[发明专利]生产环氧乙烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产环氧乙烷的方法，和一种生产环氧乙烷的集成系统。

背景技术

近年，地球上天然气资源的开发和利用正引起越来越多的关注。与油类相关的天然气的不利之处在于从气源难以向市场运输大量天然气。有效运输天然气的一个方法是将天然气液化和运输液化的天然气(LNG)。另一个方法是利用气转化为油(GtL)方法将天然气中的甲烷转化成液体烃。GtL产品通常为液体且可以用与传统油和油类产品类似的方法运输。

除了甲烷之外，天然气通常还包含其它烃类，如乙烷、丙烷和丁烷。这样的天然气被称为湿气。后两者可以加入到LPG池中，但是，乙烷不可以。此外，由于多种原因，向LNG或GtL方法供给的天然气中乙烷含量受到限制，因此，向LNG或GtL方法供给天然气之前必须从天然气中去除大部分乙烷。

尽管乙烷的应用受到限制，但是，通常将乙烷在炉中燃烧以提供热量；其对应的烯烃乙烯为一种具有广泛的用途的基本化学品，且具有巨大的商业价值。乙烷可以转化为乙烯，例如，利用加热裂化方法。随后，乙烯可以用于生产例如聚乙烯、苯乙烯或单乙二醇。乙烷向乙烯的转化是高度吸热的并需要大量的能量输入。此外，乙烷转化为乙烯的方法(特别是在后端加工部分)和之后的乙烯转化工艺的费用高昂，并且需要最小的乙烯生产能力以使其经济。

当天然气中的乙烷含量过低而无法得到足够的乙烷时，乙烷/乙烯的转化途径就失去了吸引力。

在从相对小的油藏中提取天然气，特别是那些位于偏远隔绝地方的油藏(也称为滞留天然气)，上述问题就变得越发显著了。当然，所述滞留天然气可以转化为LNG或GtL产品。然而，这需要滞留气藏维持最小的每日生产水平，以使投资有价值。通常，这种滞留天然气藏无法实现足够的生产水平以维持GtL或LNG工厂。此外，同时产生出不足以维持乙烷转化为乙烯的工艺和随后的乙烯转化工艺的乙烷。

已经有建议将乙烷蒸汽裂化装置与含氧化合物(oxygenate)-至-烯烃(OTO)的方法相结合，这可以生产出额外的乙烯。例如，C.Eng等人(C.Eng，E.Arnold，E Vora，T.Fuglerud，S.Kvisle，H.Nilsen，Integration of the UOP/HYDRO MTO Process into Ethylene plants，10^th Ethylene Producers′Conference，New Orleans，USA，1998)已经建议将UOP的甲醇-至-烯烃(MTO)的方法与石脑油或乙烷进汽裂化装置相结合。该建议中提到通过结合两种方法可以生产足够的乙烯，并且同时生产出有价值的丙烯。C.Eng等人提到的不利之处在于波动的甲醇价格，而甲醇是MTO反应的主要进料。

在WO 2009/039948 A2中，建议用结合的蒸汽裂化和OTO方法制备乙烯和丙烯。根据WO 2009/039948 A2，在该方法中，通过梳理两种方法的后段，得到了特别的优势。所述甲醇原料由甲烷生产，因此需要足够的甲烷供给。

在US2005/0038304中公开了一种用于由OTO系统和蒸汽裂化系统生产乙烯和丙烯的集成体系。根据US2005/0038304，在该方法中，通过梳理两种方法的后段，得到了特别的优势。用于OTO方法的甲醇原料是由合成气生产的。然而，根据US2005/0038304，由于合成气生产工艺的吸热性质，由合成气生产甲醇需要高能量，所述吸热的合成气生产工艺通常为蒸汽甲烷重整。

如上文中所述，乙烯为生产单乙二醇的合适的中间体。单乙二醇在室温下为液体，因此适合运输。单乙二醇是通过首先使环氧乙烷的乙烯氧化制成的。乙烯转化为单乙二醇的缺点在于作为乙烯氧化工艺的副产物产生二氧化碳。该二氧化碳没有更多的用途，因此必须将其回收或者将其捕获并储存，以减少二氧化碳对所述方法的不利后果。

在本领域中，需要通过集成的乙烷裂化和OTO工艺以减少二氧化碳产生的方式制备环氧乙烷和任选的单乙二醇的方法。

目前已经发现，利用环氧乙烷和任选的单乙二醇制备中产生的二氧化碳的至少一部分合成至少甲烷和/或DME(其可以用作OTO方法的原料)可以减少上述方法的二氧化碳产生。

发明内容

因此，本发明提供了一种生产环氧乙烷的方法，其包括：

a)裂化条件下，在裂化区裂化含乙烷的进料以获得烯烃(至少包括乙烯)和氢气；

b)在含氧化合物-至-烯烃的区使含氧化合物原料转化以获得烯烃(至少包括乙烯)；