用于增强烷烃的脱氢性能的方法技术

一种使用Cr2O3作为催化剂将烷烃催化脱氢为烯烃的方法，其中催化剂在脱氢期间被氧化为CrO3，并通过使用CO作为还原气体再生。在利用CO再生催化剂中，产生CO2，可以将其进料至具有烷烃的脱氢反应器并与通过脱氢所产生的H2反应，以通过逆水煤气变换反应来形成CO和H2O。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增强烷烃的脱氢性能的方法
本专利技术涉及用于将烷烃(alkane，链烷)脱氢为烯烃(alkene，链烯烃)的方法，具体地是利用氧化铬(chromiumoxide，铬氧化物)催化剂的烷烃脱氢方法，用于降低烷烃脱氢过程的温度和/或提高烷烃脱氢过程的效率的方法，以及通过用氧化铬催化剂来脱氢烷烃所形成的组成(composition，组合物)。
技术介绍
本文提供的“背景”描述是为了一般性地呈现本公开的上下文的目的。目前指定的专利技术人的工作，在某种程度上被描述在该背景部分中，以及在提交时其可能不称为现有技术的描述的方面，既不明确也不隐含地被承认作为本专利技术的现有技术。烯烃是用于工业化学用途的最重要的原料之一，因为它们可以参与各种各样的反应。例如，可以聚合乙烯和丙烯以分别形成聚乙烯和聚丙烯，以及异丁烯可以与甲醇反应以形成甲基叔丁基醚(MTBE)。然而，烯烃是远不如它们的烷烃对应物天然丰富的。烷烃是作为化石燃料精炼过程的副产物而大量获得，并且是用于更具工业相关性的烯烃的有用的前体。例如，在工业上通过热裂解和蒸汽裂解，由烷烃产生烯烃。还可以通过以下吸热反应，将烷烃催化脱氢为烯烃：CnH2n+2→CnH2n+H2ΔHR°>0(R1)含氢气体如H2和CH4通常用于还原循环以还原催化剂，例如将铬从Cr6+的氧化态还原到氧化铬催化剂中的Cr3+。由于烷烃脱氢反应是高度吸热的，所以它们需要高温以获得可接受的产率。然而，这些高温会增强不希望的副反应，包括在催化剂床上碳质焦炭沉积物的形成。焦炭堆积(cokebuildup)会不利地影响催化剂性能，导致较低的产率和昂贵的维修。例如，一旦由于焦炭堆积而钝化催化剂，它们必须脱机并再生，通常通过借助于氧来燃烧掉焦炭沉积物。离线所花费的时间会降低整体反应器的效率。
技术实现思路
前面的段落已通过一般介绍加以提供，并且不旨在限制所附权利要求的范围。通过参考以下详细描述并连同附图一起，将最好地理解所描述的实施方式以及进一步的优点。本专利技术的一个方面包括将烷烃脱氢为烯烃的方法，包括：(a)将CO进料至包括含有CrO3的催化剂的反应器；(b)使CO与CrO3接触，以形成Cr2O3和CO2；(c)将烷烃进料至反应器；以及(d)使烷烃与催化剂接触以形成烯烃和H2。本专利技术的第二方面包括将烷烃脱氢为烯烃的方法，包括：(a)将CO进料至包括含有CrO3的催化剂的第一反应器；(b)使CO与CrO3接触，以形成Cr2O3和CO2；(c)将在(b)中获得的CO2、和烷烃进料至包括含有Cr2O3的催化剂的第二反应器；(d)在第二反应器中，使烷烃与催化剂接触以形成烯烃和H2；(e)在第二反应器中，使来自(c)的CO2与来自(d)的H2反应，以形成CO和H2O；以及(f)将在(e)中形成的CO进料至(a)。本专利技术的第三方面包括将烷烃脱氢为烯烃的方法，包括：进行(a)-(f)，时间为X(a)将CO进料至包括含有CrO3的催化剂的第一反应器；(b)使CO与CrO3接触，以形成Cr2O3和CO2；(c)将在(b)中获得的CO2、和烷烃进料至包括含有Cr2O3的催化剂的第二反应器；(d)在第二反应器中，使烷烃与催化剂接触，以形成烯烃和H2；(e)在第二反应器中，使来自(c)的CO2与来自(d)的H2反应，以形成CO和H2O；以及(f)将在(e)中形成的CO进料至(a)；然后进行(a’)-(f’)，时间为X’(a’)将CO进料至包括含有CrO3的催化剂的第二反应器；(b’)使CO与CrO3接触，以形成Cr2O3和CO2；(c’)将在(b’)中获得的CO2、和烷烃进料至包括含有Cr2O3的催化剂的第一反应器；(d’)在第一反应器中，使烷烃与催化剂接触，以形成烯烃和H2；(e’)在第一反应器中，使来自(c’)的CO2与来自(d’)的H2反应，以形成CO和H2O；以及(f’)将在(e’)中形成的CO进料至(a’)；其中，周期性地切换(switchedcyclically)(a)-(f)，时间为X，和(a’)-(f’)，时间为X’。在将烷烃脱氢为烯烃的方法的另一方面，烷烃是C2-C10烷烃。在将烷烃脱氢为烯烃的方法的另一方面，烷烃是C3-C5烷烃。在将烷烃脱氢为烯烃的方法的另一方面，烷烃是异丁烷。在将烷烃脱氢为烯烃的方法的另一方面，包含CrO3的催化剂以及包含Cr2O3的催化剂包含氧化铝或氧化锆载体。本专利技术的第四方面包括通过再循环再生原料来改善催化剂效率和/或减少催化剂结垢的方法。本专利技术的第五方面包括在氧化铬催化剂的存在下通过脱氢烷烃所获得的含烯烃组成(alkene-containingcomposition，含烯烃组合物)。本专利技术的第六方面包括通过借助于CO来还原催化剂所获得的含有氧化铬的催化剂。附图说明将容易获得公开和其许多伴随的优点的更完整的评价，因为通过参考以下详细描述并连同附图一起，可以更好地理解，其中：图示出本文所公开的烷烃脱氢过程的实施方式的示意图。具体实施方式用于将烷烃催化脱氢为烯烃的常规工艺，在还原循环中使用含氢气体如H2和CH4以还原催化剂。本专利技术的方面取而代之使用CO作为还原气体来还原催化剂。如下所述，热化学分析显示，与使用H2相比，利用CO作为还原气体可以向反应器床提供更多热量。这种另外的热量可以有助于烷烃到烯烃的吸热脱氢反应。在热化学分析中，为了简单起见，使用晶体CrO3。基于标准形成焓，计算借助于H2来还原CrO3的焓变：CrO3(s)+3/2H2(g)→1/2Cr2O3(s)+3/2H2O(g)ΔHR°＝-336kJ/mol(R2)基于标准形成焓来类似地计算借助于CO来还原CrO3的焓变：CrO3(s)+3/2CO(g)→1/2Cr2O3(s)+3/2CO2(g)ΔHR°＝-397kJ/mol(R3)如从这些计算中可以看出，两种还原反应都是高度放热的。然而，基于计算，与用H2来还原CrO3相比，用CO来还原CrO3提供大约18％更大的焓变。由于与用H2来还原CrO3相比，在用CO来还原CrO3中更大的焓变，所以CO可以有利地用来还原在吸热烷烃脱氢反应中使用的氧化铬催化剂。通过用CO来还原CrO3所产生的另外的热并将热保留在反应器中意味着当在反应器中进行后续烷烃脱氢时，需要供给较少的能量。与用H2来还原CrO3相比，基于用CO将CrO3还原到Cr2O3的总焓，可以获得2至20％的量的另外的热，优选4至18％，6至16％，8至14％，或10至12％。除上文描述的焓的益处之外，使用CO作为还原气体来还原CrO3催化剂还提供其他益处。当将烷烃脱氢为其相应的烯烃时，可以产生其他不希望的烷烃和烯烃以及焦炭作为分解副产物。例如，用来形成异丁烯(i-C4H8)的异丁烷(i-C4H10)的脱氢通过以下反应还可以产生分解副产物，其包括丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)和甲烷(CH4)：i-C4H10→i-C4H8+H2(R4)i-C4H10+H2→C3H8+CH4(R5)C3H8→C3H6+H2(R6)2CH4→C2H6+H2(R7)C3H8→C2H4+CH4(R8)C2H6→C2H4+H2(R9)这些分解副产物的产生需要氢气的存在(参见，例如，反应(R5))。因此，有利的是提供用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使烷烃脱氢为烯烃的方法，包括：(a)将CO进料至包括含有CrO3的催化剂的反应器；(b)使所述CO与所述CrO3接触，以形成Cr2O3和CO2；然后(c)将烷烃进料至所述反应器；以及(d)使所述烷烃与所述催化剂接触以形成烯烃和H2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.31 US 62/098,7821.一种使烷烃脱氢为烯烃的方法，包括：(a)将CO进料至包括含有CrO3的催化剂的反应器；(b)使所述CO与所述CrO3接触，以形成Cr2O3和CO2；然后(c)将烷烃进料至所述反应器；以及(d)使所述烷烃与所述催化剂接触以形成烯烃和H2。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化剂进一步包含氧化铝或氧化锆载体。3.一种使烷烃脱氢为烯烃的方法，包括：(a)将CO进料至包括含有CrO3的催化剂的第一反应器；(b)使所述CO与所述CrO3接触，以形成Cr2O3和CO2；(c)将在(b)中获得的所述CO2和烷烃进料至包括含有Cr2O3的催化剂的第二反应器；(d)在所述第二反应器中使所述烷烃与所述催化剂接触，以形成烯烃和H2；(e)在所述第二反应器中，使来自(c)的所述CO2与来自(d)的所述H2反应，以形成CO和H2O；以及(f)将在(e)中形成的所述CO进料至(a)。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括进行(a)-(f)，持续时间X，然后进行(a’)-(f’)，持续时间X’(a’)将CO进料至包括含有CrO3的催化剂的所述第二反应器；(b’)使所述CO与所述CrO3接触，以形成Cr2O3和CO2；(c’)将在(b’)中获得的所述CO2和烷烃进料至包括含有Cr2O3的催...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔容满，拉姆齐·布纳马，哈立德·M·埃尔叶海亚维，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL