將多環(huán)芳族化合物轉(zhuǎn)化成單環(huán)芳族化合物的方法
【專利說明】將多環(huán)芳族化合物轉(zhuǎn)化成單環(huán)芳族化合物的方法
[0001 ]優(yōu)先權(quán)聲明
[0002]本申請(qǐng)要求2013年11月19日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/906,077的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其內(nèi)容全部結(jié)合到本文中。
[0003]發(fā)明背景
[0004]許多不同類型的化學(xué)品由石油的加工生產(chǎn)。然而，由于近幾十年來提高的需求，石油變得越來越昂貴。
[0005]因此，嘗試提供用于生產(chǎn)化學(xué)品的原料的備選來源?，F(xiàn)在關(guān)注由在國家如美國和中國大量可得的固體含碳材料如煤生產(chǎn)液態(tài)烴。
[0006]煤的熱解產(chǎn)生焦炭和煤焦油。焦炭制備或“焦化”方法由將材料在密閉容器中在不存在氧氣下加熱至非常高的溫度組成。焦炭是多孔但硬的殘余物，其主要是碳和無機(jī)灰，其可用于制備鋼。
[0007]煤焦油是在加熱期間釋放的揮發(fā)性材料，并且它包含大量烴化合物的混合物?？蓪⑺蛛x以得到多種有機(jī)化合物，例如苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽和菲。這些有機(jī)化合物可用于制備大量產(chǎn)品，例如染料、藥物、炸藥、調(diào)味料、香料、防腐劑、合成樹脂以及油漆和染料。由分離留下的殘余瀝青用于鋪路、鋪屋頂、防水和絕緣。
[0008]煤焦油包括多種芳族化合物，包括多環(huán)和單環(huán)芳族化合物。然而，單環(huán)芳族化合物具有在與多環(huán)芳族化合物相比時(shí)較寬的應(yīng)用性，因此作為最終產(chǎn)物更有價(jià)值。
[0009]因此，需要將多環(huán)芳族化合物轉(zhuǎn)化成單環(huán)芳族化合物的方法。
[0010]發(fā)明概述
[0011]在第一方面中，將多環(huán)芳族化合物轉(zhuǎn)化成單環(huán)芳族化合物的方法包括將煤進(jìn)料熱解以產(chǎn)生焦炭料流和煤焦油料流。將煤焦油料流裂化，并將裂化的煤焦油料流分餾以產(chǎn)生包含多環(huán)芳族化合物的芳族餾分。方法進(jìn)一步包括將芳族餾分加氫裂化以將至少第一部分芳族餾分部分氫化并打開第二部分芳族餾分的至少一個(gè)環(huán)以由多環(huán)化合物形成單環(huán)芳族化合物，和使第一部分芳族餾分再循環(huán)。
[0012]在另一方面中，將多環(huán)芳族化合物轉(zhuǎn)化成單環(huán)芳族化合物的方法包括將煤進(jìn)料熱解以產(chǎn)生焦炭料流和煤焦油料流。方法進(jìn)一步包括將煤焦油料流裂化和將裂化的煤焦油料流分餾以產(chǎn)生包含萘和烷基萘的芳族餾分。將芳族餾分加氫裂化以將至少第一部分芳族餾分部分氫化并打開第二部分芳族餾分的一個(gè)環(huán)，并使第一部分芳族餾分再循環(huán)。
[0013]附圖簡(jiǎn)述
[0014]圖為對(duì)將多環(huán)芳族化合物轉(zhuǎn)化成單環(huán)芳族化合物的本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案的闡述。
[0015]發(fā)明詳述
[0016]圖顯示本發(fā)明煤轉(zhuǎn)化方法5的一個(gè)實(shí)施方案。可將煤進(jìn)料10送入熱解區(qū)15如焦化爐或者氣化區(qū)20中。作為選擇，可將煤進(jìn)料10分成兩個(gè)部分并送入熱解區(qū)15和氣化區(qū)20中。
[0017]在熱解區(qū)15中，將煤在高溫，例如達(dá)2，000°C(3，600°F)下在不存在氧氣下加熱以除去揮發(fā)性組分。焦化產(chǎn)生焦炭25和煤焦油料流30。焦炭25可用于其它方法如鋼的生產(chǎn)中。
[0018]如果需要的話，可將來自焦化方法的包含揮發(fā)性組分的煤焦油料流30送入任選污染物脫除區(qū)35中。
[0019]如下文進(jìn)一步描述，取決于特定污染物對(duì)產(chǎn)物或方法的影響和污染物脫除的原因，用于從煤焦油料流30或另一工藝流中除去一種或多種污染物的污染物脫除區(qū)35可位于沿著方法的各個(gè)位置。例如，污染物脫除區(qū)35可位于分離區(qū)75上游。一些污染物確定干擾下游加工步驟或烴轉(zhuǎn)化方法，在這種情況下，污染物脫除區(qū)35可位于分離區(qū)75上游或者在分離區(qū)75與待討論的特定下游加工步驟之間。確定了仍另外的污染物應(yīng)當(dāng)除去以滿足特定產(chǎn)物規(guī)格。如果想要從烴或工藝流中除去多種污染物，則各個(gè)污染物脫除區(qū)35可位于沿著方法的不同位置。在又一路線中，污染物脫除區(qū)35可與系統(tǒng)內(nèi)的另一方法重疊或聯(lián)合，在這種情況下，污染物可在該方法的另一部分，包括但不限于分離區(qū)75或下游烴轉(zhuǎn)化區(qū)期間除去。這可對(duì)這些特定區(qū)、反應(yīng)器或方法進(jìn)行改進(jìn)或不改進(jìn)而實(shí)現(xiàn)。盡管污染物脫除區(qū)35通常位于烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器下游，應(yīng)當(dāng)理解污染物脫除區(qū)35可位于分離區(qū)75上游、分離區(qū)75與烴轉(zhuǎn)化區(qū)之間或者烴轉(zhuǎn)化區(qū)下游或者沿著工藝流內(nèi)的其它料流，例如載體流體料流、燃料料流、氧氣來源料流或者本文所述系統(tǒng)和方法中使用的任何料流。污染物濃度通過從煤焦油料流35中除去至少一部分污染物而控制。如本文所用，術(shù)語除去可指實(shí)際除去，例如通過吸附、吸收或膜分離，或者它可指污染物轉(zhuǎn)化成更加耐受的化合物，或者二者。
[°02°]將去污的煤焦油進(jìn)料40送入任選加氫處理區(qū)45中。加氫處理是其中氫給體分子50在主要對(duì)從烴原料中除去雜原子如硫、氮和氧和金屬而言是活性的合適催化劑的存在下與烴料流接觸的方法。在加氫處理中，可使具有雙鍵和三鍵的烴飽和。氫給體分子50可包括例如氫氣、水、氨、氫化芳族化合物或其任何組合。也可將芳族化合物飽和。典型的加氫處理反應(yīng)條件包括 290°C(550°F)至455°C(850°F)的溫度，3.4MPa(500psig)至6.2MPa(900psig)的壓力，0.5hr—1 至4hr—1 的液時(shí)空速，和 168-1，OI INmVm3油(I，000-6，000scf/bbl)的氫氣率。典型的加氫處理催化劑包括高表面積載體材料，優(yōu)選氧化鋁上載的至少一種VIII族金屬，優(yōu)選鐵、鈷和鎳以及至少一種VI族金屬，優(yōu)選鉬和鎢。其它典型的加氫處理催化劑包括沸石催化劑，以及貴金屬催化劑，其中貴金屬選自鈀和鉑。將來自加氫處理區(qū)45的加氫處理煤焦油料流55送入裂化區(qū)60中。
[0021 ]在裂化區(qū)60中，使加氫處理煤焦油料流55與一種或多種裂化催化劑接觸以將烴裂化并產(chǎn)生較低分子量烴。裂化區(qū)60可包含例如本領(lǐng)域所知的加氫裂化區(qū)、流化催化裂化區(qū)或熱裂化區(qū)。
[0022]加氫裂化為其中烴在氫氣的存在下裂化成較低分子量烴的方法。典型的加氫裂化條件可包括290°(:(550°卩)至468°(:(875°卩)的溫度，3.510^(50(^8丨8)至27.5810^(4，OOOpsig)的壓力，0.5至小于Shr—1 的液時(shí)空速(LHSV)，和421-2，527Nm3/m3油(2 ,500-15，OOOscf/bbl)的氫氣率。典型的加氫裂化催化劑包括與一種或多種VIII族或VIB族金屬氫化組分組合的無定形二氧化硅-氧化鋁基礎(chǔ)物或低含量沸石基礎(chǔ)物，或者VIII族金屬氫化組分沉積于其上的結(jié)晶沸石裂化基礎(chǔ)物。其它氫化組分可選自VIB族以與沸石基礎(chǔ)物結(jié)合。
[0023]流化催化裂化(FCC)為通過使較重?zé)N在流化反應(yīng)區(qū)中與催化顆粒材料接觸而實(shí)現(xiàn)的催化烴轉(zhuǎn)化方法。催化裂化中的反應(yīng)在不存在實(shí)質(zhì)上加入的氫氣或者消耗氫氣下而進(jìn)行。該方法通常使用具有懸浮于進(jìn)料烴的上升流中的顆粒以形成流化床的粉狀催化劑。在代表性方法中，裂化在提升器中進(jìn)行，所述提升器為垂直或向上傾斜的管。通常，將預(yù)熱進(jìn)料借助進(jìn)料噴嘴噴入提升器的底部中，在那里它接觸熱流化催化劑并在與催化劑接觸時(shí)蒸發(fā)，并且進(jìn)行裂化，將高分子量油轉(zhuǎn)化成較輕組分，包括液化石油氣(LPG)、汽油和蒸餾物。催化劑-進(jìn)料混合物向上流過提升器短時(shí)間(幾秒)，然后將混合物在旋風(fēng)器中分離。將烴送入分餾器中以分離成LPG、汽油、柴油、煤油、噴射燃料和其它可能的餾分。當(dāng)通過提升器時(shí)，裂化催化劑減活，因?yàn)樵摲椒ò殡S形成沉積在催化劑顆粒上的焦炭。將被污染的催化劑與裂化烴蒸氣