專利名稱：一種促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化制芳烴的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化制芳烴的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前化工生產(chǎn)的原料嚴(yán)重依賴石油，而石油和煤炭資源日益減少；芳烴作為液體燃料、溶劑、化工原料的需求與日俱增。同時(shí)，以天然氣為代表的低碳烷烴在地球上的儲(chǔ)量非常大，但由于低碳烷烴結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，直接轉(zhuǎn)化較少有突破，如能通過某種方式提高低碳烷烴的轉(zhuǎn)化，在資源、能源、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等方面都有很重要的戰(zhàn)略意義。長期以來低碳烷烴絕大部分都是作為燃料使用，丙烷作為天然氣加工和石油化工過程的副產(chǎn)物、液化石油氣的主要成分，亦是如此。丙烷轉(zhuǎn)化方面已經(jīng)進(jìn)行過很多的研究，但限于其分子的穩(wěn)定性，難以活化轉(zhuǎn)化。因此，能夠找到一種提高丙烷等化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的烷烴分子活化轉(zhuǎn)化的方法，是有很重要的意義的。烴類的裂解是吸熱過程，甲醇制烴類過程是強(qiáng)放熱過程，這兩個(gè)過程如果在一個(gè)體系中進(jìn)行，可以平衡烴類裂解的強(qiáng)吸熱和甲醇制烴類過程的強(qiáng)放熱帶來的負(fù)面影響。本實(shí)驗(yàn)室曾發(fā)展出一種耦合的石油烴類催化裂解制取低碳烯烴的方法(CN02152480. 7. B)，利用有機(jī)含氧化合物(甲醇、二甲醚等)與石油烴類在流化床中耦合反應(yīng)，可以在維持低碳烯烴收率不變的條件下降低反應(yīng)、再生器溫度或降低劑油比、水水油比；通過耦合反應(yīng)原料的配比控制催化劑的積碳量、熱量平衡，提高過程效率。丙烷的裂解也是強(qiáng)吸熱過程，當(dāng)丙烷裂解與甲醇制烴類過程在一個(gè)體系中進(jìn)行， 當(dāng)滿足某一原料配比時(shí)，可以讓體系的反應(yīng)熱效近似為零，但丙烷的轉(zhuǎn)化率低，其中甲醇對(duì)丙烷的化學(xué)影響未提及(高志賢等，甲醇/丙烷在ZSM-5分子篩上偶合轉(zhuǎn)化過程的研究，燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，1995，23卷，4期390 395)。羅門哈斯公司發(fā)明了一種通過加入(X)2以提高丙烷脫氫過程中丙烯產(chǎn)率的方法， 通過大量(X)2的和少量的丙烷(典型方案50% C02、10%丙烷)以共進(jìn)料的方式在催化劑表面反應(yīng)，以提高產(chǎn)物丙烯的產(chǎn)率(CN2009100(^960.0.A)。主要利用的是大量CO2與丙烷脫氫中的氫氣反應(yīng)對(duì)平衡的拉動(dòng)，以及大量CO2氣氛中對(duì)催化劑的積碳的緩解作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高丙烷轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率以及產(chǎn)物中芳烴選擇性的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化為芳烴的方法，其特征在于，將丙烷與促進(jìn)劑混合后通過含有分子篩催化劑的反應(yīng)器，以提高丙烷的轉(zhuǎn)化率、 反應(yīng)速率以及產(chǎn)物中芳烴選擇性；所述促進(jìn)劑為甲醇、二甲醚、乙醇、氯甲烷、碘甲烷、甲苯、 二甲苯中的任意一種或任意幾種的混合，所述丙烷與促進(jìn)劑混合物料中，丙烷與促進(jìn)劑所含碳原子數(shù)比為丙烷/促進(jìn)劑=10 500。
所述促進(jìn)劑為甲醇、二甲醚、乙醇、二甲苯中的任意一種或任意幾種的混合。所述促進(jìn)劑為甲醇、二甲醚、二甲苯中的任意一種或任意幾種的混合。所述促進(jìn)劑為甲醇和/或二甲醚。所述丙烷與促進(jìn)劑混合物料中，丙烷與促進(jìn)劑所含碳原子數(shù)比為丙烷/促進(jìn)劑 =40 200。所述分子篩催化劑為HZSM-5、HZSM-11、HZSM-22、HZSM-23、HY、HBeta 中任意一種或任意幾種的混合。所述分子篩催化劑為由包含K+、Zn2\ Cr6+、Ga+、In\ Mo6+、Mg2+、Ta5+、Pt2+、Ti4+、Ag+、 Ni2+、Ir3+、Pd2+、Co3+、La3+、Sn2+金屬離子的化合物中任意一種或任意幾種改性后的金屬負(fù)載型分子篩催化劑。所述分子篩催化劑為由包含Si2+、Ga+、In\ Mo6+、Ta5+、Cr6+、Sn2+金屬離子的化合物中任意一種或任意幾種改性后的金屬負(fù)載型分子篩催化劑。改性后的金屬負(fù)載型分子篩催化劑中，金屬的質(zhì)量百分含量為0. 10%。丙烷轉(zhuǎn)化的反應(yīng)溫度為450 750°C。丙烷轉(zhuǎn)化的反應(yīng)溫度為500 600°C。丙烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)的物料與催化劑的接觸時(shí)間為IOms 10s。丙烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)的物料與催化劑的接觸時(shí)間為40ms k。所述反應(yīng)器為脈沖反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、固定流化床反應(yīng)器、循環(huán)流化床反應(yīng)器中的任意一種或任意幾種組合成的復(fù)合反應(yīng)器。本發(fā)明的方法所制備的芳烴為苯、甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、甲乙苯中的任意一種或任意幾種的混合。為了更清楚、完整的表達(dá)上述技術(shù)方案，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更容易地理解和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述部分名詞解釋如下促進(jìn)劑與化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的丙烷相比反應(yīng)活性更強(qiáng)的，在共進(jìn)料體系中僅需少量或微量，就能夠攻擊丙烷分子促進(jìn)丙烷分子活化或通過反應(yīng)歷程的耦合促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化的物質(zhì)，如甲醇、二甲醚、乙醇、氯甲烷、碘甲烷、甲苯、二甲苯等。丙烷與促進(jìn)劑所包含的碳原子數(shù)比原料氣中丙烷所包含的碳原子總數(shù)與促進(jìn)劑所包含的碳原子總數(shù)之比，其計(jì)算公式為(丙烷的摩爾數(shù)X3)/(促進(jìn)劑的摩爾數(shù)X —個(gè)促進(jìn)劑分子中包含的碳原子數(shù))金屬負(fù)載型分子篩催化劑中金屬的質(zhì)量百分含量金屬負(fù)載型分子篩催化劑中所負(fù)載金屬的質(zhì)量與催化劑總質(zhì)量的比值；其中，負(fù)載在催化劑上的金屬以金屬氧化物的形式存在，所負(fù)載金屬的質(zhì)量的計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化制芳烴的方法，其特征在于，將丙烷與促進(jìn)劑混合后通過含有分子篩催化劑的反應(yīng)器，以提高丙烷的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率；所述促進(jìn)劑為甲醇、二甲醚、乙醇、氯甲烷、碘甲烷、甲苯、二甲苯中的任意一種或任意幾種的混合，丙烷與促進(jìn)劑混合物料中，丙烷與促進(jìn)劑所含碳原子數(shù)比為丙烷/促進(jìn)劑= 10 500 ；所述分子篩催化劑為HZSM-5、HZSM-11、HZSM-22、HZSM-23、HY、HBeta中任意一種或任意幾種的混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，丙烷與促進(jìn)劑混合物料中，丙烷與促進(jìn)劑所含碳原子數(shù)比為丙烷/促進(jìn)劑=40 200。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，所述分子篩催化劑為由包含 K+、Zn2+、Cr6+、Ga3+、In3+、Mo6+、Mg2+、Ta5+、Pt2+、Ti4+、Ag+、Ni2+、Ir3+、Pd2+、Co3+、La3+、Sn2+ 金屬離子的化合物中任意一種或任意幾種改性后的金屬負(fù)載型分子篩催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，改性后的金屬負(fù)載型分子篩催化劑中，金屬的質(zhì)量百分含量為0. 1 % 10 %。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，丙烷轉(zhuǎn)化的反應(yīng)溫度為 450 750"C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，丙烷轉(zhuǎn)化的反應(yīng)溫度為 500 600"C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，丙烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)的物料與催化劑的接觸時(shí)間為IOms 10s。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，丙烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)的物料與催化劑的接觸時(shí)間為40ms k。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，所述反應(yīng)器為脈沖反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、固定流化床反應(yīng)器、循環(huán)流化床反應(yīng)器中的任意一種或任意幾種組合成的復(fù)合反應(yīng)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化的方法，其特征在于，所述芳烴為苯、甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、甲乙苯中的任意一種或任意幾種的混合。
全文摘要
一種促進(jìn)丙烷轉(zhuǎn)化制芳烴的方法，通過在原料中添加促進(jìn)劑的方法，提高丙烷的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率。所述促進(jìn)劑為甲醇、二甲醚、乙醇、氯甲烷、碘甲烷、甲苯、二甲苯中的任意一種或任意幾種的混合，丙烷與促進(jìn)劑混合物料中，丙烷與促進(jìn)劑所含碳原子數(shù)比為丙烷/促進(jìn)劑＝10～500；所述分子篩催化劑為HZSM-5、HZSM-11、HZSM-22、HZSM-23、HY、HBeta中任意一種或任意幾種的混合。
文檔編號(hào)C07C15/107GK102531825SQ201010610460
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉中民, 周游, 孫新德, 常福祥, 張瑩, 李金哲, 陳景潤, 魏迎旭 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所