甲烷轉(zhuǎn)化成芳香族化合物和其他化學(xué)品的聯(lián)合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)芳香族化合物、甲醇、和其他化學(xué)品的系統(tǒng)和方法，并且更加具體地，涉及用于以聯(lián)合方法(integrated process)生產(chǎn)苯、甲醇、氧合產(chǎn)物(oxoproduct)、和其他有附加值的化學(xué)品(value added chemicals)的聯(lián)合(integrated)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于化學(xué)工業(yè)而言，苯和甲醇是兩種基本的商用化學(xué)品。丁醛(butanal) (丁醛(butyraldehyde) )、丁醇、二甲醚(DME)、以及其他化學(xué)品，是具有附加值性能的化學(xué)品(value added performance chemicals)。
[0003]傳統(tǒng)地由石油進(jìn)料源(petroleum feed source)獲得苯(06?)。通常工業(yè)化苯生產(chǎn)使用以下化學(xué)方法中的一種:催化重整、甲苯加氫脫烷基化、甲苯岐化(to Iuenedisproport1nat1n)、和石腦油蒸汽裂解。由于石油進(jìn)料源變得更加昂貴，因此傳統(tǒng)的方法變得更加經(jīng)濟(jì)不可行。天然氣作為石油化工行業(yè)使用的主要源物質(zhì)(primary sourcematerial)被提出以替代石油進(jìn)料源。甲燒(CH4))直接轉(zhuǎn)化成芳香族化合物產(chǎn)生具有高選擇性的苯，以及氫作為主要的副產(chǎn)物。然而，將氫從苯產(chǎn)物中分離需要昂貴的分離方法，通常是深冷分離、變壓吸附(pressure swing adsorpt1n) (PSA)、或兩者。
[0004]甲醇(CH3OH)是最簡單的醇。甲醇最顯著的應(yīng)用是生產(chǎn)其他化學(xué)品。在許多情況下，由合成氣體(合成氣)生產(chǎn)甲醇。合成氣體是主要由氫、一氧化碳、和通常少量的二氧化碳組成的燃料/氣體混合物。在催化的工業(yè)方法中由合成氣體，直接地由一氧化碳、二氧化碳、和氫可以生產(chǎn)甲醇。一氧化碳和氫在催化劑上發(fā)生反應(yīng)以生產(chǎn)甲醇。最通常使用的催化劑是銅、氧化鋅、和氧化鋁的混合物，并且根據(jù)以下公式產(chǎn)生具有高選擇性的甲醇:
[0005]C0+2H2^CH30H
[0006]C02+3H2^CH30H+H20
[0007]用丙稀流股加氫甲?；?hydroformyIat 1n)合成氣流股可以提供氧合-醛類(oxo-aldehyde) (丁醛)流股，該氧合-醛類流股可以用于生產(chǎn)氧合-醇類(oxo-alcoho I) (丁醇)。加氫甲酰化丙烯流股和合成氣流股可以提供包含正丁醛(NBAL)和異丁醛(IBAL)的醛流股。氫化該醛流股可以生產(chǎn)相應(yīng)的醇流股。
[0008]C0+H2+C3H6^C3H7CH0+H2^C4H90H
[0009]然而，用于生產(chǎn)甲醇和丁醛的方法，通常不與其他系統(tǒng)結(jié)合并且可能不能利用可替代的原料。
[0010]對于用于增加原料轉(zhuǎn)化成苯、甲醇、丁醛及其他具有附加值的化學(xué)品的效率的改善系統(tǒng)和方法存在需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]用于生產(chǎn)芳香族化合物和其他化學(xué)品的方法，包括:將甲烷提供至第一反應(yīng)器以產(chǎn)生包含苯和氫的第一產(chǎn)物流股;將苯從第一產(chǎn)物流股中回收并且將剩余的第一產(chǎn)物流股與二氧化碳或蒸汽進(jìn)料流股(steam feed stream)混合以生成合并的產(chǎn)物流股;將包含甲烷、C2’s、C3’S、和二氧化碳或蒸汽的合并產(chǎn)物流股提供至第二反應(yīng)器以產(chǎn)生包含合成氣體、水、未轉(zhuǎn)化的甲烷和二氧化碳的第二產(chǎn)物流股;并且將合成氣體提供至第三反應(yīng)器以產(chǎn)生包含甲醇、丁醛、烯烴、或二甲醚的第三產(chǎn)物流股。
[0012]通過考慮以下詳細(xì)說明、附圖和隨附權(quán)利要求，闡述或清楚說明了本發(fā)明的另外特征、優(yōu)勢、和實(shí)施方式。此外，應(yīng)理解，本發(fā)明的上述總結(jié)以及以下詳細(xì)說明兩者都是示例性的并且旨在提供進(jìn)一步的解釋，而不限制本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。
【附圖說明】
[0013]附圖(其包括在內(nèi)以提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解并且將其合并以及構(gòu)成本說明書的一部分)示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并與詳細(xì)說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0014]圖1示出了用于原料聯(lián)合轉(zhuǎn)化成苯、甲醇、稀經(jīng)、氧合產(chǎn)物(0X0product)、費(fèi)托(Fischer-Tropsch) (FT)產(chǎn)物和其他芳香族化合物的示例性系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]描述了用于將如甲烷和二氧化碳的原料轉(zhuǎn)化成苯、甲醇、烯烴、氧合產(chǎn)物、費(fèi)托(FT)產(chǎn)物、和其他芳香族化合物的聯(lián)合方法的系統(tǒng)和方法。在本文中所描述的方法僅僅是示例性的方法并且用于說明性的目的。根據(jù)需要可以使用步驟和組分的其他變化和組合。
[0016]通過提供以聯(lián)合方法生產(chǎn)苯、甲醇、丁醛和其他化學(xué)品的系統(tǒng)和方法，本發(fā)明的實(shí)施方式解決了現(xiàn)有技術(shù)的許多問題和/或克服了許多缺點(diǎn)以及不足。本發(fā)明的實(shí)施方式可以包括用于以聯(lián)合方法生產(chǎn)苯、甲醇和其他化學(xué)品的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法可以包括用于生產(chǎn)苯、甲醇、烯烴、氧合產(chǎn)物、費(fèi)托(FT)產(chǎn)物和其他芳香族化合物的方法。
[0017]該方法可以包括將甲燒提供至第一脫氫芳構(gòu)化((16117(11'031'01]^1^231:；[011)反應(yīng)器以生產(chǎn)包含苯、氫、C2’s、C3’s和甲烷的第一產(chǎn)物流股;從產(chǎn)物流股中回收苯;將剩余的第一產(chǎn)物流股與二氧化碳進(jìn)料流股混合;將合并的來自分離器或提取器的第一產(chǎn)物流股和二氧化碳進(jìn)料流股提供至重整反應(yīng)器以產(chǎn)生包含合成氣體的第二產(chǎn)物流股;將合成氣體提供至合成反應(yīng)器或氧合反應(yīng)器以產(chǎn)生包含甲醇、二甲醚和/或丁醛的產(chǎn)物流股。
[0018]在某些實(shí)施方式中，來自重整反應(yīng)器的合成氣體可以用于生產(chǎn)不同的產(chǎn)物如烯烴、二甲醚(DME)、氧合產(chǎn)物、FT產(chǎn)物和芳香族化合物。
[0019]在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，可以將聯(lián)合方法(integratedprocess)分成不同組分。圖1是示出本發(fā)明的示例性聯(lián)合方法的流程圖。
[0020]在示例性的聯(lián)合方法的第一組分中，來自進(jìn)料線101的甲烷經(jīng)由在反應(yīng)器103中的脫氫芳構(gòu)化反應(yīng)可以轉(zhuǎn)化成苯和氫。經(jīng)由線114來自反應(yīng)器103的產(chǎn)物流股進(jìn)入分離器104。經(jīng)由線106將苯產(chǎn)物從分離器104中回收。在示例性聯(lián)合方法的隨后組分(component)中，隨后經(jīng)由傳輸線102將除了回收的苯之外的脫氫芳構(gòu)化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物運(yùn)送。經(jīng)由線108將包含二氧化碳和蒸汽(水)的進(jìn)料添加并且將與除了回收的苯之外的脫氫芳構(gòu)化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物混合，至傳輸線102。隨后可將合并的流股進(jìn)料至重整反應(yīng)器105以產(chǎn)生合成氣體的產(chǎn)物流股。
[0021 ]在示例性聯(lián)合方法的另外組分中，經(jīng)由傳輸線117可以將來自反應(yīng)器105的合成氣體送至甲醇合成反應(yīng)器109用于轉(zhuǎn)化成甲醇，其經(jīng)由甲醇產(chǎn)物線113運(yùn)出。
[0022]在示例性方法的另外組分中，經(jīng)由傳輸線115可以將來自反應(yīng)器105的合成氣體送至二甲醚(DME)合成反應(yīng)器110用于轉(zhuǎn)化成DME，其經(jīng)由DME產(chǎn)物線118運(yùn)出，和/或可以將來自反應(yīng)器105的合成氣體送至丁醇合成反應(yīng)器用于通過用丙烯加氫甲?；D(zhuǎn)化成丁醇。
[0023]在示例性方法的另外組分中，經(jīng)由傳輸線116可以將來自反應(yīng)器(105)的合成氣體送至加氫甲酰化反應(yīng)器111用于轉(zhuǎn)化成氧合醛類(丁醛)，其經(jīng)由產(chǎn)物線119可以運(yùn)出。經(jīng)由線112可以將丙烯添加至反應(yīng)器111。
[0024]通過縮短時(shí)間、減少成本和降低能量需求，消除對于從脫氫芳構(gòu)化反應(yīng)的輸出流股中分離氫的需求對于