用于从甲醇至烯烃转化反应器的压缩机系统中除去沉积物的方法

专利名称：用于从甲醇至烯烃转化反应器的压缩机系统中除去沉积物的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于减少压缩机污垢的方法和装置。更具体地，本发明旨在在有效从压缩机和/或中间冷却器内部表面上除去污染物的条件下，将污染物去除介质喷入甲醇至烯烃分离系统的一个或多个压缩机和/或中间冷却器中。
背景技术：
轻质烯烃(此处限定为乙烯和丙烯)充当了多种化学物质生产的原料。烯烃传统上是由石油裂解产生。由于石油来源的有限供应和/或高成本，由石油来源生产烯烃的成本稳定地增加。
用于生产轻质烯烃的可选原料包括含氧化合物(oxygenate)。在含氧化合物至烯烃(OTO)的反应系统中，含有含氧化合物的原料被蒸发，并引入一反应器中。示例性的含氧化合物包括诸如甲醇和乙醇的醇类、二甲醚、甲乙醚、甲酸甲酯和碳酸二甲酯。在OTO反应系统的一种类型——甲醇至烯烃(MTO)反应系统中，含有含氧化合物的原料包括甲醇。在该反应器中，甲醇在有效产生含所需轻质烯烃的产品排放物的条件下，与一种催化剂、优选分子筛催化剂接触。
来自MTO反应系统的产品排放物随后被引入包括一个或多个分离设备的分离系统中，该分离系统为本领域已知。该分离系统从产品排放物的诸如未反应原料和不理想副产品的其它成分中，分离出所需的轻质烯烃。MTO分离系统典型地包括一个或多个压缩机单元或实体，它们适于压缩至少一部分的该产品排放物。压缩机有双重目的，即促进产品排放物移动穿过该分离系统，和从该产品排放物中冷凝出更重质的较不合所需的成分。
压缩机如离心式压缩机通常由具有一个或多个级的一个实体形成。各级具有各自的入口和出口，且通常包括一个或多个工段，每一工段具有叶轮和隔膜。在很多实例中采用多个实体和多级。为了减少驱动这些多级所需的能量，经常在它们之间设置中间冷却器。中间冷却器就是直接位于压缩机下游的换热器。在某些情况下，中间冷却器也用在级与级之间，以减少压缩所需能量。
压缩机污垢可能发生在MTO分离系统的压缩机或中间冷却器中。污垢由固体如晶体，或者压缩机或中间冷却器内的液烃污染物层构成。例如，液体污染物可能通过压缩机实体内的聚合作用形成。MTO分离系统中的压缩机污垢是不希望发生的，因为当压缩机内污染物越积越多时，可能出现不均衡，从而导致振动、压缩机效率低下和最终的压缩机失败。污染物还可能在压缩机中间冷却器中固化或冷凝。压缩机中间冷却器中的污垢是不希望发生的，因为热量传递受损，且流量降低。
因此，理想的是有一种方法，用于除去在MTO分离系统的压缩机和中间冷却器内表面上堆积的污染物。
发明概述在一个实施方式中，本发明涉及一种用于从甲醇至烯烃(MTO)分离系统的压缩机中除去污染物的方法。该方法包括在该压缩机中压缩排放物，该压缩机具有入口、出口和内部压缩机表面。该压缩发生在有效于内部压缩机表面上形成污染物的条件下。将污染物去除介质喷入该压缩机中，而且该污染物去除介质在有效从内部压缩机表面上除去该污染物、从而形成移动污染物的条件下，与该污染物接触。该移动污染物然后从该压缩机除去。
本发明的另一个实施方式是一种用于压缩MTO转化装置所排放的排放物的方法。该方法包括，使含甲醇的原料在有效形成含轻质烯烃的产品排放物的条件下，与催化剂接触。将该产品排放物的至少一部分引入到具有压缩机表面的压缩机中。该至少一部分的产品排放物在有效于该压缩机表面上形成沉积物的条件下，在该压缩机内被压缩。沉积物去除介质在有效从该压缩机表面除去沉积物的条件下，与该沉积物接触。
本发明还涉及一种MTO分离系统中的压缩机。该压缩机包括压缩机实体，该压缩机实体形成用于接收压缩排放物的压缩机入口，该压缩机入口和反应器的出口流体连通。该压缩机实体还形成有压缩机出口。在压缩机实体内部的压缩机构起作用，以压缩该排放物。还提供了喷射单元，其具有至少一个喷嘴，用于将沉积物去除介质喷入该压缩机构中。
在另一个实施方式中，本发明是一种用于从MTO分离系统的压缩机中间冷却器中除去污染物的方法。在这一实施方式中，排放物在压缩机内被压缩，以形成已压缩的排放物。该已压缩排放物在具有内部表面的压缩机中间冷却器中，在有效于该内部表面上形成污染物的条件下冷却。将污染物去除介质喷入该中间冷却器中，并在有效从该内部表面上除去污染物、从而形成移动污染物的条件下，与该污染物接触。该移动污染物随后从中间冷却器中除去。
本发明还涉及一种用于从MTO分离系统的压缩机中除去污染物的方法。在这一实施方式中，排放物在第一压缩机级被压缩，以形成已压缩的排放物。该第一压缩机级具有第一入口、第一出口和第一内部压缩机表面，且位于该压缩机中。压缩发生在有效于第一内部压缩机表面上形成污染物的条件下。将污染物去除介质喷入该第一压缩机级中，并在有效从该第一内部压缩机表面除去污染物、从而形成移动污染物的条件下，与该污染物接触。该移动污染物随后从第一压缩机级中除去。非必要地，这一方法还包括在第二压缩机级中压缩已压缩的排放物，该第二压缩机级具有第二入口、第二出口和第二内部压缩机表面。该第一和第二压缩机级可在一个单一的压缩机实体内，或在分开的压缩机实体内。
附图概述通过附图中的实施例，示出整体发明的各种实施方式，该附图中

图1是表示使甲醇反应以形成产品排放物的方法流程图，该方法涉及骤冷塔，而且至少部分被压缩；和图2是表示压缩机和用于除去压缩机内所含污垢污染物的喷射系统的流程图。
发明详述本发明提供一种用于除去堆积在MTO分离系统的压缩机和中间冷却器的内表面上的污染物的方法。通过从MTO分离系统的一个或多个压缩机或中间冷却器的内表面上除去这些污染物，能增加MTO分离系统压缩机的效率及脱机清洁之间的运行时间，而且能增加中间冷却器的效率。在一个实施方式中，该方法包括将污染物去除介质喷入压缩机中，并使该污染物去除介质在有效形成移动污染物的条件下，与该污染物接触。该移动污染物随后从压缩机内除去。该污染物去除介质能够随后通过本领域已知的分离技术如蒸馏或利用分离或排出鼓，从MTO产品排放物中分离出来。
附加或可选地，本发明方法包括将相同或不同的污染物去除介质喷入中间冷却器中，并使该可除去污染物的介质在有效形成移动污染物的条件下，与该中间冷却器污染物接触。该移动污染物随后从中间冷却器中除去。该污染物去除介质能够随后通过本领域已知的分离技术如蒸馏或利用分离或排出鼓，从MTO产品排放物中分离出来。
通过气相色谱和火焰离子化检测法(GC/FID)以及气相色谱和质谱法(GC/MS)分析技术，已经在MTO工艺的反应器排放物中观察到各种污染物。在一个具体的反应器和催化剂系统中，烃、特别是烷基化苯构成了大多数的污垢污染物。这些烃污染物被发现漂浮在相分离罐如分离鼓的水层上。在这一特定系统中，所发现的烃污染物中大约70％是C9、C10、C11和C12芳族化合物。除了液烃污染物外，还有黄锈色的晶体堆积在水层和烃层的界面处。这些晶体被发现主要由凝固点为330.8°F(166℃)的六甲苯(41重量％)，以及具有5个碳原子的烷基化萘(23重量％)构成。其余的晶体被发现由多烷基化的苯和萘构成。污垢还被认为是源于不饱和物的聚合、不饱和物和含氧化合物的缩聚，以及与重质材料混合从而形成粘性不流动材料的催化剂细粒或盐。可能存在于排放物流中的潜在污垢前体化合物的非限制性名单包括丁二烯、戊二烯、萘、环戊二烯、己二烯、环己二烯、C7+二烯、苯乙烯、C4+苯系化合物及它们的混合物。也可能存在于排放物流中、或者可能由一种或多种污垢前体化合物形成的潜在污垢化合物的非限制性名单包括甲基乙炔、六甲苯、杜烯及它们的混合物。污垢化合物或污染物可能在压缩机或中间冷却器的一个或多个内部表面上形成为粘着物、残渣、薄膜、层、或固体。
为了从MTO压缩机的内表面上除去这些及其它的污染物，本发明提供了将污染物去除介质直接喷入一个或多个压缩机和/或中间冷却器内的喷射。在一个实施方式中，污染物去除介质被直接喷入压缩机实体的一个或多个级内。离心式压缩机的各级包括入口，出口，和被形成了迷宫的一个或多个隔膜所部分包围的一个或多个叶轮。优选地，在靠近压缩机级的压缩机外壁上钻一个或多个洞，将雾化喷嘴或其它喷射设备插入洞中，并例如通过铜焊、焊接、机械装置或其它固定方法将其紧密固定。在一个实施方式中，喷射设备被焊接固定，且喷射点附近有法兰，以便于喷射设备的清洁。非必要地，该压缩机或中间冷却器被制造为在其外表面上有适于接收喷射喷嘴的洞，从而不需要在压缩机或中间冷却器的外表面钻孔。优选地，每一级包括至少一个喷射喷嘴，更优选包括至少两个喷射喷嘴。在这一实施方式中，污染物去除介质被直接喷入大多数污垢污染物形成之处。在另一实施方式中，具有叶轮和隔膜的各个级工段有与该级工段相连的一个、两个或多于两个的污染物去除介质的喷射喷嘴。
附加或可选地，在压缩机入口侧钻一个、两个或多于两个的洞。在这一实施方式中，污染物去除介质的喷射喷嘴优选插入靠近压缩机入口的洞中，并固定于其中。非必要地，污染物去除介质通过靠近压缩机入口的喷嘴直接喷入压缩机入口中。
附加或可选地，污染物去除介质被喷入一个或多个压缩机中间冷却器中。压缩机中间冷却器是位于压缩机实体或级的下游或它们之间的换热器。理想地，中间冷却器是管壳型换热器。在另一实施方式中，中间冷却器是板框型换热器。如果压缩机系统包括多个压缩机实体，理想的是在压缩机实体之间的压缩机中间冷却器中，冷却已压缩物流，以便于重质产品的冷凝，并减少驱动多个实体所需的能量。由于已经发现污垢污染物形成在这些中间冷却器内部，将污染物去除介质喷入中间冷却器入口中的喷射就减少了中间冷却器污垢的发生。
典型地，该中间冷却器由容纳着第一介质的外壳，和穿过该壳并容纳第二介质的内管构成。当第二材料流过该管时，热量在第一和第二介质之间传递。如果工艺气体在中间冷却器的管侧，如图2所示，则污染物去除介质优选被喷入入口端。如果工艺气体在中间冷却器的壳侧而非管侧，则如前述关于将污染物去除介质喷入一个或多个压缩机侧的情况，污染物去除介质能够被喷入中间冷却器侧。优选地，各中间冷却器系统由多个平行外壳、以及通常串联连接的两组或三组平行外壳构成。
虽然不希望约束于任何特定理论，但可以相信，污染物去除介质通过摩擦，例如进入压缩机的已雾化污染物去除介质的足以从压缩机内表面上剪切去污垢污染物的力，从压缩机的内表面上除去污垢污染物。因此，在这一实施方式中，污染物去除介质可以是易于在下游加工时(如下面所讨论的)从所需产品如轻质烯烃中分离，且提供了对压缩机和/或中间冷却器内表面上形成的污染物的适当剪切力的任何液体。附加地，在不约束于任何特定理论的条件下，通过用液体芳族化合物作为污染物去除介质，可以相信至少一部分的污垢污染物溶解在该去除介质中，并在下游加工中通过众所周知的萃取原理而从压缩机中除去，这一点在下面将详细讨论。
根据本发明，可采用多种污染物去除介质，以从压缩机和/或中间冷却器中除去这些污染物。优选地，该污染物去除介质包括芳族化合物。理想地，该污染物去除介质是一种溶液，以该污染物去除介质的总重量计，该溶液含有至少20重量％的芳香性，更优选至少50重量％、至少60重量％或至少70重量％的芳香性，最优选至少80重量％或至少90重量％的芳香性。该污染物去除介质优选为一种沸点为120°F(48.9℃)～800°F(426.7℃)、优选为200°F(93.3℃)～700°F(371.1℃)、且最优选400°F(204.4℃)～600°F(315.5℃)的洗油。非必要地，该污染物去除介质选自单环芳族化合物(优选非脂族)，多环芳族化合物，芳族石脑油，芳族瓦斯油，及它们的混合物。用于油田钻井的重质芳族石脑油是特别理想的洗油。在其它实施方式中，污染物去除介质含有水。优选地，该污染物去除介质基本上不含硫，但芳族环或C5+化合物含的硫是在有限数量内可容忍的。优选污染物去除介质包括少于10000wppm，优选少于100wppm，更优选少于1wppm，最优选不可检测量(此处定义为少于0.01wppm的硫)的硫。相比于被压缩的热量汽化、从而减少或消除了该轻质芳族化合物从压缩机内表面除去污染物的能力的轻质芳族化合物，重质芳族化合物更优选被喷入压缩机中。但是，当喷射点处的条件允许一部分被喷入的洗油保持为液体时，含单环或双环芳族化合物、或芳族化合物混合物的更轻质芳族化合物可用作污染物去除介质。更轻质的芳族化合物为洗涤排放或分离鼓(如下面参照图2所讨论的)和中间冷却器所优选。更重质的洗油为压缩机的洗涤所优选。
在另一个实施方式中，来自MTO反应系统的分离系统的重质烃物流被用作污染物去除介质。在这一实施方式中，例如，污染物去除介质包括C4+烃馏分、C5+烃馏分、或C6+烃馏分。
在另一个实施方式中，污染物去除介质能够作为MTO反应系统的副产品提供。例如，在一个实施方式中，污染物去除介质包括来自MTO分离系统的骤冷塔塔底流出物流的至少一部分。已经发现，含有芳族化合物的重质芳族油能够从MTO骤冷塔塔底流出物流中分离出来。该重质芳族油是在MTO反应系统中产生的，且具有作为压缩机或中间冷却器洗油的理想性能。该重质芳族油将在骤冷塔和第一级排出或分离鼓内冷凝，这一点将在下面讨论。为了回收该重质芳族油，优选提供一个底部撇油器(skim)，用于将来自骤冷塔和/或排放或分离鼓的已冷凝水顶部的油倾析出来。撇出的油被送入沉降设备如鼓、或任何提供沉降时间和从中排放油的界面的设备中。排放的重质芳族油随后被收集，并储存在单独的罐内，在该罐中，它可用于向工艺气体压缩机或中间冷却器内的喷射，优选为间歇喷射。可选地，该重质芳族油能够通过众所周知的分离技术如蒸馏而从骤冷塔塔底流出物流的其它组分中分离出来，并有利地作为污染物去除介质而再循环回到一个或多个压缩机或中间冷却器中。
进入给定压缩机或中间冷却器的污染物去除介质流量可根据多种因素改变，该因素例如产品馏分通过压缩机的流量、以及操作温度。当喷入压缩机时，一部分的污染物去除介质可能蒸发。该蒸发是不希望发生的，因为如果该污染物去除介质处于蒸汽相，则该介质的污染物去除性能降低。因此，优选对污染物去除介质的喷射流量进行选择，以使得在其被喷入压缩机之后，至少一部分的该污染物去除介质处于液相，从而在压缩机体积内提供污染物的洗涤。
如上面所指出的，当发生压缩机污垢时，已结垢的压缩机实体将开始振动。如果不进行纠正，这一污垢将导致压缩机的效率低下，并最终导致压缩机失败。在本发明的一个特别优选的实施方式中，通过振动检测设备，或通过较不复杂的装置如单独感测压缩机外表面或聆听振动噪音，从而监视一个或多个压缩机的振动。在这一实施方式中，当检测到振动时，基于所需的污染物去除介质被间歇喷入该压缩机中。该间歇压缩优选响应于监视中的一个测定，即该压缩机中的振动已经超出了预定的振动上限。
在另一个实施方式中，污染物去除介质的喷射系统能够按照预设定的间隔将污染物去除介质喷入压缩机或中间冷却器中。该喷射之间的间隔可根据多种因素变化。理想地，在连续操作的MTO分离系统中，污染物去除介质以每两个月至少一次喷射、每个月至少一次喷射、每周至少一次喷射、每周至少两次喷射、或者每天至少一次喷射的量，被喷入接收来自骤冷塔的塔顶流出物流的初始压缩机中，或者被喷入中间冷却器中。在其它实施方式中，喷射之间的间隔为12小时、6小时、3小时或1小时。为了便于间歇的污染物去除介质喷射，在一个实施方式中，采用一个定时器，以使污染物去除介质喷射设备以预定的间隔，将污染物去除介质喷入压缩机或中间冷却器中。在第三个实施方式中，喷射系统连续地将污染物去除介质喷入一个或多个压缩机和/或中间冷却器中。但是，优选的是采用间歇喷射，因为该喷射减少了压缩机容量、洗油分离设备的负载和洗油成本。
各喷射周期的长度，例如各喷射的持续时间也可根据多种因素改变。典型地，污染物去除介质被喷入一个或多个压缩机和/或中间冷却器内至少6小时，更优选至少10小时，最优选至少14小时。在范围方面，各喷射周期为1～24小时，更优选5～14小时，最优选8～14小时。
在被喷入一个或多个压缩机和/或中间冷却器之前，污染物去除介质优选储存在污染物去除介质储罐中，该储罐与泵流体连通，该泵将污染物去除介质泵入压缩机的一个或多个级或工段、压缩机的入口、和/或一个或多个中间冷却器中。
本发明还涉及用于MTO分离系统的改良压缩机。该压缩机包括压缩机壳体，该壳体具有用于接收将被压缩的排放物如来自MTO骤冷塔塔顶排放物流的入口。非必要地，该压缩机入口与反应器出口流体连通。该压缩机壳体还具有压缩机出口。在压缩机壳体内部的压缩机构起作用以压缩该排放物。优选地，该压缩机构包括可绕纵轴旋转的叶轮、将一叶轮与邻近叶轮分开的隔膜、以及设置在叶轮和隔膜给定工段之间的迷宫或通道。在一个实施方式中，该压缩机包括多个叶轮，每个叶轮具有相关联的一对隔膜，以提供迷宫或通道。该压缩机还包括喷射单元，该喷射单元具有用于将沉积物去除介质喷入压缩机工段的迷宫或通道附近的压缩机壳体内的喷嘴。本发明优选在连续流压缩机如离心式压缩机中实施。非必要地，本发明在轴流或螺杆式压缩机内实施，但喷入这些类型压缩机中的液体量应被谨慎监视并使之最小化，以保持压缩机的整体性。
该压缩机非必要地包括振动检测器，如上面所讨论的，该检测器适于检测叶轮的振动。该振动检测器包括测定单元，以测定振动是否超出预定的振动上限。优选地，响应于该测定单元的一个测定，即振动已经超出预定的振动上限，喷射单元间歇地将沉积物去除介质喷入压缩机壳体中。可选地，响应于用户的测定，即振动已经超出预定的振动上限，以及用户对喷射单元的激活，该喷射单元间歇地将沉积物去除介质喷入压缩机壳体中。
优选地，在压缩机壳体内部提供一个或多个喷射端口，各端口优选定位在各压缩机工段附近。各喷射端口接收直接将沉积物去除介质喷入各压缩机工段的通道内的喷射喷嘴。优选地，该喷射单元直接将沉积物去除介质喷入给定压缩机级的各通道内。非必要地，多个端口与压缩机工段的一个单独通道相连。在这一实施方式中，多个喷嘴将沉积物去除介质喷入该单独通道内。
在另一个实施方式中，压缩机和与其出口流体连通的压缩机中间冷却器相连。中间冷却器喷射单元将沉积物去除介质喷入该中间冷却器内。该喷射单元优选将沉积物去除介质喷入压缩机入口中。
图1图示说明了根据本发明的一个MTO分离系统用压缩机。将受热的含甲醇原料100引入反应器102中。在该反应器102中，甲醇在有效将甲醇转化成含轻质烯烃的条件下，与催化剂、优选分子筛催化剂接触，该轻质烯烃通过含氧化合物转化产品排放物管线104离开反应器，并非必要地在一个或多个换热器(未示出)中冷却之后，被引入到骤冷塔106中。在该骤冷塔中，产品排放物在比一系列合适接触设备更高的初始温度下，直接与骤冷介质如水接触。骤冷塔106中所需骤冷介质的量受多个因素影响，该因素包括但并非必须限于骤冷介质的组成、通过再循环管线110再循环引入骤冷塔的骤冷介质的温度、以及不同物流之间所需的温差和压差。气相产品作为塔顶或轻质产品馏分物流112分离。重质产品馏分物流108在排放温度下从骤冷塔106底部排放，该物流108包括大量的副产品水，一部分未反应的含氧化合物(除那些在骤冷条件下为气相的含氧化合物之外)，小部分的含氧化合物转化副产品，特别重质的烃(C5+)，和通常大量的骤冷介质。
一种优选的骤冷介质为水，它从任何目的和意图来说都和副产品水无法区分。这不需要从重质产品馏分的副产品水中分离骤冷介质的步骤。在采用除水之外的骤冷介质，且这一骤冷材料在骤冷条件下基本上为液体形式的情况下，可对重质产品馏分108，或者重质产品馏分被分成的数种馏分之任一种或全部进行加工，以从副产品水中分离出骤冷介质。例如，如果骤冷介质是一种高沸点烃如柴油或类似物流，它和副产品水不能混合。这样的骤冷介质的分离可通过骤冷塔106底部适当设计的围堰系统，或在本发明的多个不同工艺点处，在鼓式分离器或其它分离设备中进行。此外，如果有任何重质烃(C5+)在含氧化合物转化反应中形成，则它们也将以和骤冷介质的去除基本相同的方式，或者和骤冷介质一起，在物流108或该工艺的其它点处，从副产品水中除去。如果骤冷介质是一种相对轻质的材料，该材料在骤冷条件下基本上为气相，且因此以相当的量存在于轻质产品馏分中，则这样的骤冷介质能够在包括整个含氧化合物转化、烯烃回收和纯化工艺在内的下游烯烃回收工艺中被分离。
轻质产品馏分物流112被引入到一个或多个压缩机实体114内，在该压缩机实体中，轻质产品馏分被压缩或加压。本申请人发现，在接收来自骤冷塔的塔顶排放物流的第一压缩机实体的初始级内，压缩机污垢尤其成为问题。即，在轻质产品馏分112进入的第一压缩机实体的第一级内，压缩机污垢尤其成为问题。在后续压缩机级中，压缩机污垢并非是如此重要的问题。一个或多个压缩机实体的压缩比能够宽泛地改变，就像例如Kuerchler等人的美国专利US6,441,261所披露的那样，该专利文献的全文被引入此处作为参考。
在一个实施方式中，来自MTO分离系统的已冷却烯烃产品物流的至少一部分在一个或多个压缩机内被压缩，该压缩机包括1～4级，且具有各级之间的材料冷却(中间冷却)，其中各压缩机优选具有约1.4～约6.0，优选约1.7～约4.0，更优选约2.0～约3.5的压缩比。压缩比是指压缩系统给定级的出口处的绝对压力除以相同级的入口处的绝对压力所得的值。虽然更高的压缩比通常受到已冷却烯烃产品物流中的污垢污染物含量的限制，但较高的压缩比通常是理想的，而且是根据本发明可获得的，因为它们产生较便宜的压缩系统。压缩系统入口压力优选为约2psig(13.8kPag)～约50psig(344.7kPag)，更优选为约5psig(34.5kPag)～约20psig(137.9kPag)。
已压缩的产品优选被引入到用于初始产品分离的一个或多个中间冷却器和排出鼓(参见图2)中。已压缩的产品馏分116离开一个或多个压缩机实体114，并被引入分离单元118中，该分离单元118可包括一个或多个分离单元如蒸馏塔、分流器、洗涤单元等。在分离单元118中，来自已压缩产品馏分116的副产品及通常的不理想成分如含氧化合物污染物通过一个或多个塔底排放物流而得以除去，通常作为管线122图示说明在图1中。包括基本上纯的乙烯和/或丙烯的塔顶排放物流124随后非必要地被引入一个或多个次级压缩机132中，形成最终的已冷却产品物流。本申请人发现，虽然将污染物去除介质喷入这些一个或多个压缩机或其它MTO分离系统压缩机仍属于本发明的范围，但这些次级压缩机中压缩机污垢并不是一个重要的问题。
图2图示说明了根据本发明一个实施方式的污染物去除介质喷射系统。它显示出，来自图1或任何其它分离系统的轻质产品馏分物流112经由压缩机入口254进入压缩机114。图2图示说明了离心式压缩机，虽然根据本发明多种压缩机中的任何一种均可适用。在图示的离心式压缩机中，轴224绕其纵轴旋转，引起压缩机轮或叶轮226绕该轴旋转，并压缩物流112。已压缩的物流232随后通过出口230离开压缩机。离心式压缩机的操作是本领域所公知的，此处不作更进一步的详细描述。
尽管在图2的单独压缩机实体114中，图示说明了四个工段，各工段由一对壁或隔膜222以及叶轮226限定，但任何数量的级或工段都可用于既定压缩机实体中。例如，MTO压缩机在给定压缩机实体内可包括2、3、4或更多级，每一级具有1～7个工段。类似地，根据本发明，串联或并联的任何数量的压缩机实体都能适用。优选地，将少于4或3个的压缩机实体设置在骤冷塔106和分离系统118之间。
如图2所示，典型的污染物去除系统包括容纳污染物去除介质的污染物去除罐202。该罐202包括出口管线204，污染物去除介质通过该出口管线204离开该罐。管线204通向泵206，该泵206通过压缩管线208和管线212泵送污染物去除介质。总体的流动控制可通过改变泵的速度或泵的气缸工作容积实现。在一个实施方式中，泵206是一种正排代泵。非必要地，在泵的排放处采用洗油筛网如80目筛网，以捕获夹杂异物。污染物去除介质的第一部分可经由压力控制阀210而通过管线212回引入罐内。此阀210控制系统的操作压力。流动的第二部分指向管线208，在该处，非必要地，流向喷射系统的整体流动都由位于管线208中的流动控制设备(未示出)进行控制。管线208中的流动控制设备能够是球阀，针阀，闸阀，旋塞阀，隔断阀，滑阀，或是公知适于在压缩机和辅助结构所需流量和压力下控制流体的其它控制设备。来自管线208的污染物去除介质的第二部分通过管线214引入，并在单独的工段导入管线216之间分配，该工段导入管线216优选地将污染物去除介质引入到压缩机实体114的各工段中。
在一个实施方式中，污染物去除介质通过单一独立工段导入管线引入，且只送往压缩机级的第一工段。可选地，该污染物去除介质通过单一独立工段导入管线引入，且只送往压缩机级的第二工段。类似地，在另一实施方式中，污染物去除介质通过单一独立工段导入管线引入到压缩机级的3～10(或更多)个工段之中的任何一个或多个中。但是，更加优选地，污染物去除介质被引入到给定压缩机级的每一个工段中(如图2所示)，其中污染物去除介质被引入到压缩机实体114所示压缩机级的四个工段中的每一个工段中。如果污染物去除介质被引入到少于给定压缩机级的全部工段的工段中，则优选该污染物去除介质被引入到第一工段，更优选引入到第一和第二工段，更加优选引入到第一～第三工段中，依次类推，增至既定压缩机级所存在的无论多少工段。类似地，如果污染物去除介质被引入到少于给定压缩机系统(其可包括一个或多个压缩机实体)的全部级的级中，则优选该污染物去除介质被至少引入到第一级，更优选至少引入到第一和第二级，更加优选引入到第一～第三级，依次类推，增加至所存在的无论多少级。
如上所述，管线216中的每一个管线优选包括流动控制设备218。非必要地，在管线214中的污染物去除介质的一部分通过管线256引入MTO压缩机系统的一个或多个附加的压缩机中(未示出)。管线256还优选包括流动控制设备(未示出)。类似地，在管线214中的污染物去除介质的一部分非必要地通过管线246引入到压缩机入口254中。在这一实施方式中，管线246可如图2所示通过一个洞进入入口254侧，或者，管线246能够直接将污染物去除介质加入入口254中，如上所述。在另一个实施方式中，污染物去除介质在引入入口254之前，被喷入物流112中。管线246还优选包括流动控制设备244。
在压缩机实体114中被压缩之后，已压缩的物流232能经由中间冷却器入口252而引入中间冷却器234中。如所示，该污染物去除介质还可通过管线248引入压缩机中间冷却器234中，该管线248非必要地包括流动控制设备250。如图2所示，管线248能通向中间冷却器入口252，或者通过置于中间冷却器234侧的一个洞内放置的喷嘴引入中间冷却器234的内部。在该中间冷却器中，已压缩的物流232被冷却介质冷却。附加地，在该中间冷却器中，已压缩的物流232非必要地在有效从其内表面上除去污垢污染物、并因此形成移动的污染物的条件下，与该污染物去除介质接触，该移动的污染物易于通过已冷却的物流236而从该中间冷却器中除去，该已冷却物流236离开中间冷却器234，并进入诸如排出鼓或分离鼓的分离单元238中，以进一步处理。该分离单元238将已冷却的物流236分成含轻质烯烃的已压缩产品馏分116，该产品馏分116非必要地被引入一个或多个附加的压缩机实体和/或中间冷却器及分离系统118中，以如图1所示进行进一步处理；和已冷凝的物流242，该已冷凝物流242优选包括污染物去除介质以及溶解于其中和/或由其除去的任何污染物。该已冷凝物流242，或其一部分，非必要地被再引入骤冷塔106中，在那里充当骤冷介质。图2所示的喷射系统是本发明的一个非限制性实施方式，根据本发明还存在很多其它可能的喷射系统构型。
如上面所讨论的，本污染物去除方法特别适用于MTO分离系统的压缩机和/或中间冷却器。优选地，MTO反应器包括压力、温度、重量时空速度(WHSV)等在内的条件有助于甲醇向轻质烯烃的转化，如下面的更详细讨论。
典型地，分子筛催化剂已经用于将含氧化合物化合物转化成轻质烯烃。硅铝磷酸盐(SAPO)分子筛催化剂在这种转化工艺中特别理想，因为它们对乙烯和丙烯的形成有着高度选择性。
原料优选含有一种或多种含脂族化合物，该化合物包括醇、胺、羰基化合物(例如醛、酮和羧酸)、醚、卤化物、硫醇、硫化物，及它们的类似物、混合物。含脂族化合物的脂族部分典型地包括1～约50个碳原子，优选1～20个碳原子，更加优选1～10个碳原子，最优选1～4个碳原子。
含脂族化合物的非限制性示例包括醇如甲醇和乙醇，烷基硫醇如甲基硫醇和乙基硫醇，烷基硫化物如甲基硫化物，烷基胺如甲胺，烷基醚如二甲醚、二乙醚和甲乙醚，烷基卤化物如氯甲烷和氯乙烷，烷基酮如二甲酮，甲醛，以及多种酸如乙酸。
在本发明方法的一个优选实施方式中，原料含有一种或多种含氧化合物，更具体地，含有一种或多种含有至少一个氧原子的有机化合物。在本发明方法的最优选实施方式中，原料中的含氧化合物是一种或多种醇，优选为脂族醇，该醇中的脂族部分具有1～20个碳原子，优选1～10个碳原子，最优选1～4碳原子。在本发明方法中用作原料的醇包括低级的直链和支链脂族醇和它们的不饱和相应物。含氧化合物的非限制性示例包括甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，甲乙醚，二甲醚，二乙醚，二异丙基醚，甲醛，碳酸二甲酯，二甲酮，乙酸，和它们的混合物。在最优选的实施方式中，原料选自甲醇、乙醇、二甲醚、二乙醚或它们的混合物中的一种或多种，更优选甲醇和二甲醚，最优选甲醇。
上面所讨论的多种原料，特别是含有含氧化合物的原料，更特别是含有醇的原料，被主要转化成一种或多种烯烃。由该原料产生的烯烃或烯烃单体典型地具有2～30个碳原子，优选2～8个碳原子，更优选2～6个碳原子，甚至更优选2～4个碳原子，且最优选乙烯和/或丙烯。
烯烃单体的非限制性示例包括乙烯、丙烯、丁烯-1，戊烯-1，4-甲基-戊烯-1，己烯-1，辛烯-1和癸烯-1，优选乙烯、丙烯、丁烯-1、戊烯-1、4-甲基-戊烯-1、己烯-1、辛烯-1和它们的异构体。其它的烯烃单体包括不饱和单体、具有4～18个碳原子的二烯烃、共轭或非共轭二烯、多烯、乙烯基单体和环烯烃。
在最优选的实施方式中，原料、优选为一种或多种含氧化合物的原料在分子筛催化剂组合物的存在下，被转化成具有2～6个碳原子、优选2～4个碳原子的烯烃。最优选地，烯烃单独或其组合是由含有含氧化合物、优选为醇、最有选为甲醇的原料转化成优选的烯烃乙烯和/或丙烯。
最优选的方法通常称作气体—烯烃(gas-to-olefins，GTO)，或可选地称作甲醇—烯烃(MTO)。在MTO方法中，典型地，含氧原料、最优选含甲醇的原料在分子筛催化剂组合物的存在下转化成一种或多种烯烃，优选且大多数地为乙烯和/或丙烯，它们通常被称作轻质烯烃。
在一个实施方式中，原料含有一种或多种稀释剂，其典型地用于降低原料的浓度。该稀释剂通常对原料或分子筛催化剂组合物是非反应性的。稀释剂的非限制性示例包括氦，氩，氮，一氧化碳，二氧化碳，水，基本上非反应性的链烷烃(尤其是诸如甲烷、乙烷和丙烷的烷烃)，基本上非反应性的芳族化合物，以及它们的混合物。最优选的稀释剂是水和氮，其中水特别优选。在其它实施方式中，原料不含任何稀释剂。
该稀释剂可以以液体或蒸汽或它们的混合的形式存在。该稀释剂可直接加入到进入反应器的原料中，或者直接加入到反应器中，或者和分子筛催化剂组合物一起加入。在一个实施方式中，原料中稀释剂的量以原料和稀释剂摩尔数的总量计，为约1～约99摩尔％，优选约1～80摩尔％，更优选约5～约50摩尔％，最优选约5～约25摩尔％。在一个实施方式中，其它的烃被直接或间接地加入原料中，该烃包括烯烃，链烷烃，芳族化合物(参见美国专利US4,677,242的示例，加入芳族化合物)或它们的混合物，优选丙烯、丁烯、戊烯、和其它具有4个或更多个碳原子的烃、或它们的混合物。
在分子筛催化剂组合物的存在下转化原料、特别是含有一种或更多种含氧化合物的原料的本发明方法是在反应器内的反应工艺中进行的，其中该工艺为固定床工艺、流化床工艺(包括湍流床工艺)，优选为连续流化床工艺，最优选为连续高速流化床工艺。
该反应工艺可发生在各种催化反应器中，例如具有致密床或固定床反应区和/或与它们相连的快速流化床反应区的混合反应器，循环流化床反应器，提升管反应器，及它们的类似物。适合的常规反应器类型描述在例如美国专利US4,076,796、美国专利US6,287,522(双提升管)和Fluidization Engineering，D.Kunii和O.Levenspiel，RobertE.，Krieger出版公司，New York，New York 1977中，这些文献的全文被引入此处作为参考。
优选的反应器类型是通常描述在Riser Reactor，Fluidizationand Fluid-Particle Systems，第48～59页，F.A.Zenz和D.F.Othmer，Reinhold出版公司，New York，1960，和美国专利US6,166,282(快速流化床反应器)，和PCT公开号WO0185872(多提升管反应器)中，这些文献的全文被引入此处作为参考。
在一个实施方式中，单独或者与蒸汽原料一同加入反应器系统中的新鲜原料的量，以包括其中所含任何稀释剂的原料总重量计，为0.1重量％～约85重量％，优选约1重量％～约75重量％，更优选约5重量％～约65重量％。该液体和蒸汽原料优选有相同的组成，或含有改变比例的相同或不同原料及相同或不同的稀释剂。
该转化工艺所采用的、特别是反应器系统内部的转化温度为约392°F(200℃)～约1832°F(1000℃)，优选约482°F(250℃)～约1472°F(800℃)，更加优选约482°F(250℃)～约1382°F(750℃)，更加优选约572°F(300℃)～约1202°F(650℃)，甚至更加优选约662°F(350℃)～约1112°F(600℃)，最优选约662°F(350℃)～约1022°F(550℃)。
该转化工艺所采用的、特别是反应器系统内部的转化压力在包括自生压力在内的一个宽范围内变化。该转化压力是基于除其中任何稀释剂之外的原料分压。典型地，该工艺中采用的转化压力为约0.1kPaa～约5MPaa，优选约5kPaa～约1MPaa，最优选为约20kPaa～约500kPaa。
特别地，在反应区内存在分子筛催化剂组合物的情况下转化含一种或多种含氧化合物的原料的工艺中，重量时空速度(WHSV)定义为在反应区中的分子筛催化剂组合物的每单位重量分子筛、每小时内，送入反应区的除任何稀释剂之外的原料总重量。该WHSV保持在足以使催化剂组合物在反应器内保持流化状态的程度。
典型地，该WHSV为约1hr-1～约5000hr-1，优选约2hr-1～约3000hr-1，更优选约5hr-1～约1500hr-1，最优选约10hr-1～约1000hr-1。在一个优选实施方式中，WHSV大于20hr-1，优选用于转化含甲醇、二甲醚或二者的原料的WHSV为约20hr-1～约300hr-1。
含稀释剂和反应产品的原料在反应器系统内部的表观气体速度(SGV)优选足以使该分子筛催化剂组合物在该反应器的反应区内流化。该工艺、特别是反应器系统、更特别是提升管反应器中的SGV为至少0.1米每秒(m/sec)，优选大于0.5m/sec，更优选大于1m/sec，甚至更优选大于2m/sec，甚至更优选大于3m/sec，且最优选大于4m/sec。
现在已经充分描述了本发明，本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明精神和范围的情况下，可在所请求的宽范围参数内进行本发明。
权利要求
1.一种用于压缩甲醇至烯烃转化装置所排放的排放物的方法，该方法包括如下步骤(a)使含甲醇的原料在有效形成含轻质烯烃的产品排放物的条件下与催化剂接触；(b)将该产品排放物的至少一部分引入到具有压缩机表面的压缩机中；(c)在有效于该压缩机表面上形成第一沉积物的条件下，在压缩机内压缩该至少一部分的产品排放物；和(d)使沉积物去除介质在有效从该压缩机表面除去第一沉积物的条件下与该第一沉积物接触。
2.根据权利要求1的方法，其进一步包括步骤(e)从该压缩机除去该第一沉积物。
3.根据权利要求1或2的方法，其进一步包括步骤(f)在具有内部中间冷却器表面的压缩机中间冷却器中，在有效于该中间冷却器表面上形成第二沉积物的条件下，冷却已压缩的排放物；(g)将沉积物去除介质喷入该中间冷却器中；使该沉积物去除介质在有效从中间冷却器表面上除去第一沉积物的条件下与该第一沉积物接触；和(h)从该中间冷却器中除去该第一沉积物。
4.根据前述任一权利要求的方法，其中该第一沉积物是污染物。
5.根据权利要求3的方法，其中该第二沉积物是污染物。
6.根据前述任一权利要求的方法，其中该沉积物去除介质包括水。
7.根据前述任一权利要求的方法，其中该沉积物去除介质基本上不含硫。
8.根据前述任一权利要求的方法，其中该沉积物去除介质包括至少一部分的骤冷塔塔底物流，其中该骤冷塔是甲醇至烯烃分离系统的一部分。
9.根据前述任一权利要求的方法，其中该沉积物去除介质被连续喷入该压缩机中。
10.根据前述任一权利要求的方法，其中该沉积物去除介质被间歇喷入该压缩机中。
11.根据前述任一权利要求的方法，其中该压缩机包括多个级，每个级具有各自的级入口，和各自的级出口。
12.根据前述任一权利要求的方法，其中该方法进一步包括步骤(i)将沉积物去除介质喷入压缩机中间冷却器中。
13.根据前述任一权利要求的方法，其中该沉积物去除介质在喷入之后与该产品排放物混合，该方法进一步包括步骤(j)从该产品排放物中分离出沉积物去除介质。
14.根据前述任一权利要求的方法，其中该压缩机包括压缩机入口和压缩机出口，而且其中沉积物去除介质被喷入该压缩机入口中。
15.根据前述任一权利要求的方法，其中沉积物包括芳族化合物。
16.根据前述任一权利要求的方法，其中该压缩机是连续流压缩机。
17.根据权利要求16的方法，其中该连续流压缩机是轴流式压缩机。
18.根据权利要求16的方法，其中该连续流压缩机是螺杆式压缩机。
19.根据权利要求16的方法，其中该连续流压缩机是离心式压缩机。
20.根据权利要求19的方法，其中该沉积物去除介质包括至少一种芳族化合物。
21.根据权利要求20的方法，其中该连续流压缩机包括至少一个压缩级，该至少一个压缩级包括多个工段，且其中，该喷射包括将沉积物去除介质喷入该至少一个压缩级的多个工段中。
22.根据权利要求19的方法，其中该沉积物去除介质包括，以该沉积物去除介质的总重量计，至少50重量％的芳族组分。
23.根据权利要求22的方法，其中该沉积物去除介质包括，以该沉积物去除介质的总重量计，至少70重量％的芳族化合物。
24.根据权利要求44的方法，其中该沉积物去除介质包括，以该沉积物去除介质的总重量计，至少90重量％的芳族化合物。
25.根据前述任一权利要求的方法，其中该沉积物导致该压缩机内的振动，该方法进一步包括步骤(e)监视该振动。
26.根据权利要求25的方法，其中该喷射间歇地、且响应于监视中的一个测定而进行，该测定即压缩机中的振动已经超出了预定的振动上限的测定。
27.根据前述任一权利要求的方法，其中该排放物包括选自丁二烯、戊二烯、环戊二烯、己二烯、环己二烯、C7+二烯、苯乙烯、C4+苯乙烯系化合物及其混合物中的一种烃。
28.根据前述任一权利要求的方法，其中该沉积物去除介质包括一种C5+烃馏分。
全文摘要
本发明涉及一种用于从甲醇至烯烃分离系统的压缩机和/或压缩机中间冷却器中除去污染物的方法。该方法包括在具有入口、出口和压缩机表面的压缩机中压缩排放物，该压缩发生在有效于压缩机表面上形成污染物的条件下。将污染物去除介质喷入该压缩机或中间冷却器中，而且该污染物去除介质在有效从压缩机或中间冷却器内表面上除去该污染物、从而形成一种移动污染物的条件下，与该污染物接触。该移动污染物随后从该压缩机或中间冷却器中除去。
文档编号C07C1/20GK1694857SQ03824713
公开日2005年11月9日 申请日期2003年9月12日 优先权日2002年10月28日
发明者K·H·库驰勒, D·R·小鲁姆盖尔, N·P·柯特, P·N·驰舒尔姆, C·F·范艾格芒德 申请人:埃克森美孚化学专利公司