[发明专利]石油化学产品的制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及在存在适当催化剂的条件下，由烃和含氧气体制备石油化学产品的方法，更具体地是涉及一种烃的部分氧化方法，其中由废气流中与其它组分分离开来的未反应的烃被循环到部分氧化反应器。

发明背景

某些石油化学产品在工业上是由一种适当的气相烃类在存在含氧气体的情况下，利用合适的催化剂通过部分氧化而制得。例如，环酐在工业上可由芳烃(如邻二甲苯或苯)或直链烃类(如正丁烷或丁烯)利用一种含钒催化剂，在存在含氧气体的情况下通过气相催化部分氧化而制得。同样，腈类、烯化氧、醛类和卤代烃可由适当的烷类和烯类在存在特选的催化剂的条件下通过部分氧化而制得。通常以空气作为含氧气体，因为它价格低廉且易于获得。也可使用富氧空气。反应可在任何合适的反应器中进行，如固定床、流化床、移动床、喷淋床或输运床反应器，反应产生石油化学产品，一般还包括一氧化碳(CO)，二氧化碳(CO₂)，水和少量其它的部分氧化副产品。反应设备一般包括反应器(在其中产生所述的石油化学产品)，洗涤器(在其中用水和石油化学产品的其它溶剂将该石油化学产品从反应器排出气流中洗涤出来)，以及用以进一步处理洗涤过的排出气的装置。

目前，通常是以单程方式实施上述方法，尽可能使烃类转变至所需石油化学产品的转化率达到最大。但结果的总效率低，因为对石油化学产品的选择性低于最大值。因此，洗涤器废气除了未反应烃类以外，还含有相当多数量的CO和CO₂。这些产品一般是焚烧掉的，因此能由它们获得的唯一回报是热值。在改进的方法中，洗涤器废气的一部分被循环，原料烃的转化率降低而烃转化至所需石油化学产品的选择性提高。废气的其余部分被从系统中排出，以防止CO、CO₂和N₂(当空气被作为氧源时引入至系统内的)的积聚。这些改进导致“每程”转化率降低，但方法的总效率提高了。

联邦德国(FRG)专利申请公开2544972公开了一种马来酐的制备方法，其中反应器原料包括C₄烃类，空气，CO和CO₂。在该专利方法中，从反应器排出气流中回收马来酐，而余下的气流的一部分被循环至反应器。该专利也揭示了通过温度摆动吸附(TSA)从非循环气流中回收丁烷，并将回收的丁烷循环至反应器。丁烷是在提高的温度下，以新鲜空气作为冲洗气体，从吸附剂中解吸出来的，而空气-丁烷混合物被循环至反应器。

美国专利4,231,943公开了在含有钒和磷的氧化物的催化剂存在的条件下，通过正丁烷与空气反应而制备马来酐的方法。该专利的方法包括以下步骤：从氧化反应器排出气流中回收马来酐，将不含马来酐的排出气的一部分直接循环返回反应器，从余下的排出气中分离出较纯的正丁烷，并将这较纯的正丁烷循环至原料流。

美国专利4,987,239揭示了在适当催化剂存在的条件下，通过一种烃类与含氧气体的部分氧化反应而制备酸酐的方法。在该专利方法中，将从马来酐产品洗涤器中排出的废气压缩，送至选择分离器(如压力摆动吸附(PSA)单元)，在其中将废气流中包含的未反应烃类的相当大部分回收，并将未反应烃类和控制数量的气态火焰抑制剂循环至部分氧化反应器。

上述各专利未讨论也未考虑包含在部分氧化产品回收单元废气流中的水份以及(当用环境空气来冲洗将烃类与废气流分离开来的吸附剂时)包含在冲洗空气中的水份。在部分氧化反应中会产生水份，因此从反应器排出的热的排出气含有水份。当排出气流通过产品洗涤器时，如果使用的是水性溶剂的话，其中的一些水份可因气流的冷却通过冷凝而去除。若使用非水性溶剂，就不能允许水份冷凝。无论如何，即使使用非水性溶剂，离开洗涤器的气流仍含有水份，事实上可能含有饱和的水份。常规吸附剂对水份的吸附作用强于对未反应烃类和碳的氧化物的吸附作用；因此，如果未除去进入吸附单元的气流中的水份，它就会被优先吸附在吸附剂上，从而降低了吸附剂对烃的吸附能力。

当使用环境空气作为吸附床再生的冲洗气体时，水份的问题会进一步加剧。环境空气含有水份，因此在冲洗步骤用空气冲洗吸附床时，水份会取代从吸附床解吸的烃。这将进一步降低下一周期吸附步骤中吸附剂的容量。

已经知道可用各种方法除去环境空气或气流中的水份。例如，可让空气和气流通过干燥剂来使它们干燥。

由于具有工业重要性，人们不断寻求能消除或尽量减少上述问题的循环部分氧化方法。本发明提供了一种循环部分氧化方法，其中无需采用复杂和昂贵的干燥设备装置。

发明概述