由含甲烷和乙烯的气体物流回收甲烷的方法技术

本发明专利技术涉及由含甲烷和乙烯的气体物流回收甲烷的方法，所述方法包括：吸附步骤，其包括使含甲烷和乙烯的气体物流与对甲烷亲合性比对乙烯亲合性弱的吸附剂接触，导致以经受吸附步骤的气体物流中的甲烷量计，吸附剂吸附乙烯和0‑90％的甲烷和形成包含10‑100％的甲烷的气体物流；和解吸步骤，其包括使所吸附的乙烯和任选吸附的甲烷解吸，以得到含乙烯和任选甲烷的气体物流。

Method for recovering methane from gas streams containing methane and ethylene

The present invention relates to a method for recovering methane gas logistics containing methane and ethylene, the method comprises the following steps: adsorption step, which includes a gas stream containing methane and ethylene and methane affinity ratio on ethylene affinity adsorbent contact weak, resulting in the amount of methane gas from the adsorption step in logistics and the adsorption of ethylene and 0 90% methane and the formation of gas stream contains 10 100% methane; and desorption steps, including methane adsorption and desorption of adsorbed ethylene and optionally, to obtain a gas stream containing ethylene and optionally methane.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由含甲烷和乙烯的气体物流回收甲烷的方法。
技术介绍
已知通过称作“甲烷氧化偶合”(OCM)的方法转化甲烷为饱和和不饱和的具有2或更多个碳原子的非芳烃，包括乙烯。在这种方法中，使含甲烷的气体物流与OCM催化剂和氧化剂如氧气或空气接触。在这种方法中，两个甲烷分子首先偶合为一个乙烷分子，然后乙烷脱氢为乙烯。所述乙烷和乙烯可以进一步反应形成具有3个或更多个碳原子的饱和和不饱和烃，包括丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。因此，离开OCM方法的气体物流通常包含水、氢、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和具有5个或更多个碳原子的饱和和不饱和烃。通常，在OCM方法中可实现的转化率相对较低。另外，在较高转化率下，选择性会降低，因此通常希望保持较低的转化率。结果是，相对大量的未转化甲烷离开OCM方法。以气体物流的总摩尔量计，OCM产品气体物流中未转化甲烷的比例可能高达70-80mol％。未转化甲烷必须从所需产品如乙烯和也存在于所述气体物流中的其它具有2个或多个碳原子的饱和和不饱和烃中回收。已知的是以如下方法分离离开OCM方法的气体物流。在两个步骤中脱除酸性气体(主要为CO2)，第一步是单乙醇胺(MEA)水吸收系统，和第二步是用NaOH水溶液洗涤以脱除最终微量的CO2。不含CO2的气体在干燥剂床层中干燥，并在类似于传统乙烯装置中应用的分离序列中处理。所述分离序列包括前脱甲烷塔、脱乙烷塔、C2分馏塔、脱丙烷塔、C3分馏塔和脱丁烷塔。分离需要的低温由丙烯-乙烯串级制冷系统满足，其中所述制冷系统只是在脱甲烷阶段需要乙烯冷剂。因此，已知的是在所谓的\脱甲烷塔\中通过低温精馏使甲烷与具有2个或更多个碳原子的饱和和不饱和烃如乙烯分离。在低温精馏中，为了实现甲烷分离，施用相对较高的压力(通常为23-35bar)和相对较低的温度(低温)(通常为-120至-70℃)。在OCM方法之后应用低温精镏例如在US 5113032和US 5025108中进行了公开。本专利技术的目的是提供用于由含甲烷和乙烯的气体物流回收甲烷的一种技术上有利、高效且成本可负担的方法，更特别的是当所述气体物流包含相对较高比例的未转化甲烷时。这种技术上有利的方法将会优选导致较低的能量需求和/或较低的投资消耗。
技术实现思路
已经令人惊讶地发现，这种由含甲烷和乙烯的气体物流回收甲烷的导致较低能量需求和/或较低投资消耗的技术上有利的方法可以通过使所述气体物流经受如下两个步骤而提供：吸附步骤，其包括使含甲烷和乙烯的气体物流与对甲烷亲合性比对乙烯亲合性弱的吸附剂接触，导致以经受吸附步骤的气体物流中的甲烷量计，吸附剂吸附乙烯和0-90％的甲烷和形成包含10-100％的甲烷的气体物流；和解吸步骤，其包括使所吸附的乙烯和任选吸附的甲烷解吸，形成含乙烯和任选甲烷的气体物流。因此，本专利技术涉及由含甲烷和乙烯的气体物流回收甲烷的方法，所述方法包括：吸附步骤，其包括使含甲烷和乙烯的气体物流与对甲烷亲合性比对乙烯亲合性弱的吸附剂接触，导致以经受吸附步骤的气体物流中的甲烷量计，吸附剂吸附乙烯和0-90％的甲烷和形成包含10-100％的甲烷的气体物流；和解吸步骤，其包括使所吸附的乙烯和任选吸附的甲烷解吸，形成含乙烯和任选甲烷的气体物流。附图说明图1给出了本专利技术的一个实施方案，其中本专利技术方法的吸附步骤和解吸步骤后面跟着一个精馏步骤，在其中精馏从所述解吸步骤获得的含乙烯和甲烷的气体物流。图2给出了图1所示实施方案的实施方案，其中所述经受吸附步骤的气体物流还包含除甲烷和乙烯外的其它组分，即氢、一氧化碳、二氧化碳、乙烷和具有3个或更多个碳原子的烃。具体实施方式经受本专利技术方法吸附步骤的气体物流为含甲烷和乙烯的气体物流。优选地，所述气体物流源自上面提到的甲烷氧化偶合(OCM)方法，在所述方法中使含甲烷的气体物流与OCM催化剂和氧化剂如氧气或空气接触，以转化甲烷为乙烯和任选的乙烷和/或饱和和不饱和的具有3个或更多个碳原子的非芳族烃。所述经受吸附步骤的气体物流优选包含50-99mol％的甲烷和1-50mol％的乙烯。所述相对量以气体物流的总量为基准。在本说明书中，当提到气体物流中组分的相对(例如摩尔)量时，选择这种相对量使所述气体物流的总量不超过100％。在本专利技术方法的吸附步骤中，使含甲烷和乙烯的气体物流与对甲烷亲合性比对乙烯亲合性弱的吸附剂接触，导致吸附剂吸附乙烯和任选的甲烷，和形成含甲烷的气体物流。也就是说，吸附步骤得到的气体物流包含未被吸附剂吸附的甲烷。具体地，以经受吸附步骤的气体物流中的甲烷量为基准，吸附步骤得到的气体物流中的甲烷量为10-100％、优选为30-100％、更优选为40-100％、更优选为50-100％、最优选为60-100％。后面的百分数也可以称为\甲烷排斥\(未被吸附而被\排斥\的甲烷)。通过改变压力和/或吸附剂的性质可以改变这种\甲烷排斥\。因此，以经受吸附步骤的气体物流中的甲烷量为基准，在吸附步骤中被吸附剂吸附的甲烷量为0-90％、优选为0-70％、更优选为0-60％、更优选为0-50％、最优选为0-40％。以经受吸附步骤的气体物流中的甲烷量为基准，吸附步骤获得的气体物流中的甲烷量可以为至多100％、或至多99％、或至多98％、或至多95％、或至多90％。另外，以经受吸附步骤的气体物流中的甲烷量为基准，吸附步骤获得的气体物流中的甲烷量可以为至少10％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％。因此，吸附步骤获得的气体物流中的所述甲烷量例如可以为10-99％或60-99％、或10-90％或60-90％。因此，以经受吸附步骤的气体物流中的甲烷量为基准，吸附步骤中被吸附剂吸附的甲烷量可以为0％、或至少1％、或至少2％、或至少5％、或至少10％。进一步地，以经受吸附步骤的气体物流中的甲烷量为基准，在吸附步骤中被吸附剂吸附的甲烷量可以为至多90％、或至多70％、或至多60％、或至多50％、或至多40％。因此，在吸附步骤中被吸附剂吸附的所述甲烷量例如可以为1-90％或1-40％、或10-90％或10-40％。在本专利技术方法的吸附步骤中应用吸附剂。在本说明书中，\吸附\指其中一种物质(吸附剂)通过吸收、吸附或两者的组合而吸收或容纳或保有另一种物质的过程。另外，在本专利技术方法的吸附步骤中应用的所述吸附剂对甲烷的亲合性比对乙烯的亲合性弱。这意味着在所述吸附步骤应用的条件下(包括压力和温度，在下面有进一步定义)，所述吸附剂对甲烷的亲合性比对乙烯的亲合性弱。这预示着在本专利技术方法中这种吸附剂应该应用于吸附步骤，假定乙烯和甲烷分压相等，则被吸附的乙烯和被吸附的甲烷的摩尔比大于1:1。所述摩尔比优选为1.1:1-10:1，更优选为1.1:1-5:1。假定乙烯和甲烷分压相等，通过比较在任何给定温度与压力条件下各种已知吸附剂对甲烷的吸附程度与对乙烯的吸附程度，可以选择适用于本专利技术的吸附剂。因此，可以应用宽范围的吸附剂，因为本专利技术的唯一标准是吸附剂对甲烷的亲合性比对乙烯的亲合性弱。不受任何限制，合适吸附剂的例子为活性炭、沸石13X和沸石5A。本专利技术方法的吸附步骤中的压力可以在宽范围内变化。所述压力优选高于常压。所述压力更优选高于常压和至多为15bar、更优选为5-15ba本文档来自技高网...

【技术保护点】
由含甲烷和乙烯的气体物流回收甲烷的方法，所述方法包括：吸附步骤，其包括使含甲烷和乙烯的气体物流与对甲烷亲合性比对乙烯亲合性弱的吸附剂接触，导致以经受吸附步骤的气体物流中的甲烷量计，吸附剂吸附乙烯和0‑90％的甲烷和形成包含10‑100％的甲烷的气体物流；和解吸步骤，其包括使所吸附的乙烯和任选吸附的甲烷解吸，形成含乙烯和任选甲烷的气体物流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.22 EP 14165492.11.由含甲烷和乙烯的气体物流回收甲烷的方法，所述方法包括：吸附步骤，其包括使含甲烷和乙烯的气体物流与对甲烷亲合性比对乙烯亲合性弱的吸附剂接触，导致以经受吸附步骤的气体物流中的甲烷量计，吸附剂吸附乙烯和0-90％的甲烷和形成包含10-100％的甲烷的气体物流；和解吸步骤，其包括使所吸附的乙烯和任选吸附的甲烷解吸，形成含乙烯和任选甲烷的气体物流。2.权利要求1的方法，其中经受吸附步骤的气体物流包含50-99mol％的甲烷和1-50mol％的乙烯。3.权利要求1或2的方法，其中解吸步骤中的解吸通过降低压力实施。4.权利要求3的方法，其中吸附步骤中的压力为5-15bar，优选为7-13bar，和解吸步骤中的压力为0.1-3bar，优选为0.5-2bar。5.前述权利要求任一项的方法，其中吸附步骤导致吸附剂吸附乙烯和部分甲烷，所述方法还包括精馏步骤，所述精馏步骤包括精馏解吸步骤获得的含乙烯和甲烷的气体物流，所述精馏步骤得到含甲烷的塔顶物流和含乙烯的塔底物流。6.前述权利要求任一项的方法，其中经受吸附步骤的含甲烷和乙烯的气体物流还包含氢、任选的氮、一氧化碳、二氧化碳、乙烷和具有3个或更多个碳原子的烃，所述方法包括：吸附步骤，其包括使含甲烷、乙烯、氢、任选的氮、一氧化碳、二氧化碳、乙烷和具有3个或更多个碳原子的烃的气体物流与吸附剂接触，其中所述吸附剂对甲烷、氢、氮和一氧化碳的亲合性比对二氧化碳、乙烷、乙烯和具有3个或更多个碳原子的烃的亲合性弱，导致吸附剂吸附具有3个或更多个碳原子的烃、乙烷、乙烯、二氧化碳和0-90％的甲烷，和形成含氢、任选的氮、一氧化碳和甲烷的气体物流，其中以经受吸附步骤的气体物流中的甲烷量为基准，在所述气体物流中的甲烷量为10-100...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·萨达斯凡维加亚库马里，CE·桑德斯，V·M·沙赫，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL