[发明专利]制备烃的方法和装置

说明书

本发明涉及一种通过使用具有蒸汽裂化器和至少一个反应器的组合装置制备烃，特别是C₂-C₄烯烃的方法，所述组合装置用于转化包括蒸汽和至少一种含氧物的离析物混合物，其中蒸汽裂化器和反应器的相应中间产物料流至少部分结合。此外，本发明涉及适于进行该方法的装置。

世界范围内对于低分子C₂-C₄烯烃如乙烯和丙烯的需求增加。在蒸汽裂解中，主要是饱和长链烃在蒸汽的存在下转化成短链烃。在此方法中，首先得到烯烃、甲烷和裂解汽油。虽然乙烯可通过蒸汽裂化器，特别是通过乙烷裂化器而以低成本制备，丙烯的类似可回收量极有限。

除通过蒸汽裂化器回收低分子C₂-C₄烯烃外，将含氧物转化成烯烃的方法(OTO方法)也是本领域技术人员已知的。甲醇转化成丙烯(MTP方法)同样属于此类。例如DE 10027159A1描述了MTP方法，其中在将甲醇蒸气与蒸汽在具有形状选择性沸石的催化剂床的至少两个串联连接的固定床反应器中混合并转化成含丙烯的产物混合物以前，通过第一种催化剂由甲醇蒸气制备含二甲醚的蒸汽混合物。随后将产物混合物在包含多个蒸馏塔的分离设备中加工，其中得到丙烯含量为至少95体积％的富含丙烯的级分，再循环至催化剂床的含低分子烃的级分，和从过程中除去的富含汽油烃的级分。然而，此方法的缺点是基于离析物混合物中的总碳含量，丙烯收率低。

当含氧物的转化和蒸汽裂解方法通常在分开的装置中进行时，US2005/0038304A1描述了将蒸汽裂化器与装置整合使用以将含氧物转化成烯烃(OTO反应器)，如将甲醇转化成烯烃(MTO转化)。条件是离开蒸汽裂化器和OTO反应器的产物料流完全结合或在前述分离的情况下至少部分结合。OTO反应器与蒸汽裂化器作为组合装置的这种整合提供了总投资费用的降低，这是由于两部分的加工段几乎相同。在OTO反应器中以分子筛形式提供硅铝磷酸盐(SAPO)催化剂，这是由于它们具有形成乙烯和丙烯的高选择性。装有SAPO床的流化床反应器构成等温反应器，使得组合装置中整合的两个过程的反应热仅可有限程度地使用。

根据此背景，本发明的目的是提高有价值产物如丙烯的收率。另外应节约能源。

本发明使用如下途径如权利要求1的特征所述实现此目的：

-对于含氧物的转化，形状选择性沸石材料用于反应器中，和

-使至少一部分组合装置下游得到的产物料流再循环至蒸汽裂化器和/或反应器。

作为澄清，应注意，根据本发明，术语“中间产物料流”指离开蒸汽裂化器或用于含氧物转化的反应器的液体或气体料流。所谓中间产物料流可立即结合，即在骤冷以前结合，或其后结合。另一方面，术语“产物料流”指离开组合装置且表示最终产物如乙烯或丙烯，或用于再循环的产物料流如甲烷的那些液体或气体料流。在“形状选择性”沸石催化剂中，所用沸石的孔通道体系通过限定的孔开口表征。

本发明可行性的先决条件为使用形状选择性沸石催化剂，其可将重质烃转化成乙烯和丙烯。在来自蒸汽裂化器方法的特别是长链C₄产物再循环的情况下，用于US 2005/0038304A1中的SAPO催化剂另一方面导致提高的不想要的碳质沉积物(所谓焦炭沉积物)的形成。

在本发明的情况下，使用不同于SAPO催化剂，形状选择性沸石催化剂和使用绝热固定床反应器代替等温流化床反应器另外展开强吸热蒸汽裂解与放热MTP反应之间的热整合可能性。

根据本发明，“废料流”的转化特别对于MTP反应器具有其他优点：由于C₄烯烃放热转化至丙烯和链烷的附加热容量，MTP反应器中的温度曲线可上升且丙烯选择性因此可提高。丙烯收率另外通过使用再循环的C₄烯烃作为附加丙烯来源而提高。与两个分开的装置相比，在组合装置中，这导致收率和产物价值的提高。通常，这导致组合装置产物谱的有利改变，这基本上仅制备三种主要产物乙烯、丙烯和汽油。此外，得到的吹扫料流包含“轻馏分”(比丙烷轻的挥发性烃)、LPG和非指定的重质烃(“重馏分”)。然而，副产物料流如C₄混合物和裂解汽油的总量降低。通常由此得到改善的经济效率。通过本发明方法，C_2＝/C_3＝比可在25-100％之间选择性地改变。

通过事实上倾向于制备较少汽油的乙烷裂化器与MTP反应器组合，也可实现总产物中的汽油级分增加。