选择分离氢或氢和一氧化碳两者与烯烃的方法技术

一种从含有氢或氢和一氧化碳两者以及烯烃的混合物中分离、除去氢或氢和一氧化碳两者的方法。在第一方案中，使含有氢和一种或多种反应性不饱和烃的混合物物与氧气或含氧气体在催化剂上接触，其反应条件足以氧化混合物中的氢组分形成水，同时抑制混合物中反应性不饱和烃的反应。在第二方案中，包括两个串联的反应区，来自第一反应区的流出物，其中混合物包括氢、一氧化碳和至少一种反应性不饱和烃，在氧化催化剂上，与氧气或含氧气体接触，其反应条件足以氧化混合物中的一氧化碳形成二氧化碳，同时抑制反应性不饱和烃的加氢。在第三方案中，包括三个串联的反应区，来自第二反应区的流出物，其中混合物包括一氧化碳、水和至少一种反应性不饱和烃，在水煤气变换和加氢催化剂上反应，反应条件足以使混合物中的一氧化碳组分反应形成二氧化碳和氢，用所得到的氢使所述反应性不饱和烃加氢。在每一方案中，回收贫含氢或氢和一氧化碳两者的反应性不饱和烃。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学分离方法，分离氢或氢和一氧化碳两者与含有反应性不饱和烃—如烯烃或芳烯的方法。具体地说，涉及通过选择氧化氢和一氧化碳，并使烯烃和芳烃的反应最小，从而反应分离氢和一氧化碳与烯烃和芳烃的方法。
技术介绍
从含有反应性不饱化合物—如烯烃和/或芳烃的混合物，或含有轻烯烃—如乙烯、丙烯或其它C2-C4烯烃的混合物中分离氢和一氧化碳的成本很高，但经常是必要的，因为氢和一氧化碳是污染物，或对许多下游过程—如聚乙烯和聚丙烯的生产是有毒的。分离氢和一氧化碳与反应性不饱和烃的一种现有技术是低温蒸馏，需要昂贵设备和高能耗。其它技术，如膜和吸收或吸附技术，只用于分离氢与其它组分，这些技术只有在高系统压力的情况下有效；通常压力高于100psi，但在高压下由于副反应，烯烃会损失。氢和一氧化碳难于与含有轻质烃的混合物分离的原因是污染物，即氢和一氧化碳的物理性质与要分离的混合物中的轻质烃的物理性质非常类似。例如，从分子尺寸和键合特征上，一氧化碳和烯烃是类似的，使得物理分离十分困难。因此，需要一种改进的方法以从含有不饱和烃—如轻质烯烃的混合物中分离氢和一氧化碳，同时有价值的烯烃不会由于副反应大量损失。专利技术概述本专利技术提供了一种从含有氢和反应性不饱和烃的混合物中除去氢的方法，该方法包括使所述混合物与氧气或含氧气体在催化剂上接触，其反应条件足以氧化混合物中的氢组分形成水，同时抑制混合物中反应性不饱和烃的加氢；以及回收富含反应性不饱和烃的流出物。另一方案提供了一种从含有氢、一氧化碳和反应性饱和烃的混合物中除去氢和一氧化碳的方法，该方法进一步包括使所述流出物在第二反应区，在氧化催化剂上，与氧气或含氧气体接触，其反应条件足以氧化混合物中的一氧化碳形成二氧化碳；从所述第二反应区回收富含反应性不饱和烃且贫含氢和一氧化碳的流出物。再一方案提供了一种从含有氢、一氧化碳和反应性不饱和烃的混合物中除去氢和一氧化碳的方法，该方法进一步包括使从第二反应区的流出物在第三反应区与水煤气变换和加氢催化剂接触，使残余的氢和一氧化碳转化为水。详细描述满足这些以及其它要求的本专利技术，涉及一种从含有氢，或氢和一氧化碳两者，以及反应性不饱和烃的混合物中分离、除去氢，或氢和一氧化碳两者的方法。反应性不饱和烃包括烯烃化合物，如乙烯、丙烯、丁烯或类似物；脂族烃或环状化合物，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、环己烷或类似物；芳族化合物，如苯、甲苯、二甲苯或类似物。该方法可以在气相或液相条件下操作。一方面，含有氢和轻质烯烃，或轻质烯烃的混合物在催化剂上与氧气或含氧气体—如空气—接触，其中催化剂对氢的氧化具有高的选择性，其反应条件足以氧化氢组分形成水，同时抑制混合物中轻质烯烃的反应。重要的是选择氧化氢气的催化剂对烯烃的加氢没有活性或活性最小。根据注入的氧气量，或者在反应区内消耗所有的氢，一些氧气和很少量的氢流到反应区的下游；或者在反应区内消耗所有的氧气，一些氢和很少量的氧气流到反应区的下游。另一方面，含有氢、一氧化碳和反应性不饱和烃，或一种或多种类似烃的混合物的混合物，在串联反应区的第一区，在催化剂上，与氧气或含氧气体接触，其中催化剂选择氧化氢，反应条件足以氧化混合物中的氢组分形成水，同时抑制混合物中烯烃化合物的加氢，获得的流出物输送到该串联反应区的第二区。在进行这一系列反应时，重要的是先除去氢，并使避免、抑制氢与反应性不饱和烃之间的加氢，或使之最小。在第二反应区，在能氧化一氧化碳的催化剂上，在有氧气存在的条件下，流出物接触并反应，其条件足以氧化混合物中的一氧化碳形成二氧化碳。事实上，大多数氧化一氧化碳的催化剂还能促进烯烃的加氢，这使得在进入第二反应区之前，使所有或几乎所有的氢反应这一点很重要。由于相对高的一氧化碳浓度和相对低的氢浓度，而且已在第一反应区除去了氢，从而加强了对加氢反应的抑制。根据注入的氧气量，或者在第二反应区消耗基本所有的一氧化碳，一些氧气或很少量的一氧化碳流到第二反应区下游；或者在第二反应区消耗所有氧气，一些一氧化碳或很少量的氧气流到第二反应区的下游。在再一更优选的方面，含有氢、一氧化碳和反应性不饱和烃，或一种或多种类似烃的混合物的混合物，在三个反应区串接的第一区，在催化剂上，与氧气或含氧气体接触，其中催化剂选择氧化氢，反应条件足以氧化混合物中的氢组分形成水，同时抑制混合物中的烯烃化合物的加氢，获得的流出物输送到该串联反应区的第二区。在进行这一系列反应时，重要的是先除去氢，并使避免、抑制氢与反应性不饱和烃，或一种或多种类似烃的混合物之间的加氢，或使之最小。在第二反应区，在能氧化一氧化碳的催化剂上，在有氧气存在的条件下，流出物接触并反应，其条件足以氧化混合物中的一氧化碳形成二氧化碳。事实上，大多数氧化一氧化碳的催化剂还能促进烯烃的加氢，这使得在进入第二反应区之前，使所有或几乎所有的氢反应这一点很重要。由于相对高的一氧化碳浓度和相对低的氢浓度，而且已在第一反应区除去了氢，从而加强了对加氢反应的抑制。在第二反应区中，几乎所有的氧气，残余的或添加的氧气都消耗了，流到第二反应区下游的氧气量很少。这可以通过向第一和/或第二反应区中注入小于化学计算量的氧气，以及允许在第二反应区的流出物中保留少量的一氧化碳来实现。第二反应区的流出物输送到第三反应区，在该区中，在能使剩余的一氧化碳与水反应形成二氧化碳和氢气(即水煤气变换反应)的，同时由烃的加氢消耗掉由水煤气变换反应产生的氢气的催化剂上，流出物接触并反应。第三反应区的作用是通过使流出物与同时进行水煤气变换和烯烃加氢的双功能催化剂接触，除去来自第二反应区的流出物中的最后痕量的未反应一氧化碳，以及新形成的氢。优选控制和优化第二反应区流出物—该流出物被输送到第三反应区—中的一氧化碳浓度，以使得(1)在第二反应区的流出物中基本上没有氧气，(2)在第三反应区中产生的氢气量(或在该区中由于加氢造成的乙烯损失时)低至可接受的程度。从串联反应区回收富含反应性不饱和烃，贫含氧气、氢和一氧化碳的流出物。反应产物包括水和二氧化碳，使用常规技术可以容易地将其与烃产物分离，如干燥器、胺处理、碱水洗涤等。在进行氢的氧化反应，或第一级反应时，进料混合物的组分包括氢，或氢和一氧化碳两者，反应是在催化剂上进行的，该催化剂由一种或一种以上的金属和/或金属氧化物以及多孔惰性载体组成，金属和/或金属氧化物对氢的氧化有活性，而对加氢没有活性。适合这一目的的金属和/或金属氧化物包括选自Ib、IIb、IIIa、IVa和Va族的元素，合适的惰性载体包括沸石、碳、无机氧化物和包括氧化硅、氧化铝、物理或化学改性氧化铝、物理或化学改性硅、硅铝酸盐、氧化镁、粘土、氧化锆、氧化钛、多孔玻璃的混合氧化物等。可以使用如浸渍、离子交换、蒸汽沉积、混合、分散等技术将活性金属负载到多孔载体上。反应温度通常为约40℃至约300℃，优选为约50约250℃，气态形式进料的流量为约1 GHSV至约50,000GHSV，优选为约2000 GHSV至约10,000 GHSV。反应区的压力通常为约14.7psig至约1,000psig，优选为约14.7psig至约500psig。根据过程的经济性和要除去的污染物，流出物中氢的浓度可以通过调节注入的氧气量来控制。这一反应区流出物可以含有小于1ppm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含有氢和反应性不饱和烃的混合物中除去氢的方法，该方法包括：（ａ）使所述混合物与氧气或含氧气体在催化剂上接触，其反应条件足以氧化混合物中的氢组分形成水，同时抑制混合物中反应性不饱和烃的加氢；和（ｂ）回收富含反应性不饱和烃贫含氢的 流出物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SN沃恩，JD奥，LG丹尼尔，
申请(专利权)人：埃克森化学专利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]