生产烯烃的方法和设备技术

提出了一种制备具有N个碳原子的烯烃的方法，其中使用脱氢处理而形成至少含有具有N个碳原子的烯烃、具有N个碳原子的链烷烃和具有N‑1个碳原子的烃的工艺气体，其中使用至少一部分工艺气体而形成分离输入，所述分离输入经受低温分离，其中分离输入在多个温度水平上逐步冷却，并且冷凝物与分离输入分离，其中冷凝物至少部分地经受第一低温精馏以获得第一气体馏分和第一液体馏分，其中第一气体馏分至少含有比例低于冷凝物中的具有N个碳原子的烯烃和比例高于冷凝物中的具有N‑1个碳原子的烃。提供的是，第一气体馏分至少部分地使用液体回流进行第二低温精馏，所述液体回流主要地或仅包含具有N‑1个碳原子的烃，其中第一气体馏分经历具有N个碳原子的烯烃的贫化。相应的设备(100)同样构成本发明专利技术主题的一部分。

Method and equipment for olefin production

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产烯烃的方法和设备
本专利技术涉及根据独立权利要求前序部分的制备烯烃的方法和相应的设备。
技术介绍
原则上，已知具有2-4个碳原子的链烷烃的氧化脱氢(ODH)。在ODH中，所述的链烷烃与氧反应，特别是得到相同碳数的烯烃和水。与用于生产烯烃的已建立方法(例如蒸汽裂化或催化脱氢)相比，ODH可能是有利的。例如，由于所涉及的反应的放热性，没有热力学平衡限制。乙烷、丙烷和正丁烷的形成能ΔG分别为-102、-115和-118kJ/mol。ODH可以在相对低的反应温度下进行。所用催化剂的再生原则上不是必需的，因为氧的存在允许原位再生。最后，与蒸汽裂化相比，形成了少量无价值的副产物，例如焦炭。关于ODH的进一步细节，引用相关技术文献，例如Ivars,F.andLópezNieto,J.M.,LightAlkanesOxidation:TargetsReachedandCurrentChallenges,in:Duprez,D.andCavani,F.(ed.),HandbookofAdvancedMethodsandProcessesinOxidationCatalysis:FromLaboratorytoIndustry,London2014:ImperialCollegePress,pages767to834,orC.A.etal.,OxidativeDehydrogenationofEthane:CommonPrinciplesandMechanisticAspects,ChemCatChem,vol.5,no.11,2013,pages3196to3217.下面特别考虑乙烷的ODH(所谓的ODH-E)描述本专利技术。然而，所述专利技术的使用原则上也是可能的并且对于更高级链烷烃如丙烷和丁烷的ODH也是有利的。除了甲烷的氧化脱氢之外，原则上也可以实现乙烷的非氧化脱氢以生产乙烯。本专利技术也适用于这种方法。为了确保催化剂在ODH中的可持续活性，在反应器出口处的氧含量必须最小以避免催化剂的还原并因此损失其性能。因此通常不可能在反应器中进行完全氧转化操作。此外，在更高的转化率下，形成可观量的一氧化碳和二氧化碳以及可能的羧酸作为副产物。甲烷同样可以作为副产物形成，或者已经存在于反应器的输入中并且基本上不受影响地穿过反应器作为表现出惰性行为的组分。相应的工艺气体中所述的组分，即来自反应器的气体混合物，必须在下游的分离步骤中除去。如下文所述，特别是由于ODH-E工艺气体中甲烷含量低，不可能采用已知的分离方法和用于从蒸汽裂化器中分离工艺气体的分离装置，例如不接受产物和可能的反应物损失。这特别适用于分离步骤，其中从较高沸点组分中除去甲烷和较低沸点组分，即所谓的脱甲烷或相应的脱甲烷塔。如同在下文中阐明的那样，这种分离还可以导致一氧化碳和氧气特别是在超出不希望的和危险的浓度时进行富集。这同样适用于来自其它脱氢的工艺气体和高级链烷烃如丙烷和丁烷的ODH，其同样仅含有相对小比例的化合物，所述化合物的沸点低于分别使用的反应物和所形成的产物。因此，本专利技术所解决的问题在于改进相应的方法和设备并解决相应分离中所述的问题，特别是来自ODH的工艺气体，更特别是来自ODH-E的工艺气体。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术提出了一种生产烯烃的方法和具有独立权利要求的特征的相应设备。在每种情况下，实施例是从属权利要求和随后的描述的主题。在本专利技术的上下文中，物料流、气体混合物等可以对于一种或多种组分富含或贫含，其中“富含”的指示可以表示基于摩尔、重量或体积不低于99％、99.5％、99.9％或99.99％的含量，并且“贫含”的指示可表示基于摩尔、重量或体积不超过1％、0.5％、0.1％或0.01％的含量。如果报告了多个组分，则“富”或“贫”的指示涉及所有组分的总和。如果参考例如“氧气”或“甲烷”，则可以考虑纯气体或富含相应组分的混合物。在所阐述的意义上，含有“主要地”一种或多种组分的气体混合物特别富含这种或这些组分。在本专利技术的上下文中，物料流、气体混合物等也可以在一种或多种组分中“富集”或“贫化”，其中这些术语基于起始混合物中的含量。当它们含有不少于基于起始混合物的一种或多种组分的1.5倍、2倍、5倍、10倍、100倍或1000倍的含量时，它们为“富集”，当它们含有不超过基于起始混合物的一种或多种组分的含量的0.75倍、0.5倍、0.1倍、0.01倍或0.001倍时，它们为“贫化”。在下文中使用术语“压力水平”和“温度水平”来表征压力和温度，这些旨在表示压力和温度不需要以精确的压力/温度值的形式存在。压力水平或温度水平可以例如在平均值的±1％、5％、10％、20％或50％之内。多个压力和温度水平可以表示不相交或重叠的范围。即使当压力和温度由于传输损失或冷却而降低时，例如仍然可以存在相同的压力/温度水平。本文报告的压力水平是绝对压力。“精馏塔”在本专利技术的上下文中是分离单元，其适于至少部分地分馏以气态或液态形式或以具有液体和气体部分的双相混合物的形式引入的物质混合物，可选地还在超临界中通过精馏，即分别从物质混合物中产生纯物质或至少具有不同组成的物质混合物。精馏塔通常配置为设置有内部构件(例如分离塔盘或有序或无序填料)的圆柱形金属容器。精馏塔包括塔底蒸发器。这是一种具有热交换器的装置，该热交换器被加热并适于加热积聚在精馏塔底部的液体馏分，也称为底部液体。借助底部蒸发器，将一部分底部液体连续蒸发并以气态形式再循环到精馏塔中。本专利技术涉及分离方法和相应的分离装置，其类似于基本概念，但不是根据本专利技术实现的实施方式，涉及分离方法和已知用于其他工艺气体的分离装置，例如来自蒸汽裂化器的工艺气体。这些在专业文献中有描述，例如在Ullmann'sEncyclopediaofIndustrialChemistry,OnlineEdition,15April2007,DOI10.1002/14356007.a10_045.pub2中的文章“Ethylene”中。这种分离方法中的必要步骤通常是所谓的脱甲烷，其中从工艺气体中可选地在除去其它组分之后，从较高沸点的组分中除去甲烷和沸点低于甲烷的化合物。关于已知的脱甲烷方法的细节，参考所引用的专业文献。本专利技术的优点如开头所述，由ODH形成的典型工艺气体不仅包含初级产物，例如烯烃(并且通常是羧酸)，而且还包含特别是未转化的链烷烃、甲烷、氧气、一氧化碳和二氧化碳。工艺气体通常还含有水和可能少量的惰性气体，其中“惰性气体”应理解为通常意指在ODH中仅以小比例(如果有的话)反应的气体，而不仅仅是经典的惰性气体如氮气或稀有气体。例如，甲烷在ODH-E中也表现出基本上惰性的行为。这同样适用于来自其它生产烯烃的方法的工艺气体，例如乙烷的脱水，其中，如重复所述，为了简单起见，参考ODH特别是ODH-E。必须在ODH下游的分离中除去所述组分。在压缩工艺气体之后，通常也参考附图1进行分离。然后通常通过水骤冷至少大部分存在的任何羧酸和存在的水来释放所述工艺气体。接着是用于除去二氧化碳的洗涤步骤。现在仍然含有基本上的烯烃、未转化的链烷烃、氧气、一氧化碳以及少量惰性气体的工艺气体不含残留水并且预冷。然后在随后的低温分离中实现工艺气体的逐步冷凝。在每种情况下，将剩余的气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.生产具有N个碳原子的烯烃的方法，其中使用脱氢而形成至少含有具有N个碳原子的烯烃、具有N个碳原子的链烷烃和具有N‑1个碳原子的烃的工艺气体，并且其中使用至少一部分工艺气体而形成分离输入，所述分离输入经受第一低温分离，其中所述分离输入在多个温度水平上逐步冷却，并且冷凝物从所述分离输入分离，其中冷凝物至少部分地经受第一低温精馏以获得第一气体馏分和第一液体馏分，其中第一气体馏分至少含有比例低于冷凝物中的具有N个碳原子的烯烃和比例高于冷凝物中的具有N‑1个碳原子的烃，其特征在于：第一气体馏分至少部分地经受第二低温精馏，所述第二低温精馏使用主要地或仅包含具有N‑1个碳原子的烃的液体回流而进行，其中第一气体馏分经历具有N个碳原子的烯烃的贫化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.22 EP 16206476.01.生产具有N个碳原子的烯烃的方法，其中使用脱氢而形成至少含有具有N个碳原子的烯烃、具有N个碳原子的链烷烃和具有N-1个碳原子的烃的工艺气体，并且其中使用至少一部分工艺气体而形成分离输入，所述分离输入经受第一低温分离，其中所述分离输入在多个温度水平上逐步冷却，并且冷凝物从所述分离输入分离，其中冷凝物至少部分地经受第一低温精馏以获得第一气体馏分和第一液体馏分，其中第一气体馏分至少含有比例低于冷凝物中的具有N个碳原子的烯烃和比例高于冷凝物中的具有N-1个碳原子的烃，其特征在于：第一气体馏分至少部分地经受第二低温精馏，所述第二低温精馏使用主要地或仅包含具有N-1个碳原子的烃的液体回流而进行，其中第一气体馏分经历具有N个碳原子的烯烃的贫化。2.根据权利要求1所述的方法，其中在逐步冷却中保持气态的分离输入的部分同样至少部分地经受第二低温精馏。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在第二低温精馏中，形成贫含或不含具有N个碳原子的烯烃的第二气体馏分和含有比例高于第一气体馏分中的具有N个碳原子的烯烃的第二液体馏分。4.根据权利要求3所述的方法，其中第二液体馏分再循环到第一低温精馏中。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中液体回流以液化气体形式提供，或者其中使用通过主要地或仅包含具有N-1碳原子的烃的气体的部分冷凝形成的液体馏分来形成液体回流。6.根据权利要求5所述的方法，其中将在主要地或仅包含具有N-1个碳原子的烃的气体的部分冷凝中保持气态的部分至少部分地引入低温分离。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中将液化气体或液化馏分部分地引入低温分离。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中N为2，使得具有N个碳原子的烯烃为乙烯，具有N个碳原子的链烷烃为乙烷，具有N-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·佩舍尔，A·奥博梅尔，H·弗里茨，M·泽尔胡伯，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE