專利名稱：蒸汽脫烷基化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在用于由含烴進(jìn)料產(chǎn)生烴類的設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生由具有不同數(shù)量的碳原子 及不同分子結(jié)構(gòu)的烴類組成的混合物。將該混合物在用于由含烴進(jìn)料產(chǎn) 生烴類的設(shè)備內(nèi)分離成單獨(dú)的烴類產(chǎn)物。
取決于各種分離順序及用于由含烴進(jìn)料產(chǎn)生烴類的設(shè)備的類型，產(chǎn) 生具有至少6個(gè)碳原子的烴類餾份(Ce+餾份)和/或具有至少7個(gè)碳原子 的烴類餾份((37+餾份)。這些餾份含有芳烴作為可經(jīng)濟(jì)使用的產(chǎn)物，其 用作合成許多塑料的起始物質(zhì)，并用于提高汽油的抗爆值。
為了獲得C6+餾份的可經(jīng)濟(jì)使用的產(chǎn)物，特別是苯，并實(shí)現(xiàn)盡可能最 大的產(chǎn)率，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)采用以下方法。將C6+餾份分離成主要由具有6
個(gè)碳原子的烴類組成的餾份(Q餾份)及C7+餾份。由C6餾份可以直接 分離出可經(jīng)濟(jì)使用的產(chǎn)物苯。利用液-液萃取由C7+餾份分離出直鏈烴， 并作為所謂的萃余液進(jìn)一步加工。由直鏈烴釋放的C7+餾份現(xiàn)在主要含有
具有7至8個(gè)碳原子的芳烴，并分離成主要由具有7個(gè)碳原子的烴類組 成的餾份(主要是甲苯)以及主要由具有8個(gè)碳原子的烴類組成的餾份 (主要是二甲苯)。該主要由具有8個(gè)碳原子的烴類組成的餾份作為進(jìn)料物質(zhì)輸送至用于獲得對二甲苯的過程。該主要由具有7個(gè)碳原子的烴類 組成的餾份作為進(jìn)料輸送至用于氫脫烷基化的過程。
例如WO 2005/071045描述了此類用于氫脫烷基化的方法。在存在 催化劑的情況下于40(TC至65(TC的溫度及20巴至40巴的壓力下使烴類 與氫氣接觸，其中氫氣以烴類的3至6倍摩爾過量存在。在這些條件下， 從各種經(jīng)烷基化的芳烴(例如甲苯)分解掉垸基，從而形成苯及各種垸 烴(例如甲垸)。
在烴類的氫脫烷基化期間氫氣的消耗對于這些根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于獲 得苯的方法的經(jīng)濟(jì)性具有負(fù)面影響。
在一個(gè)選擇性的方法中，對Q+餾份和/或C7+餾份實(shí)施蒸汽脫垸基化 (例如參見已提交的德國專利申請DE 10 2006 058 528.3或DE 10 2006 058 529.1)。在對C6+餾份和/或C7+餾份實(shí)施蒸汽脫垸基化時(shí)，除了諸如 一氧化碳和二氧化碳的反應(yīng)產(chǎn)物以外，主要產(chǎn)生兩種可利用的產(chǎn)物苯和 氫氣。因此在生產(chǎn)所期望的有價(jià)值的產(chǎn)物苯和有價(jià)值的副產(chǎn)物氫氣的同 時(shí)僅需要廉價(jià)的水蒸汽作為蒸汽脫烷基化的進(jìn)料物質(zhì)。
在該根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法中，來自各種烴類餾份的烴類與水蒸汽在 氣相中于固體催化劑上反應(yīng)。在此，烴類和水蒸汽在諸如管的裝置內(nèi)于 固體催化劑上經(jīng)過，其中催化劑位于該裝置的內(nèi)部，例如管內(nèi)部。該裝 置從外部輸入蒸汽脫烷基化所需的反應(yīng)熱，例如通過使氣態(tài)反應(yīng)副產(chǎn)物 一氧化碳和甲垸與空氣燃燒。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，進(jìn)料物質(zhì)的溫度對應(yīng)于反 應(yīng)產(chǎn)物的溫度，并且在40(TC至60(TC的范圍內(nèi)。該裝置內(nèi)部的催化劑材 料主要由以下物質(zhì)組成多孔載體材料，如Y-Al203、鎂鋁尖晶石和/或 Cr203，以及位于載體材料表面上的活性組份，如負(fù)載量(Beladung)為 0.1至1.0重量X的Rh和/或負(fù)載量為0.2至2.0重量X的Pd。由蒸汽脫 烷基化的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物在預(yù)先壓縮之后經(jīng)過壓力交換吸附而將可經(jīng)濟(jì)地 利用的氫氣與諸如一氧化碳、二氧化碳及甲垸的反應(yīng)副產(chǎn)物分離。進(jìn)料物質(zhì)在催化劑材料的活性催化中心上發(fā)生反應(yīng)時(shí)，除了原本的 反應(yīng)產(chǎn)物以外，還形成一定含量的高分子碳化合物，其部分地作為沉積 物殘留在催化劑材料上。沉積的高分子碳化合物阻礙催化劑表面上用于 吸附起始反應(yīng)物的可能性，從而導(dǎo)致隨時(shí)間增大地鈍化(積炭)。在此， 積炭速度的一次近似與氣相內(nèi)的烴類分壓呈線性關(guān)系。
積炭過程是可逆的。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，以幾周的間隔通過輸入氧氣或 含氧氣體以進(jìn)行燃燒而由如此積炭的催化劑材料除去沉積物，從而使催 化劑材料再生。作為燃燒的替代方案，可以對催化劑材料用由水蒸汽和 氫氣組成的進(jìn)料物質(zhì)進(jìn)行吹氣，從而同樣從催化劑材料除去碳沉積物。
該方法由于形成局部非常熱的位點(diǎn)而需要小心操作(schonender),因而 對催化劑的壽命產(chǎn)生積極影響。用于使催化劑材料再生的兩種方法，均 必須中止輸入烴類餾份，因而中止所期望的有價(jià)值的產(chǎn)物苯的生產(chǎn)。所 述用于使催化劑材料再生而導(dǎo)致的停產(chǎn)會對該方法的運(yùn)行成本產(chǎn)生負(fù)面 影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供前述類型的方法，其基本上避免或延緩了催 化劑材料的鈍化過程，從而降低該方法的運(yùn)行成本同時(shí)提高生產(chǎn)收益 (ProdukterK3s，更少的再生時(shí)間，更長的生產(chǎn)時(shí)間)。
該目的是通過如下方式解決的將氣體通入該裝置的入口區(qū)域內(nèi)， 其中所通入的氣體富含氫氣，該裝置中首先通入進(jìn)料物質(zhì)的部分被稱為 入口區(qū)域。
已表明，催化劑材料的活性中心的結(jié)炭還取決于催化劑材料上方的 氣相內(nèi)氫氣的主要分壓。活化中心的結(jié)炭隨著氫氣分壓的升高而明顯更 少。在烴類餾份蒸汽脫烷基化期間，除了已脫烷基化的芳烴和對應(yīng)的烷 烴之外還產(chǎn)生氫氣。在該裝置的入口區(qū)域內(nèi)開始反應(yīng)，從而在此首先僅 存在進(jìn)料物質(zhì)，才形成反應(yīng)產(chǎn)物氫氣，或者僅形成少量。因此，該裝置 的入口區(qū)域主要是最低的氫氣分壓，在此出現(xiàn)增強(qiáng)的結(jié)炭現(xiàn)象。若在入口區(qū)域內(nèi)避免結(jié)炭，則由此還可以在此延緩催化劑的鈍化過程，并延長 直至用于使催化劑材料再生所需的停產(chǎn)的時(shí)間間隔。
通過采用根據(jù)本發(fā)明的方法，在催化劑材料的活化中心處的氫氣分 壓與現(xiàn)有技術(shù)相比顯著升高，因此使入口區(qū)域的結(jié)炭現(xiàn)象明顯最小化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在該裝置的入口區(qū)域內(nèi)通入氣態(tài)氫。 所通入的氫氣有利地在用于蒸汽脫烷基化的裝置內(nèi)生成。對于根據(jù)本發(fā) 明的方法，可以使用來自該設(shè)備的任意來源的氫氣或者由蒸汽脫烷基化 產(chǎn)生的氫氣。蒸汽脫垸基化的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物主要由氫氣組成。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在多級壓縮過程中壓縮氣態(tài)反 應(yīng)產(chǎn)物，隨后通過壓力交換吸附法分離成氫氣和主要由一氧化碳、二氧 化碳和甲烷組成的氣態(tài)殘余物。有利地將通過壓力交換吸附法分離出的 氫氣至少部分地送入該裝置的入口區(qū)域內(nèi)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，將至少一部分主要由氫氣、 一氧化 碳、二氧化碳和甲烷組成的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物從一個(gè)壓縮級導(dǎo)出，并作為富 含氫氣的氣體送入該裝置的入口區(qū)域內(nèi)。在壓縮結(jié)束之后通過壓力交換 吸附法從氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物的主要部分分離出純氫氣，并在該設(shè)備的其他部 分內(nèi)或該設(shè)備外部加以利用。在本發(fā)明的該實(shí)施方案中，富含氫氣的氣 體還含有一氧化碳。在入口區(qū)域內(nèi)不通入一氧化碳，不存在一氧化碳， 或者僅形成少量的一氧化碳。在此一氧化碳同樣會吸附在催化劑材料的 表面上，并且有利于抑制非期望的副反應(yīng)，例如芳烴的完全氣化。通過 本發(fā)明的該實(shí)施方案，提高了蒸汽脫垸基化的選擇性。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，將至少一部分主要由氫氣、 一氧化碳、二氧 化碳和甲烷組成的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物從一個(gè)壓縮級導(dǎo)出，并經(jīng)過用于貧化二 氧化碳的方法作為富含氫氣的氣體送入該裝置的入口區(qū)域內(nèi)。在本發(fā)明 的該實(shí)施方案中，減少送入該裝置的入口區(qū)域內(nèi)的氣體的總體積。通過 用于貧化二氧化碳的方法從氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物分離出的富含二氧化碳的氣體 可以作為進(jìn)料物質(zhì)送回下一個(gè)壓縮級中。針對性地將富含氫氣的氣體與蒸汽脫垸基化的進(jìn)料物質(zhì)一起作為混
合物送入該裝置的入口區(qū)域內(nèi)，其中氫氣與水的摩爾比為0.005至0.5， 優(yōu)選為0.01至0.3，特別優(yōu)選為0.05至0.1。
通過本發(fā)明尤其是能夠延長催化劑材料的使用壽命，并延長用于使 催化劑再生而停產(chǎn)之間的時(shí)間間隔。由此顯著降低了該方法的運(yùn)行成本。
權(quán)利要求
1、用于使具有至少6個(gè)碳原子的烴類餾份(C6+餾份)和/或具有至少7個(gè)碳原子的烴類餾份(C7+餾份)在用于由含烴進(jìn)料產(chǎn)生烴類的設(shè)備內(nèi)的裝填有催化劑材料并從外部加熱的裝置內(nèi)進(jìn)行蒸汽脫烷基化的方法，其中將進(jìn)料物質(zhì)通入該裝置內(nèi)，并且除了主要由氫氣、一氧化碳、二氧化碳和甲烷組成的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物以外，還產(chǎn)生芳烴和對應(yīng)的烷烴作為反應(yīng)產(chǎn)物，其特征在于，將氣體通入該裝置的入口區(qū)域內(nèi)，所通入的氣體含有氫氣，該裝置中首先通入進(jìn)料物質(zhì)的部分被稱為入口區(qū)域。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于，在所述裝置的入口區(qū)域內(nèi) 通入氣態(tài)氫。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，所通入的氫氣在用于 蒸汽脫烷基化的裝置內(nèi)生成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，在多級壓縮過程 中壓縮所述氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，通過壓力交換吸附法將經(jīng) 壓縮的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物分離成氫氣和主要由一氧化碳、二氧化碳和甲烷組 成的氣態(tài)殘余物。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，將通過壓力交換吸附法分 離出的氫氣至少部分地送入所述裝置的入口區(qū)域內(nèi)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，將至少一部分主要由氫氣、 一氧化碳、二氧化碳和甲垸組成的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物從一個(gè)壓縮級導(dǎo)出，并 作為富含氫氣的氣體送入所述裝置的入口區(qū)域內(nèi)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，將至少一部分主要由氫氣、 一氧化碳、二氧化碳和甲烷組成的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物從一個(gè)壓縮級導(dǎo)出，并 經(jīng)過用于貧化二氧化碳的方法作為富含氫氣的氣體送入所述裝置的入口 區(qū)域內(nèi)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，將富含氫氣的氣 體與蒸汽脫烷基化的進(jìn)料物質(zhì)一起作為混合物送入所述裝置的入口區(qū)域 內(nèi)，其中氫氣與水的摩爾比為0.005至0.5，優(yōu)選為0.01至0.3，特別優(yōu) 選為0.05至0.1。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于使具有至少6個(gè)碳原子的烴類餾份(C₆₊餾份)和/或具有至少7個(gè)碳原子的烴類餾份(C₇₊餾份)在用于由含烴進(jìn)料產(chǎn)生烴類的設(shè)備內(nèi)的裝填有催化劑材料并從外部加熱的裝置內(nèi)進(jìn)行蒸汽脫烷基化的方法，其中將進(jìn)料物質(zhì)通入該裝置內(nèi)，并且除了主要由氫氣、一氧化碳、二氧化碳和甲烷組成的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物以外，還產(chǎn)生芳烴和對應(yīng)的烷烴作為反應(yīng)產(chǎn)物。除了蒸汽脫烷基化的進(jìn)料物質(zhì)以外還將含有氫氣的氣體通入用于蒸汽脫烷基化的裝置的入口區(qū)域內(nèi)，從而延長催化劑材料的使用壽命。
文檔編號C07C4/18GK101306970SQ200710180089
公開日2008年11月19日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者H·弗里茨, M·蓬索, N·舍德爾, U·文寧, V·格克 申請人:林德股份公司