生產用於化學用途的低濃度乙烯的方法

2023-07-06 11:36:46 2

專利名稱：生產用於化學用途的低濃度乙烯的方法
生產用於化學用途的低濃度乙烯的方法本發明涉及一種生產用於化學用途的低濃度乙烯的方法。迄今為止，通常，將大於99. 8%純的乙烯用於化學合成。這種非常高純度的乙烯是 通過不同石油產品的裂解而獲得，為了從裂解的其他產品中分離出乙烯並且為了獲得一種 純度非常高的產物，隨後進行多種複雜和昂貴的分離操作。在常規的乙烯設備中，例如像在專利EP 0872537 Bl中描述的，原煤氣壓縮跟隨有 一個複雜的分離過程，在該分離過程中生產了高純度(聚合物品質)的乙烯以及丙烯。另 外的產物可以是丁二烯、苯、甲苯、苯乙烯、以及其他物質。該分離過程的特徵為以下步驟1.分裂成C2及其之下的餾分/C3及其之上的餾分2.分裂C2及其之下的餾分2.1.在近似_150°C的深冷條件下，分離氫氣以及甲烷2.2.分離一個C2餾分2. 3.使該C2餾分裂成乙烯以及乙烷2.4.將乙烷再循環至裂解3.使C3及其之上的餾分分裂成一個C3以及一個C4及其之上的餾分3. 1將丙炔以及丙二烯氫化成C3餾分3. 2.從C3餾分中蒸餾出純的丙烯3. 3.取決於需求，分裂C4/C5餾分。整合進用於生產乙烯的設備的是產生低至-150°C的溫度的製冷單元。純乙烯以及 純丙烯用作製冷介質。對於乙烯的化學用途而言，在許多情況下> 98%的高濃度是不必要的。專利申請WO 03/048088描述了通過乙烷脫氫作用生產用於和氯進行化學反應的 低濃度乙烯。載有乙烷的氣體流不僅含有氫氣和甲烷，而且含有大量未轉化的乙烷。為了 經濟地設計該方法，在複雜的清除過程之後，必須將未轉化的乙烷送回到乙烷脫氫作用。這 種方法僅可以使用乙烷作為進料。一個顯著的缺點是非常低濃度的乙烯(小於60%)以及 該氣體流的其他組分例如氫氣、丙烯、丁二烯僅允許在非常特殊的方法中使用乙烯的事實。在專利申請WO 2006/067188中，描述了從乙烷/液化氣(作為進料)的裂解開始 的氯乙烯的生產。該進料經受通常的裂解。在急冷和水洗之後，將裂化氣進行壓縮並且在 將它分裂成3個餾分之前清除硫化氫、二氧化碳、以及水。餾分A含有乙烯、乙烷、甲烷、氫 氣、以及少量的一氧化碳。餾分B主要含有乙烯、以及乙烷、連同少量的甲烷和非常少量的 氫氣。在不同方法中，這兩種餾分都用於和氯進行反應。一個餾分C含有乙烷以及具有大 於3個碳原子的烴類。為了分離一種氣體混合物，描述了具有至少2個柱的不同迴路。為了使用餾分C，提議了多種變體，例如燃燒、作為進料再循環而沒有進一步處理 或在包含在餾分C中的不飽和組分進行氫化之後再循環至該進料。依照我們的經驗，再循 環至進料而沒有進一步處理僅僅是一個假想的變體，因為具有高烯烴含量的進料導致在熱 解爐中高強度的焦炭形成並且給出了一個非常低的乙烯產量。描述了在餾分C的氫化之前，將其分裂成具有小於或大於5個碳原子的多種餾分。只有具有5個以及更少碳原子的餾分經受氫化。本說明書不包含關於氫化技術的信息。丙烯的氫化是在專利申請DE 1518827中進行了說明。該專利申請描述了將丙烯 氫化成丙烷以作為進料返回到用於乙烯生產的裂解爐中。氫化在氫氣氣氛下、在液相中在 一個反應器(滴流相反應器)中發生。此類反應器以及所使用的基於第八副族的金屬(鈀、 鉬)的催化劑已經在國際上證明了它們自身可用於液體不飽和烴類的氫化。有人明確地講 不飽和烴類的裂解導致了增加的焦炭形成。本發明的目的是提供一種技術上更簡單並且更具成本效益的生產用於化學用途 的乙烯的方法，其中消除了副產物的累積。為此，本發明涉及從一種烴源開始生產用於化學用途的乙烯的方法，根據該方 法a)使該烴源經受一個第一裂解步驟，即在一個裂解爐內進行的一個熱解步驟，由 此產生裂解產物的一個混合物；b)使所述裂解產物的混合物經受一系列的處理步驟，包括一個壓縮步驟，這使之 有可能獲得一個純化的原煤氣流；c)然後將該純化的原煤氣流冷卻到一個溫度，在該溫度下具有6個以及更多碳原 子的烴類發生冷凝這樣可以將它們從該純化的原煤氣流中去除；d)此後將所得到的純化的氣體流供給一個分離柱，其中包含氫氣、甲烷、以及乙烯 的一個餾分(餾分A)是在該柱的頂部分離出並且一個重餾分(餾分C)是在該柱的底部分 尚出；e)該柱的回流物的一部分供給一個製冷循環，導致富含乙烯的一個餾分(餾分 B)；f)餾分A以及餾分B是分別供給乙烯的化學用途。根據本發明的方法是從一個烴源(也稱為進料)開始的一種方法。所考慮的烴源可以是任何已知的烴源。優選地，經受了裂解(步驟a))的烴源是 選自下組，其組成為石腦油、瓦斯油、氣體汽油、乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷以及它們的混合 物。在一個特別優選的方式中，該烴源是選自下組，其組成為乙烷、丙烷、丁烷、以及丙烷/ 丁烷混合物。在一個更特別優選的方式中，該烴源是選自下組，其組成為丙烷、丁烷、以及 丙烷/丁烷混合物。該丙烷/丁烷混合物可以照這樣存在或者可以由丙烷和丁烷的混合物 構成。為了本發明的目的，表述乙烷、丙烷、丁烷、以及丙烷/ 丁烷混合物應理解為是指 可商購的產品，即主要包括純的產品(乙烷、丙烷、丁烷、或丙烷/ 丁烷作為一個混合物)並 且其次包括其他飽和或不飽和的烴類，它們比該純產品本身要輕或重。在根據本發明的生產用於化學用途的乙烯的方法中，使該烴源經受一個第一裂解 步驟，即在一個裂解爐中進行的一個熱解步驟，因此生產裂解產物的一個混合物。表述第一裂解步驟，即在一個裂解爐內進行的一個熱解步驟(步驟a))，應理解為 是指在熱的作用下，在第三化合物例如水、氧氣、一種硫衍生物和/或一種催化劑存在或不 存在時烴源的轉化，以引起裂解產物的一個混合物的形成。此種裂解產物的混合物有利的是包括氫氣、一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氧氣、硫化 氫、包括至少一個碳原子的有機化合物、以及水。
在以上定義的步驟a)之後，根據步驟b)，使這些裂解產物的混合物經受一系列的 處理步驟，包括一個壓縮步驟，這使之有可能獲得一個純化的原煤氣流。第一裂解步驟a)有利地跟隨有步驟b)，步驟b)包括一系列的處理步驟，在這些 處理步驟中是用於對裂化氣的熱進行熱回收的步驟，任選地有機急冷(任選地包括通過具 有中間流體的一系列交換器進行熱回收)、水急冷、氣體的壓縮以及乾燥、針對去除至少大 部分二氧化碳的鹼洗，任選地氫化不希望的衍生物例如像乙炔(以有利地達到乙炔為近似 5ppm的值)，任選地去除部分氫氣和/或甲烷並且去除硫化氫。在以上定義的步驟b)之後，根據步驟c)，然後將該純化的原煤氣流冷卻到一個溫 度，在該溫度下具有6個以及更多碳原子的烴類發生冷凝這樣可以將它們從該純化的原煤 氣流中去除。有待選擇的溫度取決於氣體組成以及氣體壓力。溫度選擇有利的是這樣的，以使 在冷卻之後在該氣體中的苯含量有利地按重量計總計小於約2%，優選小於約1%，並且更 優選小於約0.5%。該純化的原煤氣流優選是冷卻到有利地最多5°C、優選最多0°C、並且更優選最 多_5°C的溫度。優選的是冷卻到有利地至少_30°C、優選至少_25°C並且更優選至少-20°C 的溫度。在步驟C)中冷凝的烴類被有利地返回到步驟b)中，優選到步驟b)的壓縮步驟 中，更優選到步驟b)的壓縮步驟的壓縮的最後階段。在以上定義的步驟C)之後，根據步驟d)，此後將所得到的純化的氣體流供給一個 分離柱，在該分離柱中包含氫氣、甲烷、以及乙烯的一個餾分(餾分A)是在該柱的頂部分離 出並且一個重餾分(餾分C)是在該柱的底部分離出。將該純化的氣體流供給一個柱，優選在已經進一步冷卻之後，在該柱中有利的是 發生乙烯與乙烷的分離。乙烯、甲烷、以及氫氣是有利地從該柱的頂部進行提取。所有其他 氣體組分是有利的是包含於底部產物中。將包含於氣態的頂部產物(餾分A)中的乙烯供 給乙烯的化學用途。儘管有氫氣、甲烷、以及更高的烴類存在，但乙烷與乙烯的分離有利的是可能的， 其條件是在該柱中選擇適合的技術條件。乙烯、甲烷、以及氫氣是在柱的頂部分離出(餾分 A)，所有包含於原煤氣中的其他組分保留在該柱的底部產物(餾分C)中。該柱有利地是裝備有用於頂部產物冷凝的冷凝器、用於頂部產物冷凝的箱體、用 於加熱該柱的蒸煮器連同相關的泵。液體乙烯優選是用於在一個乙烯制冷機中生產的頂部 產物的冷凝。有利的是將該柱的壓力進行調整以確保有可能進行頂部產物的冷凝，優選藉助液 體乙烯。該壓力有利地是至少8巴，優選是至少10巴，並且更優選是至少12巴。該壓力有 利地是最多45巴，優選是最多40巴，並且更優選是最多38巴。在該柱頂部的溫度有利地是至少-100°C，優選是至少-90°C，並且更優選是至 少-80°C。在柱頂部它有利地是最多_30°C，優選最多_40°C並且更優選最多-50°C。在該柱中，乙烯/乙烷分離有利地是主要在該柱的上部進行，而C3與沸點更高的 烴類的分離是在該柱的下部進行。在以上定義的步驟d)之後，根據步驟e)，將該分離柱的回流物的一部分供給製冷個富含乙烯的餾分(餾分B)。將回流物的一部分供給一個製冷循環，優選在蒸發以及使用該製冷成分之後。該 製冷循環優選是基於乙烯的。供給製冷循環的回流物的一部分的量有利的是以氣態取自製冷循環並且代表一 個大體不含氫氣的、更濃縮的乙烯餾分(供給乙烯的化學用途)(產物B)。通過冷卻該柱的頂部產物而產生的液體有利的是用作到該柱的回流物。通過冷卻 該柱的頂部產物而產生的液體有利的是被引入製冷循環，在此將它與製冷循環的液化的乙 烯進行混合。更優選的是將該液體乙烯供給頂部產物冷凝器並且進行蒸發。在蒸發之後， 該乙烯再次最優選地進入乙烯製冷循環，在該製冷循環中，在將它液化之前通過一個壓縮 機將它壓縮。該方法允許對通過對供給乙烯製冷循環的柱的頂部產物進行冷卻而產生的液 體的冷卻成分進行完全回收。通過對供給乙烯製冷循環的柱的頂部產物進行冷卻而產生的液體的量有利的是 以氣態取自製冷循環的乙烯壓縮機下遊的乙烯製冷循環。依照在該柱頂部的這些冷凝條件，通過對該柱的頂部產物進行冷卻而產生的液體 有利地是幾乎不含氫氣並且包含比該柱的氣態頂部產物更少的甲烷。若必要的話，部分的氫氣和甲烷可以作為惰性氣體取自該乙烯製冷循環，此後優 選將這些惰性氣體加入餾分A中。因此，通過將氫氣和甲烷作為惰性氣體從製冷循環中去 除使餾分B有利地耗乏了(優選在低溫蒸煮器中)氫氣和甲烷。根據本發明，分離柱的柱頂產物的冷凝與冷卻所必需的乙烯冷卻迴路製冷循環的 輔助相結合有利地允許產生兩個等級的乙烯，即餾分A和餾分B。以下對表徵餾分A所定義的量有利的是對於包含取自製冷循環的惰性氣體的餾 分A而言的那些量。餾分A有利的是包含大於10%、優選大於20%並且更優選大於25%的乙烯量，該 乙烯量是包含於餾分A加上餾分B的總量中。餾分A有利的是包含小於90%、優選小於 80%並且更優選小於75%的乙烯量，該乙烯量是包含於餾分A加上餾分B的總量中。餾分A有利的是包含大於80 %、優選大於85 %並且更優選大於90 %的氫氣量，該 氫氣量包含於餾分A加上餾分B的總量中。餾分A有利的是包含大於70 %、優選大於75 %並且更優選大於80 %的甲烷量，該 甲烷量包含於餾分A加上餾分B的總量中。餾分A有利的是包含小於50 %、優選小於45 %並且更優選小於40 %的乙烷量，該 乙烷量包含於餾分A加上餾分B的總量中。餾分B的特徵在於，相對於餾分B的總體積，包含至少3個碳原子的化合物的含量 有利地是按體積計小於或等於0. 1%，優選小於或等於0. 05%並且以一種特別優選的方式 小於或等於0.01%。餾分C有利的是包含至少95 %、優選至少98 %並且特別優選至少99 %的包含於經 受步驟d)的純化的氣體流中的化合物，這些化合物包含至少3個碳原子。相對於餾分C的總重量，餾分C有利的是包含按重量計最多1%，優選最多0. 8% 並且特別優選最多0. 5%的乙烯。產物組成(wt% )的實例如下
權利要求
1.-從烴源開始生產用於化學應用的乙烯的方法，根據該方法a)使所述烴源經歷第一裂解步驟，即在裂解爐內進行的熱解步驟，由此產生裂解產物 的混合物；b)使所述裂解產物的混合物經歷一系列的處理步驟，包括壓縮步驟，這使得有可能獲 得純化的原煤氣流；c)然後將所述純化的原煤氣流冷卻到如下溫度，在該溫度下具有6個以及更多碳原子 的烴冷凝，從而可以將它們從所述純化的原煤氣流中去除；d)此後將所得到的純化的氣體流供給一個分離柱，在這裡含有氫氣、甲烷和乙烯的餾 分(餾分A)在該柱的頂部被分離，和重餾分(餾分C)是在該柱的底部被分離；e)將該柱的回流物的一部分供給製冷循環，導致富含乙烯的餾分(餾分B)；f)將餾分A和餾分B分別供給乙烯的化學應用。
2._根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述烴源選自石腦油、瓦斯油、氣體汽 油、乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷以及它們的混合物。
3.-根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述烴源是選自乙烷、丙烷、丁烷以及丙 烷/ 丁烷混合物。
4.-根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，將在步驟c)中冷凝的烴返回到步驟b)。
5.-根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述製冷循環是乙烯製冷循環。
6._根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在蒸發以及使用所述製冷成分之後，將 所述分離柱的回流物的部分供給所述製冷循環。
7.-根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過將氫氣以及甲烷作為惰性氣體從所 述製冷循環中除去而使餾分B缺乏氫氣以及甲烷。
8.-根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，將餾分C氫化並且供料給在步驟a)中的 烴源。
9.-根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，當使用乙烷作為進料時，餾分C的氫化與 任選的乙炔的氫化一起進行，從而允許將餾分C直接供給所述烴源而沒有進一步氫化。
10.-根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，當使用丙烷、丁烷或丙烷/丁烷混合物 作為進料時，使餾分C在滴流相反應器中經歷氫化而沒有附加的分離並且隨後與所述烴源混合。
全文摘要
從一種烴源開始生產用於化學用途的乙烯的方法，根據該方法a)使該烴源經受一個第一裂解步驟，即在一個裂解爐內進行的一個熱解步驟，由此產生裂解產物的一個混合物；b)使所述裂解產物的混合物經受一系列的處理步驟，包括一個壓縮步驟，這使之有可能獲得一個純化的原煤氣流；c)然後將該純化的原煤氣流冷卻到一個溫度，在該溫度下具有6個以及更多碳原子的烴類發生冷凝這樣可以將它們從該純化的原煤氣流中去除；d)此後將所得到的純化的氣體流供給一個分離柱，其中將包含氫氣、甲烷、以及乙烯的一個餾分(餾分A)在該柱的頂部分離出並且將一個重餾分(餾分C)在該柱的底部分離出；e)將該柱的回流物的一部分供給一個製冷循環，導致富含乙烯的一個餾分(餾分B)；f)將餾分A以及餾分B分別地提供給乙烯的化學用途。
文檔編號C07C11/04GK102056873SQ200980120809
公開日2011年5月11日 申請日期2009年5月28日 優先權日2008年6月3日
發明者多米尼克·巴爾薩爾特, 彼得·梅夫斯, 漢斯-迪特爾·溫克勒, 米歇爾·施特雷貝勒, 米歇爾·朗珀勒, 約阿希姆·克特 申請人:索維公司