從甲苯和合成氣生產苯乙烯的方法技術

一種用于生產苯乙烯的方法，該方法包括在一個或多個反應器中使甲苯與合成氣反應，該反應器含有催化劑。所述合成氣可以通過甲烷的部分氧化或蒸汽重整生產，或者通過生物質材料的轉化生產。所述催化劑組合物可以是堿性或中性的，可以包含一種或多種促進劑，該促進劑選自堿金屬元素、堿土金屬元素、稀土元素、或Ｙ、Ｚｒ和Ｎｂ。可以將產物物流分離成純化的苯乙烯產物，將甲苯再循環到一個或多個反應器中。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術一般涉及苯乙烯的生產。
技術介紹
苯乙烯是一種用于制造許多塑料的重要單體。苯乙烯通常通過以下方式生產制 造乙苯，然后將其脫氫化，生產苯乙烯。乙苯通常通過涉及苯的烷基化的一種或多種芳族轉 化工藝形成。通常利用分子篩型催化劑進行的芳族轉化工藝是化學加工工業中眾所周知的。這 種芳族轉化工藝包括用乙烯使苯之類的芳族化合物烷基化，生產烷基芳族化合物如乙苯。 通常將生產單烷基苯和多烷基苯的烷基化反應器與用于將多烷基苯轉化成單烷基苯的烷 基轉移反應器聯合。烷基轉移工藝在一定條件下進行，使多烷基化的芳族餾分發生歧化作 用，生產其中乙苯含量增大且多烷基化含量減小的產物。當同時采用烷基化和烷基轉移工 藝的時候，可以為各工藝采用兩個分開的反應器，每個反應器具有自己的催化劑。乙烯主要來自乙烷、丙烷、丁烷或石腦油之類的烴類的熱裂化。還可以通過各種精 煉工藝生產和回收乙烯。用于生產較純的乙烯的熱裂化和分離技術會占到全部乙苯生產成 本的顯著部分。可以通過甲苯的加氫脫烷基化獲得苯，其涉及在催化劑存在下將甲苯與過量氫的 混合物加熱到升高的溫度(例如500-600°c )。在這些條件下，甲苯會按照以下化學方程式 經歷脫烷基化c6h5ch3+h2 — c6h6+ch4。這種反應需要能量輸入，從以上方程式可見，生成甲 烷作為副產物，通常需要進行分離，并可以用作該工藝的加熱燃料。鑒于以上內容，期望獲得這樣一種生產苯乙烯的工藝，該工藝不依賴于熱裂化器 和昂貴的分離技術來生產乙烯。還期望抑制甲苯轉化成苯的過程及其固有消耗和碳原子形 成甲烷的損失。期望能夠不使用苯和乙烯作為進料物流來生產苯乙烯。或者，可以使用甲苯并使用甲醇或甲烷/氧作為共進料來生產苯乙烯。理論上甲 醇(ch3oh)和甲苯(c6h5ch3)可以一起反應形成苯乙烯、水和氫氣，如下所示ch3oh+c6h5ch3 — c8h8+h2o+h2但是，事實上甲醇(ch3oh)經常脫氫化生成甲醛(ch2o)和氫氣(h2)。甲苯轉化率 經常較低，或者甲醇反應太快，甲醇選擇性太低，使得該工藝不可能變得經濟節約。為了避 免這種不利的副反應，期望不利用甲醇進行生產苯乙烯的方法。專利技術概述本專利技術的實施方式一般包括制備苯乙烯的方法，該方法包括使甲苯與合成氣反 應，形成包含苯乙烯的第一產物物流，所述合成氣包含一氧化碳(co)和氫氣oi2)的混合 物。所述第一產物物流還可包含苯、甲苯、二甲苯、水、氫、一氧化碳或甲烷中的一種或多種。4該方法可包括至少部分地分離第一產物物流，形成苯乙烯產物物流。可以從第一產物物流 中分離甲苯并再循環到所述一個或多個反應器。所述一個或多個反應器可具有處于一定反應條件下、含有用于使甲苯和合成氣反 應形成苯乙烯的催化劑的反應區。該反應區條件是，溫度為200-800°C，壓力為1至400個 大氣壓或更高。該催化劑可以是堿性或中性的，可以是堿性或中性沸石催化劑。該方法可包括從含碳材料產生合成氣。合成氣可通過甲烷的部分氧化、甲烷的蒸 汽重整或其組合產生。合成氣還可通過煤的部分氧化、煤的蒸汽重整或其組合，或者生物質 的部分氧化、生物質的蒸汽重整或其組合產生。合成氣還可通過含碳材料的氣化產生。附圖簡要描述附圖說明圖1說明通過以下方式生產苯乙烯的流程圖，在一個過程中產生合成氣，從副產 物中分離合成氣(如果有需要)，合成氣和甲苯反應生產包含苯乙烯的第一產物物流，將該 物流輸送到分離單元以純化該苯乙烯物流。圖2說明通過合成氣和甲苯的反應生產苯乙烯的流程圖，其中使合成氣和甲苯反 應以生產包含苯乙烯的產物物流，將該物流輸送到分離單元以純化該苯乙烯物流。圖3是本專利技術的一種能夠連續反應并使催化劑再生的實施方式方面的示意圖。專利技術詳述可以使用甲苯并使用合成氣作為共進料來生產苯乙烯，其中合成氣在甲苯的側鏈 烷基化中反應，從而生產苯乙烯。在本專利技術中，可以通過合成氣(C0/H2)與甲苯(C6H5CH3)的催化反應制備苯乙烯，得 到苯乙烯(C8H8)和水，如下C = 0+H2+C6H5CH3 — C8H8+H20已知甲苯和合成氣在酸性催化劑上能生成二甲苯，已知酸位點能活化環碳。本發 明涉及使用堿性或中性催化劑，這些催化劑還可與貴金屬等組合以活化合成氣。這種催化 劑在升高的溫度和壓力O00-800°C和1-400個大氣壓)下能從甲苯和合成氣生產苯乙烯。 在其他實施方式中，溫度為300-500°C，壓力為50-200個大氣壓。在其他實施方式中，溫度 為300-500°C，壓力為1-100個大氣壓。合成氣經常在普通商業工藝中使用，例如用于生產氨或甲醇。以下是一些產生合 成氣的普通方式。可以從天然氣(甲烷/CH4)通過甲烷在催化劑存在時的蒸汽重整生產合 成氣CH4+H20 -C = 0+3H2還已知部分氧化工藝能從甲烷在高溫和壓力條件下在貧氧環境中生產合成氣。CH4+1/2 -C = 0+2 從甲烷生產合成氣的另一種方式是通過部分氧化，同時進行蒸汽重整3CH4+H20+02 — 3C = 0+7H2在正確條件下，煤或焦炭之類的碳源與水和/或氧反應，產生合成氣，例如在煤 氣化設備中。煤氣化技術可以從例如殼牌(Shell)、GE能源(GE Energy)和KBR(Kellogg Brown & Root LLC)的公司購得。反應如下所示C+H20 -C = 0+H2C+l/202 -C = O還可使用其他含碳材料產生合成氣，例如生物質、油頁巖、焦油、浙青、烴基聚合物 材料如熱塑性材料和橡膠、重烴淤漿以及石油精煉廠和石化廠的底部產物等。在所有這些合成氣產生工藝中，必須小心確保碳不與氧反應形成C02。使碳和水反應形成合成氣之后，使該合成氣與甲苯(C6H5CH3)反應，形成苯乙烯 (C8H8)和水，如下所示C = 0+H2+C6H5CH3 — C8H8+H20這種反應的甲苯和合成氣為1 1摩爾比，與用于生產苯乙烯的其他方法相比，這 種反應可以提供更清潔的反應，具有較少的副產物和不利的副反應。在一種實施方式中，可 以將生產的水再循環到反應循環中，用于生產合成氣。雖然該反應的甲苯和合成氣為1 1 摩爾比，但是進料物流的比例并不限于本專利技術，而是可以根據操作條件和反應系統的效率 進行變化。如果將過量的甲苯或合成氣輸送到反應區中，則隨后可以分離未反應部分，再循 環回到該工藝中。在一種實施方式中，甲苯與合成氣的比例可以是100 1至1 100。在 其他實施方式中，甲苯與合成氣的比例可以是50 1至1 50，20 1至1 20，10 1 至 1 10，5 1 至 1 5，2 1 至 1 2。使用堿性或中性催化劑來活化甲苯的側鏈，同時用貴金屬等來活化合成氣，在升 高的溫度和壓力條件下從甲苯和合成氣產生苯乙烯，例如一個非限制性例子是，溫度為 200-800°C，壓力為1-200個大氣壓。對于甲苯和合成氣的反應，合適催化劑的非限制性例子包括金屬氧化物，例如 CuO、ZnO-CuO, ZnO-CuO-Al2O3^ CuCr2O3> ZnCr2O3 或 SiO-CuO-Cr2O3t5 可以使用的其他催化劑 包括基材上承載的金屬，基材是例如氧化硅或氧化鈦，金屬是例如Ru、Rh, Ni、Co、Pd或P本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種用于制備苯乙烯的方法，其包括：將甲苯和合成氣引入反應條件，形成包含苯乙烯的第一產物物流。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J·E·佩拉蒂，
申請(專利權)人：弗納技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：US