生产烯烃的方法和设备技术

提出了一种生产乙烯的方法(100)，其中，反应输入中的乙烷在氧气存在下通过氧化脱氢(1)而部分催化转化，以获得至少含有乙烷、乙烯、乙酸和水的气态第一组分混合物。提供了用洗涤液对至少一部分气态第一组分混合物进行洗涤操作以获得含有水和乙酸的液态第二组分混合物，第二组分混合物的第一部分用于形成洗涤液，对第二组分混合物的第二部分进行溶剂萃取以获得含有至少一种有机溶剂和乙酸的液态第三组分混合物，且对至少一部分液体第三组分混合物加热并进行蒸馏以获得主要或仅含有乙酸的液体。对进行蒸馏的第三组分混合物或其部分的加热至少部分地在与第一组分混合物和/或与第二组分混合物的第一部分和/或与第二部分的热交换中进行。相应的设备同样形成本发明专利技术主题的一部分。

Method and equipment for olefin production

A method (100) for the production of ethylene is proposed, in which the ethane in the reaction input is partially catalysed by oxidative dehydrogenation (1) in the presence of oxygen to obtain a gaseous first component mixture containing at least ethane, ethylene, acetic acid and water. A washing operation is provided for at least a part of the first gaseous component mixture with a washing solution to obtain a liquid second component mixture containing water and acetic acid, the first part of the second component mixture is used to form a washing solution, the second part of the second component mixture is solvent extracted to obtain a liquid third component mixture containing at least one organic solvent and acetic acid, and A third component mixture of at least a portion of the liquid is heated and distilled to obtain a liquid containing mainly or only acetic acid. The heating of the third component mixture or part thereof for distillation is carried out at least in part in heat exchange with the first component mixture and / or with the second component mixture and / or with the second part. The corresponding apparatus also forms a part of the subject matter of the present invention.

【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的前序部分生产烯烃的方法和相应的设备。
技术介绍
具有2至4个碳原子的链烷烃的氧化脱氢(ODH)原则上是已知的。在ODH中，所述的链烷烃与氧气反应，尤其得到相同碳原子数的烯烃和水。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。ODH可以在相对低的反应温度下进行。因为氧气的存在允许原位再生，所用催化剂的再生原则上不是必需的。最后，与蒸汽裂化相比，形成了更少量无价值的副产物，例如焦炭。关于ODH的进一步细节参考相关技术文献，例如Ivars,F.andLópezNieto,J.M.,LightAlkanesOxidation:TargetsReachedandCurrentChallenges,in:Duprez,D.andCavani,F.(ed.),HandbookofAdvancedMethodsandProcessesinOxidationCatalysis:FromLaboratorytoIndustry,London2014:ImperialCollegePress,pages767–834,orC.A.etal.,OxidativeDehydrogenationofEthane:CommonPrinciplesandMechanisticAspects,ChemCatChem,vol.5,no.11,2013,pages3196to3217。特别地，当在工业相关反应条件下使用MoVNbTeOx催化剂时，ODH形成显著量的作为副产物的所用链烷烃的各自的羧酸。对于经济的设备操作，当使用所述催化剂类型时，烯烃和相应的羧酸的相应联合生产通常是合适的。这特别适用于乙烷的ODH(所谓的ODH-E)，其中，同时形成乙酸。如果烯烃和羧酸作为产品单独提供，则它们需要彼此分离。此外，ODH尤其形成可观量的作为副产物的一氧化碳和二氧化碳，其与水、剩余氧气和剩余乙烷一起同样存在于ODH中形成的气体混合物中，并且必须从各自的初级产物(即烯烃和相应的羧酸)中除去。本专利技术所解决的问题是改善这种分离，特别是使其更有效。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术提出了一种具有独立权利要求的特征的生产烯烃的方法和相应设备。实施例是每种情况下从属权利要求的主题和其后的描述。物料流、气体混合物等在本使用的上下文中可以在一种或多种组分中含量高或含量低，其中，以摩尔、重量或体积计，“含量高”的指示可表示不少于99％、99.5％、99.9％或99.99％的含量，并且“含量低”的指示可表示不多于1％、0.5％、0.1％或0.01％的含量。如果报告了多个组分，则“含量高”或“含量低”的指示涉及所有组分的总和。例如，如果涉及“氧气”或“乙烷”，则可以考虑纯气体或各自组分含量高的混合物。在本使用的上下文中，物料流、气体混合物等也可以在一种或多种组分中是“丰富的”或“贫化的”，其中，这些术语基于起始混合物中的含量。基于起始混合物的一种或多种组分，当它们含有不少于1.5倍、2倍、5倍、10倍、100倍或1000倍的含量时，它们是“丰富的”，当它们含有不超过0.75倍、0.5倍、0.1倍、0.01倍或0.001倍的含量时，它们是“贫化的”。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。例如，压力水平或温度水平可以在平均值的±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。例如，即使当压力和温度由于传输损失或冷却而降低时，仍然可以存在相同的压力/温度水平。此处以巴报告的压力水平是绝对压力。“蒸馏塔”在本术语的使用的上下文中是分离单元，其用于至少部分地分馏以气态或液态形式或以具有液态和气态比例的两相混合物的形式引入的物质混合物，可选地，还在超临界状态下，通过蒸馏/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。蒸馏塔通常构造为设有内部构件(例如分离盘或有序或无序填料)的圆柱形金属容器。蒸馏塔包括底部蒸发器。这是一种具有热交换器的装置，该热交换器被加热并且用于加热积聚在精馏塔底部的液态馏分(也称为底部液体)。通过底部蒸发器，将一部分底部产物持续蒸发并以气态形式再循环到分离区域中。相反，在本术语的使用的上下文中，“洗涤器”是分离单元，其用于使以气态形式引入的气体混合物与描述为洗涤液/吸收液的液体逆流，以将气体混合物的组分从所述气体混合物转移到洗涤液中。从气体混合物转移到洗涤液中的组分可以是固态、液态或气态物质，在本例中特别是水和乙酸，它们以气态或细分散液态形式存在于气体混合物中。洗涤器也可以包含内部构件，该内部构件的构造可以与蒸馏塔的内部构件相当，并且被提供以在气体混合物和洗涤液之间产生最大可能的转移区域。然而，洗涤器通常不包括底部蒸发器。在本术语的当前用法的上下文中，“萃取塔”是液-液萃取器，其中，以逆流进行萃取。可以采用不同的设计，但所有设计都基于共同的操作原理。特别地，萃取塔可以具有竖直的垂直构造，其中，在顶部连续引入的是较高比重的液体(在本例中是待萃取的液体混合物)并且在底部是较低比重的液体(在本例中是萃取剂)。为了在液体之间实现尽可能大的转移区域，这里也进行细分散。特别合适的器材和内部构件便于强化混合。在萃取塔的顶部取出较低比重的液体(负载有萃取物的溶剂)。对于这种塔的构造和特定实施例，参考教科书(例如，参见K.Sattler,"ThermischeTrennverfahren:Grundlagen,Auslegung,Apparate",3rdedition,Wiley-VCH,Weinheim2001)。如开头所述，特别是当使用MoVNbTeOx催化剂时，ODH可以形成显著量的作为副产物的所用链烷烃的各自羧酸。其他副产物尤其是一氧化碳和二氧化碳。从ODH反应器取出的气体混合物通常还含有反应产物和工艺水、剩余氧气和剩余乙烷。这种气体混合物在此称为来自ODH的“工艺气体”或“第一组分混合物”。如所述，工艺气体含有一种或多种作为主要产物的烯烃和副产物以及未转化的反应物。在ODH-E的情况下，主要产物是乙烯和乙酸。本专利技术的有益效果本专利技术的优点US2014/0249339A1公开了对ODH的工艺气体进行水洗涤操作以冷却，并从所述气体中洗去水溶性组分(所谓的水淬)。在这种水淬中产生的液体基本上是乙酸水溶液，其乙酸含量通常为5-20重量％，例如约11重量％。乙酸溶液通常在75℃至100℃的温度下产生，例如约90℃。以下也称其为“第二组分混合物”。应当理解，在这种水淬中产生的乙酸溶液还可以含有其他组分，例如轻质烃，其在一定程度上被洗掉。为了从乙酸溶液中获得乙酸，原则上可以采用不同的方法，例如常规蒸馏方法、溶剂萃取方法和/或使用合适的夹带剂的方法。出于能量原因，特别是现有技术通常将后一种方法用于更稀的乙酸溶液。...

【技术保护点】
1.用于生产乙烯的方法(100)，其中，反应输入中的乙烷在氧气存在下通过氧化脱氢(1)而部分催化转化，以获得至少含有乙烷、乙烯、乙酸和水的气态第一组分混合物，其中，用洗涤液对至少一部分气态第一组分混合物进行洗涤操作，以获得含有水和乙酸的液态第二组分混合物，其特征在于，第二组分混合物的第一部分用于形成洗涤液，对第二组分混合物的第二部分进行溶剂萃取，以获得含有至少一种有机溶剂和乙酸的液态第三组分混合物，并且对至少一部分液态第三组分混合物加热并进行蒸馏以获得主要或仅含有乙酸的液体，其中，对进行蒸馏的第三组分混合物或其部分的加热至少部分地在与第一组分混合物和/或与第二组分混合物的第一部分和/或与第二部分的热交换中进行。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170224 EP 17157933.71.用于生产乙烯的方法(100)，其中，反应输入中的乙烷在氧气存在下通过氧化脱氢(1)而部分催化转化，以获得至少含有乙烷、乙烯、乙酸和水的气态第一组分混合物，其中，用洗涤液对至少一部分气态第一组分混合物进行洗涤操作，以获得含有水和乙酸的液态第二组分混合物，其特征在于，第二组分混合物的第一部分用于形成洗涤液，对第二组分混合物的第二部分进行溶剂萃取，以获得含有至少一种有机溶剂和乙酸的液态第三组分混合物，并且对至少一部分液态第三组分混合物加热并进行蒸馏以获得主要或仅含有乙酸的液体，其中，对进行蒸馏的第三组分混合物或其部分的加热至少部分地在与第一组分混合物和/或与第二组分混合物的第一部分和/或与第二部分的热交换中进行。


2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，对进行蒸馏的第三组分混合物或其部分的加热在40℃-120℃的温度水平下进行。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，第二组分混合物含有5重量％-20重量％的乙酸，在剩余部分含有至少80重量％的水。


4.根据前述权利要求中任一项的方法(100)，其中，第二组分混合物在80℃至100℃的温度水平下形成，并且第二组分混合物的第一和/或第二部分冷却至25℃至50℃的温度水平。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，使用至少一种溶剂进行溶剂萃取，所述至少一种溶剂的沸点范围为40℃至100℃(在环境压力下)。


6.根据权利要求5所述的方法(100)，其中，至少一种溶剂包括甲基叔丁基醚。


7.方法(100)，其中，至少洗涤操作和蒸馏在0.9至1.1巴...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·霍费尔，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE