背景技術(shù)：

芳香族化學(xué)品(芳烴)，如苯，在化學(xué)工業(yè)中具有許多用途，且對(duì)于這些化合物的需求每年持續(xù)增加。在芳烴的生產(chǎn)中，石油進(jìn)料源可以經(jīng)受各種制造過程，包括催化重整、甲苯加氫脫烷基化、甲苯歧化、以及蒸汽裂化?？商娲兀摎洵h(huán)化過程可以將甲烷(ch4)轉(zhuǎn)換成芳烴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

各種實(shí)施方式中公開了用于純化對(duì)苯二甲酸的方法。

一種生產(chǎn)芳香族化學(xué)品的方法，包括：將包含生物質(zhì)的原料提供至第一反應(yīng)器，以生產(chǎn)第一產(chǎn)物流，其中，第一產(chǎn)物流包含甲烷和二氧化碳；將第一產(chǎn)物流與再循環(huán)流結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流；使第二反應(yīng)器進(jìn)料流通過第二反應(yīng)器，以生產(chǎn)包含芳烴和氫氣的第二產(chǎn)物流；從第二產(chǎn)物流回收芳烴，以生成排除芳烴的回收流；將回收流與包含二氧化碳的流結(jié)合，以形成結(jié)合的回收流；將結(jié)合的回收流傳送至第三反應(yīng)器，以生產(chǎn)包含氣體的再循環(huán)流；以及由第二產(chǎn)物流形成芳香族化學(xué)品。

一種生產(chǎn)芳香族化學(xué)品的方法，包括：將包含生物質(zhì)的原料提供至第一反應(yīng)器，以生產(chǎn)第一產(chǎn)物流，其中，第一產(chǎn)物流包含甲烷和二氧化碳；將第一產(chǎn)物流與再循環(huán)流結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流；使第二反應(yīng)器進(jìn)料流通過脫氫芳構(gòu)化反應(yīng)器，以生產(chǎn)包含芳烴和氫氣的第二產(chǎn)物流；從第二產(chǎn)物流回收芳烴，以生成排除芳烴的回收流；將回收流與包含二氧化碳的流結(jié)合，以形成結(jié)合的回收流；將結(jié)合的回收流傳送至第三反應(yīng)器，以生產(chǎn)包含水和氣體的第三產(chǎn)物流；由第二產(chǎn)物流形成芳香族化學(xué)品；并且由第三產(chǎn)物流回收甲烷，以形成再循環(huán)流。

一種生產(chǎn)芳香族化學(xué)品的方法，包括：將包含生物質(zhì)的原料供應(yīng)至消化器(digester)，其中，消化在20℃至50℃下發(fā)生，以形成第一產(chǎn)物流；將第一反應(yīng)器出口流傳送至第一分離器，其中，第一反應(yīng)器出口流包含55wt.％至70wt.％的甲烷和30wt.％至45wt.％的二氧化碳，并且其中，第一分離器將第一反應(yīng)器出口流分離成包含甲烷的第一產(chǎn)物流和包含二氧化碳的轉(zhuǎn)向流；從第一分離器回收第一產(chǎn)物流；將第一產(chǎn)物流與再循環(huán)流結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流；使第二反應(yīng)器進(jìn)料流通過第二反應(yīng)器，以通過脫氫環(huán)化反應(yīng)將甲烷轉(zhuǎn)換成芳烴和氫，并且在第二反應(yīng)器中用脫氫偶聯(lián)反應(yīng)轉(zhuǎn)換成烴類，以形成第二產(chǎn)物流；將第二產(chǎn)物流進(jìn)料至冷凝器，以從第二產(chǎn)物流分離芳烴，以形成芳族流和排除芳烴的產(chǎn)物流；將排除芳烴的產(chǎn)物流與氫結(jié)合，以形成結(jié)合的回收流；將結(jié)合的回收流傳遞至甲烷化反應(yīng)器，以形成第三產(chǎn)物流；將第三產(chǎn)物流進(jìn)料至第二分離器；以及在第二分離器中分離第三產(chǎn)物流，以形成包含水的流和包含甲烷的再循環(huán)流。

下面更為具體地描述這些及其他特征和特性。

附圖說(shuō)明

下面是對(duì)附圖的簡(jiǎn)要描述，其中，類似元素標(biāo)號(hào)相同，并且出于說(shuō)明本文公開的示例性實(shí)施方式的目的并且并不出于限制其的目的來(lái)呈現(xiàn)。

圖1是用于由生物質(zhì)原料生產(chǎn)芳烴的方法的實(shí)施方式的圖解。

圖2是用于由生物質(zhì)原料生產(chǎn)芳烴的方法的實(shí)施方式的圖解，其中將回收流與轉(zhuǎn)向流結(jié)合并且再循環(huán)。

圖3是用于由生物質(zhì)原料生產(chǎn)芳烴的方法的實(shí)施方式的圖解，其中將回收流在與轉(zhuǎn)向流結(jié)合之前進(jìn)一步分離并且再循環(huán)。

具體實(shí)施方式

隨著石油原料源的成本增加，由石油生產(chǎn)芳烴的經(jīng)濟(jì)可行性降低。在芳烴的生產(chǎn)中，至少部分由于經(jīng)濟(jì)因素，認(rèn)為甲烷進(jìn)料源可以替代石油并且變成重要的源。

通過脫氫環(huán)化方法將甲烷(ch4)直接轉(zhuǎn)化成芳烴可以生產(chǎn)具有氫氣作為副產(chǎn)物的芳烴。然而，由于產(chǎn)物流中未轉(zhuǎn)換的甲烷可以限制轉(zhuǎn)換，脫氫環(huán)化反應(yīng)的熱動(dòng)力學(xué)限制可以降低芳烴的產(chǎn)量。另外，從芳烴產(chǎn)物分離氫氣可以需要昂貴的分離過程(例如，低溫分離、變壓吸附、或兩者的組合)，其可以降低利用非石油原料的方法的經(jīng)濟(jì)收益。

因此，在化學(xué)工業(yè)中，存在以有成本競(jìng)爭(zhēng)力的方式由可再生原料(例如，生物質(zhì))生產(chǎn)芳香族化學(xué)品如苯、甲苯、萘、和/或其他芳烴的期望。因此，存在對(duì)不需要從芳族產(chǎn)物流分離氫氣并且并不損害甲烷脫氫環(huán)化的熱動(dòng)力學(xué)的方法的需求。

本文公開了一種用于由生物質(zhì)原料生產(chǎn)芳香族化學(xué)品的方法。該方法可以包括將生物質(zhì)原料引入到第一反應(yīng)器中。生物質(zhì)原料可以包含含有碳和氫的任何生物產(chǎn)生的物質(zhì)。生物質(zhì)原料可以包含能夠轉(zhuǎn)換成甲烷的任何生物產(chǎn)生的物質(zhì)。例如，生物質(zhì)原料可包含源自植被、水生源(例如，水產(chǎn)養(yǎng)殖)、林地、農(nóng)業(yè)、動(dòng)物廢料廢棄物、或包括上述至少一種的組合的材料。當(dāng)其可以以任意合適的方式(例如，裝載、灌注、流動(dòng)、傳輸?shù)?引入至第一反應(yīng)器中時(shí)，生物質(zhì)可以是液體、固體、或氣體狀態(tài)。第一反應(yīng)器可以包含能夠從生物質(zhì)原料回收甲烷的任何反應(yīng)器。第一反應(yīng)器可以包括用于優(yōu)化由生物質(zhì)原料生產(chǎn)甲烷的多個(gè)階段。第一反應(yīng)器可以包括攪拌反應(yīng)器、塞流式反應(yīng)器、或間歇式反應(yīng)器。第一反應(yīng)器可以包含用于將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)換成甲烷的細(xì)菌，例如，產(chǎn)甲烷細(xì)菌。第一反應(yīng)器可以包括厭氧消化器，如塞流式消化器、完全混合型消化器等。

生物質(zhì)原料可以在有效生產(chǎn)包含甲烷和二氧化碳的第一產(chǎn)物流的條件下在第一反應(yīng)器中反應(yīng)。第一反應(yīng)器可以在10℃至60℃下操作，例如，20℃至50℃。生物質(zhì)原料在第一反應(yīng)器中的停留時(shí)間可以為1至20天，例如，1至15天。第一產(chǎn)物流可以為氣相。第一產(chǎn)物流可以包含50至95重量百分比(wt.％)的甲烷，例如，55wt.％至90wt.％，或55wt.％至70wt.％。第一產(chǎn)物流可以包含5wt.％至50wt.％的二氧化碳，例如10wt.％至45wt.％、或30wt.％至45wt.％。

該方法可以包括在第一分離器中分離第一反應(yīng)器出口流，以形成包含甲烷的第一產(chǎn)物流和包含二氧化碳的轉(zhuǎn)向流。轉(zhuǎn)向流可以從第一產(chǎn)物流轉(zhuǎn)向。第一分離器可以包括能夠?qū)⒌谝环磻?yīng)器出口流分離成包含甲烷的第一產(chǎn)物流和包含二氧化碳的轉(zhuǎn)向流的任何分離裝置。這種分離裝置可以包括低溫冷凝器、變壓吸附器、變溫吸附器、氣體/液體接觸器、洗滌器等。該方法可可以包括第一分離器，以使得可以通過從第一反應(yīng)器出口流分離并轉(zhuǎn)向二氧化碳來(lái)增加第二反應(yīng)器進(jìn)料流的甲烷濃度。在一種實(shí)施方式中，從第一反應(yīng)器出口流分離的轉(zhuǎn)向流可以傳送至該過程的另一部分(例如，傳送至另一反應(yīng)器如甲烷化反應(yīng)器用于進(jìn)一步處理)。

該方法可以包括將第一產(chǎn)物流與再循環(huán)流結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流。再循環(huán)流可以包含甲烷。

本文中使用的結(jié)合包含將兩個(gè)或多個(gè)流合在一起?？梢栽趩卧?例如，反應(yīng)器、分離器、回收設(shè)備等)的邊界之外或內(nèi)結(jié)合兩個(gè)或多個(gè)流。例如，結(jié)合包含將兩個(gè)或多個(gè)各自傳輸過程流的管道連接為單個(gè)管道(例如，歧管、反應(yīng)器、導(dǎo)管、容器等)中。結(jié)合包括但不需要混合，如結(jié)合流的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)混合。

該方法可以包括使第二反應(yīng)器進(jìn)料流通過第二反應(yīng)器，以生產(chǎn)包含芳烴和氫氣的第二產(chǎn)物流。該方法可以包括使第二反應(yīng)器進(jìn)料流與催化劑在有效形成第二產(chǎn)物流的條件下接觸。第二反應(yīng)器可以包括填充床反應(yīng)器。第二反應(yīng)器可包含填充材料。填充材料可以提供催化劑支撐結(jié)構(gòu)，其中催化劑可以固定在填充材料上。催化劑可以包括包含設(shè)置在沸石支撐結(jié)構(gòu)上的金屬催化劑的雙官能催化劑。金屬可以包括鉬、鎢、釕、鐵、鈷、鎳、銅、銀、鋅、鉻、錫、或包括上述至少一種的組合。沸石支撐可以包括五元環(huán)(pentasil)型沸石家族、改性的五元環(huán)型沸石家族、其他中孔沸石(例如，沸石β和沸石mcm-22)、或包括上述至少一種的組合。

第二反應(yīng)器中的化學(xué)反應(yīng)可包含脫氫、環(huán)化、脫氫偶聯(lián)、或包括上述中的至少一種的組合。第二反應(yīng)器中的反應(yīng)可以包括同步的脫氫和環(huán)化(例如，脫氫環(huán)化過程)，以形成芳烴和氫氣。第二反應(yīng)器中的反應(yīng)可以包括脫氫偶聯(lián)，以形成烴(例如，非芳香族烴)。上述催化劑以及下列第二反應(yīng)器條件可以促進(jìn)所需的反應(yīng)過程。第二反應(yīng)器可以在400℃至1000℃的溫度下運(yùn)作，例如，500℃至850℃、或700℃至750℃。第二反應(yīng)器可以在0.2至5大氣絕對(duì)(abs)壓力(atm(abs))(20千帕至507千帕kpa(abs))下運(yùn)作，例如，0.5atm至2atm(abs)(50.7kpa至203kpa(abs))。第二反應(yīng)器可以以400ghsv至8000ghsv的第二反應(yīng)器進(jìn)料流的氣體時(shí)空速度(ghsv)運(yùn)作，例如，500ghsv至7000ghsv。本文中使用的氣體時(shí)空速度(ghsv)可以指反應(yīng)器中每小時(shí)進(jìn)料至反應(yīng)器的氣體體積/催化劑的體積(包括催化劑支撐材料)?？梢酝ㄟ^將進(jìn)料至反應(yīng)器的氣體的體積流動(dòng)速率除以反應(yīng)器內(nèi)的催化劑和催化劑支撐材料的結(jié)合的體積來(lái)計(jì)算ghsv。

該防腐可以包括從第二產(chǎn)物流回收芳烴，以生成排除芳烴的回收流?？梢圆捎梅紵N回收單元將第二產(chǎn)物流分離成回收流(排除芳烴的)和芳烴產(chǎn)物流。芳烴回收單元可以是化學(xué)分離單元，如冷凝器、低溫分離器、氣體/液體接觸器等。回收流可以包含甲烷(例如，第二反應(yīng)器中未反應(yīng)的甲烷)和氫氣(例如，來(lái)自脫氫環(huán)化過程的副產(chǎn)物氫氣)?？梢酝ㄟ^將包含氫氣的第一補(bǔ)充氫氣流與回收流結(jié)合來(lái)進(jìn)一步增加回收流中的氫氣含量?？梢詮娜魏芜m合的過程供應(yīng)補(bǔ)充的氫氣。例如，補(bǔ)充的氫氣可以源自可再生源(例如，水分解過程如電解或生物材料)、源自包括烴重整的過程(例如，甲烷重整)、裂化(例如，烴裂化)、脫氫過程、氫氣釋放化學(xué)過程、或包括上述中的至少一種的組合。

該方法可以包括在第三分離器中分離回收流，以形成包含甲烷的甲烷回收流和包含氫氣的氫氣回收流。可以將氫氣回收流與第一補(bǔ)充氫氣流、含二氧化碳的流(例如，轉(zhuǎn)向流)、或包括上述中的至少一種的組合結(jié)合。甲烷回收流可以與第一產(chǎn)物流、第三產(chǎn)物流、包含甲烷的再循環(huán)流(源自以下描述的第三產(chǎn)物流)、第二補(bǔ)充氫氣流、或包括上述中的至少一種的組合結(jié)合。

該方法可以包括將回收流(排除芳烴的流，帶有或沒有補(bǔ)充的氫氣)與含二氧化碳的流結(jié)合，以形成結(jié)合的回收流。包含二氧化碳的流可以源自第一產(chǎn)物流。例如，包含二氧化碳的流可以包括如前所述的在第一分離器中由第一反應(yīng)器出口流分離出的轉(zhuǎn)向流?？商娲兀趸嫉牧骺梢园迈r的二氧化碳供給、來(lái)自另一過程(例如，分離過程，反應(yīng)過程，包含燃燒、重整、水煤氣變換過程等)的流、或包括上述中的至少一種的組合。

該方法可以包括將結(jié)合的回收流傳送至第三反應(yīng)器，以生產(chǎn)包含水和氣體的第三產(chǎn)物流。該方法可以包括將結(jié)合的回收流與催化劑在有效形成包含水和氣體的第三產(chǎn)物流條件下接觸。第三產(chǎn)物流可以包括甲烷氣體和氣相水。第三產(chǎn)物流中的甲烷氣體可以包含來(lái)自結(jié)合的回收流的未反應(yīng)甲烷、第三反應(yīng)器中合成的甲烷、或包括上述中的至少一種的組合。第三反應(yīng)器可以包括填充床反應(yīng)器。第三反應(yīng)器可以包括設(shè)置在催化劑支撐材料上的甲烷化催化劑。甲烷化催化劑可以包括銠、鈀、鉑、銥、釕、鈷、鎳、鐵、或包括上述中的至少一種的組合。催化劑支撐材料可以包括催化劑可以固定在其上的無(wú)機(jī)氧化物(例如，鈦氧化物、硅氧化物、鋁氧化物、銫氧化物、鋯氧化物等)。

可以在有效形成包含甲烷氣體和水的第三產(chǎn)物流條件下，在第三反應(yīng)器中進(jìn)行甲烷化。第三反應(yīng)器可以在200℃至600℃的溫度下運(yùn)行，例如，300℃至575℃、或500℃至575℃。第三反應(yīng)器可以在0至680atm(g)(0兆帕至69兆帕(mpa)(g))的表壓(g)下運(yùn)行。可以用，200ghsv至10000ghsv、或約600ghsv至5000ghsv的結(jié)合的回收流的ghsv進(jìn)行甲烷化。

第三產(chǎn)物流可以與第一產(chǎn)物流結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流。可以在第二分離器中分離第三產(chǎn)物流，以形成除水流和包含甲烷的再循環(huán)流。再循環(huán)流可以與來(lái)自第三分離器的甲烷回收流、第一產(chǎn)物流、第二補(bǔ)充氫氣流、或包括上述中的至少一種的組合結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流。除水流可以是自第二分離器流出的液相流。包含甲烷的再循環(huán)流可以是自第二分離器流出的氣相流。

該方法可以包括由第二產(chǎn)物流形成芳香族化學(xué)品。由芳烴回收單元回收的芳烴可以包含苯、甲苯、萘、或包括上述中的至少一種的組合。

圖1是用于生產(chǎn)芳烴的方法1的圖解。方法1包括引入至第一反應(yīng)器10的生物質(zhì)原料11。生物質(zhì)原料11在第一反應(yīng)器10中反應(yīng)，以形成第一產(chǎn)物流31，其可以與再循環(huán)流32結(jié)合以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流34。第二反應(yīng)器進(jìn)料流34可以通過第二反應(yīng)器30，其中其可以經(jīng)歷脫氫、環(huán)化、脫氫偶聯(lián)、或包括上述中的至少一種的組合，以形成第二產(chǎn)物流41?？梢栽诜紵N回收單元40中從第二產(chǎn)物流41除去包含芳烴的流45，并且排出芳烴的回收流51可以返回至第二反應(yīng)器30?；厥樟?1可以包含甲烷和氫氣?；厥樟?1可以與包含二氧化碳52的流結(jié)合，以形成結(jié)合的回收流54?？梢酝ㄟ^使其通過第三反應(yīng)器50如甲烷化反應(yīng)器來(lái)增加結(jié)合的回收流54中的甲烷含量。包含甲烷的再循環(huán)流32可以與第一產(chǎn)物流31結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流34。第一補(bǔ)充氫氣流53可以向結(jié)合的回收流54提供額外的氫，以增強(qiáng)第三反應(yīng)器50中的甲烷化。包含芳烴45的流可以包含芳香族化學(xué)品如苯、甲苯、二甲苯、萘、或包括上述中的至少一種的組合。

圖2是用于生產(chǎn)芳烴的方法100的圖解。方法100包含引入至第一反應(yīng)器110的生物質(zhì)原料111。生物質(zhì)原料111可以在第一反應(yīng)器110中反應(yīng)，以形成第一反應(yīng)器出口流121，其可以在第一分離器120中分離以形成包含二氧化碳的轉(zhuǎn)向流152和包含甲烷的第一產(chǎn)物流131。第一產(chǎn)物流131可以與再循環(huán)流132、第二補(bǔ)充氫氣流133、或包括上述中的至少一種的組合結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流134。第二反應(yīng)器進(jìn)料流134可以通過第二反應(yīng)器130，其中其可以經(jīng)歷脫氫、環(huán)化、脫氫偶聯(lián)、或包括上述中的至少一種的組合，以形成第二產(chǎn)物流141?？梢栽诜紵N回收單元140中由第二產(chǎn)物流141回收包含芳烴的流145，并且排除芳烴的回收流151可以經(jīng)由再循環(huán)流132返回至第二反應(yīng)器130?；厥樟?51可以包含甲烷和氫氣?；厥樟?51可以與包含二氧化碳的轉(zhuǎn)向流152、第一補(bǔ)充氫氣流153、或包括上述中的至少一種的組合結(jié)合，以形成結(jié)合的回收流154。在一種實(shí)施方式中，可以在第三反應(yīng)器150中形成結(jié)合的回收流154(例如，第三反應(yīng)器150具有用于輸送回收流151、轉(zhuǎn)向流152、第一補(bǔ)充氫氣流153、或包括上述中的至少一種的組合的入口端口)?？梢酝ㄟ^使其通過第三反應(yīng)器150如甲烷化反應(yīng)器來(lái)增加結(jié)合回收流154中的甲烷含量?？梢酝ㄟ^在第二反應(yīng)器160中從第三產(chǎn)物流161中除去水來(lái)進(jìn)一步增加再循環(huán)流132中的甲烷濃度，以形成再循環(huán)流132和除水流162。包含甲烷的再循環(huán)流132可以與第一產(chǎn)物流131、第二補(bǔ)充氫氣流133、或包括上述中的至少一種的組合結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流134。第一補(bǔ)充氫氣流153可以向結(jié)合的回收流154提供額外的氫氣，以增強(qiáng)第三反應(yīng)器150中的甲烷化。包含芳烴的流145可以包含芳香族化學(xué)品如苯、甲苯、二甲苯、萘、或包括上述中的至少一種的組合。

圖3是用于生產(chǎn)芳烴的方法200的圖解。方法200包含引入至第一反應(yīng)器210的生物質(zhì)原料211。生物質(zhì)原料211可以在第一反應(yīng)器210中反應(yīng)，以形成第一反應(yīng)器出口流221，其可以在第一分離器220中分離，以形成包含二氧化碳的轉(zhuǎn)向流252和包含甲烷的第一產(chǎn)物流231。第一產(chǎn)物流231可以與再循環(huán)流232、第二補(bǔ)充氫氣流233、甲烷回收流273、或包括上述中的至少一種的組合結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流234?？梢允沟诙磻?yīng)器進(jìn)料流234通過第二反應(yīng)器230，其中，其可以經(jīng)歷脫氫、環(huán)化、脫氫偶聯(lián)、或包括上述中的至少一種的組合，以形成第二產(chǎn)物流241?？梢栽诜紵N回收單元240中從第二產(chǎn)物流241中除去包含芳烴的流245，并且排除芳烴的回收流271可以經(jīng)由再循環(huán)流232返回至第二反應(yīng)器230?；厥樟?71可以包含甲烷和氫氣?？梢栽诘谌蛛x器270中分離回收流271，以形成甲烷回收流273和氫氣回收流272。氫氣回收流272可以與包含二氧化碳的轉(zhuǎn)向流252、第一補(bǔ)充氫氣流253、或包括上述中的至少一種的組合結(jié)合，以形成結(jié)合的回收流254。在一種實(shí)施方式中，可以在第三反應(yīng)器250內(nèi)形成結(jié)合的回收流254(例如，其中第三反應(yīng)器250具有用于輸送氫氣回收流272、轉(zhuǎn)向流252、第一補(bǔ)充氫氣流253、或包括上述中的至少一種的組合的入口端口)。可以通過使其通過第三反應(yīng)器250如甲烷化反應(yīng)器來(lái)增加結(jié)合的回收流254中的甲烷含量?？梢酝ㄟ^在第二分離器260中從第三產(chǎn)物流261除去水來(lái)進(jìn)一步增加再循環(huán)流232中的甲烷濃度。包含甲烷的再循環(huán)流232可以與第一產(chǎn)物流231、甲烷回收流273、第二補(bǔ)充氫氣流233、或包括上述中的至少一種的組合結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流234。第一補(bǔ)充氫氣流253可以向結(jié)合的回收流254提供額外的氫氣，以增強(qiáng)第三反應(yīng)器250中的甲烷化。包含芳烴的流245可以包含芳香族化學(xué)品如苯、甲苯、二甲苯、萘、或包括上述中的至少一種的組合。

由其他過程中的甲烷合成的芳烴可以需要低溫分離、變壓吸附(psa)、或上述過程的組合，以從芳烴產(chǎn)物流中分離氫氣。本主題可以克服該缺點(diǎn)并且使該過程的熱動(dòng)力學(xué)條件改變?yōu)橛欣诟叩姆紵N轉(zhuǎn)換率。在不希望受理論約束的情況下，認(rèn)為通過增加第二反應(yīng)器(例如，脫氫環(huán)化反應(yīng)器)中的甲烷的濃度，條件有利于形成芳烴，由此改善產(chǎn)物轉(zhuǎn)換率。因此，通過使回收流(排除芳烴的流)經(jīng)受第三反應(yīng)器(例如，甲烷化反應(yīng)器)中的反應(yīng)，可以增加再循環(huán)流中的甲烷含量。另外，將包含(從第一產(chǎn)物流分離的)二氧化碳的轉(zhuǎn)向流與回收流在第三反應(yīng)器中結(jié)合，可以進(jìn)一步增加再循環(huán)流中的甲烷含量并且使得更有效地使用原料。另外，通過從第三產(chǎn)物流(例如，甲烷化產(chǎn)物流)除去水，可以增加再循環(huán)流中的甲烷濃度。因此，認(rèn)為包括能夠在該過程中將氫氣和二氧化碳轉(zhuǎn)換成甲烷的第三反應(yīng)器可以增加再循環(huán)流中甲烷的含量，其可以改善第二反應(yīng)器中芳烴的轉(zhuǎn)換率。

本文公開的方法至少包括下列實(shí)施方式：

實(shí)施方式1：一種生產(chǎn)芳香族化學(xué)品的方法，包含：將包含生物質(zhì)的原料提供至第一反應(yīng)器，以生產(chǎn)第一產(chǎn)物流，其中，第一產(chǎn)物流包含甲烷和二氧化碳；將第一產(chǎn)物流與再循環(huán)流結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流；使第二反應(yīng)器進(jìn)料流通過第二反應(yīng)器，以生產(chǎn)包含芳烴和氫氣的第二產(chǎn)物流；從第二產(chǎn)物流回收芳烴，以生成排除芳烴的回收流；將回收流與包含二氧化碳的流結(jié)合，以形成結(jié)合的回收流；將結(jié)合的回收流傳送至第三反應(yīng)器，以生產(chǎn)包含氣體的再循環(huán)流；以及由第二產(chǎn)物流形成芳香族化學(xué)品。

實(shí)施方式2：實(shí)施方式2的方法，其中，生物質(zhì)包含選自植被、水生作物、林地、農(nóng)業(yè)殘?jiān)?、?dòng)物廢料、或包括上述中的至少一種的組合的物質(zhì)。

實(shí)施方式3：實(shí)施方式1-2中任一項(xiàng)的方法，其中，芳香族化學(xué)品是苯、甲苯、二甲苯、萘、或包括上述中的至少一種的組合。

實(shí)施方式4：實(shí)施方式1-3中任一項(xiàng)的方法，其中，氣體包含甲烷。

實(shí)施方式5：實(shí)施方式4的方法，其中，甲烷氣體包含合成甲烷、未轉(zhuǎn)化的甲烷、或包括上述中的至少一種的組合。

實(shí)施方式6：實(shí)施方式1-5中任一項(xiàng)的方法，其中，再循環(huán)流進(jìn)一步包含水；并且進(jìn)一步包括從再循環(huán)流分離水。

實(shí)施方式7：實(shí)施方式1-6中任一項(xiàng)的方法，其中，第二反應(yīng)器是脫氫芳構(gòu)化反應(yīng)器。

實(shí)施方式8：實(shí)施方式1-7中任一項(xiàng)的方法，其中，第一產(chǎn)物流包含55wt.％至70wt.％的甲烷和40wt.％至45wt.％的二氧化碳。

實(shí)施方式9：實(shí)施方式1-8中任一項(xiàng)的方法，進(jìn)一步包括使第二反應(yīng)器進(jìn)料流與催化劑在第二反應(yīng)器中反應(yīng)，以形成第二產(chǎn)物流。

實(shí)施方式10：實(shí)施方式9的方法，其中，催化劑包括金屬催化劑。

實(shí)施方式11：實(shí)施方式10的方法，其中，金屬選自鉬、鎢、釕、鐵、鈷、鎳、銅、銀、鋅、鉻、錫、或包括上述中的至少一種的組合。

實(shí)施方式12：實(shí)施方式11的方法，其中，金屬催化劑是沸石支撐的金屬催化劑。

:實(shí)施方式13：實(shí)施方式1-12中任一項(xiàng)的方法，進(jìn)一步包括第二產(chǎn)物流的脫氫和/或第二產(chǎn)物流的環(huán)化。

實(shí)施方式14：實(shí)施方式13的方法，其中，第二產(chǎn)物流的脫氫和/或環(huán)化在400℃至1000℃的溫度下發(fā)生。

實(shí)施方式15：實(shí)施方式14的方法，其中，第二產(chǎn)物流的脫氫和/或環(huán)化在0.02兆帕至0.5兆帕的壓力下發(fā)生。

實(shí)施方式16：實(shí)施方式15的方法，其中，第二產(chǎn)物的脫氫和/或環(huán)化在以每小時(shí)每催化劑體積的氣體體積測(cè)量的400氣體時(shí)空速度至8000氣體時(shí)空速度的進(jìn)料氣體的壓力或氣體時(shí)空速度下發(fā)生。

實(shí)施方式17：實(shí)施方式1-16中任一項(xiàng)的方法，進(jìn)一步包括將甲烷化催化劑與結(jié)合的回收流接觸，以產(chǎn)生第三產(chǎn)物流。

實(shí)施方式18：實(shí)施方式17的方法，其中，甲烷化催化劑選自釕、鈷、鎳、鐵、或包括上述中的至少一種的組合。

實(shí)施方式19：實(shí)施方式1-18中任一項(xiàng)的方法，其中，在200℃至600℃的溫度下形成第三產(chǎn)物流。

實(shí)施方式20：實(shí)施方式1-19中任一項(xiàng)的方法，其中，在0兆帕至75兆帕的壓力下形成第三產(chǎn)物流。

實(shí)施方式21：一種生產(chǎn)芳香族化學(xué)品的方法，包括：將包含生物質(zhì)的原料提供至第一反應(yīng)器，以生產(chǎn)第一產(chǎn)物流，其中，第一產(chǎn)物流包含甲烷和二氧化碳；將第一產(chǎn)物流與再循環(huán)流結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流；使第二反應(yīng)器進(jìn)料流通過脫氫芳構(gòu)化反應(yīng)器，以生產(chǎn)包含芳烴和氫氣的第二產(chǎn)物流；從第二產(chǎn)物流回收芳烴，以創(chuàng)建排除芳烴的回收流；將回收流與包含二氧化碳的流結(jié)合，以形成結(jié)合的回收流；將結(jié)合的回收流傳送至第三反應(yīng)器，以生產(chǎn)包含水和氣體的第三產(chǎn)物流；由第二產(chǎn)物流形成芳香族化學(xué)品；并且從第三產(chǎn)物流回收甲烷，以形成再循環(huán)流。

實(shí)施方式22：一種生產(chǎn)芳香族化學(xué)品的方法，包括：將包含生物質(zhì)的原料供應(yīng)至消化器，其中，消化在20℃至50℃下發(fā)生，以形成第一產(chǎn)物流；將第一反應(yīng)器出口流傳送至第一分離器，其中，第一反應(yīng)器出口流包含55wt.％至70wt.％的甲烷和30wt.％至45wt.％的二氧化碳，并且其中，第一分離器將第一反應(yīng)器出口流分離成包含甲烷的第一產(chǎn)物流和包含二氧化碳的轉(zhuǎn)向流；從第一分離器回收第一產(chǎn)物流；將第一產(chǎn)物流與再循環(huán)流結(jié)合，以形成第二反應(yīng)器進(jìn)料流；使第二反應(yīng)器進(jìn)料流通過第二反應(yīng)器，以在第二反應(yīng)器中將甲烷通過脫氫環(huán)化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成芳烴和氫氣，并且用脫氫偶聯(lián)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成烴，以形成第二產(chǎn)物流；將第二產(chǎn)物流進(jìn)料至冷凝器，以從第二產(chǎn)物流分離芳烴，以形成芳烴流和排除芳烴的產(chǎn)物流；將排除芳烴的產(chǎn)物流與氫氣結(jié)合，以形成結(jié)合的回收流；將結(jié)合的回收流發(fā)送至甲烷化反應(yīng)器，以形成第三產(chǎn)物流；將第三產(chǎn)物流進(jìn)料至第二分離器；以及在第二分離器中分離第三產(chǎn)物流，以形成包含水的流和包含甲烷的再循環(huán)流。

實(shí)施方式23：實(shí)施方式22的方法，進(jìn)一步包括將第二反應(yīng)器進(jìn)料流與催化劑在第二反應(yīng)器中接觸。

實(shí)施方式24：實(shí)施方式23的方法，其中，催化劑是沸石功能金屬催化劑。

實(shí)施方式25：實(shí)施方式22-24中任一項(xiàng)的方法，進(jìn)一步包括將第一產(chǎn)物流的反應(yīng)產(chǎn)物添加到甲烷化反應(yīng)器中，以產(chǎn)生第三產(chǎn)物流。

實(shí)施方式26：實(shí)施方式22-25中任一項(xiàng)的方法，進(jìn)一步包括將結(jié)合的回收流與選自釕、鈷、鎳、鐵、或包括上述中的至少一種的組合的催化劑接觸，以產(chǎn)生第三產(chǎn)物流。

總之，本發(fā)明可以可替換地包含本文公開的任何適當(dāng)組分、由本文公開的任何適當(dāng)組分構(gòu)成或基本上由本文公開的任何適當(dāng)組分構(gòu)成。另外地或可替換地，本發(fā)明配置為不含、或基本上沒有現(xiàn)有技術(shù)組合物中使用的或另外為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能和/或目標(biāo)所不需要的任何組分、材料、成分、助劑、或物質(zhì)。涉及相同組分或性質(zhì)的所有范圍的端點(diǎn)包括在內(nèi)并且端點(diǎn)可以獨(dú)立組合(例如，“小于或等于25wt％、或5wt％至20wt％”的范圍包括“5wt％至25wt％”范圍內(nèi)的端點(diǎn)以及全部中間值等)。在較寬的范圍之外，公開的更窄范圍或更具體的組不是對(duì)更寬的范圍或更大的組的放棄?！敖M合物”包括共混物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物等。另外，本文中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等并不表示任何順序、量、或重要性，而是用于區(qū)分一個(gè)元素與另一元素。除非本文另有指示或與上下文明確相沖突，否則本文的術(shù)語(yǔ)“一個(gè)”和“7一種”、以及“該”并不表示對(duì)量的限制并且被解釋為覆蓋單數(shù)形式和復(fù)數(shù)形式?！盎颉敝浮昂?或”。本文使用的后綴“(s)”旨在包括其修飾術(shù)語(yǔ)的單數(shù)和復(fù)數(shù)形式，由此包括一個(gè)或多個(gè)該術(shù)語(yǔ)(例如，膜(film(s))包括一個(gè)或多個(gè)膜)。在本說(shuō)明書中，提及“一種實(shí)施方式”、“另一實(shí)施方式”、“實(shí)施方式”等指結(jié)合實(shí)施方式描述的具體元素(例如，特征、結(jié)構(gòu)、和/或特性)包括在本文中描述的至少一個(gè)實(shí)施方式中，并且可以或可以不存在于其他實(shí)施方式中。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，在各種實(shí)施方式中，可以通過任何適合的方式結(jié)合所描述的元素。

結(jié)合量使用的修飾詞“約”包括所述的值并且具有上下文指示的含義(例如，包括與具體量的測(cè)量相關(guān)聯(lián)的誤差度)。標(biāo)注“+10％”指所指示的測(cè)量可以為所述值的減10％的量至所述值的加10％的量。除非另外說(shuō)明，否則本文使用的術(shù)語(yǔ)“前部”、“后部”、“底部”、和/或“頂部”僅為了便于描述，并且并不局限于任何一個(gè)位置或空間方位?！翱蛇x的”或“可選地”指可能發(fā)生或不發(fā)生隨后描述的事件或情況，并且描述包括發(fā)生該事件的情況或不發(fā)生該事件的情況。除非另有限定，否則本文使用的技術(shù)和科技術(shù)語(yǔ)與本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同?！敖M合物”包含共混物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物等。

如本文使用的術(shù)語(yǔ)“烴基”和“烴”廣義地指包含碳和氫的取代基，可選地具有1至3個(gè)雜原子，例如，氧、氮、鹵素、硅、硫、或它們的結(jié)合；“烷基”指直鏈或支鏈飽和單價(jià)烴基團(tuán)；“亞烷基”指直鏈或支鏈飽和二價(jià)烴基團(tuán)；“烷叉基”指其中兩個(gè)化合價(jià)在一個(gè)共同的碳原子上的直鏈或支鏈飽和二價(jià)烴基團(tuán)；“烯基”指具有由碳-碳雙鍵連接的至少兩個(gè)碳的直鏈或支鏈單價(jià)烴基團(tuán)；“環(huán)烷基”指具有至少三個(gè)碳原子的非芳族單價(jià)的單環(huán)或多環(huán)烴基團(tuán)，“環(huán)烯基”指具有至少一個(gè)不飽和度的，具有至少三個(gè)碳原子的非芳族環(huán)狀的二價(jià)烴基團(tuán)；“芳基”指芳族環(huán)或多個(gè)芳族環(huán)中僅包含碳的芳族單價(jià)基團(tuán)；“亞芳基”指芳族環(huán)或多個(gè)芳族環(huán)中僅包含碳的芳族二價(jià)基團(tuán)；“烷基芳基”指被上述限定的烷基基團(tuán)取代的芳基基團(tuán)，其中4-甲苯基是示例性的烷基芳基基團(tuán)；“芳基烷基”指被上述限定的芳基基團(tuán)取代的烷基基團(tuán)，其中苯甲基為示例性的芳基烷基基團(tuán)；“?；敝妇哂型ㄟ^碳?；紭?-c(＝o)-)附接的指定數(shù)目的碳原子的上述限定烷基基團(tuán)；“烷氧基”指具有通過氧橋(-o-)附接的指定數(shù)目的碳原子的上述限定烷基基團(tuán)；并且“芳氧基”指具有通過氧橋(-o-)附接的指定數(shù)目的碳原子的上述限定芳基基團(tuán)。

除非另有指示，否則每個(gè)上述基團(tuán)可以是未取代或取代的，條件是取代并不明顯不利地影響化合物的合成、穩(wěn)定性、或使用。本文使用的術(shù)語(yǔ)“取代的”指指定原子或基團(tuán)上的至少一個(gè)氫被另一基團(tuán)所替代，條件是不超過指定原子的正?；蟽r(jià)。當(dāng)取代基為氧基(即，＝o)時(shí)，則原子上的兩個(gè)氫被替換。允許取代基和/或變量的組合，前提是取代并不明顯不利地影響化合物的合成或使用。“取代的”位置上可以存在的示例性基團(tuán)包括但不限于氰基、羥基、硝基、疊氮基、烷?；?如c2-6烷?；鶊F(tuán)如酰基)、甲酰胺基、c1-6或c1-3烷基、環(huán)烷基、烯基、以及炔基(包含具有至少一個(gè)不飽和連接以及2至8個(gè)或2至6個(gè)碳原子的基團(tuán))、c1-6或c1-3烷氧基、c6-10芳氧基如苯氧基、c1-6烷硫基、c1-6或c1-3烷基亞砜基、c1-6或c1-3烷基磺?；?、氨基二(c1-6或c1-3)烷基、具有至少一個(gè)芳環(huán)(例如，苯基、二苯基、萘基等，每個(gè)環(huán)為取代或未取代的芳烴)的c6-12芳基、具有1至3個(gè)獨(dú)立或稠合的環(huán)以及6至18個(gè)環(huán)碳原子的c7-19芳基烷基、或具有1至3個(gè)獨(dú)立環(huán)或稠合的環(huán)以及6至18個(gè)碳原子的芳基烷氧基，其中苯甲氧基是示例性的芳基烷氧基。

通過引證將所有引用的專利、專利申請(qǐng)、以及其他參考文獻(xiàn)的以它們的全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此。然而，如果本申請(qǐng)中的術(shù)語(yǔ)與并入的參考文獻(xiàn)中的術(shù)語(yǔ)相矛盾或相沖突，則本申請(qǐng)中的術(shù)語(yǔ)優(yōu)先于并入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)中的術(shù)語(yǔ)。

盡管已經(jīng)描述了具體實(shí)施方式，然而，申請(qǐng)人或本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到目前未預(yù)見到的或可能未預(yù)見到的替換、改造、變形、改進(jìn)、以及實(shí)質(zhì)等同物。因此，所提交的以及可以修改的所附權(quán)利要求旨在涵蓋全部的這些替換、改造、變形、改進(jìn)、以及實(shí)質(zhì)等同物。