本發(fā)明涉及由含氧化合物(oto)制備烯烴的方法和裝置，其中同時也意圖優(yōu)化btx芳烴苯、甲苯和異構(gòu)二甲苯的收率。

背景技術(shù)：

1、短鏈烯烴，例如丙烯和乙烯，屬于化學(xué)工業(yè)中最重要的商品。其原因在于，從這些具有短鏈長度的不飽和化合物出發(fā)，有可能形成具有長鏈碳骨架和另外的官能化的分子。這些短鏈烯烴特別在通過聚合生產(chǎn)塑料中得到廣泛應(yīng)用。

2、短鏈烯烴的主要來源過去是蒸汽裂化，即礦物油加工中的熱裂化。但是，在過去的幾年中，已經(jīng)開發(fā)了制備短鏈烯烴的其它方法。其原因之一是可得的來源無法再滿足日益增長的需求；其次，化石原料日益稀缺需要使用不同的起始材料。

3、用于生產(chǎn)丙烯和其它短鏈烯烴的所謂mtp(甲醇制丙烯)或mto(甲醇制烯烴)工藝由甲醇作為起始材料出發(fā)。概括而言，在這方面也提到含氧化合物制烯烴(oxygenate-to-olefin)(oto)工藝，因?yàn)楹跤袡C(jī)組分如甲醇或二甲醚(dme)也被稱為含氧化合物。因此，在這些非均相催化的工藝中，首先由例如甲醇部分形成二甲醚中間體，隨后由甲醇和二甲醚的混合物形成乙烯和丙烯以及具有更高摩爾質(zhì)量的烴(包括烯烴)的混合物。此外，水存在于產(chǎn)物料流中，其首先來源于任選為了調(diào)節(jié)反應(yīng)而供應(yīng)到mto反應(yīng)器的工藝蒸汽，其次來源于在mtp反應(yīng)器中產(chǎn)生的反應(yīng)水，其作為烯烴形成反應(yīng)的副產(chǎn)物形成。

4、后續(xù)純化首先旨在除去不想要的副產(chǎn)物和未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物，并以最高純度制備各個烴餾分。通常，為此在第一步驟中使用驟冷系統(tǒng)。驟冷在此是指通常通過與流體驟冷介質(zhì)直接熱交換而產(chǎn)生的突然或急促冷卻。如果為此使用液體如水或甲醇，另外存在與剩余氣相相關(guān)的一定清潔效果。

5、oto反應(yīng)后的純化的一個實(shí)例可見于專利公開de?10?2014?112?792a1，其描述了如何在第一步驟中將至少一種含氧化合物非均相催化轉(zhuǎn)化成包含c2烯烴、c3烯烴、c4烯烴、c5/6烴化合物和c7+烴化合物的產(chǎn)物料流，和在第二步驟中除去由至少95重量％的c3烯烴組成的丙烯料流。

6、de?10?2014?112?792?a1中描述的另外的純化單元是根據(jù)本領(lǐng)域中常規(guī)的概念。驟冷可能已經(jīng)由于部分冷凝而根據(jù)所得烯烴的鏈長粗略分離餾分，由此能夠從驟冷中排出液體c4+餾分。隨后將以氣體形式分離的c4-餾分供入壓縮階段。然后將來自壓縮的c4-餾分送至分離裝置，其中將c3-烴與c4+烴分離。在后續(xù)純化步驟中，在進(jìn)一步分離單元中將c3餾分與c2-餾分分離，由于這兩種餾分的低沸點(diǎn)，這必須在壓力下進(jìn)行?？傊?，由于目標(biāo)是產(chǎn)物的高純度，產(chǎn)物料流的純化是復(fù)雜的。這適用于具有大約470kta丙烯的典型生產(chǎn)能力的mtp裝置，但是如果裝置生產(chǎn)能力更低(100kta或200kta丙烯)，則變得更加重要。這意味著小型裝置相對不經(jīng)濟(jì)。

7、總之，mtp工藝的產(chǎn)物包括丙烯產(chǎn)物料流、乙烯產(chǎn)物料流和汽油餾分，后者包含高級鏈烷烴、烯烴、芳烴和環(huán)烴。此外，在該工藝中獲得各種烴，特別是含有c4烯烴、c5烯烴和c6+烯烴的料流，其主要或完全再循環(huán)至mtp反應(yīng)器，在此它們裂解成短鏈烯烴，這改進(jìn)丙烯和乙烯目標(biāo)產(chǎn)物的收率。

8、mtp工藝在其現(xiàn)有配置中的主要目的是使丙烯的收率最大化，丙烯是特別需要的產(chǎn)品。但是，還需要提高其它有價值的材料，例如芳烴，尤其是btx芳烴(苯、甲苯、二甲苯)的收率，而不會顯著降低主要目標(biāo)產(chǎn)物丙烯和乙烯的收率。

9、為此，mtp工藝和現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它oto工藝的配置迄今沒有提供令人滿意的解決方案。

10、發(fā)明描述

11、因此本發(fā)明的一個目的是提出一種由含氧化合物制備短鏈烯烴，尤其是乙烯和丙烯并另外生產(chǎn)btx芳烴的方法和裝置，其避免了已經(jīng)提到的并且是現(xiàn)有技術(shù)中迄今已知的oto工藝的缺點(diǎn)。該目的在本發(fā)明的第一個方面中通過具有權(quán)利要求1的特征的方法實(shí)現(xiàn)并且在本發(fā)明的另一個方面中通過具有權(quán)利要求10的特征的裝置實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的其它方面從從屬方法權(quán)利要求中顯而易見。

12、含氧化合物轉(zhuǎn)化成烯烴產(chǎn)物所需的含氧化合物轉(zhuǎn)化條件是本領(lǐng)域技術(shù)人員從現(xiàn)有技術(shù)，例如引言中討論的公開文獻(xiàn)中已知的。這些是在其下實(shí)現(xiàn)含氧化合物到烯烴的可測量的轉(zhuǎn)化，優(yōu)選工業(yè)相關(guān)的轉(zhuǎn)化的物理化學(xué)條件。本領(lǐng)域技術(shù)人員基于常規(guī)實(shí)驗(yàn)對這些條件進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)以適應(yīng)各自的操作要求。所公開的任何具體反應(yīng)條件可以在此作為指導(dǎo)，但它們不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明范圍的限制。

13、熱分離方法對本發(fā)明而言包括所有基于建立熱力學(xué)相平衡的分離方法。蒸餾或精餾是優(yōu)選的。但是，原則上也可以使用其它熱分離方法，例如萃取或萃取蒸餾。

14、如果說料流包含烴并且尤其包含烯烴，這應(yīng)該被認(rèn)為是指烯烴是烴的特定亞組，因此，其它非烯屬烴也可能存在于料流中。

15、含氧化合物原則上是指所有含氧的烴化合物，其可以在含氧化合物轉(zhuǎn)化條件下轉(zhuǎn)化為烯烴，尤其是短鏈烯烴如丙烯，和其它烴產(chǎn)物。實(shí)例是甲醇或二甲醚(dme)。

16、短鏈烯烴在本發(fā)明中特別是指在環(huán)境條件下為氣態(tài)的烯烴，例如乙烯、丙烯和異構(gòu)丁烯1-丁烯、順式-2-丁烯、反式-2-丁烯、異丁烯。

17、高級烴或長鏈烴在本發(fā)明中特別是指在環(huán)境條件下在純形式下為液體的烴。

18、烴餾分使用以下命名法進(jìn)行識別：“cn餾分”是指主要含有碳鏈長度為n，即具有n個碳原子的烴的烴餾分?！癱n-餾分”是指主要含有碳鏈長度為n的烴但也含有更短碳鏈長度的烴餾分?！癱n+餾分”是指主要含有碳鏈長度為n的烴但也含有更長碳鏈長度的烴餾分。由于所用的物理分離方法，例如蒸餾，根據(jù)碳鏈長度的分離不應(yīng)被認(rèn)為意味著嚴(yán)格排除具有另一鏈長的烴。例如，cn-餾分，根據(jù)分離方法的工藝條件，仍含有少量的碳數(shù)大于n的烴。

19、除非另有說明，所提及的物質(zhì)的固體、液體和氣體/蒸氣狀態(tài)應(yīng)該總是相對于各自工藝步驟或各自設(shè)備部件中的局部物理?xiàng)l件考慮。在本專利申請中，物質(zhì)的氣體和蒸氣狀態(tài)應(yīng)該被認(rèn)為是同義的。

20、在本發(fā)明中，物質(zhì)料流的分割或分離/除去是指由原始物質(zhì)料流產(chǎn)生至少兩個子料流，其中分離/除去與例如通過對原始物質(zhì)料流應(yīng)用熱分離方法或至少熱分離步驟而相對于原始物質(zhì)料流有意改變所得子料流的物理組成有關(guān)。相反，原始物質(zhì)料流的分割通常與所得子料流的物理組成的任何變化無關(guān)。

21、汽油餾分是指在環(huán)境條件下為液體形式，主要，優(yōu)選基本完全由高級烴組成并且可適合用作汽油燃料的物質(zhì)混合物。

22、餾分、物質(zhì)料流等的主要部分是指在數(shù)量上的比例大于其它各個成分單獨(dú)的比例。尤其在二元混合物的情況下或在將餾分分離成兩個部分的情況下，這被理解為是指大于50重量％的比例，除非在具體情況下另有說明。

23、物質(zhì)料流主要由一種組分或一組組分組成的陳述被理解為是指這種組分或組分組的摩爾比例(摩爾分?jǐn)?shù))或質(zhì)量比例(質(zhì)量分?jǐn)?shù))在數(shù)量上大于該物質(zhì)料流中的其它組分或組分組單獨(dú)的各個其它比例。尤其在二元混合物的情況下，這被理解為是指大于50％的比例。除非在具體情況下另有說明，在此使用的基礎(chǔ)是質(zhì)量比例(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

24、根據(jù)本發(fā)明，為此，將在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的mtp工藝中獲得的汽油餾分(“mtp汽油”)添加到芳構(gòu)化反應(yīng)器中。在一個實(shí)例中，芳構(gòu)化反應(yīng)器構(gòu)造為固定床反應(yīng)器并填充有固體微粒芳構(gòu)化催化劑的床。在一個實(shí)例中，芳構(gòu)化反應(yīng)器以直通方式運(yùn)行而沒有產(chǎn)物子料流的再循環(huán)。

25、根據(jù)本發(fā)明，將來自芳構(gòu)化反應(yīng)器的產(chǎn)物料流冷卻并部分冷凝，然后引入相分離裝置。氣態(tài)物質(zhì)料流g2從相分離裝置排出并在一個實(shí)例中，全部或部分供入壓縮機(jī)。此外，獲得液體物質(zhì)料流a，由其通過用熱分離方法在幾個步驟中的后處理最終獲得含有btx芳烴的產(chǎn)物料流。

26、首先，將液體物質(zhì)料流a供入脫戊烷塔，在其中將其分離成包含c5-烴的脫戊烷塔塔頂產(chǎn)物料流和包含c6+烴的脫戊烷塔塔底產(chǎn)物料流。

27、將脫戊烷塔塔底產(chǎn)物料流供入芳烴分離裝置，其通過至少一種熱分離方法，例如蒸餾或萃取蒸餾或其組合工作，并且在一個實(shí)例中，包含串聯(lián)連接的幾個分離塔。獲自芳烴分離裝置的產(chǎn)物是含有非芳族烴的第一產(chǎn)物料流和含有btx芳烴的第二產(chǎn)物料流。這作為btx芳烴產(chǎn)物料流從該工藝中排出。根據(jù)所用分離方法的具體類型，第一和/或第二產(chǎn)物料流可以各自作為塔頂產(chǎn)物料流、塔底產(chǎn)物料流或側(cè)取料流獲自相應(yīng)的分離塔。

28、在此特別有利的是，本發(fā)明以良好的收率提供btx芳烴作為有價值的附加材料，而沒有導(dǎo)致主要目標(biāo)產(chǎn)物乙烯和丙烯的收率的任何降低，因?yàn)閎tx芳烴通過來自根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的mtp工藝的汽油餾分的進(jìn)一步加工獲得。存在略微提高主要目標(biāo)產(chǎn)物乙烯和丙烯的收率的趨勢，因?yàn)槠宛s分在芳構(gòu)化反應(yīng)器中的處理產(chǎn)生作為可供入主要目標(biāo)產(chǎn)物池中的組分作為次要產(chǎn)物。

29、此外，本發(fā)明改進(jìn)汽油餾分的可用性：由于其高級或較長鏈烯烴以及環(huán)烷烴和環(huán)烯烴的高含量，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的mtp工藝中獲得的汽油餾分不能直接用作汽油燃料。但是，汽油餾分根據(jù)本發(fā)明在芳構(gòu)化反應(yīng)器中的處理明顯降低了這些有問題的組分的濃度，因?yàn)樗鼈兇蟛糠直晦D(zhuǎn)化成芳烴。在已經(jīng)分離出芳烴之后，剩下的是轉(zhuǎn)化的汽油餾分，其可以毫無問題地添加到用于生產(chǎn)汽油燃料的烴池中。

30、本發(fā)明的進(jìn)一步方面

31、本發(fā)明的第二個方面的特征在于，在所述方法中，將氣態(tài)物質(zhì)料流g2的至少一部分引入壓縮機(jī)。由于反應(yīng)性組分如烯烴仍然存在于氣態(tài)物質(zhì)料流g2中，以這種方式有可能進(jìn)一步提高短鏈烯烴乙烯和丙烯的收率。

32、本發(fā)明的第三個方面的特征在于，在所述方法中，將脫戊烷塔塔頂產(chǎn)物料流的至少一部分送回并引入壓縮機(jī)。由于反應(yīng)性組分如烯烴仍然存在于脫戊烷塔塔頂產(chǎn)物料流、以這種方式有可能進(jìn)一步提高短鏈烯烴乙烯和丙烯的收率。

33、本發(fā)明的第四個方面的特征在于，在所述方法中，送回壓縮機(jī)的脫戊烷塔塔頂產(chǎn)物料流的所述部分在引入壓縮機(jī)之前與反應(yīng)器產(chǎn)物料流混合。以這種方式，為壓縮機(jī)獲得更均勻的原料料流，并且避免濃度波動。這在方法的非穩(wěn)態(tài)，例如啟動運(yùn)行、停機(jī)運(yùn)行或負(fù)載變化的情況下尤其重要。

34、本發(fā)明的第五個方面的特征在于，在所述方法中，芳構(gòu)化條件包含在380至510℃之間的反應(yīng)器溫度、在1至6巴之間的反應(yīng)器壓力和固體芳構(gòu)化催化劑的存在。研究表明這些芳構(gòu)化條件特別適用于實(shí)現(xiàn)btx芳烴的高收率。

35、本發(fā)明的第六個方面的特征在于，在所述方法中，所述芳構(gòu)化催化劑以顆粒催化劑，優(yōu)選沸石催化劑，最優(yōu)選zsm-5結(jié)構(gòu)類型的沸石催化劑的固定床形式存在于芳構(gòu)化反應(yīng)器中。嘗試和測試了這種類型的芳構(gòu)化催化劑，并且可購得。

36、本發(fā)明的第七個方面的特征在于，在所述方法中，所用的芳構(gòu)化催化劑是oto催化劑。以這種方式，獲得了技術(shù)和物流優(yōu)勢，因?yàn)槔绾喕诵迈r或廢催化劑的儲存。

37、本發(fā)明的第八個方面的特征在于，在所述方法中，所用的芳構(gòu)化催化劑是已經(jīng)預(yù)先用于oto反應(yīng)器的一批oto催化劑。研究表明，已經(jīng)用于oto反應(yīng)器的催化劑仍然具有作為芳構(gòu)化催化劑的足夠活性。因此，節(jié)約資源并獲得經(jīng)濟(jì)效益。

38、本發(fā)明的第九個方面的特征在于，在所述方法中，所用的芳構(gòu)化催化劑是已經(jīng)在具有中間再生的幾個周期的過程中預(yù)先用于oto反應(yīng)器的一批oto催化劑。在此再次增強(qiáng)資源的節(jié)約和經(jīng)濟(jì)效益。

39、本發(fā)明的第十一個方面的特征在于，所述裝置進(jìn)一步包含能夠?qū)鈶B(tài)物質(zhì)料流g2的至少一部分引入壓縮機(jī)的裝置。與這個方面相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)對應(yīng)于聯(lián)系本發(fā)明的第二個方面闡述的優(yōu)點(diǎn)。

40、本發(fā)明的第十二個方面的特征在于，所述裝置進(jìn)一步包含能夠?qū)⒚撐焱樗敭a(chǎn)物料流的至少一部分送回壓縮機(jī)并將其引入所述壓縮機(jī)的裝置。與這個方面相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)對應(yīng)于聯(lián)系本發(fā)明的第三個方面闡述的優(yōu)點(diǎn)。

41、本發(fā)明的第十三個方面的特征在于，在所述裝置中，所述芳構(gòu)化催化劑以顆粒催化劑，優(yōu)選沸石催化劑，最優(yōu)選zsm-5結(jié)構(gòu)類型的沸石催化劑的固定床形式存在于芳構(gòu)化反應(yīng)器中。與這個方面相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)對應(yīng)于聯(lián)系本發(fā)明的第六個方面闡述的優(yōu)點(diǎn)。

42、本發(fā)明的第十四個方面的特征在于，在所述裝置中，所用的芳構(gòu)化催化劑是oto催化劑。與這個方面相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)對應(yīng)于聯(lián)系本發(fā)明的第七個方面闡述的優(yōu)點(diǎn)。

43、本發(fā)明的第十五個方面的特征在于，在所述裝置中，所用的芳構(gòu)化催化劑是已經(jīng)預(yù)先用于oto反應(yīng)器的一批oto催化劑。與這個方面相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)對應(yīng)于聯(lián)系本發(fā)明的第八個方面闡述的優(yōu)點(diǎn)。

44、本發(fā)明的第十六個方面的特征在于，在所述裝置中，所用的芳構(gòu)化催化劑是已經(jīng)在具有中間再生的幾個周期的過程中預(yù)先用于oto反應(yīng)器的一批oto催化劑。與這個方面相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)對應(yīng)于聯(lián)系本發(fā)明的第九個方面闡述的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路