生产用于化学用途的低浓度乙烯的方法
【专利说明】生产用于化学用途的低浓度乙烯的方法
[0001] 本专利申请是申请日为2009年5月28日,发明名称为"生产用于化学用途的低浓 度乙烯的方法"的中国专利申请200980120809. 5的分案申请。
[0002] 本发明涉及一种生产用于化学用途的低浓度乙烯的方法。
[0003] 迄今为止,通常,将大于99. 8%纯的乙烯用于化学合成。这种非常高纯度的乙烯是 通过不同石油产品的裂解而获得,为了从裂解的其他产品中分离出乙烯并且为了获得一种 纯度非常高的产物,随后进行多种复杂和昂贵的分离操作。
[0004] 在常规的乙烯设备中,例如像在专利EP0872537Bl中描述的,原煤气压缩跟随有 一个复杂的分离过程,在该分离过程中生产了高纯度(聚合物品质)的乙烯以及丙烯。另 外的产物可以是丁二烯、苯、甲苯、苯乙烯、以及其他物质。该分离过程的特征为以下步骤:
[0005] 1.分裂成C2及其之下的馏分/C3及其之上的馏分
[0006] 2.分裂C2及其之下的馏分:
[0007] 2. 1.在近似_150°C的深冷条件下,分离氢气以及甲烷
[0008] 2. 2?分离一个C2馏分
[0009] 2. 3.使该C2馏分裂成乙烯以及乙烷
[0010] 2.4.将乙烷再循环至裂解
[0011] 3.使C3及其之上的馏分分裂成一个C3以及一个C4及其之上的馏分:
[0012] 3. 1将丙炔以及丙二烯氢化成C3馏分
[0013] 3. 2.从C3馏分中蒸馏出纯的丙烯
[0014] 3. 3?取决于需求,分裂C4/C5馏分。
[0015] 整合进用于生产乙烯的设备的是产生低至_150°C的温度的制冷单元。纯乙烯以及 纯丙烯用作制冷介质。
[0016] 对于乙烯的化学用途而言,在许多情况下>98%的高浓度是不必要的。
[0017] 专利申请WO03/048088描述了通过乙烷脱氢作用生产用于和氯进行化学反应的 低浓度乙稀。载有乙烧的气体流不仅含有氢气和甲烧,而且含有大量未转化的乙烧。为了 经济地设计该方法,在复杂的清除过程之后,必须将未转化的乙烷送回到乙烷脱氢作用。这 种方法仅可以使用乙烷作为进料。一个显著的缺点是非常低浓度的乙烯(小于60%)以及 该气体流的其他组分例如氢气、丙烯、丁二烯仅允许在非常特殊的方法中使用乙烯的事实。
[0018] 在专利申请WO2006/067188中,描述了从乙烷/液化气(作为进料)的裂解开始 的氯乙烯的生产。该进料经受通常的裂解。在急冷和水洗之后,将裂化气进行压缩并且在 将它分裂成3个馏分之前清除硫化氢、二氧化碳、以及水。馏分A含有乙烯、乙烷、甲烷、氢 气、以及少量的一氧化碳。馏分B主要含有乙烯、以及乙烷、连同少量的甲烷和非常少量的 氢气。在不同方法中,这两种馏分都用于和氯进行反应。一个馏分C含有乙烷以及具有大 于3个碳原子的烃类。为了分离一种气体混合物,描述了具有至少2个柱的不同回路。
[0019] 为了使用馏分C,提议了多种变体,例如燃烧、作为进料再循环而没有进一步处理 或在包含在馏分C中的不饱和组分进行氢化之后再循环至该进料。依照我们的经验,再循 环至进料而没有进一步处理仅仅是一个假想的变体,因为具有高烯烃含量的进料导致在热 解炉中高强度的焦炭形成并且给出了一个非常低的乙烯产量。
[0020] 描述了在馏分C的氢化之前,将其分裂成具有小于或大于5个碳原子的多种馏分。 只有具有5个以及更少碳原子的馏分经受氢化。本说明书不包含关于氢化技术的信息。
[0021] 丙烯的氢化是在专利申请DE1518827中进行了说明。该专利申请描述了将丙烯 氢化成丙烷以作为进料返回到用于乙烯生产的裂解炉中。氢化在氢气气氛下、在液相中在 一个反应器(滴流相反应器)中发生。此类反应器以及所使用的基于第八副族的金属(钯、 铂)的催化剂已经在国际上证明了它们自身可用于液体不饱和烃类的氢化。有人明确地讲 不饱和烃类的裂解导致了增加的焦炭形成。
[0022] 本发明的目的是提供一种技术上更简单并且更具成本效益的生产用于化学用途 的乙烯的方法,其中消除了副产物的累积。
[0023] 为此,本发明涉及从一种烃源开始生产用于化学用途的乙烯的方法,根据该方 法:
[0024] a)使该烃源经受一个第一裂解步骤,即在一个裂解炉内进行的一个热解步骤,由 此产生裂解产物的一个混合物;
[0025] b)使所述裂解产物的混合物经受一系列的处理步骤,包括一个压缩步骤,这使之 有可能获得一个纯化的原煤气流;
[0026] c)然后将该纯化的原煤气流冷却到一个温度,在该温度下具有6个以及更多碳原 子的烃类发生冷凝这样可以将它们从该纯化的原煤气流中去除;
[0027] d)此后将所得到的纯化的气体流供给一个分离柱,其中包含氢气、甲烷、以及乙烯 的一个馏分(馏分A)是在该柱的顶部分离出并且一个重馏分(馏分C)是在该柱的底部分 离出;
[0028] e)该柱的回流物的一部分供给一个制冷循环,导致富含乙烯的一个馏分(馏分 B);
[0029] f)馏分A以及馏分B是分别供给乙烯的化学用途。
[0030] 根据本发明的方法是从一个烃源(也称为进料)开始的一种方法。
[0031] 所考虑的烃源可以是任何已知的烃源。优选地,经受了裂解(步骤a))的烃源是 选自下组,其组成为:石脑油、瓦斯油、气体汽油、乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷以及它们的混合 物。在一个特别优选的方式中,该烃源是选自下组,其组成为:乙烷、丙烷、丁烷、以及丙烷/ 丁烷混合物。在一个更特别优选的方式中,该烃源是选自下组,其组成为:丙烷、丁烷、以及 丙烷/丁烷混合物。该丙烷/丁烷混合物可以照这样存在或者可以由丙烷和丁烷的混合物 构成。
[0032] 为了本发明的目的,表述乙烷、丙烷、丁烷、以及丙烷/ 丁烷混合物应理解为是指 可商购的产品,即主要包括纯的产品(乙烷、丙烷、丁烷、或丙烷/ 丁烷作为一个混合物)并 且其次包括其他饱和或不饱和的经类,它们比该纯产品本身要轻或重。
[0033] 在根据本发明的生产用于化学用途的乙烯的方法中,使该烃源经受一个第一裂解 步骤,即在一个裂解炉中进行的一个热解步骤,因此生产裂解产物的一个混合物。
[0034] 表述第一裂解步骤,即在一个裂解炉内进行的一个热解步骤(步骤a)),应理解为 是指在热的作用下,在第三化合物例如水、氧气、一种硫衍生物和/或一种催化剂存在或不 存在时烃源的转化,以引起裂解产物的一个混合物的形成。
[0035] 此种裂解产物的混合物有利的是包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气、硫化 氢、包括至少一个碳原子的有机化合物、以及水。
[0036]在以上定义的步骤a)之后,根据步骤b),使这些裂解产物的混合物经受一系列的 处理步骤,包括一个压缩步骤,这使之有可能获得一个纯化的原煤气流。
[0037] 第一裂解步骤a)有利地跟随有步骤b),步骤b)包括一系列的处理步骤,在这些 处理步骤中是用于对裂化气的热进行热回收的步骤,任选地有机急冷(任选地包括通过具 有中间流体的一系列交换器进行热回收)、水急冷、气体的压缩以及干燥、针对去除至少大 部分二氧化碳的碱洗,任选地氢化不希望的衍生物例如像乙炔(以有利地达到乙炔为近似 5ppm的值),任选地去除部分氢气和/或甲烷并且去除硫化氢。
[0038]在以上定义的步骤b)之后,根据步骤c),然后将该纯化的原煤气流冷却到一个温 度,在该温度下具有6个以及更多碳原子的烃类发生冷凝这样可以将它们从该纯化的原煤 气流中去除。
[0039] 有待选择的温度取决于气体组成以及气体压力。温度选择有利的是这样的,以使 在冷却之后在该气体中的苯含量有利地按重量计总计小于约2%,优选小于约1%,并且更 优选小于约〇. 5%。
[0040] 该纯化的原煤气流优选是冷却到有利地最多5°C、优选最多0°C、并且更优选最 多-5°C的温度。优选的是冷却到有利地至少-30°C、优选至少-25°C并且更优选至少-20°C 的温度。
[0041] 在步骤C)中冷凝的烃类被有利地返回到步骤b)