乙烯分离方法
【专利说明】乙烯分离方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年I月10日提交的美国专利申请13/738,685的权益和优先权，其全文以引用的方式并入本文中。
[0003]关于联邦赞助的研亢或开发的声明
[0004]不适用
[0005]技术
[0006]本发明一般涉及乙烯分离方法。更具体地说，本发明一般涉及一种在丙烯生产方法中对乙烯进行分离的方法。
【背景技术】
[0007]本部分介绍了来自本领域的信息，这些信息可涉及或提供本文所描述的和/或下文所要求的技术的某些方面的背景。该信息是有助于更好地理解本文所公开内容的【背景技术】。以下是“相关”技术的讨论。“这种技术是相关的”决不意味着它也是“现有”技术。相关技术可以是、也可以不是现有技术。本讨论应当依据以上角度理解，而不是将其作为对现有技术的认可。
[0008]丙烯生产方法中的乙烯分离方法常常是在引入新鲜的乙烯进行复分解反应之前，将新鲜的乙烯与乙烯分离方法的进料进行交换。
[0009]然而，改进乙烯分离方法的努力从未间断过，其中包括降低丙烯生产方法的能源需求和成本。
[0010]本发明旨在解决或至少缓解上述问题中的一种或全部。
【发明内容】
[0011]本发明的各实施例包括乙烯分离方法。乙烯分离方法通常包括将含有乙烯和丁烯的进料流引入至脱乙烯塔中；以及通过脱乙烯塔内的分馏作用将乙烯与丁烯相分离，从而形成含有分出乙烯的塔顶流以及含有分出丁烯的塔底流，其中，脱乙烯塔在小于350镑/平方英寸的压力下运行。
[0012]本发明的各实施例进一步包括生产丙烯的方法。这些方法通常包括在复分解催化剂的存在下，通过复分解反应将含有丁烯的复分解进料流与乙烯进行反应，形成含有丙烯、乙烯和丁烯的复分解产物流；通过脱乙烯塔内的分馏作用将乙烯与丙烯相分离，从而形成含有分离的乙烯的塔顶流以及含有分离的丁烯和丙烯的塔底流；以及使脱乙烯塔的塔顶流以蒸气的形式循环至复分解反应。
[0013]一个或多个实施例包括根据任何前述段的方法，其进一步包括将塔顶流从第一压力压缩至第二压力。
[0014]一个或多个实施例包括根据任何前述段的方法，其中，第一压力的范围为250磅/平方英寸至325磅/平方英寸，而第二压力的范围为300磅/平方英寸至400磅/平方英寸。
[0015]一个或多个实施例包括根据任何前述段的方法，其中，第二压力与第一压力之间的差值为50磅/平方英寸至100磅/平方英寸。
[0016]一个或多个实施例包括根据任何前述段落的方法，其进一步包括对所述塔顶流的一部分进行冷凝，形成一再循环乙烯流，并且将所述再循环乙烯流引入至所述脱乙烯塔中，其中，所述塔顶流在冷凝之前进行压缩。
[0017]一个或多个实施例包括根据任何前述段落的方法，其进一步包括将新鲜乙烯作为回流补充物引入至所述脱乙烯塔中。
[0018]一个或多个实施例包括根据任何前述段落的方法，其中，所述脱乙烯塔在小于350镑/平方英寸的压力下运行。
[0019]一个或多个实施例包括根据任何前述段落的方法，其中，所述进料流还包括丙烯。
[0020]一个或多个实施例包括根据任何前述段落的方法，其进一步包括对所述塔顶流的一部分进行冷凝，形成一再循环乙烯流，并且将所述再循环乙烯流引入所述脱乙烯塔中。
[0021]—个或多个实施例包括根据任何前述段落的方法，其中，新鲜乙烯在-20° F至10° F的温度下引入至所述脱乙烯塔中。
[0022]一个或多个实施例包括根据任何前述段落的方法，其中，所述复分解产物流在50° F至90° F的温度下引入至所述脱乙烯塔中。
[0023]一个或多个实施例包括根据任何前述段落的方法，其中，所述复分解产物流在250磅/平方英寸至350磅/平方英寸的压力下引入至所述脱乙烯塔中。
[0024]以上段落简要总结了当前公开的主题，有助于对其某些方面加以基本的理解。本总结并非详尽的概括，也不旨在指出关键或重要的要素来勾画出以下所要求的主题的范围。其唯一的目的是以简化的形式提出某些概念，作为下文详细描述的序言。
【附图说明】
[0025]通过参照以下说明结合附图可理解本发明所要求的主题，其中，相同的附图标记表示相同的部件，并且其中:
[0026]图1示出了一种丙烯生产方法的实施例。
[0027]图2示出了一种丙烯生产方法的替代实施例。
[0028]尽管本发明可作出各种修改和替代形式，但附图以例举的方式说明了此处详细描述的具体实施方案。但是，应当理解的是，对于【具体实施方式】的说明并不意图将本发明限制于所公开的特定形式，反而相反的是，本发明旨在覆盖符合本发明所附权利要求限定的精神和范围内的所有修改、等效和替代形式。
【具体实施方式】
[0029]现将公开下文所要求的主题的示例性实施方式。为了清楚起见，在本说明书中，并不描述实际实施方案的所有特征。将会理解的是，在任何这种实际实施方式的发展中，为了实现开发者特定的目标必然要做出很多具体的实施决定，诸如遵守与系统有关的和商业有关的限制，这种限制往往将随实施而变化。此外，应当意识到，这种开发努力，即便是复杂和耗时的，对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言仍然是日常工作。
[0030]除非另有说明，在以下描述中，本文所述的所有化合物可以是取代的或未取代的，并且列出的化合物包括其衍生物。此外，各种范围和/或数值限制可在下文进行清楚地说明。应当认识到，除非另有说明外，，端点是可以互换的。此外，任何范围包括符合明确陈述的范围或限制内的同样量级的迭代范围。
[0031]本文所述的各实施例包括乙烯分离方法。所述乙烯分离方法在此主要是结合在丙烯生产方法内进行复分解产物流的分离来进行论述。然而，可以设想的是，本文所述的乙烯分离方法可用于任何需要将乙烯与丁稀相分离的工艺中。
[0032]丙烯生产方法通常包括在复分解催化剂的存在下，将含有正丁烯的复分解进料流与乙烯进行反应，形成包括丙烯、乙烯、丁烯和C5+烯烃的复分解产物流。如本文所用，术语“复分解”是指在两种烯烃之间进行的平衡反应，其中，各烯烃的双键均断裂，形成中间反应物。这些中间体重新结合之后形成新的烯烃产物。在本文所述的一个或多个具体实施例中，这两种烯烃包括乙烯和丁烯，并且，新的烯烃产物是丙烯。
[0033]如本文先前所述，正丁烯通过复分解进料流送至复分解反应。乙烯可以通过本领域技术人员已知的任何合适方法进行反应。例如，可以通过一个与用来输送复分解进料流的入口不同的入口，将乙烯送至复分解反应。
[0034]另一种替代方案是，乙烯可以在复分解进料流通过该入口之前与复分解进料流相彡口口 O
[0035]复分解催化剂在本领域是众所周知的(例如，参见美国专利证书4，513，099和美国专利证书5，120，894)。一般来说，复分解催化剂包括过渡金属氧化物，例如，钴、钼、铼、钨及其组合的过渡金属氧化物。在一个或多个具体实施例中，所述复分解催化剂包括氧化钨。所述复分解催化剂可负载于一载体上，例如，二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、沸石、粘土及其混合物。在一个或多个实施例中，所述载体选自二氧化硅、氧化铝及其组合。所述催化剂可通过本领域内已知的方法负载于一载体上，例如，通过吸附、离子交换、浸渍或升华。例如，所述复分解催化剂可包括重量在1%至30%或5%至20%的过渡金属氧化物。
[0036]所述复分解反应可进一步包括在异构化催化剂的存在下，使丁烯与乙烯相接触(与复分解催化剂是依次进行或同时进行)。所述异构化催化剂通常适于将复分解进料流中存在的1- 丁烯转化为2- 丁烯，以便进行后续的丙烯反应。异构化催化剂可包括沸石、金属氧化物(例如，氧化镁、氧化钨、氧化钙、氧化钡、氧化锂及其组合)、混合金属氧化物(例如，二氧化硅-氧化铝、氧化锆-二氧化硅)、酸性粘土(例如，参见美国专利证书5，153，165 ;美国专利证书4，992,613 ;美国专利公开文献2004/0249229以及美国专利公开文献2006/0084831)及其组合。在一个或多个具体实施例中，所述催化剂为氧化镁。例如，所述氧化镁可具有至少为lm2/g或至少为5m2/g的表面积。
[0037]所述异构化催化剂可负载于一载体材料上。合适的载体材料包括例如二氧化娃、
氧化铝、二氧化钛、二氧化娃-氧化铝及其组合。
[0038]所述复分解反应可在例如150磅/平方英寸至600磅/平方英寸的压力下，或者200磅/平方英寸至500磅/平方英寸的压力下，或者240磅/平方英寸至450磅/平方英寸的压力下进行。所述复分解反应可在例如100 °C至500°C的温度下，或者200 °C至400°C的温度下，或者300°C至350°C的温度下进行。所述复分解反应可在例如3111'_1至200hr ―1的重时空速(WHSV)下，或者ZOhf1至{Ohr—1的重时空速下进行。
[0039]获得复分解反应产物的理想产率所需要的接触时间取决于多个因素，例如，催化剂的活性、温度以及压力。然而，在一个或多个实施例中，复分解进料流和乙烯与催化剂相接触的时长可以在0.1秒至4小时，或者0.5秒至0.5小时之间变化。所述复分解反应可以通过固定催化剂床、浆状催化剂、流化床，或者采用其他任何常规的接触技术来间歇地或连续地进行。
[0040]所述复分解产物流通常包括乙烯、丙烯、(；烯烃以及C5+稀烃(例如，包括戊烯和己烯)。因此，所述丙烯生产方法通常包括分离所述复分解产物流的组分。美国专利证书7，214，841中示出了一种用于分离的方法的实例，其以引用的方式并入本文中，并且，这种方法通常包括在分馏系统内进行分离。如本文所用，术语“分馏”是指基于组分的相对挥发度和/或沸点进行组分分离的方法。分馏方法可包括本领域内已知的方法，并且，术语“分馏”能够与本文中的术语“蒸馏”和“分级蒸馏”互换使用。
[0041]所述分馏系统通常包括脱乙烯塔。所述脱乙烯塔接收并分离所述复分解产物流，从而形成一塔顶流和一塔底流。所述塔顶流主要由回收的乙烯组成，并且，所述塔顶流的至少一部分可再循环回复分解反应(以下将进行详细论述)。所述塔底流通常包括丙稀、丁烯和C5+^J径O
[0042]回流是一种涉及对蒸气进行冷凝并将所得冷凝物返回至其来源的系统的蒸馏技术。在蒸馏塔内，向下流动的回流液实现上升蒸气的冷却和冷凝，从而提高蒸馏塔的效率。通常情况下，回流液是来