生產(chǎn)用于化學(xué)用途的低濃度乙烯的方法
【專利說明】生產(chǎn)用于化學(xué)用途的低濃度乙烯的方法
[0001] 本專利申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年5月28日，發(fā)明名稱為"生產(chǎn)用于化學(xué)用途的低濃 度乙烯的方法"的中國(guó)專利申請(qǐng)200980120809. 5的分案申請(qǐng)。
[0002] 本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)用于化學(xué)用途的低濃度乙烯的方法。
[0003] 迄今為止，通常，將大于99. 8%純的乙烯用于化學(xué)合成。這種非常高純度的乙烯是 通過不同石油產(chǎn)品的裂解而獲得，為了從裂解的其他產(chǎn)品中分離出乙烯并且為了獲得一種 純度非常高的產(chǎn)物，隨后進(jìn)行多種復(fù)雜和昂貴的分離操作。
[0004] 在常規(guī)的乙烯設(shè)備中，例如像在專利EP0872537Bl中描述的，原煤氣壓縮跟隨有 一個(gè)復(fù)雜的分離過程，在該分離過程中生產(chǎn)了高純度（聚合物品質(zhì)）的乙烯以及丙烯。另 外的產(chǎn)物可以是丁二烯、苯、甲苯、苯乙烯、以及其他物質(zhì)。該分離過程的特征為以下步驟：
[0005] 1.分裂成C2及其之下的餾分/C3及其之上的餾分
[0006] 2.分裂C2及其之下的餾分：
[0007] 2. 1.在近似_150°C的深冷條件下，分離氫氣以及甲烷
[0008] 2. 2?分離一個(gè)C2餾分
[0009] 2. 3.使該C2餾分裂成乙烯以及乙烷
[0010] 2.4.將乙烷再循環(huán)至裂解
[0011] 3.使C3及其之上的餾分分裂成一個(gè)C3以及一個(gè)C4及其之上的餾分：
[0012] 3. 1將丙炔以及丙二烯氫化成C3餾分
[0013] 3. 2.從C3餾分中蒸餾出純的丙烯
[0014] 3. 3?取決于需求，分裂C4/C5餾分。
[0015] 整合進(jìn)用于生產(chǎn)乙烯的設(shè)備的是產(chǎn)生低至_150°C的溫度的制冷單元。純乙烯以及 純丙烯用作制冷介質(zhì)。
[0016] 對(duì)于乙烯的化學(xué)用途而言，在許多情況下>98%的高濃度是不必要的。
[0017] 專利申請(qǐng)WO03/048088描述了通過乙烷脫氫作用生產(chǎn)用于和氯進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的 低濃度乙稀。載有乙燒的氣體流不僅含有氫氣和甲燒，而且含有大量未轉(zhuǎn)化的乙燒。為了 經(jīng)濟(jì)地設(shè)計(jì)該方法，在復(fù)雜的清除過程之后，必須將未轉(zhuǎn)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(jìn)料。一個(gè)顯著的缺點(diǎn)是非常低濃度的乙烯（小于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(shí)。
[0018] 在專利申請(qǐng)WO2006/067188中，描述了從乙烷/液化氣（作為進(jìn)料）的裂解開始 的氯乙烯的生產(chǎn)。該進(jìn)料經(jīng)受通常的裂解。在急冷和水洗之后，將裂化氣進(jìn)行壓縮并且在 將它分裂成3個(gè)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，這兩種餾分都用于和氯進(jìn)行反應(yīng)。一個(gè)餾分C含有乙烷以及具有大 于3個(gè)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(gè)柱的不同回路。
[0019] 為了使用餾分C，提議了多種變體，例如燃燒、作為進(jìn)料再循環(huán)而沒有進(jìn)一步處理 或在包含在餾分C中的不飽和組分進(jìn)行氫化之后再循環(huán)至該進(jìn)料。依照我們的經(jīng)驗(yàn)，再循 環(huán)至進(jìn)料而沒有進(jìn)一步處理僅僅是一個(gè)假想的變體，因?yàn)榫哂懈呦N含量的進(jìn)料導(dǎo)致在熱 解爐中高強(qiáng)度的焦炭形成并且給出了一個(gè)非常低的乙烯產(chǎn)量。
[0020] 描述了在餾分C的氫化之前，將其分裂成具有小于或大于5個(gè)碳原子的多種餾分。 只有具有5個(gè)以及更少碳原子的餾分經(jīng)受氫化。本說明書不包含關(guān)于氫化技術(shù)的信息。
[0021] 丙烯的氫化是在專利申請(qǐng)DE1518827中進(jìn)行了說明。該專利申請(qǐng)描述了將丙烯 氫化成丙烷以作為進(jìn)料返回到用于乙烯生產(chǎn)的裂解爐中。氫化在氫氣氣氛下、在液相中在 一個(gè)反應(yīng)器（滴流相反應(yīng)器）中發(fā)生。此類反應(yīng)器以及所使用的基于第八副族的金屬（鈀、 鉑）的催化劑已經(jīng)在國(guó)際上證明了它們自身可用于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(dǎo)致了增加的焦炭形成。
[0022] 本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)上更簡(jiǎn)單并且更具成本效益的生產(chǎn)用于化學(xué)用途 的乙烯的方法，其中消除了副產(chǎn)物的累積。
[0023] 為此，本發(fā)明涉及從一種烴源開始生產(chǎn)用于化學(xué)用途的乙烯的方法，根據(jù)該方 法：
[0024] a)使該烴源經(jīng)受一個(gè)第一裂解步驟，即在一個(gè)裂解爐內(nèi)進(jìn)行的一個(gè)熱解步驟，由 此產(chǎn)生裂解產(chǎn)物的一個(gè)混合物；
[0025] b)使所述裂解產(chǎn)物的混合物經(jīng)受一系列的處理步驟，包括一個(gè)壓縮步驟，這使之 有可能獲得一個(gè)純化的原煤氣流；
[0026] c)然后將該純化的原煤氣流冷卻到一個(gè)溫度，在該溫度下具有6個(gè)以及更多碳原 子的烴類發(fā)生冷凝這樣可以將它們從該純化的原煤氣流中去除；
[0027] d)此后將所得到的純化的氣體流供給一個(gè)分離柱，其中包含氫氣、甲烷、以及乙烯 的一個(gè)餾分（餾分A)是在該柱的頂部分離出并且一個(gè)重餾分（餾分C)是在該柱的底部分 離出；
[0028] e)該柱的回流物的一部分供給一個(gè)制冷循環(huán)，導(dǎo)致富含乙烯的一個(gè)餾分（餾分 B)；
[0029] f)餾分A以及餾分B是分別供給乙烯的化學(xué)用途。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的方法是從一個(gè)烴源（也稱為進(jìn)料）開始的一種方法。
[0031] 所考慮的烴源可以是任何已知的烴源。優(yōu)選地，經(jīng)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(gè)特別優(yōu)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(gè)更特別優(yōu)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(gòu)成。
[0032] 為了本發(fā)明的目的，表述乙烷、丙烷、丁烷、以及丙烷/ 丁烷混合物應(yīng)理解為是指 可商購(gòu)的產(chǎn)品，即主要包括純的產(chǎn)品（乙烷、丙烷、丁烷、或丙烷/ 丁烷作為一個(gè)混合物）并 且其次包括其他飽和或不飽和的經(jīng)類，它們比該純產(chǎn)品本身要輕或重。
[0033] 在根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)用于化學(xué)用途的乙烯的方法中，使該烴源經(jīng)受一個(gè)第一裂解 步驟，即在一個(gè)裂解爐中進(jìn)行的一個(gè)熱解步驟，因此生產(chǎn)裂解產(chǎn)物的一個(gè)混合物。
[0034] 表述第一裂解步驟，即在一個(gè)裂解爐內(nèi)進(jìn)行的一個(gè)熱解步驟（步驟a))，應(yīng)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(shí)烴源的轉(zhuǎn)化，以引起裂解產(chǎn)物的一個(gè)混合物的形成。
[0035] 此種裂解產(chǎn)物的混合物有利的是包括氫氣、一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)?、氧氣、硫?氫、包括至少一個(gè)碳原子的有機(jī)化合物、以及水。
[0036]在以上定義的步驟a)之后，根據(jù)步驟b)，使這些裂解產(chǎn)物的混合物經(jīng)受一系列的 處理步驟，包括一個(gè)壓縮步驟，這使之有可能獲得一個(gè)純化的原煤氣流。
[0037] 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 處理步驟中是用于對(duì)裂化氣的熱進(jìn)行熱回收的步驟，任選地有機(jī)急冷（任選地包括通過具 有中間流體的一系列交換器進(jìn)行熱回收）、水急冷、氣體的壓縮以及干燥、針對(duì)去除至少大 部分二氧化碳的堿洗，任選地氫化不希望的衍生物例如像乙炔（以有利地達(dá)到乙炔為近似 5ppm的值），任選地去除部分氫氣和/或甲烷并且去除硫化氫。
[0038]在以上定義的步驟b)之后，根據(jù)步驟c)，然后將該純化的原煤氣流冷卻到一個(gè)溫 度，在該溫度下具有6個(gè)以及更多碳原子的烴類發(fā)生冷凝這樣可以將它們從該純化的原煤 氣流中去除。
[0039] 有待選擇的溫度取決于氣體組成以及氣體壓力。溫度選擇有利的是這樣的，以使 在冷卻之后在該氣體中的苯含量有利地按重量計(jì)總計(jì)小于約2%，優(yōu)選小于約1%，并且更 優(yōu)選小于約〇. 5%。
[0040] 該純化的原煤氣流優(yōu)選是冷卻到有利地最多5°C、優(yōu)選最多0°C、并且更優(yōu)選最 多-5°C的溫度。優(yōu)選的是冷卻到有利地至少-30°C、優(yōu)選至少-25°C并且更優(yōu)選至少-20°C 的溫度。
[0041] 在步驟C)中冷凝的烴類被有利地返回到步驟b)