背景技術(shù)：

1、人們對(duì)用于生產(chǎn)以下化學(xué)結(jié)構(gòu)單元的可再生資源的興趣日益增加：烴，如烯烴、烷烴和芳香族化合物。通過(guò)選擇可再生資源代替石油和天然氣，這些化學(xué)結(jié)構(gòu)單元的環(huán)境影響顯著降低。含氧化合物如甲醇和二甲基醚(dme)是在碳捕獲和利用過(guò)程中或在有機(jī)廢物流的生物轉(zhuǎn)化中獲得的典型中間產(chǎn)物。這些含氧化合物隨后可以轉(zhuǎn)化為感興趣的烴。

2、將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烴是本領(lǐng)域已知的。將水從含氧化合物中分離出來(lái)，并且形成不含醚和/或醇基團(tuán)的烴。該反應(yīng)是放熱的。所形成的烴的具體混合物取決于反應(yīng)條件如壓力和溫度以及所選擇的催化劑(gunawardena等人,journal?of?thermodynamics[熱力學(xué)雜志],第2012卷,第1-7頁(yè))。關(guān)于選擇反應(yīng)條件和催化劑，有大量的文獻(xiàn)可用。所形成的烴是烯烴、烷烴和/或芳香族化合物。這些方法典型地在高溫下進(jìn)行以獲得足夠高的轉(zhuǎn)化率。通過(guò)在該方法中并入連續(xù)除焦步驟來(lái)緩解催化劑的相應(yīng)快速焦化(其典型地在50-100分鐘內(nèi)發(fā)生)。最佳溫度取決于所提供的催化劑、目標(biāo)烴和含氧化合物。典型地，甲醇在約450℃的溫度下反應(yīng)，而例如二甲基醚在約350℃下反應(yīng)。

3、li等人(acs?catal.[acs催化雜志]2021,11,7780-7819)提供了甲醇向芳香族化合物轉(zhuǎn)化(mta)的概述，tian等人(acs?catal.[acs催化雜志]2015,5,1922-1938)以及還有topchiev等人(catalysts[催化劑]2019,9(5),485)提供了甲醇向烯烴轉(zhuǎn)化(mto)的概述，并且sanz-martinez等人(catalysts[催化劑]2022,12,134)提供了甲醇向烷烴轉(zhuǎn)化(mtg)的現(xiàn)有技術(shù)。magomedova等人(catalysts[催化劑],2019,9,485)描述了二甲基醚向烯烴的轉(zhuǎn)化。

4、在wo?9955650?a1中，披露了在催化劑的存在下甲醇向烯烴(mto)的轉(zhuǎn)化。為了緩解催化劑的快速焦化，在高溫下使用含氧氣體再生該催化劑。將水通過(guò)急冷(quenching)步驟從產(chǎn)物流中去除，在該急冷步驟中急冷介質(zhì)是水。us2019001311描述了使用包含zsm-5和膨潤(rùn)土粘土的酸性沸石催化劑的mto方法。膨潤(rùn)土粘土粘結(jié)zsm-5顆粒，使催化劑結(jié)構(gòu)完整。在us2015119617a1中，將水從產(chǎn)物流中去除。水的去除通過(guò)烯烴流的急冷步驟完成，在此之后使該流與包含沸石3a和/或4a的分子篩接觸以從急冷的烯烴流中去除水。催化劑的再生是使用含氧氣體/氧化劑在200℃與1500℃之間的溫度下進(jìn)行。wo?2006/104757描述了一種減少催化劑失活的方法。使用再生氣體使焦化的催化劑再生，其中再生溫度不大于600℃。在使焦化的催化劑再生之前，可以將再生氣體壓縮以冷凝一部分水并且可以與水吸附劑接觸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、諸位發(fā)明人出人意料地發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)引入能夠吸附水的吸附劑材料來(lái)增加含氧化合物向烴的方法的轉(zhuǎn)化率。在實(shí)例1中，出人意料地，在能夠吸附水的吸附劑材料的存在下dme的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于當(dāng)該吸附劑材料被水飽和使得吸附劑材料的作用被抵消時(shí)的轉(zhuǎn)化率。諸位發(fā)明人發(fā)現(xiàn)不僅向烴的轉(zhuǎn)化率提高，而且還發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物的絕對(duì)濃度將更高，從而可以增加反應(yīng)速度。因此，通過(guò)這種基于吸附的增強(qiáng)，可以選擇更低的反應(yīng)溫度，從而更加節(jié)能，并且對(duì)于加熱設(shè)備和耐熱材料需要更少的資本投資。此外，擴(kuò)大了用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烴的方法的制程設(shè)計(jì)的操作窗口；這可以為新的反應(yīng)產(chǎn)物混合物開(kāi)辟可能性。反應(yīng)窗口擴(kuò)展到更低的溫度和可能更高的壓力。

2、此外，諸位發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，由焦化引起的催化劑失活被減少或甚至被避免。在實(shí)例3中，反應(yīng)器循環(huán)操作，連續(xù)進(jìn)行含氧化合物反應(yīng)和吸附劑材料再生的步驟。50個(gè)循環(huán)之后，沒(méi)有觀察到催化劑劣化。不受理論的束縛，諸位發(fā)明人認(rèn)為較低的反應(yīng)溫度和氣體組成的變化有助于此出人意料的改善。由于催化劑失活被減少或甚至被避免，因此不需要或需要很少的催化劑除焦，從而提高了總體工藝效率?？赡懿恍枰虿惶枰囟ǖ拇呋瘎┏共襟E。

3、在優(yōu)選的實(shí)施例中，該方法包括兩個(gè)或更多個(gè)反應(yīng)器，這些反應(yīng)器包含催化劑和能夠吸附水的吸附劑材料。此類反應(yīng)器組合可以在壓力波動(dòng)、溫度波動(dòng)/或濃度波動(dòng)模式下操作，其中這些反應(yīng)器中的至少一個(gè)處于反應(yīng)模式。同時(shí)，其他反應(yīng)器中的一個(gè)或多個(gè)處于吸附劑再生模式。以此方式，整個(gè)過(guò)程可以連續(xù)進(jìn)行。此種操作具有另外的優(yōu)點(diǎn)，即在仍發(fā)生一些催化劑焦化的情況下，這些反應(yīng)器之一可以處于除焦模式。不需要單獨(dú)的除焦反應(yīng)器，并且在反應(yīng)器設(shè)計(jì)中有更大的靈活性，因?yàn)閷⒋呋瘎┹斔偷教囟ǖ某狗磻?yīng)器通常會(huì)限制設(shè)計(jì)。在除焦期間，典型地還使吸附劑再生。

技術(shù)特征：

1.能夠吸附水的吸附劑材料用于在將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烴的催化劑的存在下將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烴的用途，其中該催化劑和吸附劑材料不同，優(yōu)選地其中該用途涉及以下中的一項(xiàng)或多項(xiàng)：

2.一種用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烴的方法，該方法包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，該方法循環(huán)地操作，其中步驟b)之后是步驟a)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，步驟a)中的溫度在200℃與500℃之間、優(yōu)選在200℃與400℃之間、甚至更優(yōu)選在200℃與350℃之間、最優(yōu)選在225℃與275℃之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，步驟a)中的壓力在1.0與30絕巴之間、優(yōu)選在1.0與20絕巴之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，步驟b)中的溫度比步驟a)的溫度高至少100℃和/或其中步驟b)的壓力比步驟a)的壓力低至少0.9巴，優(yōu)選其中步驟b)中的溫度比步驟a)的溫度高至少150℃和/或其中步驟b)的壓力比步驟a)的壓力低至少3.0巴。

7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一項(xiàng)所述的方法，該方法具有兩個(gè)或更多個(gè)反應(yīng)器，這些反應(yīng)器包含該催化劑和該能夠吸附水的吸附劑材料，優(yōu)選地其中這兩個(gè)或更多個(gè)反應(yīng)器中的至少一個(gè)反應(yīng)器進(jìn)行步驟a)。

8.根據(jù)權(quán)利要求2-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，該催化劑選自由以下組成的清單：h-beta、zsm-5、zsm-22、mcm-22、絲光沸石、uzm-9、sapo(如sapo-17、-18、-34、-35、-44、-56)和alpo，優(yōu)選地該催化劑是zsm-5或sapo-34。

9.根據(jù)權(quán)利要求2-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，該能夠吸附水的吸附劑材料是孔徑在范圍內(nèi)的分子篩、更優(yōu)選孔徑在范圍內(nèi)的沸石、甚至更優(yōu)選孔徑在范圍內(nèi)的lta沸石。

10.根據(jù)權(quán)利要求2-9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，催化劑與能夠吸附水的吸附劑材料的重量比在1.0:10.0與10.0:1.0之間、優(yōu)選在1.0:10.0與5.0:1.0之間。

11.根據(jù)權(quán)利要求2-10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，該能夠吸附水的吸附劑材料的水吸附容量為在步驟a)中的溫度和壓力下至少0.04克水/克吸附劑材料，優(yōu)選地在步驟a)中的溫度和壓力下至少0.06克水/克吸附劑材料，更優(yōu)選地在步驟a)中的溫度和壓力下至少0.08克水/克吸附劑材料，最優(yōu)選地在步驟a)中的溫度和壓力下至少0.10克水/克吸附劑材料。

12.根據(jù)權(quán)利要求2-11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，該催化劑的水吸附容量為在步驟a)的溫度和壓力下小于0.10克水/克催化劑，優(yōu)選地在步驟a)的溫度和壓力下小于0.04克水/克催化劑。

13.根據(jù)權(quán)利要求2-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，該含氧化合物是以下中的一種或多種：甲醇(meoh)、乙醇(etoh)、異丙醇(ipa)、正丁醇(buoh)、汽油級(jí)叔丁醇(gtba)、甲基叔丁基醚(mtbe)、叔戊基甲基醚(tame)、叔己基甲基醚(theme)、乙基叔丁基醚(etbe)、叔戊基乙基醚(taee)、二甲基醚(dme)或二異丙基醚(dipe)，優(yōu)選地該含氧化合物是甲醇和/或二甲基醚，更優(yōu)選地該含氧化合物是甲醇。

14.根據(jù)權(quán)利要求2-13中任一項(xiàng)所述的方法，其中，該烴選自由以下組成的組：烯烴、烷烴、芳香族化合物及其任何組合，其中優(yōu)選地該烯烴是乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、和異丁烯中的一種或多種，該烷烴是包含2至18個(gè)碳原子的烷烴中的一種或多種，并且該芳香族化合物是苯、甲苯和二甲苯中的一種或多種。

15.一種用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烴的流化床或固定床反應(yīng)器，該反應(yīng)器包含用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烴的催化劑和能夠吸附水的吸附劑材料，其中該催化劑和該吸附劑材料不同。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于在能夠吸附水的吸附劑材料的存在下將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烴的方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于將含氧化合物轉(zhuǎn)化為烴的流化床或固定床反應(yīng)器，該反應(yīng)器包含催化劑和能夠吸附水的吸附劑材料。本發(fā)明還涉及能夠吸附水的吸附劑材料用于增加含氧化合物向烴的轉(zhuǎn)化率的用途。

技術(shù)研發(fā)人員：朱利安·布恩,賈斯珀·范·坎彭,杰拉德·杜維·埃爾津加
受保護(hù)的技術(shù)使用者：荷蘭應(yīng)用自然科學(xué)研究組織TNO
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28