[发明专利]用于制备烃类的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及根据各个独立权利要求的前序特征语句的用于制备烃类的方法和设备。

背景技术

可以通过对烃类进行蒸汽裂化而制备出诸如乙烯和丙烯的短链烯烃类。用于对烃类进行蒸汽裂化的方法和设备描述在例如自2007年4月15日在线版本(DOI10.1002/14356007.a10_045.pub2)的乌尔曼工业化学百科全书(Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry)中的“Ethylene”文章中。

获得短链烯烃类的可替换的方法就是所谓的含氧化合物-至-烯烃方法(OTO，oxygenate-to-olefin，或称为含氧化合物-至-烯烃方法)。在含氧化合物-至-烯烃方法中，将诸如甲醇或二甲醚的含氧化合物类引入到提供有适于使含氧化合物类反应的催化剂的反应器的反应区域。例如，含氧化合物类转化为乙烯和丙烯。在含氧化合物-至-烯烃方法中所采用的催化剂和反应条件对技术人员基本上是已知的。

含氧化合物-至-烯烃方法可以用不同催化剂来实现。例如，可采用诸如ZSM-5或SAPO-34的沸石或功能上可相比较的材料。如果采用ZSM-5或可比较的材料，会形成相当大量的较长链(C3加)烃类(标示参见下文)和相当少量的较短链(C2减)烃类。相反，当采用SAPO-34或可比较的材料时，倾向于形成较短链(C2减)烃类。

包括蒸汽裂化步骤和含氧化合物-至-烯烃工艺或包括相应裂化炉和反应器的用于制备烃类的整合方法和设备(组合设备)也是已知的并且描述在例如WO 2011/057975 A2或US 2013/0172627 A1中。

这种整合方法是有利的，例如，因为在含氧化合物-至-烯烃工艺中通常不仅形成了所期望的短链烯烃类。占相当大比例的含氧化合物类被转化为链烷烃类和C4加烯烃类。同时，在蒸汽裂化中，炉料没有完全裂化为短链烯烃类。特别地，因为未反应的链烷烃类可存在于相应裂化炉的经裂化气体中。并且，通常在此发现包括二烯烃类(诸如丁二烯)的C4加烯烃类。在两种情况下，所获得的化合物类均依赖于所采用的进料和反应条件。

在WO2011/057975 A2和US2013/0172627 A1提出的方法中，将裂化炉的经裂化气体和来自含氧化合物-至-烯烃反应器的排出流在联合分离单元中进行组合并分馏。例如在丁二烯的氢化或分离后，可以对此时获得的C4馏分再次进行蒸汽裂化工艺和/或含氧化合物-至-烯烃工艺。可以将C4馏分分离为主要为烯烃的馏分和主要为链烷烃的部分馏分。

本发明不限于含氧化合物-至-烯烃工艺，但理论上可以与任何所需的催化方法、特别是其中使用上文所述的沸石作为催化剂的催化方法一起使用。除了甲醇和/或二甲醚之外，其它含氧化合物，例如其它醇类和/或醚类可用作相应催化工艺中的进料。

类似地，诸如，例如不同C4烃类的混合物的烯烃组分可用于相应的催化工艺中。在这种情况下，使用术语烯烃裂化过程(OCP)。在本发明的范围内，可将不同的进料引入相同的反应器或不同的反应器中。例如，含氧化合物-至-烯烃工艺可以在一个反应器中进行，而烯烃裂化工艺在另一个反应器中进行。然而，这两种方法和任选地还有经组合的方法具有制备富含丙烯和任选地来自一种或多种进料的乙烯的产物的目的。

所描述的催化工艺(其特征在于，特别是所提及的沸石用作催化剂并且使用一种或多种含有含氧化合物和/或烯烃的催化进料流)因此在催化单元中实现，该催化单元可以含有一个或多个相应的反应器。

如已经提到的，这种催化工艺的目的是制备富含丙烯和任选的乙烯的产物。然而，通常在这些工艺中，制备了显著量的具有四个或更多个碳原子的烃类。因此，循环这种具有四个或更多个碳原子的烃类用于催化从现有技术中是已知的。除去作为产物的这样的烃类也是已知的。之前也已经提出使具有四个或更多个烃原子的烃或其部分或馏分进行进一步的反应工艺。

US 4,197,185 A公开了从蒸汽裂化单元产生的C4烯烃馏分(cut)制备丁烷和高异辛烷含量的汽油的方法，其包括以下步骤：将至少90％的该馏分的异丁烯主要聚合为其二聚体和三聚体，将得到的聚合混合物氢化为普通的丁烷、异辛烷和异十二烷，将来自氢化单元的流出物供应到分离区以回收气态馏分和液体混合物，和分馏该液体混合物以分离高异辛烷含量的汽油、C3减馏分和循环至蒸汽裂化单元的丁烷馏分。

然而，所有已知的工艺都具有缺点。特别地，在这些工艺中相应的烃类的利用效率通常是不令人满意的。