處理烯烴進料物流的方法和相關的低聚方法
【專利說明】處理烯烴進料物流的方法和相關的低聚方法 發(fā)明領域
[0001] 本文公開的實施方案涉及處理烯烴進料物流的方法。特別地，本文公開的實施方 案涉及處理烯烴進料物流的方法，該方法尤其除去含氮化合物，其中包括例如氨。然后可在 石化工藝，例如低聚化方法中使用處理過的烯烴進料物流。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 烯烴或烯烴混合物的縮合反應形成較高分子量的產(chǎn)品是廣泛已知且得到實踐的。 這類縮合反應在本文中被稱為低聚反應或方法，和該產(chǎn)品是通過彼此縮合最多12,典型地 2, 3或4,但最多5,6, 7或甚至8個烯烴分子而形成的低分子量低聚物。〃低聚〃是指形成 低聚物和/或聚合物的方法。可通過低聚化，在例如固體磷酸催化劑（常常稱為"sPa"催 化劑）或分子篩催化劑（例如，沸石催化劑）上，將低分子量烯烴（例如，乙烯，丙烯，2-甲 基丙稀，1- 丁烯和2- 丁稀，戊烯類和己烯類）轉化成低聚物產(chǎn)物。
[0004] 低聚物產(chǎn)物是高辛烷值汽油共混原料中的有價值的組分，它可用于或者共混到蒸 餾物類型的液體燃料中或者用作潤滑劑，或者用作生產(chǎn)化學中間體和終產(chǎn)物的起始材料。 這種化學中間體和終產(chǎn)物包括高純度的烴流體或溶劑，醇，洗滌劑/表面活性劑，和酯類， 例如增塑劑酯類和合成潤滑劑。
[0005] 可在這種低聚化方法中使用許多催化劑。例如，通常在多個管狀或料腔（chamber) 反應器內進行使用分子篩催化劑的工業(yè)低聚化反應，這類似于使用sPa催化劑的那些方 法。在采用sPa催化劑的情況下，在該輪次（run)的持續(xù)時間內在催化劑床上的壓降逐漸 增加，這是催化劑粒料焦化和/或溶脹導致的，和該反應器輪次典型地被終止，當達到在反 應器上的最大可允許的壓降時。分子篩催化劑沒有顯示出壓降增加，這類似于sPa催化劑。 使用分子篩催化劑的低聚反應器因此特征在于較長的反應器輪次長度，和當催化劑活性下 降到不可接受的低水平時，典型地被廢棄（decommission)。在采用這些催化劑的情況下，可 實現(xiàn)的反應器的輪次長度因此對進料物流內使催化劑失活的化合物，雜質或污染物，例如 催化劑毒物敏感得多。
[0006] 本領域充滿了努力，以嘗試除去或最小化負面影響催化劑壽命和活性的污染物或 雜質。例如，對于酸性的許多低聚催化劑，例如分子篩催化劑來說，強堿，例如質子堿或布朗 斯臺德堿是已知的毒物。烴物流內的這種堿常常是含氮化合物，例如胺和酰胺，且它們典型 地從進料物流中除去以供低聚反應和其他加氫處理反應。這種有機含氮的布朗斯臺德堿的 特征在于鍵合到氮原子上的至少一個氫原子且是已知的質子受體。其他有機氮組分不具有 鍵合到氮上的任何氫原子，和氮原子可具有與1，2或3個周圍的碳原子鍵合的3個化學鍵。 然而，這些氮原子仍然具有游離的電子對和因此仍然充當堿，稱為路易斯堿。已知與布朗斯 臺德堿相比，路易斯堿是較弱的堿，和因此有時被視為對酸催化的方法具有較少的問題。
[0007] 做出了許多嘗試，在經(jīng)歷加氫處理或石化反應之前，處理進料物流或原料。參 見例如，美國專利No. 4, 973, 790 (其公開了在沸石催化劑上低聚C2-Cltl烯烴的方法， 該方法包括進料預處理步驟，以除去堿性氮化合物，例如胺類，如二乙醇胺）；美國專 利No. 5, 675, 043 (其公開了用具有Hansen極性溶度參數(shù)的溶劑處理含有含氮化合 物的烴共混物的方法，進行從中除去一部分的所述含氮化合物）；美國專利申請公布 No. 2002/103406(其公開了使用鎳基催化劑，由含氧物起始的烯烴低聚成烯烴的方法，該 烯烴物流具有低的氮含量，低至0. 3ppm重量）；美國專利申請公布No. 2004/0097773(其 公開了低聚異丁烯的方法，其中處理原料，除去氮組分，例如乙腈和N-甲基-吡咯烷酮）； 美國專利Nos. 7, 205, 448,7, 744, 828和美國專利申請公布No. 2007/0213575(其公開了 從進料物流中除去氮化合物，其中包括許多路易斯堿化合物，例如腈類，例如乙腈，N-甲 基-吡咯烷酮，嗎啉類，例如N-甲?；鶈徇拎ず?或喹啉）；Nagai等人，Isolation of Nitrogen-containing Heterocyclic Compounds Contained in Coal Tar Absorption Oil Fraction with Solvent Extraction, Sekiyu Gakkaishi(Journal of the Japan Petroleum Institute)，43(5) ,339-345(2000)(其公開了使用甲醇或四氫噻吩-1，I-二 氧化物（環(huán)丁砜）的水溶液，從煤焦油吸油餾分中除去含氮原子的雜環(huán)化合物）；和SU 1086006(其公開了使用在有機溶劑，例如碳酸亞丙酯或二甲亞砜或二甲基甲酰胺內的 金屬氯化物，例如NiCl2，通過使該金屬氯化物與氮化合物絡合，從石油產(chǎn)品中除去氮化 合物）。其他背景參考文獻包括美國專利申請公布Nos. 2005/0137442,2005/0152819， 2008/0312484，美國專利No. 4, 153, 638, 5, 569, 790,6, 160, 193, EP 1 002 852 B，GB 1,131,989,WO 2000/71494,和 WO 2012/078218。
[0008] 可看出，許多努力涉及從進料物流中除去雜質和污染物，其中大多數(shù)工作集中在 除去醇類，酮類，有機硫化合物，例如硫化物和硫醇類或硫醇，含氮化合物，例如腈類，吡咯 類，胺類，酰胺類，酰亞胺類，吲哚類，氰酸酯類，吡啶類，吡咯烷酮類，及其組合。盡管這些污 染物和雜質對低聚反應的功效仍然重要，但很少有工作集中在或者單獨或者與其他化合物 一起的氨上，和很少有工作集中在它降低低聚催化劑的功效和壽命的能力上。
[0009] 特別地，與其他進料物流，例如含C4烯烴的進料物流相比，含C3烯烴的進料物流相 對于氨產(chǎn)生獨特的挑戰(zhàn)。例如，純丙烯的沸點為-47. 6°C，純丙烷的沸點為_42°C，和純氨的 沸點為-33. 3°C。在被分餾成富含C3物流和富含C 4物流的含有C 3和C 4分子（例如，異丁 烷，丁烷，異丁烯和沸點范圍為-11. 7°C至+3. 7°C的丁烯類）的物流內存在的任何氨將與富 含(：3的物流一起分餾。若在C 3/C4物流內存在任何乙腈（沸點81°C )，則一旦分餾，乙腈將 與富含(；的物流一起分餾。一旦完成富含C 3物流和富含C 4物流的分離，則與富含C 3物流 內的氨和C4物流內的乙腈有關的挑戰(zhàn)是不同的。這是因為堿的類型不同（即，布朗斯臺德 堿對路易斯堿）和含不同氮物種的烴物流的性質不同。在從富含C 4的物流中分餾富含C3 的物流中，氨不可能與富含(；的物流一起分餾，或者乙腈不可能與富含C3的物流一起分餾， 因為它們的相對沸點差別大。因此，富含C 3的進料物流產(chǎn)生與過去的努力不同的挑戰(zhàn)，以 便從烴進料物流中除去其他氮物種。
[0010] 這種進料物流的一種來源包括來自煉油廠源，例如流化催化裂化器（"FCC")的含 有C3的液化石油氣（"LPG")。通常處理這些物流，除去含硫化合物（例如，硫化氫和硫醇）。 這些LPG物流也可含有污染物，例如堿性氮化合物（其中包括，但不限于，氨，胺類（例如單 乙醇胺），乙腈，和丙腈）。作為一種解決方法，使用胺處理和堿洗滌，除去許多含硫化合物。 [0011] 然而，這些方法沒有有效地除去堿性氮化合物，例如氨。因此，使用以上所述的酸 性催化劑的低聚單元因存在這些堿性氮化合物而變得脆弱。氨是進料物流內的常見的含氮 化合物，且大量可獲得，特別地在含C3的進料物流內。因此，成本合算地除去這些含氮化合 物對于制造低聚物以確保經(jīng)濟的催化劑性能是重要的。
[0012] 除去這些含氮化合物，例如氨而提出的一種解決方法是在低聚之前，在各種接觸 裝置中用水洗滌烯烴進料物流。參見例如，美國專利No. 7, 569, 741 (其建議在原料，主要芳 烴原料的純化工藝中使用含水的洗滌劑，以除去極性雜質）。許多低聚催化劑供應商推薦 使用酸化水。這一解決方法也可發(fā)現(xiàn)于現(xiàn)有技術中。參見例如美國專利No. 4, 973, 790 (其 建議用水洗，優(yōu)選用酸化的水，除去含氮化合物）和美國專利No. 5, 414, 183 (其建議使用水 洗，除去殘留產(chǎn)物，其中水通常用無機酸酸化，以維持PH在低于7的最佳水平下）。美國專 利申請公布No. 2007/0213575和專利No. 7, 989, 668公開了處理包括有機含氮路易斯堿的 含烯烴的烴物流，進而降低含烯烴的烴物流內有機含氮路易斯堿的濃度，和隨后接觸處理 過的含烯烴的烴物流與分子篩低聚催化劑。該參考文獻述及優(yōu)選的萃取步驟是水洗，因為 可容易獲得合適的洗滌水。優(yōu)選洗滌水的pH不是太高，例如最多9. 5,但優(yōu)選最多9和更優(yōu) 選最多8。最優(yōu)選水是略微酸性的，其pH低于6.5,6,5或甚至4。然而，'668專利僅僅例 舉含90 %正丁烯類的丁烯物流，它不存在相對于氨和以上描述的含(：3物流的相同挑戰(zhàn)。正 因為如此，^