通過基于費-托的合成產(chǎn)生烯烴的方法
【專利說明】通過基于費-托的合成產(chǎn)生烯烴的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年7月31日提交的美國臨時申請?zhí)?1/860,479的權(quán)益，所述臨時申請以引用的方式整體并入本文。
技術(shù)背景
[0003]通過本領(lǐng)域眾所周知以及廣泛在全世界商業(yè)實施的方法可以很容易地由煤、甲烷(天然氣)或任何含碳原料來生產(chǎn)合成氣(氫氣和一氧化碳的混合物)，也被稱為合成氣體。許多眾所周知的工業(yè)過程使用合成氣用于生產(chǎn)各種含氧有機化合物。用于由合成氣催化產(chǎn)生烴的費-托("FT")催化過程最初在1920年發(fā)現(xiàn)并發(fā)展，并且多年來在南非使用以產(chǎn)生作為汽車燃料的汽油范圍烴。催化劑通常包括負載在氧化鋁或二氧化鈦上的鐵或鈷，以及助催化劑，像錸、鋯、錳等有時候與鈷催化劑一起使用，以改進催化性能的各個方面。所述產(chǎn)物通常是具有六個或更多個碳原子的汽油范圍烴液體，以及較重的烴產(chǎn)物。
[0004]因此，保持對用于通過將天然氣重整為合成氣，由天然氣產(chǎn)生烯烴的方法和用于如此做的裝置的需要。
[0005]概述
[0006]根據(jù)如本文所體現(xiàn)和廣泛描述的本發(fā)明的目的，一方面本發(fā)明涉及包括以下的方法:
[0007]a)引入天然氣；
[0008]b)重整天然氣;其中重整步驟包括使天然氣與蒸汽接觸以產(chǎn)生合成氣；
[0009]c)將合成氣轉(zhuǎn)化成包含至少一種烯烴的產(chǎn)物混合物和包含鏈烷烴和汽油的副產(chǎn)物;其中轉(zhuǎn)化步驟包括使合成氣與Co/Mn催化劑接觸；以及
[0010]d)將副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成合成氣。
[0011]公開了裝置，其包括以下:
[0012]a)蒸汽重整器，其與反應(yīng)器流體連通;其中蒸汽重整器將天然氣重整為合成氣；
[0013]b)反應(yīng)器，其與飽和器流體連通;其中通過將合成氣與Co/Mn催化劑接觸，反應(yīng)器將合成氣轉(zhuǎn)化成包含烯烴的產(chǎn)物混合物；以及
[0014]C)部分氧化反應(yīng)器，其與反應(yīng)器流體連通;其中副產(chǎn)物被轉(zhuǎn)化成合成氣。
[0015]在另一方面，公開了一種裝置，其包括以下:
[0016]a)蒸汽重整器，其與反應(yīng)器流體連通;其中蒸汽重整器將天然氣重整為合成氣；
[0017]b)反應(yīng)器，其與飽和器流體連通;其中通過將合成氣與Co/Mn催化劑接觸，反應(yīng)器將合成氣轉(zhuǎn)化成包含烯烴的產(chǎn)物混合物；
[0018]C)氫化器，其與反應(yīng)器流體連通；以及
[0019]d)絕熱的預(yù)重整器，其與氫化器流體連通。
[0020]雖然可以用特定的法定類別(如系統(tǒng)法定類別)對本發(fā)明的方面進行描述和要求保護，但這僅是為了方便，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到可以用任何的法定類別對本發(fā)明的各方面進行描述和要求保護。除非另外明確說明，否則決不意圖將本文陳述的任何方法和方面解釋為要求以特定順序執(zhí)行其步驟。因此，在方法權(quán)利要求項在權(quán)利要求書或說明書中沒有具體陳述各步驟限于特定順序的情況下，絕非意圖指在任何方面推斷順序。這適用于任何可能的用于解釋的非表達基礎(chǔ)，包括相對于步驟安排或操作流程的邏輯事項、從語法組織或標點符號得到的清晰含義或者在說明書中描述的方面的數(shù)量或類型。
[0021]附圖簡述
[0022]并入本說明書且構(gòu)成其一部分的【附圖說明】了若干個方面，并連同描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0023]圖1示出了涉及部分氧化步驟的本發(fā)明的過程和裝置的一個實例的流程圖。
[0024]圖2示出了涉及氫化和絕熱的預(yù)重整器步驟的本發(fā)明的過程和裝置的第二個實例的流程圖。
[0025]本發(fā)明的另外的優(yōu)點將部分陳述在以下描述中，并且部分將從所述描述中看出或者可通過實踐本發(fā)明來得知。本發(fā)明的優(yōu)點將借助所附權(quán)利要求書中具體指出的元件和組合來實現(xiàn)并達成。要理解，以上概述和以下詳述都僅是示例性和解釋性的，并且不限制要求保護的本發(fā)明。
[0026]描述
[0027]通過參考以下發(fā)明詳述和其中包括的實施例可以更容易理解本發(fā)明。
[0028]在公開并描述本發(fā)明的化合物、組合物、制品、系統(tǒng)、設(shè)備和/或方法之前，應(yīng)理解，除非另外說明規(guī)定，否則它們不限于特定的合成方法，或者除非另外規(guī)定，否則它們不限于特定的試劑，因此它們當然可以改變。還應(yīng)理解，本文所使用的術(shù)語僅出于描述特定方面的目的，且并不意圖加以限制。盡管在實施或測試本發(fā)明中可使用與本文所述的那些方法和材料類似或等效的任何方法和材料，但是現(xiàn)在描述示例性方法和材料。
[0029]為了公開和描述公布在引用時所涉及的方法和/或材料，本文中提到的所有公布均以引用方式并入本文。提供本文中討論的公布僅僅是針對它們在本申請的提交日期之前的公開。本文中的任何內(nèi)容均不應(yīng)被理解為承認由于先前發(fā)明而使本發(fā)明無權(quán)享有這些公布的優(yōu)先權(quán)。此外，本文中提供的公布日期可能不同于實際的公布日期，它們可能需要單獨確認。
[0030]A.定義
[0031]本文使用的對于包括有機化合物的化合物的命名法可使用常見名稱、IUP A C、IUBMB或CAS關(guān)于命名法的推薦給出。當存在一個或多個立體化學特征時，可采用立體化學的Cahn-1ngold-Prelog規(guī)則來指出立體化學優(yōu)先項目、E/Z規(guī)格等。如果通過使用命名約定系統(tǒng)降低化合物結(jié)構(gòu)或通過市售軟件如CHEMDRAW?(Cambridgesoft Corporat1n ,U.S.A.)來給出名稱，那么所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易地確定化合物的結(jié)構(gòu)。
[0032]如在說明書和所述權(quán)利要求中所使用，除上下文另外明確規(guī)定之外，單數(shù)形式“一個(a)”、“一種(an)”和“所述(the)”包括復數(shù)指示物。因此，例如，提到“官能團”、“燒基”或“殘基”包括兩個或更多個所述官能團、烷基或殘基等的混合物。
[0033]在本文中，范圍可表達為從“約”一個具體值和/或到“約”另一個具體值。當表示這樣一個范圍時，另外的方面包括從一個具體值和/或至另一個具體值。類似地，當通過使用先行詞“約”將值表達為近似值時，將理解的是特定值形成了另外方面。應(yīng)進一步理解，所述范圍的每個端點相對于另一個端點以及獨立于另一個端點都是有意義的。還應(yīng)理解，本文公開了多個值，并且在本文中每個值除所述值本身之外也公開為“約”所述特定值。例如，如果公開了值“10”，那么也公開了“約10”。還理解的是還公開了兩個具體單位之間的每個單位。例如，如果公開了10和15，則還公開了11、12、13和14。
[0034]說明書和最后的權(quán)利要求書中提及的組合物中的特定元素或組分的重量份表示組合物或制品中的所述元素或組分與任何其它元素或組分之間的重量關(guān)系，用重量份表示。因此，在包含2重量份的組分X和5重量份的組分Y的化合物中，X和Y以2:5的重量比存在，并且以這個比例存在而不管所述化合物中是否包含另外的組分。
[0035]除非特意相反地陳述，否則組分的重量百分比(重量％)是基于其中包含所述組分的制劑或組合物的總重量。
[0036]如本文所使用，術(shù)語“任選的”或“任選地”意指隨后所描述的事件或情況可以發(fā)生或可以不發(fā)生，并且這種描述包括其中所述事件或情況發(fā)生的例子和其中不發(fā)生的例子。
[0037]本文中使用的術(shù)語“取代的”預(yù)期包括有機化合物的所有可允許的取代基。在一個廣泛的方面，可允許的取代基包括有機化合物的非環(huán)狀和環(huán)狀、支鏈和非支鏈、碳環(huán)和雜環(huán)以及芳族和非芳族取代基。說明性的取代基包括例如下面描述的取代基。對于適當?shù)挠袡C化合物，可允許的取代基可以是一個或多個以及相同或不同的。出于本發(fā)明的目的，諸如氮的雜原子可具有氫取代基和/或滿足雜原子的化合價的本文所述有機化合物的任何容許的取代基。本公開不希望以任何方式受有機化合物的可允許的取代基的限制。此外，術(shù)語“取代”或“被...取代”包括隱含條件，即這種取代符合被取代原子和取代基的允許化合價，并且取代產(chǎn)生穩(wěn)定化合物，例如不會自發(fā)地如通過重排、環(huán)化、消除等進行轉(zhuǎn)化的化合物。在某些方面，還可以預(yù)期，除非清楚地指示相反，單個取代基可進一步任選地被取代(即，進一步被取代或不被取代)。
[0038]本文所公開的某些材料、化合物、組合物以及組分可以商購獲得或者使用本領(lǐng)域技術(shù)人員通常已知的技術(shù)容易地合成。例如，在制備公開的化合物和組合物中使用的起始材料和試劑可從商業(yè)供應(yīng)商處獲得，所述供應(yīng)商如奧爾德里奇化工有限公司(AldrichChemical C0.)(密爾沃基(Milwaukee)，威斯康星州(Wis.))、Acros Organics(莫里斯平原市(Morris Plains)，新澤西州(N.J.))、飛世爾科技(Fisher Scientific)(匹茲堡(Pittsburgh)，賓夕法尼亞州(Pa.))或者西格馬公司(Sigma)(圣路易斯(St.Louis)，密蘇里州(M0.));或者通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法根據(jù)以下參考文獻所陳述的程序來制備:如Fieser and Fieser's Reagents for Organic Synthesis，第I至 17卷(約翰威利父子出版社(John Wiley and Sons)，1991) ;Rodd，s Chemistry of Carbon Compounds，第I至5卷和增刊(塞維爾科學出版社(Elsevier Science Publishers)，1989);OrganicReact 1ns，第 I 至40卷(約翰威利父子出版社，1991) ; March ’ s Advanced OrganicChemistry (約翰威利父子出版社，第4版)；以及Larock’ s Comprehensive OrganicTransformat1ns(VCH出版有限公司(VCH Publishers Inc.)，1989)。
[0039]除非另外明確說明，否則決不意圖將本文陳述的任何方法解釋為要求以特定順