专利名称：生产用于化学用途的低浓度乙烯的方法
生产用于化学用途的低浓度乙烯的方法本发明涉及一种生产用于化学用途的低浓度乙烯的方法。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。在常规的乙烯设备中，例如像在专利EP 0872537 Bl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1.分裂成C2及其之下的馏分/C3及其之上的馏分2.分裂C2及其之下的馏分2.1.在近似_150°C的深冷条件下，分离氢气以及甲烷2.2.分离一个C2馏分2. 3.使该C2馏分裂成乙烯以及乙烷2.4.将乙烷再循环至裂解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3. 1将丙炔以及丙二烯氢化成C3馏分3. 2.从C3馏分中蒸馏出纯的丙烯3. 3.取决于需求，分裂C4/C5馏分。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。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。专利申请WO 03/048088描述了通过乙烷脱氢作用生产用于和氯进行化学反应的 低浓度乙烯。载有乙烷的气体流不仅含有氢气和甲烷，而且含有大量未转化的乙烷。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。在专利申请WO 2006/067188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。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。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。丙烯的氢化是在专利申请DE 1518827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、 钼)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。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。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；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；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；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 尚出；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)；f)馏分A以及馏分B是分别供给乙烯的化学用途。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。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。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烃类，它们比该纯产品本身要轻或重。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。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。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。
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。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。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。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0.5%。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。在步骤C)中冷凝的烃类被有利地返回到步骤b)中，优选到步骤b)的压缩步骤 中，更优选到步骤b)的压缩步骤的压缩的最后阶段。在以上定义的步骤C)之后，根据步骤d)，此后将所得到的纯化的气体流供给一个 分离柱，在该分离柱中包含氢气、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。将该纯化的气体流供给一个柱，优选在已经进一步冷却之后，在该柱中有利的是 发生乙烯与乙烷的分离。乙烯、甲烷、以及氢气是有利地从该柱的顶部进行提取。所有其他 气体组分是有利的是包含于底部产物中。将包含于气态的顶部产物(馏分A)中的乙烯供 给乙烯的化学用途。尽管有氢气、甲烷、以及更高的烃类存在，但乙烷与乙烯的分离有利的是可能的， 其条件是在该柱中选择适合的技术条件。乙烯、甲烷、以及氢气是在柱的顶部分离出(馏分 A)，所有包含于原煤气中的其他组分保留在该柱的底部产物(馏分C)中。该柱有利地是装备有用于顶部产物冷凝的冷凝器、用于顶部产物冷凝的箱体、用 于加热该柱的蒸煮器连同相关的泵。液体乙烯优选是用于在一个乙烯制冷机中生产的顶部 产物的冷凝。有利的是将该柱的压力进行调整以确保有可能进行顶部产物的冷凝，优选借助液 体乙烯。该压力有利地是至少8巴，优选是至少10巴，并且更优选是至少12巴。该压力有 利地是最多45巴，优选是最多40巴，并且更优选是最多38巴。在该柱顶部的温度有利地是至少-100°C，优选是至少-90°C，并且更优选是至 少-80°C。在柱顶部它有利地是最多_30°C，优选最多_40°C并且更优选最多-50°C。在该柱中，乙烯/乙烷分离有利地是主要在该柱的上部进行，而C3与沸点更高的 烃类的分离是在该柱的下部进行。在以上定义的步骤d)之后，根据步骤e)，将该分离柱的回流物的一部分供给制冷个富含乙烯的馏分(馏分B)。将回流物的一部分供给一个制冷循环，优选在蒸发以及使用该制冷成分之后。该 制冷循环优选是基于乙烯的。供给制冷循环的回流物的一部分的量有利的是以气态取自制冷循环并且代表一 个大体不含氢气的、更浓缩的乙烯馏分(供给乙烯的化学用途)(产物B)。通过冷却该柱的顶部产物而产生的液体有利的是用作到该柱的回流物。通过冷却 该柱的顶部产物而产生的液体有利的是被引入制冷循环，在此将它与制冷循环的液化的乙 烯进行混合。更优选的是将该液体乙烯供给顶部产物冷凝器并且进行蒸发。在蒸发之后， 该乙烯再次最优选地进入乙烯制冷循环，在该制冷循环中，在将它液化之前通过一个压缩 机将它压缩。该方法允许对通过对供给乙烯制冷循环的柱的顶部产物进行冷却而产生的液 体的冷却成分进行完全回收。通过对供给乙烯制冷循环的柱的顶部产物进行冷却而产生的液体的量有利的是 以气态取自制冷循环的乙烯压缩机下游的乙烯制冷循环。依照在该柱顶部的这些冷凝条件，通过对该柱的顶部产物进行冷却而产生的液体 有利地是几乎不含氢气并且包含比该柱的气态顶部产物更少的甲烷。若必要的话，部分的氢气和甲烷可以作为惰性气体取自该乙烯制冷循环，此后优 选将这些惰性气体加入馏分A中。因此，通过将氢气和甲烷作为惰性气体从制冷循环中去 除使馏分B有利地耗乏了(优选在低温蒸煮器中)氢气和甲烷。根据本发明，分离柱的柱顶产物的冷凝与冷却所必需的乙烯冷却回路制冷循环的 辅助相结合有利地允许产生两个等级的乙烯，即馏分A和馏分B。以下对表征馏分A所定义的量有利的是对于包含取自制冷循环的惰性气体的馏 分A而言的那些量。馏分A有利的是包含大于10%、优选大于20%并且更优选大于25%的乙烯量，该 乙烯量是包含于馏分A加上馏分B的总量中。馏分A有利的是包含小于90%、优选小于 80%并且更优选小于75%的乙烯量，该乙烯量是包含于馏分A加上馏分B的总量中。馏分A有利的是包含大于80 %、优选大于85 %并且更优选大于90 %的氢气量，该 氢气量包含于馏分A加上馏分B的总量中。馏分A有利的是包含大于70 %、优选大于75 %并且更优选大于80 %的甲烷量，该 甲烷量包含于馏分A加上馏分B的总量中。馏分A有利的是包含小于50 %、优选小于45 %并且更优选小于40 %的乙烷量，该 乙烷量包含于馏分A加上馏分B的总量中。馏分B的特征在于，相对于馏分B的总体积，包含至少3个碳原子的化合物的含量 有利地是按体积计小于或等于0. 1%，优选小于或等于0. 05%并且以一种特别优选的方式 小于或等于0.01%。馏分C有利的是包含至少95 %、优选至少98 %并且特别优选至少99 %的包含于经 受步骤d)的纯化的气体流中的化合物，这些化合物包含至少3个碳原子。相对于馏分C的总重量，馏分C有利的是包含按重量计最多1%，优选最多0. 8% 并且特别优选最多0. 5%的乙烯。产物组成(wt% )的实例如下
权利要求
1.-从烃源开始生产用于化学应用的乙烯的方法，根据该方法a)使所述烃源经历第一裂解步骤，即在裂解炉内进行的热解步骤，由此产生裂解产物 的混合物；b)使所述裂解产物的混合物经历一系列的处理步骤，包括压缩步骤，这使得有可能获 得纯化的原煤气流；c)然后将所述纯化的原煤气流冷却到如下温度，在该温度下具有6个以及更多碳原子 的烃冷凝，从而可以将它们从所述纯化的原煤气流中去除；d)此后将所得到的纯化的气体流供给一个分离柱，在这里含有氢气、甲烷和乙烯的馏 分(馏分A)在该柱的顶部被分离，和重馏分(馏分C)是在该柱的底部被分离；e)将该柱的回流物的一部分供给制冷循环，导致富含乙烯的馏分(馏分B)；f)将馏分A和馏分B分别供给乙烯的化学应用。
2._根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述烃源选自石脑油、瓦斯油、气体汽 油、乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷以及它们的混合物。
3.-根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述烃源是选自乙烷、丙烷、丁烷以及丙 烷/ 丁烷混合物。
4.-根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将在步骤c)中冷凝的烃返回到步骤b)。
5.-根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制冷循环是乙烯制冷循环。
6._根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在蒸发以及使用所述制冷成分之后，将 所述分离柱的回流物的部分供给所述制冷循环。
7.-根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将氢气以及甲烷作为惰性气体从所 述制冷循环中除去而使馏分B缺乏氢气以及甲烷。
8.-根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将馏分C氢化并且供料给在步骤a)中的 烃源。
9.-根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当使用乙烷作为进料时，馏分C的氢化与 任选的乙炔的氢化一起进行，从而允许将馏分C直接供给所述烃源而没有进一步氢化。
10.-根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当使用丙烷、丁烷或丙烷/丁烷混合物 作为进料时，使馏分C在滴流相反应器中经历氢化而没有附加的分离并且随后与所述烃源混合。
全文摘要
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；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；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；d)此后将所得到的纯化的气体流供给一个分离柱，其中将包含氢气、甲烷、以及乙烯的一个馏分(馏分A)在该柱的顶部分离出并且将一个重馏分(馏分C)在该柱的底部分离出；e)将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)；f)将馏分A以及馏分B分别地提供给乙烯的化学用途。
文档编号C07C11/04GK102056873SQ200980120809
公开日2011年5月11日 申请日期2009年5月28日 优先权日2008年6月3日
发明者多米尼克·巴尔萨尔特, 彼得·梅夫斯, 汉斯-迪特尔·温克勒, 米歇尔·施特雷贝勒, 米歇尔·朗珀勒, 约阿希姆·克特 申请人:索维公司