乙烯分離方法
【專利說明】乙烯分離方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年I月10日提交的美國專利申請13/738,685的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其全文以引用的方式并入本文中。
[0003]關(guān)于聯(lián)邦贊助的研亢或開發(fā)的聲明
[0004]不適用
[0005]技術(shù)
[0006]本發(fā)明一般涉及乙烯分離方法。更具體地說，本發(fā)明一般涉及一種在丙烯生產(chǎn)方法中對乙烯進(jìn)行分離的方法。
【背景技術(shù)】
[0007]本部分介紹了來自本領(lǐng)域的信息，這些信息可涉及或提供本文所描述的和/或下文所要求的技術(shù)的某些方面的背景。該信息是有助于更好地理解本文所公開內(nèi)容的【背景技術(shù)】。以下是“相關(guān)”技術(shù)的討論。“這種技術(shù)是相關(guān)的”決不意味著它也是“現(xiàn)有”技術(shù)。相關(guān)技術(shù)可以是、也可以不是現(xiàn)有技術(shù)。本討論應(yīng)當(dāng)依據(jù)以上角度理解，而不是將其作為對現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。
[0008]丙烯生產(chǎn)方法中的乙烯分離方法常常是在引入新鮮的乙烯進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)之前，將新鮮的乙烯與乙烯分離方法的進(jìn)料進(jìn)行交換。
[0009]然而，改進(jìn)乙烯分離方法的努力從未間斷過，其中包括降低丙烯生產(chǎn)方法的能源需求和成本。
[0010]本發(fā)明旨在解決或至少緩解上述問題中的一種或全部。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的各實施例包括乙烯分離方法。乙烯分離方法通常包括將含有乙烯和丁烯的進(jìn)料流引入至脫乙烯塔中；以及通過脫乙烯塔內(nèi)的分餾作用將乙烯與丁烯相分離，從而形成含有分出乙烯的塔頂流以及含有分出丁烯的塔底流，其中，脫乙烯塔在小于350鎊/平方英寸的壓力下運行。
[0012]本發(fā)明的各實施例進(jìn)一步包括生產(chǎn)丙烯的方法。這些方法通常包括在復(fù)分解催化劑的存在下，通過復(fù)分解反應(yīng)將含有丁烯的復(fù)分解進(jìn)料流與乙烯進(jìn)行反應(yīng)，形成含有丙烯、乙烯和丁烯的復(fù)分解產(chǎn)物流；通過脫乙烯塔內(nèi)的分餾作用將乙烯與丙烯相分離，從而形成含有分離的乙烯的塔頂流以及含有分離的丁烯和丙烯的塔底流；以及使脫乙烯塔的塔頂流以蒸氣的形式循環(huán)至復(fù)分解反應(yīng)。
[0013]一個或多個實施例包括根據(jù)任何前述段的方法，其進(jìn)一步包括將塔頂流從第一壓力壓縮至第二壓力。
[0014]一個或多個實施例包括根據(jù)任何前述段的方法，其中，第一壓力的范圍為250磅/平方英寸至325磅/平方英寸，而第二壓力的范圍為300磅/平方英寸至400磅/平方英寸。
[0015]一個或多個實施例包括根據(jù)任何前述段的方法，其中，第二壓力與第一壓力之間的差值為50磅/平方英寸至100磅/平方英寸。
[0016]一個或多個實施例包括根據(jù)任何前述段落的方法，其進(jìn)一步包括對所述塔頂流的一部分進(jìn)行冷凝，形成一再循環(huán)乙烯流，并且將所述再循環(huán)乙烯流引入至所述脫乙烯塔中，其中，所述塔頂流在冷凝之前進(jìn)行壓縮。
[0017]一個或多個實施例包括根據(jù)任何前述段落的方法，其進(jìn)一步包括將新鮮乙烯作為回流補(bǔ)充物引入至所述脫乙烯塔中。
[0018]一個或多個實施例包括根據(jù)任何前述段落的方法，其中，所述脫乙烯塔在小于350鎊/平方英寸的壓力下運行。
[0019]一個或多個實施例包括根據(jù)任何前述段落的方法，其中，所述進(jìn)料流還包括丙烯。
[0020]一個或多個實施例包括根據(jù)任何前述段落的方法，其進(jìn)一步包括對所述塔頂流的一部分進(jìn)行冷凝，形成一再循環(huán)乙烯流，并且將所述再循環(huán)乙烯流引入所述脫乙烯塔中。
[0021]—個或多個實施例包括根據(jù)任何前述段落的方法，其中，新鮮乙烯在-20° F至10° F的溫度下引入至所述脫乙烯塔中。
[0022]一個或多個實施例包括根據(jù)任何前述段落的方法，其中，所述復(fù)分解產(chǎn)物流在50° F至90° F的溫度下引入至所述脫乙烯塔中。
[0023]一個或多個實施例包括根據(jù)任何前述段落的方法，其中，所述復(fù)分解產(chǎn)物流在250磅/平方英寸至350磅/平方英寸的壓力下引入至所述脫乙烯塔中。
[0024]以上段落簡要總結(jié)了當(dāng)前公開的主題，有助于對其某些方面加以基本的理解。本總結(jié)并非詳盡的概括，也不旨在指出關(guān)鍵或重要的要素來勾畫出以下所要求的主題的范圍。其唯一的目的是以簡化的形式提出某些概念，作為下文詳細(xì)描述的序言。
【附圖說明】
[0025]通過參照以下說明結(jié)合附圖可理解本發(fā)明所要求的主題，其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，并且其中:
[0026]圖1示出了一種丙烯生產(chǎn)方法的實施例。
[0027]圖2示出了一種丙烯生產(chǎn)方法的替代實施例。
[0028]盡管本發(fā)明可作出各種修改和替代形式，但附圖以例舉的方式說明了此處詳細(xì)描述的具體實施方案。但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，對于【具體實施方式】的說明并不意圖將本發(fā)明限制于所公開的特定形式，反而相反的是，本發(fā)明旨在覆蓋符合本發(fā)明所附權(quán)利要求限定的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效和替代形式。
【具體實施方式】
[0029]現(xiàn)將公開下文所要求的主題的示例性實施方式。為了清楚起見，在本說明書中，并不描述實際實施方案的所有特征。將會理解的是，在任何這種實際實施方式的發(fā)展中，為了實現(xiàn)開發(fā)者特定的目標(biāo)必然要做出很多具體的實施決定，諸如遵守與系統(tǒng)有關(guān)的和商業(yè)有關(guān)的限制，這種限制往往將隨實施而變化。此外，應(yīng)當(dāng)意識到，這種開發(fā)努力，即便是復(fù)雜和耗時的，對于受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言仍然是日常工作。
[0030]除非另有說明，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，各種范圍和/或數(shù)值限制可在下文進(jìn)行清楚地說明。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，除非另有說明外，，端點是可以互換的。此外，任何范圍包括符合明確陳述的范圍或限制內(nèi)的同樣量級的迭代范圍。
[0031]本文所述的各實施例包括乙烯分離方法。所述乙烯分離方法在此主要是結(jié)合在丙烯生產(chǎn)方法內(nèi)進(jìn)行復(fù)分解產(chǎn)物流的分離來進(jìn)行論述。然而，可以設(shè)想的是，本文所述的乙烯分離方法可用于任何需要將乙烯與丁稀相分離的工藝中。
[0032]丙烯生產(chǎn)方法通常包括在復(fù)分解催化劑的存在下，將含有正丁烯的復(fù)分解進(jìn)料流與乙烯進(jìn)行反應(yīng)，形成包括丙烯、乙烯、丁烯和C5+烯烴的復(fù)分解產(chǎn)物流。如本文所用，術(shù)語“復(fù)分解”是指在兩種烯烴之間進(jìn)行的平衡反應(yīng)，其中，各烯烴的雙鍵均斷裂，形成中間反應(yīng)物。這些中間體重新結(jié)合之后形成新的烯烴產(chǎn)物。在本文所述的一個或多個具體實施例中，這兩種烯烴包括乙烯和丁烯，并且，新的烯烴產(chǎn)物是丙烯。
[0033]如本文先前所述，正丁烯通過復(fù)分解進(jìn)料流送至復(fù)分解反應(yīng)。乙烯可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適方法進(jìn)行反應(yīng)。例如，可以通過一個與用來輸送復(fù)分解進(jìn)料流的入口不同的入口，將乙烯送至復(fù)分解反應(yīng)。
[0034]另一種替代方案是，乙烯可以在復(fù)分解進(jìn)料流通過該入口之前與復(fù)分解進(jìn)料流相彡口口 O
[0035]復(fù)分解催化劑在本領(lǐng)域是眾所周知的(例如，參見美國專利證書4，513，099和美國專利證書5，120，894)。一般來說，復(fù)分解催化劑包括過渡金屬氧化物，例如，鈷、鉬、錸、鎢及其組合的過渡金屬氧化物。在一個或多個具體實施例中，所述復(fù)分解催化劑包括氧化鎢。所述復(fù)分解催化劑可負(fù)載于一載體上，例如，二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、沸石、粘土及其混合物。在一個或多個實施例中，所述載體選自二氧化硅、氧化鋁及其組合。所述催化劑可通過本領(lǐng)域內(nèi)已知的方法負(fù)載于一載體上，例如，通過吸附、離子交換、浸漬或升華。例如，所述復(fù)分解催化劑可包括重量在1%至30%或5%至20%的過渡金屬氧化物。
[0036]所述復(fù)分解反應(yīng)可進(jìn)一步包括在異構(gòu)化催化劑的存在下，使丁烯與乙烯相接觸(與復(fù)分解催化劑是依次進(jìn)行或同時進(jìn)行)。所述異構(gòu)化催化劑通常適于將復(fù)分解進(jìn)料流中存在的1- 丁烯轉(zhuǎn)化為2- 丁烯，以便進(jìn)行后續(xù)的丙烯反應(yīng)。異構(gòu)化催化劑可包括沸石、金屬氧化物(例如，氧化鎂、氧化鎢、氧化鈣、氧化鋇、氧化鋰及其組合)、混合金屬氧化物(例如，二氧化硅-氧化鋁、氧化鋯-二氧化硅)、酸性粘土(例如，參見美國專利證書5，153，165 ;美國專利證書4，992,613 ;美國專利公開文獻(xiàn)2004/0249229以及美國專利公開文獻(xiàn)2006/0084831)及其組合。在一個或多個具體實施例中，所述催化劑為氧化鎂。例如，所述氧化鎂可具有至少為lm2/g或至少為5m2/g的表面積。
[0037]所述異構(gòu)化催化劑可負(fù)載于一載體材料上。合適的載體材料包括例如二氧化娃、
氧化鋁、二氧化鈦、二氧化娃-氧化鋁及其組合。
[0038]所述復(fù)分解反應(yīng)可在例如150磅/平方英寸至600磅/平方英寸的壓力下，或者200磅/平方英寸至500磅/平方英寸的壓力下，或者240磅/平方英寸至450磅/平方英寸的壓力下進(jìn)行。所述復(fù)分解反應(yīng)可在例如100 °C至500°C的溫度下，或者200 °C至400°C的溫度下，或者300°C至350°C的溫度下進(jìn)行。所述復(fù)分解反應(yīng)可在例如3111'_1至200hr ―1的重時空速(WHSV)下，或者ZOhf1至{Ohr—1的重時空速下進(jìn)行。
[0039]獲得復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)物的理想產(chǎn)率所需要的接觸時間取決于多個因素，例如，催化劑的活性、溫度以及壓力。然而，在一個或多個實施例中，復(fù)分解進(jìn)料流和乙烯與催化劑相接觸的時長可以在0.1秒至4小時，或者0.5秒至0.5小時之間變化。所述復(fù)分解反應(yīng)可以通過固定催化劑床、漿狀催化劑、流化床，或者采用其他任何常規(guī)的接觸技術(shù)來間歇地或連續(xù)地進(jìn)行。
[0040]所述復(fù)分解產(chǎn)物流通常包括乙烯、丙烯、(；烯烴以及C5+稀烴(例如，包括戊烯和己烯)。因此，所述丙烯生產(chǎn)方法通常包括分離所述復(fù)分解產(chǎn)物流的組分。美國專利證書7，214，841中示出了一種用于分離的方法的實例，其以引用的方式并入本文中，并且，這種方法通常包括在分餾系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行分離。如本文所用，術(shù)語“分餾”是指基于組分的相對揮發(fā)度和/或沸點進(jìn)行組分分離的方法。分餾方法可包括本領(lǐng)域內(nèi)已知的方法，并且，術(shù)語“分餾”能夠與本文中的術(shù)語“蒸餾”和“分級蒸餾”互換使用。
[0041]所述分餾系統(tǒng)通常包括脫乙烯塔。所述脫乙烯塔接收并分離所述復(fù)分解產(chǎn)物流，從而形成一塔頂流和一塔底流。所述塔頂流主要由回收的乙烯組成，并且，所述塔頂流的至少一部分可再循環(huán)回復(fù)分解反應(yīng)(以下將進(jìn)行詳細(xì)論述)。所述塔底流通常包括丙稀、丁烯和C5+^J徑O
[0042]回流是一種涉及對蒸氣進(jìn)行冷凝并將所得冷凝物返回至其來源的系統(tǒng)的蒸餾技術(shù)。在蒸餾塔內(nèi)，向下流動的回流液實現(xiàn)上升蒸氣的冷卻和冷凝，從而提高蒸餾塔的效率。通常情況下，回流液是來