的加工。例如这可以对应于芳族烃生产过程中的废气加工系列的集成。
虽然所述芳族烃形成方法和甲基化方法都会产生类似的产物料流(例如C8芳族烃料流,C6-C7产物料流等),但是在不同的方面使用不同的分离方法来分离所述甲基化流出物和芳族烃形成流出物。虽然所述甲基化流出物和芳族烃形成流出物会在各自的C8芳族烃料流中具有基本上相同比率的C8产物,但是更典型地,所述芳族烃形成方法和甲基化方法所生产的C8芳族烃料流将具有不同的组成。这可以包括在对二甲苯浓度和乙基苯浓度二者中的差异。如果来自于芳族烃形成方法和甲基化方法的C8芳族烃料流是在任何对二甲苯回收之前合并的,则任何随后对二甲苯回收阶段将限于在这样的料流上进行二甲苯回收,所述料流包括所述合并料流的平均对二甲苯含量。作为一个替代选项,如果所述C8芳族烃料流在至少一种料流引入对二甲苯回收阶段之前保持为单独的料流,则可以利用C8芳族烃料流之间的对二甲苯浓度差异来提供改进的对二甲苯分离方法。因此,对于具有较大的对二甲苯浓度的料流例如来源于甲基化方法的C8芳族烃料流来说,有益地是可以将其保持与具有较低的对二甲苯浓度的料流例如来源于芳族烃形成方法的C8芳族烃料流相隔离。例如对于基于模拟移动床的分离阶段来说,有益的是可以在所述模拟移动床的不同位置引入具有不同的对二甲苯浓度的料流。已经发现与用合并的料流进行的分离相比,在具有不同的对二甲苯浓度的料流之间保持隔离,直到所述料流之一至少部分地通过对二甲苯回收阶段是有益的:(i)增加了对二甲苯分离效率,(ii)增加了对二甲苯产率,和/或(iii)降低了二甲苯分离阶段和区域的尺寸、容量和/或复杂性。
传统上,因为保持来自于芳族烃形成的初级芳族产物和在对二甲苯生产过程中甲基化的隔离态的益处,这些流出物的其余副产物部分的分离也已经分别进行。更通常地,常规的甲基化方法通常包括加工轻馏分来作为供料用于烯烃设备,其部分地基于甲基化流出物中烯烃的存在。这会与将C2-C5烷烃转化成芳族烃的芳族烃形成方法相反,其中所述方法产生的轻馏分通常包含很少或者最少量的烯烃。虽然在来自于一些芳族烃形成方法和甲基化方法的废气料流之间存在性质差异,但是已经发现将这些性质明显不同的废气料流的加工进行集成会是有益的。
部分基于不同的芳族烃形成方法的低的单程产率,例如基于转化C2-C5烷烃的芳族烃形成方法,令人期望的是可以再循环来自于芳族烃形成方法的非芳族副产物来用作到所述芳族烃形成方法的部分供料。这可以改进到所述芳族烃形成方法的非芳族烃供料的整体产率。当芳族烃形成方法和甲基化方法组合使用来提供用于生产例如对二甲苯或者甲苯的集成的方法时,还会有益的是将来自于甲基化方法的非芳族副产物再循环到所述芳族烃形成方法。已经令人惊讶地发现在非必要的初始加工之后,来自于芳族烃形成的二级产物流出物的部分可以与来自于甲基化的二级产物流出物合并。还已经发现在非必要的初始加工后,可以有效地将来自于甲基化的二级产物流出物的部分与来自于芳族烃形成的二级产物流出物合并。通过合并用于加工来自于芳族烃形成方法和甲基化方法的二级产物流出物的工艺流程,可以减少或者最小化装置占用空间,同时仍然回收和再循环来自于所述二级产物流出物的非芳族烃。例如代替尝试在来自于甲基化的C2-C3副产物料流中从烷属烃中分离烯烃来用于烯烃设备,来自于C2-C3副产物料流的烷属烃和烯烃都可以加入到来自于芳族烃形成方法的轻馏分中来形成到所述芳族烃形成方法的供料的再循环部分。
另外的效率会来源于热集成,和特别是与不同方法相关联的冷却系统的集成。芳族烃形成方法会产生包括芳族烃的初级产物流出物和包括多种低沸点化合物例如烷烃,烯烃,含氧化合物,氢气,碳氧化物和/或其他非芳族烃的二级产物流出物。可以有益地是在所述二级产物流出物上进行分离来将包括甲烷的馏分与包括其他类型烃(即,C2+烃)的馏分进行分离。这样的C2+料流可以例如用作到芳族烃形成方法的再循环料流。例如从其他脂族烃中分离甲烷会有益于这样的芳族烃形成方法,其在单程中转化了小于10wt%的甲烷(相对于所述芳族烃形成供料中的甲烷重量),或者小于5wt%或者小于2wt%。用于进行这样的脱甲烷方法的一个选项可以是使用蒸馏塔,其包括乙烯(即,C2冷冻剂)来用于所述方法的热交换器。所述乙烯冷冻剂循环系统也可以用于改进其他类型的分离,例如使用乙烯冷冻剂来用于甲基化的二级产物流出物的分离和/或作为冷冻剂用于对二甲苯的结晶。此外或者可选择地,冷却系统可以包括多种冷冻剂,例如包括C2冷冻剂和C3冷冻剂二者的冷却系统。在这样的方面,C2冷冻剂或者C3冷冻剂可以用于改进其他类型的分离。更通常地,冷却系统可以包括C1-C4冷冻剂(一种或多种)来用于为芳族烃形成流出物的分离提供冷却。一种或多种这样的C1-C4冷冻剂(一种或多种)可以用于改进其他类型的分离。
在本说明书和附加的权利要求中,定义了下面的术语。术语“Cn”烃(其中n是正整数)表示具有n个碳原子数/分子的烃。当然,不同类型的烃可以具有不同的氢数,同时具有相同的碳原子数。术语“Cn+”烃和“Cn-”烃,其中n是正整数,分别表示具有至少n个碳原子数/分子或者不大于n个碳原子数/分子的烃。术语“芳族烃”和“芳族烃”表示含有至少一个芳族核的烃分子。术语“烃”包含烃的混合物,其包括具有不同的n值的那些。术语“有机含氧化合物”表示式CnH2n+1OCmH2m+1的分子(包括分子的混合物),其中C,H和O分别是碳,氢和氧;n是值≥1的整数,例如1-4;和m是值≥0的整数,例如0-4。有机含氧化合物的实例包括甲醇,乙醇,二甲醚和二乙醚中的一种或多种。术语“合成气”表示包含≥12mol%分子氢和≥0.4mol%一氧化碳的混合物,所述mol%是基于混合物的mol。
在本说明书和附加的权利要求中,可以提及芳族烃料流或者馏分,例如描述为C6芳族烃料流或者馏分,C7芳族烃料流或者馏分,C6-C7芳族烃料流或者馏分,C8芳族烃料流或者馏分,C7-C8芳族烃料流或者馏分,或者C9+芳族烃料流或者馏分的那些。每个这样的料流或者馏分定义为所述芳族组分(一种或多种)的浓度是至少50wt%。因此C6芳族烃料流在此定义为含有至少50wt%的C6芳族化合物的料流。非必要地,所述芳族组分(一种或多种)的浓度可以是至少75wt%或者至少90wt%。
将烷烃转化成芳族烃的方法通常表征为直接或者间接的。直接转化方法是以下那些:其中将含烷烃的供料引入反应环境中,在其中芳族烃是由非芳族烃形成的。间接转化方法是以下那些:其中含烷烃的供料引入到这样的反应阶段,其不同于在其中形成了芳族烃的反应阶段。例如首先将甲烷转化成甲醇,然后将所述甲醇供给到芳族烃形成反应的反应方案对应于间接转化方法。要注意的是如果一些芳族烃是在第一方法(其接收了含烷烃的供料)中形成,而另外的芳族烃是在第二方法(其接收了来自于第一方法的流出物作为供料)中形成,则反应方案可以对应于直接和间接转化方法二者。要注意的是随后甲基化现有的芳族供料不对应于由非芳族烃形成芳族烃的方法。
作为本文使用的,“芳族烃形成”方法指的是一种或多种方法,其用于将非芳族烃例如脂族烃转化成芳族烃,非必要地在其他组分和/或共同供料存在下进行。一种基于直接转化方法的芳族烃形成方法可以包括具有仅仅一个反应器和/或反应阶段的那些(虽然可以包括多个阶段)。一种基于间接转化方法的芳族烃形成方法将通常包括多个加工阶段或者反应环境,因为用于烷烃初始转化的反应是在不同于用于芳族烃形成的反应的反应环境发生的。
作为本文使用的,元素周期表族的编号方案是如Chemical and EngineeringNews,63(5),27(1985)中所公开的。
芳族烃形成和甲基化方法的集成
图1示意性显示了用于使用芳族烃形成方法和甲基化方法来促进对二甲苯生产和分离的系统的一个实例。用于芳族烃形成的合适供料经由管道105引入芳族烃形成方法110中。来自于芳族烃形成方法110的流出物115然后送入第一分离方法120,其从流出物115中至少分离了馏分123和125。馏分125包含来自于流出物115的至少一部分的C8芳族烃,和馏分123包含来自于流出物115的至少一部分的苯和C7芳族烃。低沸点(包括未转化的)馏分107也可以从流出物115中分离和非必要地返回(至少部分地)到所述芳族烃形成方法110。非必要地,料流127是在第一分离方法120中从流出物115中分离的。料流127可以包含例如流出物115的至少一部分的任何C9+烃。在某些方面,料流127包含了在分离了馏分123,125和/或107之后剩余流出物的大部分(例如≥90wt%)。馏分123与甲基化剂供料103(例如甲醇)一起引入甲基化方法130,通过甲基化馏分123中的至少一部分的苯和/或C7芳族烃来生产C8芳族烃。将甲基化方法130的流出物135导向第二分离方法140来从甲基化流出物135中至少分离馏分143,145和147。馏分145包含流出物135的至少一部分的C8芳族烃,和馏分143包含流出物135的至少一部分的苯和C7芳族烃。馏分147包含流出物135的至少一部分的C5-(即,脂族烃和其他轻馏分)。在不同的方面,至少一部分的馏分147可以用作芳族烃形成方法110的一部分供料。馏分125和145送到第三分离方法150来将对二甲苯与其他C8芳族烃分离。在第三分离方法150中,富含对二甲苯的料流155和贫含对二甲苯的料流153(相对于料流145的对二甲苯的含量)是与馏分125和145分离的。料流153(其贫含对二甲苯)送入异构化方法158来将邻-和间-二甲苯转化成对二甲苯。所形成的流出物料流159(其具有相对于料流153增加量的对二甲苯)返回第三分离方法150来分离对二甲苯。非必要地,料流159可以在不同于料流125输入分离阶段的分离阶段引入第三分离方法150,其会使得第三分离方法150利用料流159和125中对二甲苯的不同浓度。例如具有较高对二甲苯浓度的料流可以在后面的分离阶段引入分离方法150中。这会使得较早的分离方法具有较小的加工能力。因为分离器中较早的分离阶段对应于最大体积的阶段(即,归因于分离目标较低的浓度),这降低了到早期分离阶段的输入料流,其会有益地降低多阶段分离器中潜在最大阶段的尺寸。非必要地,料流145可以在不同于料流125和料流159的输入阶段的阶段引入第三分离方法150,其会使得第三分离方法150利用料流125,145和/或159中对二甲苯的不同浓度。可选择地,至少一部分的流出物135可以导向分离方法120,来分离料流143和/或145。换言之,第二分离方法140的至少部分的分离功能可以在第一分离方法120中进行。在仍然的另一选项中,至少一部分的流出物115可以导向第二分离方法140。
要注意的是类似于图1的构造可以可选择地用于生产甲苯,例如用作汽油共混组分的甲苯。在这样的构造中,馏分125和145可以对应于C7产物料流和/或C7-C8产物料流。在这样的构造中,二甲苯分离阶段150和二甲苯异构化阶段158可以省略。例如芳族烃形成方法110的流出物115可以送入第一分离方法120,其从流出物115中至少分离了馏分123和125。在用于甲苯生产的构造中,馏分125包含流出物115的至少一部分的C7芳族烃,和馏分123包含流出物115的至少一部分的C6芳族烃(苯)。低沸点(包括未转化的)馏分107也可以从流出物115中分离和非必要地返回(至少部分地)到所述芳族烃形成方法110。非必要地,料流127是在第一分离方法120中从流出物115分离的。料流127可以包含例如流出物115的至少一部分的任何C9+烃。要注意的是在生产用作汽油共混组分的甲苯中,所生产的任何C8芳族烃也可以符合有用的共混组分,因此C8组分可以基本上包括在馏分125中。可选择地,如果期望更高纯度的C7馏分,则所述C8组分可以基本上包括在料流127中。在某些方面,料流127包含在馏分123,125和/或107分离后剩余的流出物。馏分123是与甲基化剂供料103(例如甲醇)一起引入甲基化方法130的,来通过甲基化馏分123中的至少一部分的苯来生产C7芳族烃。甲基化方法130的流出物135导向第二分离方法140来从甲基化流出物135中至少分离馏分143,145和147。馏分145包含流出物135的至少一部分的C7芳族烃,和馏分143包含流出物135的至少一部分的苯。馏分147包含流出物135的至少一部分的C5-(即,脂族烃和其他轻馏分)。在不同的方面,至少一部分的馏分147可以用作芳族烃形成方法110的部分供料。
图2中的工艺流程是可以用于进行图1的芳族烃形成方法110和第一分离方法120的阶段/方法的更详细图的实例。要注意的是类似的数字用于表示附图之间类似的元件。在图2中,合适的供料205,例如含有乙烷的供料,引入芳族烃形成方法210中。形成了芳族烃形成流出物215,其可以送过图2所示的一系列的分离阶段来进行图1所示的第一分离方法120。在所述分离阶段之前和/或之中,使用一个或多个压缩机219压缩所述芳族烃形成流出物215可以有利于进行不同的分离。在第一分离阶段,对应于脱甲烷阶段260,至少C2+馏分264和低沸点馏分262可以从所述芳族烃形成流出物215分离。低沸点馏分262可以包括甲烷,氢,碳氧化物和/或沸点低于乙烷/乙烯的其他化合物。换言之,低沸点馏分262可以对应于C1-料流。C2+馏分264然后可以送入一个或多个另外的分离阶段。所述脱甲烷阶段可以包括一个或多个分馏塔,其利用C2冷冻系统201来在至少一个热交换器中间接传热。所述使用C2冷冻剂201的热交换器可以与另外的热交换器(其使用C3冷冻剂202)相连。图2显示了脱戊烷阶段265,用于从C2+馏分264中分离C2-C5料流207和C6+料流267。在其他方面,可以使用具有不同馏出温度的分离阶段,例如脱丁烷阶段或者脱丙烷阶段。非必要地,脱戊烷阶段265和脱甲烷阶段260的次序可以反转。优选一个或多个另外的分离阶段可以用于提供C6+料流267。非必要但是优选地,C6+料流267可以经历另外的分离,例如在分离阶段299的分离。在一些方面(例如其中期望对二甲苯生产的方面),C6+料流267可以经历分离来形成C9+料流227和C6-C8料流269。所述C6-C8料流269然后可以例如用于形成图1的馏分123和馏分125。可选择地,C6+料流267可以经历分离来形成C8+料流227和C6-C7料流269。所述C6-C7料流269然后可以例如用于形成图1的馏分123和馏分125。
在图2中,脱甲烷阶段260可以对应于分离塔,其具有相连的冷冻的冷凝器。在一些方面,所述冷却系统(例如用于提供冷却流体到热交换器的系统)可以包括乙烯作为冷冻剂,来提供足够冷的温度来改进甲烷与C2烃的分离。为了运行含有乙烯冷冻剂的冷却系统,丙烯冷却系统可以用于在期望的温度和/或压力运行范围冷却乙烯冷冻剂。
在甲基化方法130(或者其他烷基化方法)过程中,甲醇和甲苯和/或苯之间的反应产物是烷基化流出物,其包含对二甲苯和其他二甲苯异构体,水蒸气,未反应的甲苯和/或苯,未反应的甲醇,酚杂质和多种轻质气体副产物例如C4-烃,包括轻质烯烃和污染物例如氮气,氮氧化物,一氧化碳,二氧化碳和含氧化合物例如乙醛和二甲醚。所述烷基化流出物通常还包含一些C9+芳族副产物。另外,在所述方法是在流化催化剂床中进行的情况中,所述烷基化流出物将包含一些夹带的固体催化剂和催化剂细粒。因此,所述流出物(其通常处于气相中,离开(最后的)流化床反应器)通常送过集成的旋风分离器,来除去一些夹带的催化剂固体和将它们返回烷基化反应器。
图3示意性显示了用于进行图1的甲基化方法130和第二分离方法140的阶段和方法的更详细的图。
参见图3,甲基化方法330(其可以是与图1的附图标记130所示基本上相同的方法)可以产生甲基化流出物335,其供给到分离方法例如图1的第二分离方法140。在图3中,一系列分离阶段代表了第二分离方法140。含有二甲苯的第一馏分345和含有副产物混合物的第二馏分374可以从烷基化流出物中分离,通常使用一个或多个分馏塔370进行。进一步分离(未示出)来回收未反应的甲醇,未反应的苯,和/或甲苯(例如馏分143),重质(C9+)副产物和其他副产物是可能的,并且处于本领域技术人员能力范围内。对二甲苯是从第一馏分345中回收的,通常通过分级结晶或者选择性吸附(未示出)来进行。
含有轻质烃的第二馏分374通过处理系统375处理,来回收所述料流中至少有价值的烯烃组分。第二馏分374可以对应于C4-料流或者(优选)C5-料流,这取决于所述构造。在方面中,第二馏分374在处理系统375中进行了压缩。在处理系统375中的压缩会导致产生水侧料流372。所述压缩的料流然后通过一系列的清洗步骤,例如甲醇清洗来除去含氧化合物,水洗来除去甲醇,和碱洗来除去二氧化碳。所述料流然后可以干燥来除水,例如用分子筛干燥机或者用甲醇清洗,其本身优选已经进行了干燥除水,例如用分子筛干燥机除水。
在方面中,所述干燥的副产物混合物377然后送到分馏塔380,主要来从轻质烯烃中除去二甲醚。二甲醚会对于多种下游方法例如烯烃回收和/或聚合方法潜在具有难度。此外或者可选择地,如果从甲基化回收的脂族烃再循环到(直接)芳族烃形成方法,则二甲醚会在所述芳族烃形成条件下潜在引起不期望的反应。分馏塔用于将干燥的副产物混合物分馏成塔顶料流382,其含有至少一些和优选大部分的C3-烃,和几乎全部的二甲醚和C4+烃是作为液体塔底料流384回收的。例如来自于分馏塔的乙烯和至少大约80wt%,优选至少大约90wt%的丙烯,和大约67wt%的丙烷是在顶部料流中回收的,同时几乎100wt%的二甲醚(和/或其他含氧化合物)和几乎100wt%的C4+烃是在液体塔底料流中除去的。来自于分馏塔380的塔顶蒸气料流382(其通常包含小于大约100ppm的二甲醚,优选20ppm或者更少重量,更优选1ppm或者更少重量)送到污染物除去系统。
在方面中,将塔顶蒸气料流382处理来除去所述废气料流中的污染物。在优选的方面,所述塔顶蒸气料流382(其含有氢,甲烷,乙烷,乙烯,丙烷,丙烯,氮气,一氧化碳和氮氧化物)供给到吸收器脱甲烷塔390。吸收器脱甲烷塔能够从所述废气料流中有效除去氮气,一氧化碳和氮氧化物污染物,而没有与低温系统相关的风险。所述吸收器脱甲烷塔是通过废气料流与烃吸收剂逆流接触来运行的。在吸收剂沿着所述塔向下行进和与沿着所述塔向上行进的废气料流相互作用时,所述废气料流中的至少一些和优选大部分C2+烃被吸收剂吸收和在塔底料流394中离开所述吸收器脱甲烷塔。所述氢气,甲烷,氮气,一氧化碳和氮氧化物与较少百分比的C2和C3烃一起作为塔顶料流392离开吸收器脱甲烷塔,其可以用作燃料。所述吸收器脱甲烷塔可以装备有再沸器来使得塔底料流394中的甲烷和污染物的量最小化。
所述烃吸收剂可以选自C2-C6烃,优选C3-C5烃和更优选C3-C4烃或者其混合物。合适的烃吸收剂的实例是乙烷,丙烷,丙烯,正丁烷,异丁烷,正丁烯,异丁烯,1-丁烯,顺式丁烯,反式丁烯,丁二烯和戊烷。所述吸收剂通常没有影响下游操作的污染物和没有会引起吸收器脱甲烷塔中水合物形成的水。在一个优选的方面,所用吸收剂是C3或者C4烃或者其混合物。例如所述吸收剂可以是丙烯,C4烃或者丙烯和C4烃的混合物,例如丙烯和丁烯。在一种更优选的实施方案中,所用吸收剂是C4烃或者C4烃的混合物,因为与C3烃吸收剂相比,较少的C4烃是在吸收器脱甲烷塔中损失到燃料的。例如所述吸收剂可以是正丁烷,异丁烷,异丁烯,1-丁烯,顺式丁烯,反式丁烯,丁二烯或者其混合物。所用吸收剂还可以包含一定量的其他组分,其不实质性影响所述吸收剂的特性。因此,C3烃吸收剂也可以包含一定量的C2烃,但是C2烃的量不影响C3烃吸收剂的特性。同样,C4烃吸收剂也可以包含一定量的C3烃,但是C3烃的量不影响C4烃吸收剂的特性。
应当理解吸收器脱甲烷塔的最佳运行温度和压力将取决于所用的烃吸收剂,可利用的冷冻剂和期望的经济回收率。通常,运行温度越高,形成氮氧化物盐和胶体的风险越小。
将含有吸收剂、C2和C3烃的塔底料流394送到分离系统395,通常是一个或多个分馏塔,在这里将所述吸收剂分离,用于再循环通过吸收器脱甲烷塔390。分离系统395可以基于所用的吸收剂来选择。例如分离系统395可以是单个分馏塔来浓缩所述烃吸收剂以重新使用。在其中C4烃或者C4烃的混合物用作吸收剂的情况中,分离系统395包括脱丙烷塔。吸收器脱甲烷塔的塔底料流394进入分离系统395,其将C2和C3烃与C4烃吸收剂分离。所述C2和C3烃作为塔顶料流397离开分离系统395,并且送去在烯烃设备/方法中进一步加工来产生有价值的轻质烷烃和烯烃。所述吸收剂作为塔底料流398离开分离系统395,来再循环通过吸收器脱甲烷塔390。用于补偿所述损失的另外的吸收剂396可以引入分离系统395中。
图4示意性显示了图2所示的分离工艺流程如何可以与图3所示的分离工艺流程集成的不同实例。在图4中,显示了图2的分离方案,并且增加了图3的输出料流可以在何处插入的位置指示。例如图4包括三个不同选项,用于单独或者组合使用图3的至少一部分的塔顶蒸气料流382来作为图2的系统的输入料流。塔顶蒸气料流382可以是引入图2所示的工艺流程的合适的料流,基于塔顶蒸气料流382中减少的或者最小化的二甲醚含量。在集成芳族烃形成反应器的副产物加工与甲基化反应器的副产物加工中的一些困难可以涉及到来自于甲基化的副产物中二甲醚的存在。芳族烃形成方法中含氧化合物例如二甲醚的存在会潜在地破坏非芳族烃(例如烷烃)到芳族化合物期望的转化率。但是,保留在来自于甲基化的清洗的和干燥的副产物混合物377中的任何二甲醚(或者其他含氧化合物)可以在分离阶段380中在液体塔底料流384中分离。结果,塔顶蒸气料流382可以适于引入方法系列(aprocess train)中,其最后产生了再循环料流,用于作为供料的一部分转移到芳族烃形成方法。如图4所示,塔顶蒸气料流382(或者其一部分)可以潜在地直接用作芳族烃形成方法210的另外的供料料流。其他选项可以包括将塔顶蒸气料流382(或者其一部分)引入脱甲烷塔260和/或脱戊烷塔265中。将塔顶蒸气料流382引入这些位置之一会导致塔顶蒸气料流382与来自于所述芳族烃形成方法的副产物流出物一起经历另外的分离。在所述另外的分离之后,蒸气料流382的C2+烃部分可以作为烃供料的再循环部分转移到所述芳族烃形成方法210。
在某些方面,塔顶料流397(其包括C2和C3烃)引入芳族烃形成方法210中。因为塔顶料流397基本上由C2和C3烃构成,因而不需要另外的分离。但是,如果期望,塔顶料流397可以在非必要的另外的压缩之后引入分离阶段,例如脱甲烷器260和/或脱戊烷塔265。
图5示意性显示了集成芳族烃形成和甲基化的副产物或者二级流出物料流的加工的另一实例。在图5中,来自于芳族烃形成方法210的芳族烃形成流出物215送入分离方法565。分离方法565可以产生C5-料流566。这可以对应于例如将芳族烃形成流出物215引入脱戊烷阶段,这与图2所示的初始时将所述芳族烃形成流出物引入脱甲烷阶段是相反的。所形成的C5-料流566然后可以送入分离阶段380,或者可选择地可以送入吸收器脱甲烷塔390。取决于所述构造,来自于分离阶段380的塔顶料流382(或者至少其一部分582)可以作为用于芳族烃形成方法210的输入料流来再循环。此外或者可选择地,来自于分离阶段395的C2-C3料流397(或者至少其一部分597)可以作为到芳族烃形成方法210的输入料流来再循环/转移。要注意的是当C5-料流566引入吸收器脱甲烷塔390时,C2-C3料流397会包括升高含量的C4和/或C5化合物。
此外,分离方法565可以非必要地包括用于从所述芳族烃形成流出物中分离C8芳族烃料流525和/或C6-C7芳族烃料流523的另外的阶段。如图5所示,C6-C7料流523可以用作甲基化方法330的输入料流。
热集成-C2冷冻剂
在形成产物料流(其包含二甲苯)例如图1的产物料流125和/或145之后,另外的困难会是从低价值异构体例如乙基苯,邻二甲苯和/或间二甲苯中回收高价值产物例如对二甲苯。将对二甲苯与其他C8异构体分离的一个选项是经由结晶方法。用于二甲苯分离的结晶是本领域公知的,并且例如在美国专利No.7989672和WO95/26946中进行了讨论,其二者在此引入,用于描述通过结晶来分离对二甲苯的参考。
通过结晶分离对二甲苯的难点之一是对二甲苯的产率会受限于可利用的最冷的结晶阶段。使用乙烯冷冻剂的冷却系统经常可以对应于可利用的最冷的实际冷冻剂。归因于使用乙烯冷冻剂运行冷却系统的费用,结晶相对于其他的二甲苯分离方法会是不太经济上有利的。但是,这种另外的花费可以通过使用包括C2冷冻剂(例如乙烯)的冷却系统来在二甲苯生产系统中用于多种目的而减轻。
作为一个实例,图2显示了加工来自于芳族烃形成方法的二级流出物料流的工艺流程。脱甲烷阶段260对应于使用乙烯冷冻剂来进行脱甲烷的阶段。代替仅仅基于脱甲烷阶段260来设计所述冷却系统的尺寸,所述冷却系统可以设计尺寸来适应其他的、另外的方法。一种另外的方法可以对应于二甲苯结晶器。第二另外的方法(其会潜在地受益于乙烯冷冻剂)是图3中的分离阶段380。
另外的集成-苯乙烯氢化
加工来源于使用甲醇和/或二甲醚来甲基化苯和/或甲苯的C8芳族料流的另一难点会涉及所述料流中存在的苯乙烯。在甲基化条件下,除了期望的二甲苯产物之外,可以形成一部分的苯乙烯(和/或具有烯烃侧链的其他芳族烃)。所述苯乙烯(和/或具有烯烃侧链的其他芳族烃)如果它允许保留在二甲苯分离过程中的C8芳族料流中,则会危及二甲苯分离方法。用于除去所述具有烯烃侧链的芳族烃的一个选项可以在氢和具有用于烯烃饱和的活性的催化剂存在下至少部分地饱和这样的芳族烃的不饱和侧链(即,将苯乙烯至少部分地转化成乙基苯)。合适的催化剂包括具有负载在难熔氧化物载体例如氧化铝上的0.1wt%-1.5wt%的Pd的那些。
在一些方面,用于在C8芳族料流中的苯乙烯上进行烯烃饱和的氢气可以获自在芳族烃形成方法过程中产生的氢气。如图2所示,来自于脱甲烷阶段260的低沸点馏分262可以包括甲烷和氢气。常规分离方法可以用于从低沸点馏分262中回收H2。例如图1的料流145可以在从低沸点馏分262回收的氢气存在下暴露于苯乙烯饱和催化剂。苯乙烯饱和可以通过任何方便的方法进行。美国专利No.9416072(在此引入作为参考)描述了一种合适的方法,用于在氢气存在下将C8芳族料流暴露于苯乙烯饱和催化剂。
芳族烃形成方法-通用操作
所述芳族烃形成方法的供料通常包含一种或多种C1-C9非芳族烃化合物,例如一种或多种轻质烃(即,C1-C5)化合物,例如一种或多种烷属烃轻质烃化合物。例如所述供料可以包含基于所述供料重量为≥1wt%的一种或多种:(i)烷属烃C2-C9烃,(ii)脂族C1-C9烃,(iii)脂族烷属烃C1-C9烃,(iv)烷属烃轻质烃,(v)脂族轻质烃,和(vi)脂族烷属烃轻质烃;例如≥10wt%,或者≥25wt%,或者≥50wt%,或者≥75wt%,或者≥90wt%,或者≥95wt%。非必要地,所述供料进一步包含稀释剂。存在于供料源中的稀释剂(例如存在于天然气中的甲烷和/或CO2)和加入供料中的稀释剂处于本发明的范围内。稀释剂当存在时,通常在供料中的包含量≤60wt%,基于所述供料的重量,例如≤50wt%,例如≤40wt%,或者≤30wt%,或者≤20wt%,或者≤10wt%。当它在规定的脱氢环化催化剂存在下在规定的反应条件下是基本上非反应性时,则供料成分是稀释剂,例如甲烷,分子氮和惰性原子气体例如氩气。有机和无机稀释剂处于本发明范围内。
所述供料的非芳族C1-C9烃可以包括脂族烃例如烷烃。代表性的含烷烃的供料包括那些,其包含相对于供料中总摩尔数为至少20mol%的一种或多种C1-C9烷烃,或者至少35mol%,或者至少50mol%,或者至少60mol%,或者至少70mol%,或者至少80mol%。此外或者可选择地,所述含烷烃的给料可以初始包含至少50mol%的一种或多种C1-C9烷烃,相对于所述供料中烃的总摩尔数,或者至少60mol%,或者至少70mol%,或者至少80mol%。
所述供料可以包括甲烷,例如≥1wt%的甲烷,例如≥10wt%,或者≥20wt%,或者≥60wt%。当甲烷在规定的芳族烃形成反应下是基本上无反应性时,甲烷被认为是稀释剂。可选择地或者另外,所述供料可以包含乙烷,例如≥1wt%的乙烷,基于所述供料的重量,例如≥5wt%,或者≥10wt%,或者是10wt%-40wt%。合适的供料包括含有主要量乙烷的那些,例如>50wt%的乙烷,例如≥75wt%,或者≥90wt%,或者≥95wt%。可选择地或者除了甲烷和/或乙烷之外,所述供料可以包含C3和/或C4烃,例如(i)≥20wt%丙烷,例如≥40wt%,或者≥60wt%,和/或(ii)≥20wt%丁烷,例如≥40wt%,或者≥60wt%。在一些方面,所述供料可以包含减少量的C5+烃,例如≤20wt%,例如≤10wt%或者≤01wt%。在这样的方面,所述供料可以包含≤10wt%的C6+饱和烃,例如≤5wt%。
非必要地,所述供料包含分子氢,例如≥1wt%的分子氢,基于所述供料的重量,例如≥5wt%。非必要地,所述供料包含不饱和的C2+烃,例如C2-C5不饱和烃。当存在时,C2+不饱和烃的量(例如C2-C5不饱和烃)通常≤20wt%,例如≤10wt%,例如≤1wt%,或者≤0.1wt%,或者是0.1wt%-10wt%。典型地,所述供料基本上没有芳族烃,其中基本上没有在本文上下文中表示芳族烃浓度<1wt%,基于所述供料的重量,例如≤0.1wt%,或者≤0.01wt%,或者≤0.001wt%。典型地,所述供料包含总共≤10wt%的杂质例如CO,CO2,H2S和总硫醇,例如≤1wt%或者≤0.1wt%。一种代表性的供料包含1wt%-40wt%的甲烷;≥10wt%乙烷,例如10wt%-40wt%;20wt%-50wt%的丙烷;和20wt%-50wt%的丁烷。
所述供料的轻质烃可以获自一种或多种烃源,例如获自天然烃源例如与生产石油相关的那些,或者获自一种或多种合成烃源例如催化和非催化反应。这样的反应的实例包括催化裂化,催化重整,焦化,蒸汽裂化等。合成烃源包括那些,在其中地质岩层中的烃已经有目的地进行了一种或多种化学转变。所述供料可以包括从所述方法回收的组分,例如从所述芳族烃形成下游的一个或多个位置回收的。
在某些方面,轻质烃源包括天然气,例如粗天然气(“原料气”)。天然气是(i)含烃的混合物,(ii)在温度15℃和压力1.013bar(绝对)主要处于气相,和(iii)从地质岩层中抽取。天然气可以例如获自一种或多种的石油沉积物,煤沉积物和页岩沉积物。天然气可以是以下这样:其是通过常规生产方法获得的,但是本发明不限于此。粗天然气是获自地质岩层,而没有介入加工的天然气,除了(i)处理来除去杂质例如水和/或任何其他液体,硫醇,硫化氢,二氧化碳;和(ii)蒸气-液体分离,例如用于调节天然气中烃化合物的相对量(特别是C4+烃化合物的相对量);但是不包括(iii)带有回流的分馏。常规方法可以用于除去杂质和/或调节供料中存在的烃化合物的相对量,但是本发明不限于此。例如天然气中的某些组分可以通过将天然气暴露于-57℃到15℃,例如-46℃到5℃,例如-35℃到-5℃的温度来液化。至少一部分的液相可以在一个或多个蒸气-液体分离器例如一个或多个闪蒸罐中分离。一种合适的粗天然气包含3mol%-70mol%的甲烷,10mol%-50mol%的乙烷,10mol%-40mol%的丙烷,5mol%-40mol%的丁烷和1mol%-10mol%的总量的C5-C9烃。在某些方面,≥50wt%的所述供料包含天然气例如粗天然气,例如≥75wt%,或者≥90wt%,或者≥95wt%。
任何形式的原料气可以用作源材料,虽然原料气通常是下面的一种或多种:(i)获自天然气井的气体(“气井”,非伴生的”,或者“干”气),(ii)获自凝析油气井的天然气(“凝析油气井气”),和(iii)套管头天然气(“湿”或者“伴生”气体)。表1包括了通常的原料气组成范围(mol%),和括号中通常是某些原料气的平均组成(mol%)。
表1
伴生气 干气 凝析油气井气
组分
CO<sub>2</sub> 0-50(0.63) 0-25(0) 0-25(0)
N<sub>2</sub> 0-50(3.73) 0-25(1.25) 0-25(0.53)
H<sub>2</sub>S 0-5(0.57) 0-5(0) 0-5(0)
CH<sub>4</sub> 0-80(64.48) 0-97(91.01) 0-98(94.87)
C<sub>2</sub>H<sub>6</sub> 5-20(11.98) 2-10(4.88) 1-5(2.89)
C<sub>3</sub>H<sub>8</sub> 2-10(8.75) 0.5-5(1.69) 0.1-5(0.92)
异丁烷 0.1-5(0.93) 0.05-1(0.14) 0.1-5(0.31)
正丁烷 1-5(2.91) 0.05-2(0.52) 0.05-2(0.22)
异戊烷 0.05-2(0.54) 0.01-1(0.09) 0.01-1(0.09)
在某些方面,所述供料包含≥75wt%的伴生气,基于所述供料的重量,例如≥90wt%或者≥95wt%。
本发明所以在偏远或者不发达地区是特别有利的,那里(i)缺乏低温甲烷分离设施限制了常规的天然气芳构化方法的使用,(ii)缺乏管线或者天然气生产基础结构,其会导致大量的轻质烃作为燃料而烧掉或者燃烧,和(iii)伴生气由于缺乏管线设施或者无法满足可利用管线的一种或多种规格而困守在偏远地区。使用本发明方法的小规模设备将允许有效回收这些轻质烃资源作为液体烃。
在本发明范围内一种或多种规定的供料与具体芳族烃形成方法相关是特别有利的。因此,供料的选择可以至少部分地取决于具体方面所用的芳族烃形成方法。例如某些方面使用了包含至少10mol%的具体烷烃的供料,相对于所述供料的C1-C9烷烃的总摩尔数,或者至少20mol%,或者至少30mol%,或者至少40mol%,或者至少50mol%,或者至少60mol%,或者至少70mol%,和/或高到大约100mol%或者更少,或者90mol%或者更少,或者80mol%或者更少,或者70mol%或者更少,或者60mol%或者更少,或者50mol%或者更少,或者40mol%或者更少,或者30mol%或者更少。所述具体烷烃可以是下面的一种或多种:甲烷,乙烷,丙烷或者丁烷,例如甲烷和乙烷。此外或者可选择地,所述供料可以包含50mol%或者更少的C5-C9烷烃,相对于所述供料中的C1-C9烷烃的总摩尔数,或者40mol%或者更少,或者30mol%或者更少,或者20mol%或者更少,或者10mol%或者更少,或者所述供料可以基本上没有C5-C9烷烃,例如5mol%或者更少,或者1mol%或者更少。
如下面更详细描述的,用于芳族烃形成方法的具体条件将取决于用于芳族烃形成的方法的性质。在一些方面,任何方便的芳族烃形成方法可以是合适的。在其他方面,合适的芳族烃形成方法可以具有一种或多种特性,其涉及供料组分的转化;供料中具体组分的相对转化;一种或多种类型的C8芳族烃的选择性(即,产率);和/或对于芳族烃的相对选择性。
一种或多种规定的供料组分的转化量可以用于表征芳族烃形成方法。例如芳族烃形成方法可以基于供料中的C1-C9烷烃的转化率来表征。下面的供料转化量代表了单程中的转化率。某些芳族烃形成方法转化了供料中至少20wt%的具体烷烃,或者至少30wt%,或者至少40wt%,或者至少50wt%,或者至少60wt%,或者至少70wt%,和/或高到100wt%或者更少,或者90wt%或者更少,或者80wt%或者更少,或者70wt%或者更少,或者60wt%或者更少。可选择地或者另外,芳族烃形成方法可以转化一定相对量的具体烷烃。例如在某些芳族烃形成方法中至少1wt%的所述芳族烃形成方法中转化的全部烷烃是具体的烷烃,或者至少5wt%,或者至少10wt%,或者至少20wt%,或者至少30wt%,或者至少40wt%,或者至少50wt%,和/或高到100wt%或者更少,或者90wt%或者更少,或者80wt%或者更少,或者70wt%或者更少,或者60wt%或者更少。所述具体烷烃可以是例如(i)一种或多种C1-C9烷烃化合物,(ii)一种或多种C1-C4烷烃化合物,(iii)一种或多种C5+烷烃化合物,和(iv)甲烷和/或乙烷。要注意的是烷烃转化量的每个上述下限是明确预期具有每个上述上限。
用于生产苯、C7芳族烃和/或C8芳族烃的选择性是表征芳族烃形成方法的另一方式,例如对于所述芳族烃形成方法的流出物中生产苯、C7芳族烃和/或C8芳族烃的选择性。例如所述方法流出物中具体芳族烃的量可以是所述流出物中总芳族烃的40wt%,或者是所述流出物中总芳族烃的至少50wt%,或者至少60wt%,或者至少70wt%,或者20wt%或者更少,或者10wt%或者更少,或者5wt%或者更少。所述具体芳族烃可以是一种或多种C6-C8芳族烃化合物,例如(i)C8芳族烃和/或(ii)C6-C7芳族烃。更具体地,芳族烃形成方法可以基于对于生产一种或多种具体C8芳族烃的选择性来表征,相对于所述方法流出物中C8芳族烃的总量。例如所述方法流出物中乙基苯的量可以是30wt%或者更少,相对于所述流出物中总共的C8芳族烃,或者25wt%或者更少,或者20wt%或者更少,或者15wt%或者更少,或者10wt%或者更少。此外或者可选择地,所述流出物中乙基苯的量可以是25wt%或者更少,相对于所述流出物中全部的C6-C8芳族烃,或者20wt%或者更少,或者15wt%或者更少,或者10wt%或者更少。在其中对二甲苯与其他C8芳族烃分离的方面中,减少的或者最小化的乙基苯浓度可以允许使用液体异构化方法作为对二甲苯回收回路的一部分和/或可以减少或者减小来自于液体异构化方法的净化(purge)量。
表征所述芳族烃形成方法的仍然另一方式是基于对于生产C7芳族烃的选择性,相对于所生产的苯的量。在某些方面,C7芳族烃(甲苯)与C6芳族烃(苯)量的摩尔比可以是至少1.0,或者至少1.4,或者至少1.5,或者至少1.8,或者至少2.0,或者至少2.5。典型地,苯是高价值产物,和所以进行芳族烃形成方法来提高甲苯产率是非常规的。在其他方面,C7芳族烃(甲苯)与苯的摩尔比可以是1.0或者更少,或者0.9或者更少,或者0.8或者更少,或者0.7或者更少,或者0.6或者更少。
因素例如(i)甲苯与苯的相对值,和/或(ii)到所述芳族烃形成方法和甲基化方法的输入的相对成本可以用于选择具体摩尔比。例如随着甲苯相对值的增加,所述芳族烃形成条件可以改变来产生甲苯与苯更高的比率。另一选项可以是选择增加C7芳族烃与C6芳族烃的摩尔比,来减少甲基化过程中烯烃和/或其他副产物的形成。在甲基化过程中将苯转化成甲苯通常使用这样的反应条件,其的苛刻度相对于甲苯转化成二甲苯增加。这会导致在甲基化过程中另外形成副产物,这潜在地导致增加的C6-C7组分再循环。
在其中供料中的至少一部分的甲烷转化成甲醇的方面中,控制甲苯和苯的相对量可以提供另外的益处。取决于甲烷的相对成本和所述芳族烃形成方法中的甲醇生产步骤的相对成本,所述芳族烃形成条件可以选择来提供二甲苯相对于供料中碳量的产率的纯改进。例如降低了二甲苯生产的芳族烃形成条件也会倾向于降低或者最小化乙基苯的形成。随后甲基化苯或者甲苯来形成C8芳族烃也倾向于导致乙基苯浓度减少或者最小化。如果生产甲醇的成本低于芳族烃形成的其他供料组分,则增加通过甲基化甲苯和/或苯而形成的二甲苯的量会是一种增加用于形成C8芳族烃的碳,同时减少或者最小化乙基苯浓度的有益方式。
芳族烃形成方法的实例
用于由非芳族烃形成芳族烃的合适的转化方法的实例包括氧化性偶合方法;甲烷与共反应物的共同转化;重整烷烃来形成合成气,其然后可以直接转化成芳族烃或者经由形成中间物例如甲醇或者另一含氧化合物来转化;脱氢芳构化C3+烷烃;在金属活化的ZSM-5或者ZSM-11存在下将乙烷或者更大的烷烃转化成芳族烃;在Mo ZSM-5或者任何碳化钼类型催化剂上转化甲烷;或者其他。在一些方面,可以优选使用直接芳族烃形成方法,其包括将C2+烃转化成芳族烃,例如C2-C5烃。非必要地,这样的直接芳族烃形成方法可以对应于这样的方法,其中供料中存在的2.0wt%或者更少的甲烷是在芳族烃形成条件下转化的,或者1.0wt%或者更少,或者基本上不发生甲烷转化(即,小于0.1wt%的甲烷转化)。非必要地,这样的直接芳族烃形成方法可以在甲烷含量是5.0wt%或者更少,例如0.1wt%-5.0wt%,或者0.01wt%-2.0wt%,或者0.1wt%-2.0wt%,或者2.0wt%-5.0wt%的供料上进行。非必要地,这样的直接芳族烃形成方法可以在这样的供料上进行,所述供料包括小于0.3mol甲烷/mol的供料中的C1-C9烷烃,或者小于0.2mol,或者小于0.1mol。
间接方法
一种间接方法包括将甲烷(和/或其他烷烃)转化成芳族烃。例如烷烃可以重整来形成CO,CO2,H2O和H2(即,合成气),并且所述合成气然后可以用于合成多种较大的化合物。在重整过程中产生的H2与CO的摩尔比会取决于重整的类型,例如用于蒸汽重整的H2与CO的比率较高。所述合成气可以通过任何方便的方法生产,包括常规方法例如甲烷的部分氧化和/或甲烷的蒸汽重整。合适的方法包括描述在美国专利申请公开No.2007/0259972,2008/0033218和2005/0107481中的那些,其每个在此以其全部引入作为参考。所形成的合成气然后可以例如使用费-托类型反应转化成C2+烷烃。这样的C2+化合物然后可以转化成芳族烃,例如使用一种或多种此处所述的方法。
在其他间接方法中,所述合成气转化成甲醇和/或二甲醚(DME)。所述甲醇和/或DME然后在芳族烃转化方法中转化成芳族烃。例如合成气转化成甲醇(或者其他醇)可以以非常高的选择性,使用铜,氧化锌和氧化铝在200℃-400℃的温度和50-500大气压的压力进行。除了Cu/ZnO/Al2O3之外,适于甲醇合成的其他催化剂体系包括Zn/VCr2O3,Cu/ZnO,Cu/ZnO/Cr2O3,Cu/ThO2,CoSx,MoSx,Co-MoSx,Ni-Sx,Ni-MoSx和Ni-Co-MoSx
将甲醇和/或DME转化成芳族烃的合适的方法包括MTG(甲醇到汽油)方法。所述MTG方法公开在专利领域中,包括例如美国专利No.3894103;3894104;3894107;4035430;和4058576。美国专利No.3894102公开了合成气转化成汽油。MTG方法提供了将合成气转化成高品质汽油的简单方式。所用的ZSM-5催化剂是在甲醇转化条件下对于汽油是高选择性的,并且已知的是不用于生产蒸馏物范围燃料,因为期望的蒸馏物的C10+烯烃前体经由氢转移而在甲醇转化条件下快速转化成重质多甲基芳族烃和C4-C8异烷属烃。
更通常地,甲醇(和/或二甲醚)转化成芳族烃可以使用包含分子筛和第8-14族元素,或者分子筛和周期表同一族的金属的组合的物质组合物作为催化剂来进行。所述物质组合物可以非必要地进一步包含磷和/或镧和/或周期表的第1-2族和/或第13-16族的其他元素,其提供了结构稳定性。将甲醇和/或烯烃转化成芳族烃的许多实例是公知的,例如描述在美国专利申请公开2015/0175499中的方法,其整个内容在此引入作为参考。
用于转化C2+或者C3+烷烃的合适的催化剂的一个实例可以是中孔分子筛例如ZSM-5,其包括a)Zn作为负载的金属或者处于催化剂骨架中,和b)磷作为负载的金属二者。所述催化剂可以对应于结合(bound)的或者自结合(self-bound)的催化剂。所述ZSM-5,ZSM-11或者其他中孔沸石可以包括大约0.1wt%-大约5wt%的Zn和大约0.1wt%-大约5wt%的P。含有C1-C9烷烃的供料可以暴露于所述催化剂,来在类似于上面用于脱氢芳构化所述那些的条件下将烷烃转化成芳族烃。要注意的是对于包括转化C2+烷烃和/或转化含氧化合物的方法来说,苯和甲苯都可以通常以大量来生产。在这样的方面,所生产的苯和甲苯的相对量会取决于反应条件,因此可以控制所生产的苯和甲苯的相对量。
直接方法
用于芳族烃形成的某些合适的直接方法包括甲烷脱氢环化。虽然甲烷是丰富的,但是甲烷的相对惰性通常限制了它在用于生产高价值烃的直接转化方法中的应用。这种困难可以至少部分地使用美国专利No.8378162所述方法来克服,其整个内容在此引入作为参考。所公开的方法包括通过非氧化性芳构化方法在高温,例如大于大约700℃或者大于大约800℃转化甲烷(和非必要的其他烷烃化合物)。这样的方法通常产生了主要含苯的芳族产物,具有很少或者没有产生C7+芳族烃例如对二甲苯。例如这样的方法通常表现出(i)苯与甲苯摩尔比是至少大约8:1,或者至少大约10:1,或者至少大约15:1,或者至少大约20:1;和/或(ii)苯与乙基苯摩尔比是至少大约10:1,或者至少大约15:1,或者至少大约20:1,或者至少大约30:1。非必要地,用于甲烷直接转化成芳族烃的一部分的天然气供料(或者其他含甲烷的供料)也可以用于甲醇生产,以使得单个供料源可以提供甲醇用于随后烷基化阶段来由甲烷转化所产生的苯来形成对二甲苯。用于甲烷脱氢环化的其他合适的直接方法使用了共反应物。例如美国专利No.5936135公开了甲烷在300℃-600℃的温度与(i)C2-10烯烃和/或(ii)C2-10烷属烃在具有强的脱氢和酸位点的双官能化五元高硅沸石沸石催化剂存在下反应来生产芳族烃。所述供料中烯烃和/或高级烷属烃与甲烷和/或乙烷优选的摩尔比是大约0.2-大约2.0。使用有机含氧化合物作为共反应物公开在美国专利No.7022888中。所述有机物是用通式:CnH2n+1OCmH2m+1表示的,其中C,H和O分别是碳,氢和氧;n是1-4整数值;和m是0-4整数值。所述甲烷和含氧化合物使用具有强的酸和脱氢功能的双官能化五元高硅沸石沸石催化剂在低于700℃的温度转化成C2+烃,特别是转化成汽油范围C6-C10烃和氢。
替代或者除了甲烷芳构化之外,用于芳族烃形成的某些合适的直接方法包括芳构化C2+烃,例如在与甲烷芳构化所需的那些相比相对温和条件下进行的那些。例如美国专利No.4788364(关于用于芳族烃形成的催化剂和通用反应条件的相关内容在此引入作为参考)描述了一种在转化催化剂存在下和非必要地进一步在烯烃共同供料存在下将C2-C10烷烃转化成芳族烃的方法。所述催化剂可以包括分子筛例如ZSM-5,ZSM-11,ZSM-12,ZSM-22和/或ZSM-35。所述催化剂可以进一步包括催化金属例如P,Ga,Sn,Re,Zn,Pt和/或Cu,其可以通过离子交换,始润浸渍或者任何其他方便的方法来引入。所述反应可以在两个区域中发生,并且在第一区中脱氢来形成烯烃和芳族烃,和在第二区中进行低聚和进一步的脱氢环化。所述反应是在50-2000kPa的压力进行的,并且第一区的温度是537℃-895℃和第二区的温度是215℃-535℃。提升管反应器可以是一种方便的构造,用于为两个区域提供期望的反应条件,同时使用相容性催化剂来催化两个区域中的反应。将C3+非芳族烃例如C3+烷烃转化成芳族烃可以在与甲烷或者C2烃例如使用脱氢芳构化方法转化相比较不苛刻的条件下完成。脱氢芳构化方法的一个实例描述美国专利No.5043502中。简言之,含烷烃的供料可以在大约350℃-大约650℃,或者大约400℃-大约550℃的温度,大约1-大约20个大气压或者大约2-大约10个大气压的压力,和大约0.2-大约5.0h-1或者大约0.5-大约2.0h-1的液体时空速度(LHSV)暴露于催化剂。所述催化剂可以对应于中孔沸石例如ZSM-5,其还包括镓组分。在较高的温度条件,所述方法还可以允许一些乙烷转化。更通常地,基于含烷烃的供料暴露于中孔分子筛例如ZSM-5或者ZSM-11,C2+烷烃可以转化成芳族化合物。所述中孔分子筛可以是这样,其负载了催化金属和/或引入了另外的金属组分例如Ga和/或Zn。
本发明现在将涉及具体的芳族烃形成方法来描述,其包括脱氢环化C2+非芳族烃例如C2-C9非芳族烃,例如C2-C9烷属烃的烃,或者原料气。本发明不限于这些方面,并且本说明书不表示在本发明的较宽范围内排除使用其他芳族烃形成方法。在这种形式的脱氢环化中,供料例如包含原料气的供料是在位于运行于催化脱氢环化条件下至少一个反应区中的催化有效量的至少一种脱氢环化催化剂存在下反应的。所述反应将至少一部分的所述供料的C2-C9非芳族烃转化成芳族烃和分子氢。典型地,所述脱氢环化催化剂包含≥10wt%的分子筛组分和≥0.005wt%的脱氢组分。当所述分子筛组分和脱氢组分总共包含小于100wt%的催化剂时,≥90wt%的其余催化剂可以包含基质组分,例如≥99wt%的其余部分。所述催化剂通常包含的分子筛组分的量≥20wt%,基于所述催化剂的重量,例如≥25wt%,例如是30wt%-99.9wt%。在某些方面,所述分子筛组分包含硅铝酸盐,例如≥90wt%的至少一种硅铝酸盐。所述硅铝酸盐可以是未取代的硅铝酸盐,取代的硅铝酸盐或者其组合。
所述分子筛组分通常包含≥90wt%的一种或多种规定的分子筛,例如≥95wt%。在某些方面,所述分子筛组分包含至少一种沸石分子筛,例如≥90wt%沸石,例如≥95wt%,基于所述分子筛组分的重量。虽然所述分子筛组分可以基本上由沸石组成或由沸石组成,但是在可选择的方面所述沸石是与其他(例如非沸石)分子筛相组合来存在于所述分子筛组分中的。所述沸石可以是处于氢形式的沸石,例如这样的沸石,其已经以碱金属形式合成,但是然后从碱金属转化到氢形式。典型地,所述沸石是这样的沸石,其具有中孔尺寸和2-12的约束指数(如美国专利No.4016218所定义的)。合适的沸石的实例包括ZSM-5,ZSM-11,ZSM-12,ZSM-22,ZSM-23,ZSM-35,ZSM-48,包括其任何混合物和中间物,例如ZSM-5/ZSM-11混合物。非必要地,所述沸石是这样,其包含至少一组延伸穿过所述分子筛的尺寸基本上均匀的孔,其中每组孔的横截面尺寸的几何平均数
Figure BDA0002282540470000281
或者
Figure BDA0002282540470000282
例如
Figure BDA0002282540470000283
例如
Figure BDA0002282540470000284
或者是
Figure BDA0002282540470000285
或者
Figure BDA0002282540470000286
ZSM-5和/或ZSM-12是合适的,特别是H-ZSM-5。例如所述分子筛组分可以包含≥90wt%的(A)ZSM-5和/或(B)ZSM-12,基于所述分子筛组分的重量,例如≥95wt%的H-ZSM-5。在某些方面中,所述分子筛具有相对小的晶体尺寸,例如小晶体ZSM-5,其表示ZSM-5的晶体尺寸≤0.05μm,例如0.02μm-0.05μm。小晶体ZSM-5和测定分子筛晶体尺寸的方法公开在美国专利No.6670517中,其在此以其全部引入作为参考。
在其他方面,所述分子筛组分包含MCM-22族的至少一种分子筛,例如单独的MCM-22或者与其他分子筛的组合,例如一种或多种规定的沸石。作为本文使用的,术语“MCM-22族的分子筛”(或者“MCM-22族的材料”或者“MCM-22族材料”或者“MCM-22族沸石”)包括下面的一种或多种:a)由共用的第一度结晶构建块(building block)晶胞制成的分子筛,所述晶胞具有MWW骨架拓扑结构。(晶胞是原子的一种空间排列,其如果在三维空间中平铺,则描述了晶体结构。这样的晶体结构是在“Atlas of Zeolite Framework Types”,第5版,2001中讨论的,其整个内容引入作为参考);b)由共用的第二度构建块制成的分子筛,其是这样的MWW骨架拓扑结构晶胞的二维平铺,形成了一个晶胞厚度的单层,优选的是一个c-晶胞厚度;c)由共用的第二度构建块制成的分子筛,其是一个或多于一个晶胞厚度的层,其中所述大于一个晶胞厚度的层是由堆叠、填充或者粘合至少两个的一个晶胞厚度的单层来制成的。堆叠这样的第二度构建块可以是规则形式、不规则形式、无规形式或者其任意组合;和d)由具有MWW骨架拓扑结构的晶胞的任何规则或者无规的二维或者三维组合制成的分子筛。
MCM-22族包括具有X射线衍射图案的那些分子筛,包括在12.4±0.25,6.9±0.15,3.57±0.07和3.42±0.07埃的d-间距最大值。用于表征所述材料的X射线衍射数据是通过常规技术,使用铜的K-α双峰作为入射辐射和衍射计(其装备有闪烁计数器和相连的计算机作为收集系统)来获得的。
MCM-22族的材料包括MCM-22(描述在美国专利No.4954325中),PSH-3(描述在美国专利No.4439409中),SSZ-25(描述在美国专利No.4826667中),ERB-1(描述在欧洲专利No.0293032中),ITQ-1(描述在美国专利No.6077498中),ITQ-2(描述在国际专利公开No.WO97/17290中),MCM-36(描述在美国专利No.5250277中),MCM-49(描述在美国专利No.5236575中),MCM-56(描述在美国专利No.5362697中),及其混合物。相关的沸石UZM-8也适于用作所述分子筛组分。
当所述分子筛组分包含至少一种硅铝酸盐例如至少一种沸石时,所述硅铝酸盐的二氧化硅:氧化铝比(基本上等同于硅铝酸盐的Si:Al2原子比)通常≥2,例如是5-100。所述二氧化硅:氧化铝之比表示代表了结晶硅铝酸盐的硬质阴离子骨架中的Si:Al2原子比。换言之,在(i)任何基质或者粘合剂中或者(ii)在结晶硅铝酸盐通道中的阳离子或者其他形式的铝是从所述二氧化硅:氧化铝比率中排除的。可选择地或者另外,所述催化剂可以通过在分子筛组分中包括磷而制成更耐失活的(和增加芳族烃产率)。常规的方法可以用于加入磷,但是本发明不限于此。当使用时,磷的量通常是≥1wt%,基于所述分子筛组分的重量。例如当所述分子筛组分包含硅铝酸盐时,所述磷:铝原子比可以是0.01-1。当期望较低的催化剂酸度时,可以使用具有更高二氧化硅:氧化铝比率的沸石,例如是44-100,例如50-80,或者55-75。
除了所述分子筛组分之外,所述催化剂包含≥0.005wt%的脱氢组分例如至少一种脱氢金属,基于所述催化剂的重量。所述脱氢组分可以包含选自元素周期表第3-13族的一种或多种中性金属,例如Ga,In,Zn,Cu,Re,Mo,W,La,Fe,Ag,Pt和Pd中的一种或多种,和/或这些金属的一种或多种氧化物,硫化物和/或碳化物。例如所述脱氢组分可以是Ga,Zn或者其组合,非必要地负载于包含ZSM-5作为分子筛组分的催化剂上。典型地,所述催化剂包含≥0.01wt%的脱氢组分,基于所述催化剂的重量。本领域技术人员将理解当所述脱氢组分包含一种或多种更大催化脱氢活性的金属例如Pt和/或Pd时,需要较少量的脱氢组分,例如0.005wt%-0.1wt%,基于所述催化剂的重量,例如0.01wt%-0.6wt%或者0.01wt%-0.05wt%。当所述脱氢组分包含一种或多种较低脱氢活性的金属,例如Ga,In,Zn,Cu,Re,Mo和W中的一种或多种时,需要较大量的脱氢组分,例如0.05wt%-10wt%,基于所述催化剂的重量,例如0.1wt%-5wt%或者0.5wt%-2wt%。
除了所述分子筛组分和脱氢组分之外,所述催化剂可以进一步包含非必要的基质组分,例如一种或多种无机粘合剂。基质组分可以例如用于制造更耐受转化反应中所用的温度和其他条件的催化剂。基质组分的量不是关键的。当存在时,基质组分的量通常是所述分子筛组分重量的0.01倍到所述分子筛组分重量的大约0.9倍,例如0.02-0.8。所述基质组分可以包括活性材料,例如合成或者天然存在的沸石。可选择地或者另外,所述基质组分可以包括粘土和/或氧化物例如氧化铝,二氧化硅,二氧化硅-氧化铝,氧化锆,二氧化钛,氧化镁或者这些和其他氧化物的混合物。所述基质组分可以包括天然存在的材料和/或处于凝胶沉淀物形式的材料或者包括二氧化硅和金属氧化物的混合物的凝胶。粘土也可以包括在氧化物类型的粘合剂中来改变催化剂的机械性能或者有助于它的制造。可选择地或者另外,所述基质组分可以包括一种或多种基本上失活的材料。失活材料合适地充当了稀释剂来控制转化量,以使得产物可以经济和有序地获得,而不使用其他手段来控制反应速率。可选择地或者除了任何磷加入或者浸渍到所述分子筛组分中之外,所述基质组分可以非必要地包括磷,例如来降低催化剂酸度。所述基质组分是非必要的。
所述催化剂可以是这样,其已经进行了一种或多种处理,例如选择性去活化(selectivation)处理来增加对于生产期望的芳族烃化合物例如对二甲苯的选择性。例如所述选择性去活化可以在催化剂引入反应器之前和/或在反应器中原位进行,例如通过将所述催化剂与选择性去活化试剂例如在液体载体中的至少一种有机硅接触(非必要地进行多次),和随后在350-550℃的温度煅烧所述催化剂。这样的选择性去活化方法详细描述在美国专利No.5633417和5675047中,其在此以其全部引入作为参考。
典型地,所述催化剂通过氮气物理吸附所测量的表面积是100m2/g-600m2/g,例如200m2/g-500m2/g。当所述催化剂包含硅铝酸盐(其包括磷)时,磷:铝原子比通常是0.01-0.5。例如所述催化剂可以包含≥10wt%的磷改性的氧化铝,例如≥15wt%或者是10wt%-20wt%。
所述脱氢环化是在至少一种规定的脱氢环化催化剂存在下进行的,其通常位于脱氢环化反应区内的至少一个床中。常规的固定床、移动床和/或流化床可以用于脱氢环化反应区,但是本发明不限于此。
在脱氢环化过程中,至少一部分的所述供料在催化脱氢环化条件下暴露于催化有效量的规定的脱氢环化,其将至少一部分的所述供料的C1-C9非芳族烃有效转化成芳族烃和分子氢。所述催化脱氢环化条件可以包括将所述供料暴露于400℃-650℃的温度和100kPa-2200kPa的压力。典型地,所述催化脱氢环化条件进一步包括空速(WHSV)≥0.1h-1。更典型地,所述催化脱氢环化条件包括500℃-625℃的温度和30psia(207kPa)-80psia(522kPa)的压力。空速(WHSV)可以是0.1h-1-20h-1。通常,在规定的残油液中,相对于第二催化剂,C2+烃的空速(WHSV)(“C2+WHSV”)是0.1h-1-20h-1,例如0.2h-1-5h-1,或者0.3h-1-1h-1。C2+WHSV是暴露于第二催化剂的C2+烃的时间速率(克/小时)/每克第二催化剂。所述反应通常是吸热的。通常沿着反应区的平均温度下降≤600℃,更典型地在20℃-200℃,例如50℃-150℃。
用于分离芳族烃形成流出物的初始分离方法
如图1所示,来自于任何前述芳族烃形成方法的流出物可以导向第一分离方法120来从所述流出物中分离一种或多种料流或者馏分。所述初始或者第一分离方法120可以包括一个或多个分离阶段,基于流出物中的沸点(蒸馏)差异。非必要地,对于包括大部分C6+烷烃的供料来说,溶剂分离阶段也可以提供来从C6+芳族产物中分离C6+烷烃。
通常,来自于芳族烃形成的流出物可以包括芳族烃、未反应的供料和非必要的另外的非芳族反应产物。流出物中大部分的组分可以基于蒸馏方法来方便地分离,如图2中更详细所示。在分离过程中所形成的料流的具体类型会取决于所述芳族烃形成方法的性质和/或分离阶段的性质。
在一些方面,来自于芳族烃形成方法的流出物可以包括大量(例如大于10vol%,或者大于20vol%)的C6-C8芳族烃或者C6-C8芳族烃和C9+芳族烃。在这样的方面,蒸馏可以允许从所述芳族烃形成流出物中分离至少C6-C7芳族烃料流,C8芳族烃料流,(非必要的)C9+芳族烃料流,非必要的未反应的供料料流和/或氢料流,和非必要的一种或多种另外的非芳族反应产物料流。取决于分离方法的性质,C9+芳族烃料流或者另一产物料流可以可选择地对应于在分离了其他料流之后所述流出物的其余部分。用于料流的所述芳族烃组分(C6-C7;C8;C9+)对应于所述料流中至少50wt%的芳族烃浓度,或者至少75wt%或者至少90wt%。C8料流(或者C8料流的至少一部分)可以送到随后的分离方法来分离对二甲苯富含料流。C6-C7料流(或者C6-C7料流的至少一部分)可以送到甲基化方法来将至少一部分的C6-C7组分转化成C8组分。C9+料流可以从反应系统中抽出,暴露于脱烷基化方法来产生另外的苯,用于引入甲基化阶段,暴露于烷基交换方法来产生另外的C8芳族烃,用于引入二甲苯分离方法,和/或以任何其他方便的方式处置。非必要地,一部分未反应的供料可以再循环到所述芳族烃形成方法。
在其他方面,来自于所述芳族烃形成方法的流出物的输出物可以包含大量C6-C7芳族烃,同时具有减少的或者最小化浓度的C8芳族烃和/或C9+芳族烃。在这样的方面,蒸馏可以允许从所述芳族烃形成流出物中分离至少C6芳族烃(即,苯)料流,C7芳族烃料流,未反应的供料料流和/或氢料流,和非必要的非芳族反应产物料流。在仍然的其他方面,来自于所述芳族烃形成方法的流出物可以包含大量的C6芳族烃,未反应的供料和氢,同时具有减少的或者最小化量的其他芳族组分。在这样的方面,初始的分离阶段可以从所述芳族烃形成流出物中分离至少C6芳族烃料流,未反应的供料料流和/或氢料流。
芳族烃的甲基化
在第一分离方法中从所述芳族烃形成流出物分离的至少一部分的C6料流,C7料流或者C6-C7料流可以非必要地用作产物料流,因为苯和甲苯都是具有商业价值的。另一选项可以是使用从所述芳族烃形成流出物中分离的至少一部分的C6料流,C7料流或者C6-C7料流作为甲基化方法的供料。甲基化方法可以通过C6和/或C7化合物与甲基化剂例如甲醇,二甲醚(DME),溴甲烷和/或氯甲烷反应来形成C8化合物。甲基化方法典型地提供了对于形成二甲苯的高选择性,其优于乙基苯。用于在有效催化条件下通过将苯和/或甲苯暴露于甲醇来选择性生产对二甲苯的方法的一个实例描述在美国专利No.8344197中,其在此引入作为参考。此外或者可选择地,甲基化方法可以用于由苯来生产甲苯。
温度是苯和/或甲苯与甲基化剂反应中的一个重要参数。因为450℃-700℃的温度对于改进或者最大化转化率是有益的,所述芳族供料和甲基化剂供料在供给到甲基化方法之前预热,并且甲基化反应所产生的放热反应的热通常足以将反应温度维持在期望值。但是在实践中,对于不同的供料可以预热的温度存在限制。例如在苯/甲苯供料的情况中,预热温度受限于预热器中的焦化速率,其取决于因素例如热通量(heat flux),料流组成,和传热表面冶金学,并且通常将是大约550℃。在甲基化剂供料的情况中,分解成碳氧化物、氢和甲烷通常将预热温度限制到大约220℃。
通常,甲基化方法中所用的条件可以包括450℃-700℃或者大约550℃-大约650℃的温度;14psig到1000psig(100-7000kPa),或者10psig-200psig(170-1480kPa)的压力;反应器加料中芳族烃与甲醇摩尔比是至少0.2,例如2-20;和到反应器的总烃供料的重量时空速(“WHSV”)对于芳族反应物是0.2-1000h-1,或者0.5-500h-1,和对于甲基化剂是0.01-100h-1,基于反应器中的总催化剂。
所述甲基化方法可以使用包含甲苯和/或苯的任何芳族给料。非必要地,所述芳族供料可以包含至少90重量%,特别是至少99重量%的苯,甲苯或者其混合物。甲基化剂供料的组成不是关键的。非必要地,有益的是可以使用含有至少90重量%,特别是至少99重量%的甲基化剂的供料。所述甲基化方法可以产生这样的甲基化流出物,其在所述芳族烃形成流出物中的C8芳族烃重量是至少70重量%的C8芳族烃,或者至少90%,或者至少100%,或者至少150%,或者至少200%。
所述甲基化催化剂可以是多孔结晶材料,例如中孔尺寸硅铝酸盐沸石。中孔沸石通常定义为孔尺寸是大约5-大约7埃的那些,以使得所述沸石自由吸收分子例如正己烷,3-甲基戊烷,苯和对二甲苯。用于中孔沸石的另一常用定义包括约束指数测试,其描述在美国专利No.4016218中,其在此引入作为参考。中孔沸石典型的约束指数是大约1-12,其是在单独沸石上测量的,没有引入氧化物改性剂,并且是在任何蒸汽处理来调节催化剂扩散能力之前进行的。除了中孔尺寸硅铝酸盐沸石之外,其他中孔酸性金属硅酸盐例如硅铝磷酸盐(SAPO)可以用于本发明的方法中。
合适的中孔沸石包括ZSM-5,ZSM-11,ZSM-12,ZSM-22,ZSM-23,ZSM-35和ZSM-48,例如ZSM-5和/或ZSM-11。所述沸石可以是二氧化硅以氧化铝摩尔比为至少250的ZSM-5,其是在沸石进行任何处理来调节它的扩散能力之前测量的。
第二分离方法
甲基化方法130产生了流出物,其可以基于沸点或者蒸馏在第二分离方法140中分离来形成一种或多种输出料流。在其中发生二甲苯生产的方面(例如对二甲苯生产),从甲基化流出物中分离的第一输出料流可以是未反应的C6-C7料流(可能包括C7化合物,其是由于C6甲基化形成的),其可以至少部分地再循环到所述甲基化。从甲基化流出物中分离的第二输出料流可以对应于低沸点料流,其包括未反应的甲醇和其他C5-反应产物。从甲基化流出物分离的第三输出料流可以对应于C8芳族烃料流。非必要地,所述第一输出料流、第二输出料流或者第三输出料流之一可以对应于甲基化流出物在分离了其他输出料流之后的剩余部分。
第三分离方法(二甲苯分离)
通常,蒸馏不是从其他二甲苯和/或乙基苯中分离对二甲苯的有效方法。代替地,对二甲苯通常是通过其他方便的方法,例如通过选择性吸附或者结晶来与C8芳族馏分或者流分离,如图1的第三分离方法150所示。美国专利No.5750820和8529757(其在此以其全部引入作为参考)描述了选择性吸附方法,其可以称作模拟移动床。
下面的说明书基于简单的概念实例描述了模拟移动床的运行,具有等于同时显示不同的模拟移动床方法所需的最小数目的区域数目。本领域技术人员将认可更通常地,任何数目的区域可以包括在模拟移动床分离器中。通常,任何方便数目的供料和/或输出位置可以提供到所述模拟移动床。在运行过程中,用于模拟移动床的不同的输入料流和输出料流可以旋转穿过所述供料和/或输出位置来模拟具有移动床分离器时的效果。
在其中可利用C8芳族料流或者不同对二甲苯浓度的馏分的方面中,C8输出料流可以作为分离供料在不同的相对位置引入模拟移动床。例如来自于二甲苯异构化方法的流出物可以在常规位置(第一位置)引入模拟移动床,例如在净化的对二甲苯从模拟移动床中抽取的位置(第二位置)下游的位置(相对于流体流动)。对于来源于所述芳族烃形成流出物和/或甲基化流出物的C8料流来说,可以例如基于每个各自流出物的对二甲苯浓度来选择一种或多种输入位置,其位于所述第一和第二位置之间。这可以非必要地允许从所述芳族烃形成流出物和/或甲基化流出物分离的C8料流在这样的位置处引入模拟移动床分离器,在这里在输入位置在模拟移动床中进行了分离的料流中的对二甲苯浓度大约对应于所述芳族烃形成流出物或者甲基化流出物中的对二甲苯浓度。这降低或者甚至最小化了分离器体积,引入具有较高对二甲苯浓度的C8料流可以在模拟移动床中这样的位置引入,其相对靠近净化的对二甲苯抽取的位置。有利地,这样做降低了具有较低的对二甲苯纯度的输入料流的体积,其否则将导致需要增加床体积和/或分离对二甲苯的能量。
结晶方法可以用于从C8芳族起始材料(其包含乙基苯,以及三种二甲苯异构体)中分离对二甲苯。对二甲苯的凝固点是13.3℃,间二甲苯的凝固点是-47.9℃,和邻二甲苯的凝固点是-25.2℃。
结晶方法通常使用供料混合物冷却来从C8芳族烃混合物中回收对二甲苯。因为它的熔点远高于其他C8芳族烃,因此对二甲苯在冷冻所述料流之后容易在结晶器中分离。在常规的对二甲苯结晶方法中,所述供料包含大约22-大约23wt%的对二甲苯。这是通常获自二甲苯异构化和非形状选择性甲苯歧化方法的供料类型,在其中二甲苯异构体的相对比例接近于在反应温度的均衡态。对于生产高纯度对二甲苯(>99.5到>99.8wt%)来说,所述供料冷却,结晶和在低温(通常是-65℃到-70.5℃)分离。为了从溶液中回收大部分对二甲苯,所述供料会需要另外的冷却,例如到大约-85℃到-95℃。所述晶体熔融,并且所形成的溶液再结晶和在较高温度分离来增加对二甲苯纯度。
可以使用常规的二甲苯分离方法,但是本发明不限于此。合适的分离方法描述在美国专利No.5750820;7989762;和8529757中;其在此以其全部引入作为参考。
二甲苯异构化
在化学或者石化厂中存在的典型的二甲苯流还包含乙基苯。在高温(例如400℃)在气相运行的常规异构化技术将二甲苯异构化和将乙基苯脱烷基成为苯。其他气相异构化技术除了二甲苯异构化之外,还将乙基苯转化成二甲苯。还存在液相异构化技术。
对于此处所述的方法,气相异构化和液相异构化都可以适于异构化来自于对二甲苯分离方法的对二甲苯贫含料流。对于非热解的芳族烃形成方法来说,从所述芳族烃形成方法分离的C8芳族烃料流会具有降低的乙基苯浓度。在一些方面,从芳族烃形成流出物和/或甲基化流出物分离的C8芳族烃料流中减少量的乙基苯会允许降低气相异构化中的苛刻度。在一些方面,从芳族烃形成流出物和/或甲基化流出物分离的C8芳族烃料流中减少量的乙基苯会允许使用液相异构化来用于来自于对二甲苯分离阶段的对二甲苯贫含料流的一些或者全部的异构化。
美国专利No.8697929描述了液相异构化系统的一个实例,其整个内容在此引入作为参考。简言之,二甲苯的液相异构化可以在小于295℃的温度和足以将二甲苯保持在液相的压力进行。在实施方案中,所述方法使用了包含沸石的催化剂,优选是选自ZSM-5和MCM-49的至少一种。在实施方案中,所述方法使用了包含ZSM-5以及粘合剂的催化剂,或者所述ZSM-5可以自结合的。非必要地,所述催化剂可以通过一种或多种下面的特性来表征:ZSM-5处于质子形式(HZSM-5);ZSM-5的晶体尺寸小于0.1微米;ZSM-5的介孔表面积(MSA)大于45m2/g;ZSM-5的沸石表面积(ZSA)与介孔表面积(MSA)之比小于9;或者二氧化硅与氧化铝重量比是20-50。
在方面中,产生了非常低水平的副产物,例如小于1wt%或者优选小于0.5wt%的选自非芳族化合物,苯和C9+芳族烃及其混合物的副产物。
液相异构化方法包括将包含C8芳族烃的给料与这样的催化剂接触,其适于在低于295℃,优选低于280℃的温度和足够将反应物保持在液相的压力进行异构化。本领域技术人员能够确定其他运行特性,例如本发明可以在其中实践的较低温度。下限可以是例如高于180℃或者190℃或者200℃或者210℃等。流量可以由本发明所属领域的技术人员选择,但是可以有利地选自1-100WHSV,优选1-20WHSV和更优选1-10WHSV。
虽然已经参考某些方面描述和显示了本发明,但是应当理解本发明不限于所公开的特征,并且扩展到处于权利要求范围内的全部等价物。除非另有规定,否则全部百分比、份数、比率等是重量单位的。除非另有规定,否则提及化合物或者组分包括所述化合物或者组分本身以及其与其他元素,化合物或者组分的组合,例如化合物的混合物。此外,当量,浓度或者其他值或者参数是作为优选上限值和优选下限值的列表给出时,这被理解为明确公开了由任何一对优选的上限值和优选的下限值所形成的任何范围,不管是否分别公开了所述范围。全部专利,测试程序和本文引用的其他文献,包括优先权文献,在此完全引入参考到这样的程度,即,这样的公开内容是不矛盾的,并且用于其中允许这样的引入的全部权限。

Claims (27)

1.形成芳族化合物的方法,其包括:
提供包含非芳族烃的供料,至少一部分的所述非芳族烃是获自第一轻馏分料流的再循环部分和第二轻馏分料流的再循环部分中的每个;
芳构化至少一部分的所述供料的非芳族烃来生产包含苯、C7芳族烃和C8芳族烃的芳族烃形成流出物,所述芳构化是在芳族烃形成方法中在有效的芳族烃形成条件下进行的;
从所述芳族烃形成流出物中分离第一高沸点中间物料流、第一低沸点中间物料流和第一轻馏分料流,第一轻馏分料流包括所述第一轻馏分料流的再循环部分,所述第一高沸点中间物料流的C7芳族烃重量%浓度、C8芳族烃重量%浓度或者合并的C7-C8芳族烃重量%浓度大于所述芳族烃形成流出物的那些,所述第一低沸点中间物料流的苯重量%浓度、C7芳族烃重量%浓度或者合并的C6-C7芳族烃重量%浓度大于所述芳族烃形成流出物的那些;
用甲基化剂来甲基化至少一部分的所述第一低沸点中间物料流,来形成甲基化的中间物料流,所述甲基化的中间物料流的C7-C8芳族烃重量%浓度大于所述第一低沸点中间物料流的反应来形成甲基化的中间物料流的所述部分;
从所述甲基化的中间物料流中分离第二高沸点中间物料流、第二低沸点中间物料流和第二轻馏分料流,第二轻馏分料流包括二甲醚和所述第二轻馏分料流的再循环部分,所述第二高沸点中间物料流的C7-C8芳族烃重量%浓度大于所述甲基化的中间物料流的对应浓度;
分离所述第二轻馏分料流以获得所述第二轻馏分料流的再循环部分,其中所述第二轻馏分料流的再循环部分包含小于100ppm的二甲醚;
将所述第一轻馏分料流的至少再循环部分与所述第二轻馏分料流的至少再循环部分合并来形成合并的轻馏分料流;和
将所述第一轻馏分料流的再循环部分和所述第二轻馏分料流的再循环部分转移到所述供料。
2.权利要求1的方法,所述方法进一步包括:
从所述第一高沸点中间物料流中分离第一对二甲苯富含馏分和第一对二甲苯贫含馏分,所述第一对二甲苯富含馏分的对二甲苯重量%浓度大于所述第一高沸点中间物料流的对应浓度;
从所述第二高沸点中间物料流中分离第二对二甲苯富含馏分和第二对二甲苯贫含馏分,所述第二对二甲苯富含馏分的对二甲苯重量%浓度大于所述第二高沸点中间物料流的对应浓度;
异构化至少一部分的所述第一对二甲苯贫含馏分、所述第二对二甲苯贫含馏分或者其组合来形成异构化的产物料流,其中所述第一对二甲苯贫含馏分、第二对二甲苯贫含馏分或者其组合的进行了异构化的部分的对二甲苯重量%浓度小于所述异构化的产物料流的对应浓度;和
从所述异构化的产物料流中分离第三对二甲苯富含馏分,所述第三对二甲苯富含馏分的对二甲苯重量%浓度大于所述异构化的产物料流的对应浓度。
3.权利要求1或者权利要求2的方法,其中从所述芳族烃形成流出物中分离第一高沸点中间物料流、第一低沸点中间物料流和第一轻馏分料流包括:
从所述芳族烃形成流出物中分离含氢的料流和脱甲烷的料流,所述含氢的料流包含至少50wt%的甲烷、氢和碳氧化物,相对于所述含氢的料流的重量,和所述脱甲烷的料流包含第一高沸点中间物料流、第一低沸点中间物料流和第一轻馏分料流;
从所述脱甲烷的料流中分离包含第一轻馏分料流的脱甲烷的脂族烃料流和包含第一高沸点中间物料流和第一低沸点中间物料流的含芳族烃的料流,所述脱甲烷的脂族烃料流相对于所述脱甲烷的料流富含C2-C3烃;和
从至少一部分的所述含芳族烃的料流中分离所述第一高沸点中间物料流和所述第一低沸点中间物料流。
4.权利要求1或者权利要求2的方法,其中从所述芳族烃形成流出物中分离第一高沸点中间物料流、第一低沸点中间物料流和第一轻馏分料流包括:
从所述芳族烃形成流出物中分离含芳族烃的料流和脂族烃料流;
从至少一部分的所述含芳族烃的料流中分离所述第一高沸点中间物料流和所述第一低沸点中间物料流;和
从所述脂族烃料流中分离含氢的料流和脱甲烷的脂族烃料流,所述含氢的料流包含至少50wt%的甲烷、氢和碳氧化物,相对于所述含氢的料流的重量,和所述脱甲烷的脂族烃料流包含第一轻馏分料流,所述脱甲烷的脂族烃料流相比于所述脂族烃料流富含C2-C3烃。
5.权利要求3的方法,其中所述脱甲烷的脂族烃料流相比于所述脱甲烷的料流和所述脂族烃料流的至少一种富含C2-C5烃。
6.权利要求1或者权利要求2的方法,其中所述第一低沸点中间物料流是C6芳族烃料流,其中所述第二高沸点中间物料流是C7芳族烃料流,或者其组合。
7.形成芳族化合物的方法,其包括:
提供包含非芳族烃的供料,所述非芳族烃包含第一轻馏分料流的再循环部分和第二轻馏分料流的再循环部分;
在有效的芳族烃形成条件下进行的芳族烃形成方法中,由至少一部分的所述供料的非芳族烃来生产包含苯、C7芳族烃和C8芳族烃的芳族烃形成流出物;
从所述芳族烃形成流出物中分离第一C8中间物料流、第一低沸点中间物料流、含氢的料流和第一轻馏分料流,所述第一C8中间物料流的C8芳族烃重量%浓度大于所述芳族烃形成流出物的对应浓度,所述第一低沸点中间物料流的苯重量%浓度、C7芳族烃重量%浓度或者合并的C6-C7芳族烃重量%浓度大于所述芳族烃形成流出物的那些,所述含氢的料流的分离包括使用包含C1-C4冷冻剂的冷却系统进行分离;
用甲基化剂催化反应至少一部分的所述第一低沸点中间物料流来形成甲基化的中间物料流,所述甲基化的中间物料流的C8芳族烃重量%浓度大于所述第一低沸点中间物料流的反应来形成甲基化的中间物料流的所述部分的对应浓度;
从所述甲基化的中间物料流中分离第二C8中间物料流、第二低沸点中间物料流和第二轻馏分料流,所述第二C8中间物料流的C8芳族烃重量%浓度大于所述甲基化的中间物料流的对应浓度;
从至少一部分的所述第一轻馏分料流中分离所述第一轻馏分料流的再循环部分;和
从至少一部分的所述第二轻馏分料流中分离所述第二轻馏分料流的再循环部分,其中所述第二轻馏分料流的再循环部分包含小于100ppm的二甲醚,其中:
i)所述方法进一步包括从所述第二轻馏分料流中分离脱氧合的轻馏分料流和包含二甲醚的料流,所述脱氧合的轻馏分料流包含至少一部分的所述第二轻馏分料流,其中所述包含二甲醚的料流从第二轻馏分料流中的分离包括使用C1-C4冷冻剂冷却系统的分离;
ii)所述方法进一步包括:
从所述第一C8中间物料流中分离第一对二甲苯富含馏分和第一对二甲苯贫含馏分,所述第一对二甲苯富含馏分的对二甲苯重量%浓度大于所述第一C8中间物料流的对应浓度;和
从所述第二C8中间物料流中分离第二对二甲苯富含馏分和第二对二甲苯贫含馏分,所述第二对二甲苯富含馏分的对二甲苯重量%浓度大于所述第二C8中间物料流的对应浓度,
其中1)从所述第一C8中间物料流中分离第一对二甲苯富含馏分和第一对二甲苯贫含馏分,和2)从所述第二C8中间物料流中分离第二对二甲苯富含馏分和第二对二甲苯贫含馏分中的至少一种包括使用包含C1-C4冷冻剂的冷却系统进行分离;或者
iii)是i)和ii)的组合。
8.权利要求7的方法,其进一步包括在氢化催化剂存在下,将所述第二C8中间物料流暴露于从至少一部分的所述含氢的料流中分离的氢气,来至少部分地饱和所述第二C8中间物料流。
9.权利要求7或者权利要求8的方法,其中所述冷却系统包含C2-C3冷冻剂。
10.形成芳族化合物的方法,其包括:
提供包含非芳族烃的供料,所述非芳族烃包含第一轻馏分料流的再循环部分和第二轻馏分料流的再循环部分;
在有效的芳族烃形成条件下进行的芳族烃形成方法中,由至少一部分的所述供料的非芳族烃来生产包含苯、C7芳族烃和C8芳族烃的芳族烃形成流出物;
从所述芳族烃形成流出物中分离第一C8中间物料流、第一低沸点中间物料流、含氢的料流和第一轻馏分料流,所述第一C8中间物料流的C8芳族烃重量%浓度大于所述芳族烃形成流出物的对应浓度,所述第一低沸点中间物料流的苯重量%浓度、C7芳族烃重量%浓度或者合并的C6-C7芳族烃重量%浓度大于所述芳族烃形成流出物的那些;
将至少一部分的所述第一低沸点中间物料流与甲基化剂在沸石催化剂存在下反应来形成甲基化的中间物料流,所述甲基化的中间物料流的C8芳族烃重量%浓度大于所述第一低沸点中间物料流的反应来形成甲基化的中间物料流的所述部分的对应浓度;
从所述甲基化的中间物料流中分离第二C8中间物料流、第二低沸点中间物料流和第二轻馏分料流;其中所述第二C8中间物料流包含苯乙烯,并且C8芳族烃重量%浓度大于所述甲基化的中间物料流的对应浓度;
在氢化催化剂存在下,将所述第二C8中间物料流暴露于从至少一部分的所述含氢的料流中分离的氢气,来至少部分地饱和所述第二C8中间物料流中的不饱和的烷基侧链;
从所述第一C8中间物料流中分离第一对二甲苯富含馏分和第一对二甲苯贫含馏分,所述第一对二甲苯富含馏分的对二甲苯重量%浓度大于所述第一C8中间物料流的对应浓度;
从所述第二C8中间物料流中分离第二对二甲苯富含馏分和第二对二甲苯贫含馏分,所述第二对二甲苯富含馏分的对二甲苯重量%浓度大于所述第二C8中间物料流的对应浓度;
异构化至少一部分的所述第一对二甲苯贫含馏分、所述第二对二甲苯贫含馏分或者其组合来形成异构化的产物料流,其中所述第一对二甲苯贫含馏分、第二对二甲苯贫含馏分或者其组合的进行了异构化的部分的对二甲苯重量%浓度小于所述异构化的产物料流的对应浓度;
从所述异构化的产物料流中分离第三对二甲苯富含馏分,所述第三对二甲苯富含馏分的对二甲苯重量%浓度大于所述异构化的产物料流的对应浓度;
从至少一部分的所述第一轻馏分料流中分离所述第一轻馏分料流的再循环部分;和
从至少一部分的所述第二轻馏分料流中分离所述第二轻馏分料流的再循环部分,其中所述第二轻馏分料流的再循环部分包含小于100ppm的二甲醚。
11.权利要求10的方法,其进一步包括:
将至少一部分的所述第一轻馏分料流与至少一部分的所述第二轻馏分料流合并来形成合并的轻馏分料流;和
从所述合并的轻馏分料流中分离所述第一轻馏分料流的再循环部分和所述第二轻馏分料流的再循环部分。
12.权利要求10的方法,其中所述有效的芳族烃形成条件包含相对于所述供料中的甲烷的重量,转化小于10wt%的甲烷。
13.权利要求12的方法,其中所述有效的芳族烃形成条件包含相对于所述供料中的甲烷的重量,转化小于5wt%的甲烷。
14.权利要求12的方法,其中所述有效的芳族烃形成条件包含相对于所述供料中的甲烷的重量,转化小于2wt%的甲烷。
15.权利要求10的方法,其进一步包括从所述第二轻馏分料流中分离至少一部分的所述第二轻馏分料流和包含二甲醚的料流。
16.权利要求10的方法,其进一步包括从所述第二轻馏分料流中分离脱氧合的轻馏分料流和包含二甲醚的料流;和从所述脱氧合的轻馏分料流中分离至少一部分的所述第二轻馏分料流。
17.权利要求10的方法,其中所述至少一部分的所述第二轻馏分料流包含C2-C3烯烃料流、C2-C3烃料流或者其组合。
18.权利要求10的方法,其进一步包括从所述第一轻馏分料流中分离至少一部分的所述第一轻馏分料流和包含甲烷的料流。
19.权利要求18的方法,其中所述包含甲烷的料流包含所述含氢的料流。
20.权利要求10的方法,其中所述至少一部分的所述第一轻馏分料流包含C1-C5烃料流或者C2-C5烃料流。
21.权利要求10的方法,其中所述芳族烃形成流出物包含≤20wt%的C8芳族烃。
22.权利要求10的方法,其中所述第一低沸点中间物料流是C6-C7芳族烃料流。
23.权利要求10的方法,其中所述第一低沸点中间物料流是C7芳族烃料流,所述方法进一步包括从所述芳族烃形成流出物中分离C6芳族烃料流。
24.权利要求10的方法,其中所述芳族烃形成方法包括下面的至少一种:(a)在所述芳族烃形成方法中转化的小于5wt%的非芳族烃是甲烷,(b)在所述芳族烃形成方法中转化的至少10wt%的非芳族烃是乙烷,(c)在所述芳族烃形成方法中转化的至少20wt%的非芳族烃是C1-C4烷烃,和(d)在所述芳族烃形成方法中转化的50wt%或者更少的非芳族烃是C5-C9烷烃。
25.权利要求10的方法,其中(a)所述供料的非芳族烃包含C1-C9烷烃,和所述芳族烃形成方法包括转化至少20wt%的所述供料的C1-C9烷烃;(b)所述供料的非芳族烃包含C1-C4烷烃,和所述芳族烃形成方法包括转化至少20wt%的所述供料的C1-C4烷烃;(c)所述供料的非芳族烃包含C1-C2烷烃,和所述芳族烃形成方法包括转化至少20wt%的所述供料的C1-C2烷烃;(d)所述供料的非芳族烃包含乙烷,和所述芳族烃形成方法包括转化至少10wt%的所述供料的乙烷;和(e)所述供料的非芳族烃包含甲烷,和所述芳族烃形成方法包括转化至少10wt%的所述供料的甲烷。
26.权利要求10的方法,其中所述供料的非芳族烃包含≥95wt%的C1-C9烷烃,和所述供料包括小于0.2mol甲烷/mol的C1-C9烷烃。
27.权利要求10的方法,其进一步包括将甲烷转化成合成气和/或甲醇,其中所述甲基化的中间物料流的形成是在至少一部分的转化的合成气和/或甲醇存在下进行的,至少一部分的转化的合成气和/或甲醇非必要地是到所述芳族烃形成方法的共同供料。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HUE058225T2 (hu) * 2017-12-08 2022-07-28 Thales Man & Services Deutschland Gmbh Vonatirányító hálózat, kommunikációs eljárás és eljárás a vonat integritásának ellenõrzésére
CN114181034B (zh) * 2020-09-15 2024-09-24 中国石油化工股份有限公司 一种碳八以上芳烃烷基化反应系统及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106536458A (zh) * 2014-08-26 2017-03-22 埃克森美孚化学专利公司 通过甲苯和/或苯的甲基化生产的对二甲苯中废气的处理
WO2017052858A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Exxonmobile Chemical Patents Inc. Conversion of non-aromatic hydrocarbon

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2659763A (en) * 1950-09-16 1953-11-17 California Research Corp Xylene separation
US4642402A (en) * 1985-12-30 1987-02-10 Uop Inc. Process for conversion of light aliphatic hydrocarbons to aromatics
US5043502A (en) * 1990-03-16 1991-08-27 Uop Production of xylenes from light aliphatic hydrocarbons via dehydrocyclodimerization and methylation
CA2604574C (en) * 2005-04-15 2013-11-19 University Of Southern California Selective oxidative conversion of methane to methanol, dimethyl ether and derived products
US9353024B2 (en) * 2013-02-06 2016-05-31 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Selective hydrogenation of styrene to ethylbenzene
US10766836B2 (en) * 2013-03-14 2020-09-08 Kellogg Brown & Root Llc Methods and systems for separating olefins
CN106458788B (zh) 2014-06-30 2019-11-26 埃克森美孚化学专利公司 制备二甲苯的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106536458A (zh) * 2014-08-26 2017-03-22 埃克森美孚化学专利公司 通过甲苯和/或苯的甲基化生产的对二甲苯中废气的处理
WO2017052858A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Exxonmobile Chemical Patents Inc. Conversion of non-aromatic hydrocarbon

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