專利名稱：由鏈烷烴制備丙烯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及由鏈烷烴制備輕質(zhì)烯烴的方法，更特別地涉及由鏈烷烴(如丙烷)的催化脫氫而制備丙烯的方法。
背景技術(shù)：
催化脫氫方法常用于通過由輕質(zhì)烯烴相應(yīng)的鏈烷烴轉(zhuǎn)化而制備輕質(zhì)烯烴。該技術(shù)的一個具體應(yīng)用由丙烷的轉(zhuǎn)化制備丙烯。丙烯為世界上最大量生產(chǎn)的石油化學商品之一且 例如用于聚丙烯、丙烯腈、丙烯酸、丙烯醛、氧化丙烯、二醇、增塑劑、羰基合成醇、枯烯、異丙醇和丙酮的制備中。丙烯生產(chǎn)的增長主要受聚丙烯的工業(yè)需求驅(qū)動。聚丙烯在這類日用品中用作包裝材料和外出服。在不久的將來，聚丙烯的增長率預(yù)期為每年5%。為滿足該增長的需求，丙烯廠商尋求優(yōu)選以最少的附加設(shè)備和成本提高其丙烯產(chǎn)量的途徑。因此，理想的是提供增加由鏈烷烴生產(chǎn)丙烯的產(chǎn)量的方法。此外，理想的是提供以最少的附加設(shè)備和成本增加由鏈烷烴生產(chǎn)丙烯的產(chǎn)量的方法。此外，當連同附圖和該發(fā)明背景一起考慮時，本發(fā)明的其它理想特性和特征由隨后的發(fā)明詳述和所附權(quán)利要求而變得清晰。發(fā)明概述本文提供由鏈烷烴制備丙烯的方法。根據(jù)示例性實施方案，由鏈烷烴制備丙烯的方法包括如下步驟使來自鏈烷烴脫氫反應(yīng)器的包含丙烯和丙烷的流出物與包含丙烷的廢氣流結(jié)合以形成結(jié)合流出物料流。將結(jié)合流出物料流分離成丙烯產(chǎn)物流和富丙烷再循環(huán)料流。將富丙烷再循環(huán)料流引入在脫氫條件下操作的鏈烷烴脫氫反應(yīng)器中以將富丙烷再循環(huán)料流中的丙烷轉(zhuǎn)化成丙烯。根據(jù)另一示例性實施方案，提供由鏈烷烴制備丙烯的方法。該方法包括如下步驟將正丁烷供入丁烷異構(gòu)化方法中以形成異丁烷產(chǎn)物流和包含丙烷的廢氣流。將丙烷供入在脫氫條件下操作的鏈烷烴脫氫反應(yīng)器中以產(chǎn)生包含丙烯和丙烷的流出物。將流出物與廢氣流結(jié)合以形成結(jié)合流出物料流。將結(jié)合流出物料流分離成丙烯產(chǎn)物流和富丙烷再循環(huán)料流。將富丙烷再循環(huán)料流引入鏈烷烴脫氫反應(yīng)器中以將富丙烷再循環(huán)料流中的丙烷轉(zhuǎn)化成丙烯。附圖簡述下文連同以下附圖一起描述本發(fā)明的實施方案，其中相同的數(shù)表示相同的元件，且其中圖I示意性地闡述根據(jù)示例性實施方案用于由鏈烷烴制備丙烯的設(shè)備；圖2示意性地闡述圖I所述設(shè)備的鏈烷烴異構(gòu)化段；和圖3示意性地闡述圖I所述設(shè)備的鏈烷烴脫氫反應(yīng)器和流出段。發(fā)明詳述
如下詳述在性質(zhì)上僅為示例性的且不意欲限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和使用。此夕卜，不意欲受前述發(fā)明背景或以下詳述所示的任何理論束縛。本文預(yù)期的各個實施方案涉及由鏈烷烴(如丙烷)制備丙烯的方法。將新鮮丙烷進料引入含有脫氫催化劑并在脫氫條件下操作的鏈烷烴脫氫反應(yīng)器中以產(chǎn)生流出物。該流出物包含丙烯、未轉(zhuǎn)化丙烷、氫氣和各種其它烴如(2_、(；+，和一些二烯和炔烴。如本文所用，Cx意指具有“X”碳原子數(shù)的烴分子，Cx+意指具有“X”和/或比“X”更多的碳原子數(shù)的烴分子，Cx-意指具有“X”和/或少于“X”碳原子數(shù)的烴分子。含有至少一些丙烷的廢氣流與流出物結(jié)合以形成含有來自廢氣流的另外丙烷的結(jié)合流出物料流。優(yōu)選廢氣流(如用于燃燒等的廢料或尾氣流)由用于生產(chǎn)例如有價值產(chǎn)物流的裝置中的其它方法形成。在示例性實施方案中，廢氣流由鏈烷烴異構(gòu)化方法(如將正丁烷轉(zhuǎn)化成異丁烷的丁烷異構(gòu)化方法)產(chǎn)生。丁烷異構(gòu)化方法包括將正丁烷進料轉(zhuǎn)化成富異丁烷料流的異構(gòu)化反應(yīng)器，將富異丁烷料流借助蒸餾塔等分離成異丁烷產(chǎn)物流和廢氣流。廢氣流含有丙烷、氫 氣、一些正丁烷和/或異丁烷，和其它各種輕質(zhì)烴如c2-、C5+等。將來自鏈烷烴脫氫反應(yīng)器的流出物在與廢氣流結(jié)合以前壓縮至預(yù)定的高壓，所述廢氣流優(yōu)選在類似或大于經(jīng)壓縮的流出物的壓力下。廢氣流和流出物結(jié)合形成結(jié)合流出物料流，隨后將其冷卻并分離以形成丙烯產(chǎn)物流和富丙烷再循環(huán)料流。然后將富丙烷再循環(huán)料流與另外的新鮮丙烷進料一起引入鏈烷烴脫氫反應(yīng)器中。由于富丙烷再循環(huán)料流含有來自鏈烷烴異構(gòu)化方法的另外丙烷，因此與常規(guī)方法相比，更多的丙烷在鏈烷烴脫氫反應(yīng)器中可得以轉(zhuǎn)化成丙烯，由此提高產(chǎn)生的丙烯產(chǎn)物的量。此外，需要最少的附加設(shè)備和/或成本將鏈烷烴異構(gòu)化方法與鏈烷烴脫氫方法的流出段流體偶連。
參考

圖1，提供根據(jù)示例性實施方案由鏈烷烴制備丙烯的設(shè)備10的示意圖。設(shè)備10包含鏈烷烴異構(gòu)化段12和鏈烷烴脫氫段14。鏈烷烴異構(gòu)化段12配置為用于將正丁烷轉(zhuǎn)化成異丁烷的丁烷異構(gòu)化方法。鏈烷烴脫氫段14配置為用于將丙烷轉(zhuǎn)化成丙烯的催化脫氫方法。鏈烷烴異構(gòu)化段12包含反應(yīng)器段16和穩(wěn)定器段18。圖2為鏈烷烴異構(gòu)化段12的詳細說明。鏈烷烴異構(gòu)化段12的反應(yīng)器段16和穩(wěn)定器段18分別包含流體連通的反應(yīng)器17和蒸餾塔19。如所闡述的，進料流20 (其優(yōu)選富含正丁烷且還可包含相對少量異丁烷、戊烷和較重材料)通過干燥器22以除去水。氫氣進料24通過干燥器26以除去水并與干燥的富正丁烷料流結(jié)合以形成結(jié)合料流21。結(jié)合料流21通過換熱器28和加熱器30，并引入反應(yīng)器17中。在示例性實施方案中，反應(yīng)器17為在90_150°C的溫度下操作且含有高活性氯化物促進的催化劑的固定床催化反應(yīng)器以將正丁烷異構(gòu)化成異丁烷以產(chǎn)生富異丁烷料流32。富異丁烷料流32通過換熱器28并引入蒸餾塔19中，所述蒸餾塔將富異丁烷料流32分離成異丁烷產(chǎn)物流34 (例如作為底部料流)和LPG (液化石油氣)料流36 (例如作為頂部料流)。LPG料流36通過冷卻器38并引入通風鼓40中。將液體料流42從通風鼓40的底部除去并返回進入蒸餾塔19中以回流。將輕質(zhì)揮發(fā)物從通風鼓40中除去并形成廢氣流44。廢氣流44含有丙烷、氫氣、一些正丁烷和/或異丁烷，和其它各種輕質(zhì)烴如c2-、c5+等。在示例性實施方案中，廢氣流44在1，000-2, OOOkPa的相對高壓下從通風鼓40中排出?；仡^參看圖1，廢氣流44可任選通過洗滌器46以除去在與反應(yīng)器17中的高活性氯化物促進的催化劑相互作用期間可能形成的任何含氯化合物，例如氯化氫。作為選擇，可將任何含氯化合物在如下進一步詳細討論的鏈烷烴脫氫段14中的下游從廢氣流44中除去。新鮮丙烷進料48在送入脫丙烷單元50 (例如單一或多個塔)中以除去C4+以前通過進料保護床(未顯示)和進料干燥器(未顯示)。進料保護床除去有機金屬化合物，進料干燥器從新鮮丙烷進料48中除去氮化合物和水以保護下游催化劑和反應(yīng)器性能并形成經(jīng)處理的丙烷進料52。將經(jīng)處理的丙烷進料52引入脫氫反應(yīng)器和流出段56中。圖3為根據(jù)示例性實施方案的脫氫反應(yīng)器和流出段56的詳細闡述。脫氫反應(yīng)器和流出段56包含與流出段60流體連通的反應(yīng)器段58。如所闡述的，反應(yīng)器段58包含交替地串聯(lián)連接的四個火焰加熱器62、64、66和68和四個移動床反應(yīng)器70、72、74和76。四個移動床反應(yīng)器70、72、74和76各自含有脫氫催化劑，例如含鉬催化劑等，并配置以使脫氫催化劑在反應(yīng)器70、72、74和76之間作為移動床行進，如本領(lǐng)域中所熟知。也可使用用于鏈烷烴脫氫的其它反應(yīng)器配置，例如擺動床反應(yīng)器配置等。
經(jīng)處理的丙烷進料52通過換熱器78進入第一火焰加熱器62中，其提供將經(jīng)處理的丙烷進料52的第一部分丙烷借助第一反應(yīng)器70中的一步吸熱脫氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化成丙烯以形成部分反應(yīng)料流80所需的熱能。在示例性實施方案中，四個移動床反應(yīng)器70、72、74和76在575_675°C的溫度和氣氛壓力(atmospheric pressure)的幾百kPa內(nèi)的相對低壓下操作。部分反應(yīng)料流80從第一反應(yīng)器70輸送至第二火焰加熱器64和反應(yīng)器72中進一步將丙烷轉(zhuǎn)化成丙烯以形成第二個部分反應(yīng)料流82。第二個部分反應(yīng)料流82輸送至第三火焰加熱器66和第三反應(yīng)器74中進一步將丙烷轉(zhuǎn)化成丙烯以形成第三個部分反應(yīng)料流84，所述第三個部分反應(yīng)料流輸送至第四火焰加熱器68和第四反應(yīng)器76中進一步將丙烷轉(zhuǎn)化成丙烯以形成流出物86。在示例性實施方案中，流出物86含有丙烯、未轉(zhuǎn)化丙烷、氫氣和各種其它烴如(2_、C4+,和一些二烯和炔烴。如虛線88所示，將部分廢脫氫催化劑從第一反應(yīng)器70以移動床方式漸進地轉(zhuǎn)移至各個鄰接反應(yīng)器72、74和76中以進一步將丙烷轉(zhuǎn)化成丙烯，然后送入再生單元90中以使廢脫氫催化劑再生。然后將再生的脫氫催化劑從再生單元90轉(zhuǎn)移返回第一反應(yīng)器70中以補充從第一反應(yīng)器70中除去的部分廢催化劑。如所述，流出物86從反應(yīng)器段58進入流出段60中，在那里流出物86借助換熱器78部分冷卻。流出物86然后進入壓縮機92中，所述壓縮機將流出物86壓縮至預(yù)定的高壓。在示例性實施方案中，將流出物86壓縮至1，000-2, OOOkPa的預(yù)定高壓。廢氣流44與流出物86在流出段60中結(jié)合以形成結(jié)合流出物料流94。在示例性實施方案中，廢氣流44在相同于或大于在壓縮至預(yù)定高壓以后流出物86的壓力的壓力下。優(yōu)選，如所述，廢氣流44與流出物86在壓縮機92下游結(jié)合。然而，盡管廢氣流44顯示為與流出物86在壓縮機92下游結(jié)合，但應(yīng)當理解廢氣流44可作為選擇地在壓縮機92上游與流出物86結(jié)合。將結(jié)合流出物料流94通過借助氯化物處理器和干燥器單元96除去任何含氯化合物而干燥和處理。結(jié)合流出物料流94然后輸送至流出段60的冷箱段98中。如所述，冷箱段98包含協(xié)作配置以低溫冷卻結(jié)合流出物料流94的分離器100、膨脹器102和換熱器104。特別地，將氫氣在分離器100中的下游從為混合蒸氣-液相的結(jié)合流出物料流94中除去(例如作為頂部料流)，并借助膨脹器102膨脹以形成冷卻的氫氣流99。上游結(jié)合流出物料流94在換熱器104中通過與冷卻的氫氣流99間接熱交換而低溫冷卻并從流出段60中除去(例如作為來自分離器100的液體底部料流)。在示例性實施方案中，將結(jié)合流出物料流94冷卻至-130至_150°C的溫度。如所述，冷卻的氫氣流99在換熱器104下游分離成氫氣再循環(huán)料流120和第二氫氣流122，所述氫氣再循環(huán)料流120與經(jīng)處理的丙烷進料52結(jié)合以提供第一火焰加熱器62的燃料，所述第二氫氣流122從脫氫反應(yīng)器和流出段56中除去。再次參考圖1，結(jié)合流出物料流94輸送至選擇性加氫反應(yīng)器106，在那里使結(jié)合流出物料流94中所含的甲基乙炔和其它三鍵烴和二烯飽和以提高純度并形成第一經(jīng)處理的結(jié)合流出物料流95。然后將第一經(jīng)處理的結(jié)合流出物料流95引入脫乙烷單元108中以除去C2-烴(例如作為頂部料流110)并形成第二經(jīng)處理的結(jié)合流出物料流97。第二經(jīng)處理的結(jié)合流出物料流97從脫乙烷單元108中除去(例如作為底部料流)并輸送至丙烯-丙烷分離單元112中。丙烯-丙烷分離單元112將第二經(jīng)處理的結(jié)合流出物料流97分離成丙烯產(chǎn)物流114 (例如作為頂部料流)和富丙烷再循環(huán)料流116 (例如作為底部料流)。
富丙烷再循環(huán)料流116行進至脫丙烷單元50中并與新鮮丙烷進料48混合。在示例性實施方案中，脫丙烷單元50從結(jié)合的新鮮丙烷進料48和富丙烷再循環(huán)料流116中除去較重烴。如所述，分離較重烴并作為C4烴料流120和C5+烴料流122除去。在優(yōu)選實施方案中，C4烴料流120輸送至鏈烷烴異構(gòu)化段12的反應(yīng)器段16中用于以正丁烷進料20轉(zhuǎn)化以提高異丁烷產(chǎn)物流34中所含異丁烷的量。因此，已描述了由鏈烷烴(如丙烷)制備丙烯的方法。各個實施方案包括將新鮮丙烷供入含有脫氫催化劑且在脫氫條件下操作的鏈烷烴脫氫反應(yīng)器中以產(chǎn)生流出物。流出物含有丙烯、未轉(zhuǎn)化丙烷、氫氣和各種其它烴如c2-、c4+，和一些二烯和炔烴。含有至少一些丙烷的廢氣流與流出物結(jié)合以形成含有來自廢氣流的另外丙烷的結(jié)合流出物料流。將結(jié)合流出物料流冷卻并分離以形成丙烯產(chǎn)物流和富丙烷再循環(huán)料流。然后將富丙烷再循環(huán)料流隨另外的新鮮丙烷進料一起引入鏈烷烴脫氫反應(yīng)器中。由于富丙烷再循環(huán)料流含有來自鏈烷烴異構(gòu)化方法的另外丙烷，與常規(guī)方法相比，更多的丙烷在鏈烷烴脫氫反應(yīng)器中可得以轉(zhuǎn)化成丙烯，由此提高產(chǎn)生的丙烯產(chǎn)物的量。此外，需要最少的附加設(shè)備和/或成本將鏈烷烴異構(gòu)化方法與鏈烷烴脫氫方法的流出段流體偶連。盡管前述詳述中已顯示至少一個示例性實施方案，但應(yīng)當理解存在巨大量的變化方案。還應(yīng)當理解一個或多個示例性實施方案僅為實例，且不意欲以任何方式限制本發(fā)明的范圍、適用性或構(gòu)型。而是，前述詳述提供給本領(lǐng)域技術(shù)人員進行本發(fā)明示例性實施方案的便利路線圖，應(yīng)當理解可不偏離如所附權(quán)利要求及其合法等效物中所述本發(fā)明范圍地作出示例性實施方案中所述元件的功能和配置的各種變化。
權(quán)利要求
1.由鏈烷烴制備丙烯的方法，所述方法包括如下步驟 將來自鏈烷烴脫氫反應(yīng)器(58)的包含丙烯和丙烷的流出物(86)與包含丙烷的廢氣流(44)結(jié)合以形成結(jié)合流出物料流(94)； 將結(jié)合流出物料流(94)分離成丙烯產(chǎn)物流(114)和富丙烷再循環(huán)料流(116);和將富丙烷再循環(huán)料流(116)引入在脫氫條件下操作的鏈烷烴脫氫反應(yīng)器(58)中，將富丙烷再循環(huán)料流(116)中的丙烷轉(zhuǎn)化成丙烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其進一步包括將流出物(86)壓縮至預(yù)定高壓的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中壓縮步驟包括將流出物(86)壓縮至1，000-2，OOOkPa的預(yù)定高壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中廢氣流(44)在預(yù)定高壓或更大的壓力下，且壓縮步驟 在結(jié)合步驟以前進行。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其進一步包括將結(jié)合流出物料流(94)冷卻至預(yù)定低溫的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中冷卻步驟包括將結(jié)合流出物料流(94)冷卻至-130至_150°C的預(yù)定低溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述結(jié)合流出物料流(94)進一步包含C2-烴，且分離步驟包括在冷卻步驟以后從結(jié)合流出物料流(94)中除去C2-烴。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述結(jié)合流出物料流(94)進一步包含C4+烴，且分離步驟包括在冷卻步驟以后從結(jié)合流出物料流(94)中除去C4+烴。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中除去C4+烴的步驟包括分離C4+烴以形成C4烴料流(120)和 C5+ 烴料流(122)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述鏈烷烴脫氫(58)反應(yīng)器在575-675°C的溫度下操作。
全文摘要
本發(fā)明提供由鏈烷烴制備丙烯的方法的實施方案。該方法包括如下步驟使來自鏈烷烴脫氫反應(yīng)器的包含丙烯和丙烷的流出物與包含丙烷的廢氣流結(jié)合以形成結(jié)合流出物料流。將結(jié)合流出物料流分離成丙烯產(chǎn)物流和富丙烷再循環(huán)料流。將富丙烷再循環(huán)料流引入在脫氫條件下操作的鏈烷烴脫氫反應(yīng)器中以將富丙烷再循環(huán)料流中的丙烷轉(zhuǎn)化成丙烯。
文檔編號C07C11/06GK102746085SQ20121011825
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者B·孫, G·韋爾巴, M·沙庫爾, P·A·瑟克里斯特, S·蘭克頓, S·科祖普 申請人:環(huán)球油品公司