甲醇至烯烴的方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了一種用于將乙烯急冷至所需儲(chǔ)存溫度的方法，所述方法包括：將來(lái)自乙烯生產(chǎn)工藝和乙烯回收工藝中的至少一個(gè)的乙烯產(chǎn)物用在低于約-100℃的溫度的冷卻劑經(jīng)由間接熱交換冷卻，以降低所述乙烯產(chǎn)物的溫度；將經(jīng)冷卻的乙烯產(chǎn)物的一部分與甲烷混合以形成所述冷卻劑；在所述冷卻之前，使所述冷卻劑、所述甲烷和經(jīng)冷卻的乙烯的所述部分中的至少一種膨脹以將所述冷卻劑的溫度降低至低于-100℃；和將所述經(jīng)熱交換的冷卻劑進(jìn)料至所述乙烯生產(chǎn)工藝、所述乙烯回收工藝以及開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)中的至少一個(gè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】甲醇至烯烴的方法
[0001]公開(kāi)背景
[0002]公開(kāi)領(lǐng)域[0003]本文所公開(kāi)的實(shí)施方案一般地涉及用于將乙烯急冷至所需儲(chǔ)存溫度的開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)(open-loop refrigeration system)。更具體地,本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及用于將甲醇轉(zhuǎn)化至烯烴(MTO)的綜合方法，其中使用開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)將來(lái)自MTO工藝的乙烯產(chǎn)物急冷至儲(chǔ)存溫度。
[0004]背景
[0005]有限可獲量和高成本的石油資源已經(jīng)引起從這樣石油資源制備基本通用化學(xué)品及其衍生物的成本提高。作為結(jié)果，已經(jīng)開(kāi)發(fā)并在商業(yè)上實(shí)施了各種備選的競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)，以便以有競(jìng)爭(zhēng)力的成本從非石油資源制備這些化學(xué)品。
[0006]一種這樣的技術(shù)包括將甲醇催化轉(zhuǎn)化為烯烴(MTO)。甲醇是可容易獲得的原料，其可以從石油以及非石油資源這兩者制備，例如通過(guò)生物質(zhì)的發(fā)酵或者從合成氣制備。
[0007]如在通過(guò)全文引用結(jié)合在此的美國(guó)專(zhuān)利4，499，327中所公開(kāi)的，一種典型的MTO工藝包括在用于制備烯烴如乙烯的溫度和壓力條件下，使甲醇與沸石催化劑如鋁硅酸鹽(aluminosilicate)接觸。乙烯是對(duì)于制備在許多商業(yè)以及消費(fèi)產(chǎn)品和應(yīng)用中使用的多種化學(xué)衍生物和聚合物極有價(jià)值的通用化學(xué)品。
[0008]在可以銷(xiāo)售和使用通過(guò)MTO工藝制備的乙烯之前，有必要通過(guò)將乙烯與其它組分和雜質(zhì)分離而將乙烯組分回收在適宜的富乙烯流中。例如，取決于原料組成、反應(yīng)條件和副反應(yīng)的程度，MTO流出物可以含有其它輕質(zhì)烯烴，二烯烴和鏈烷烴，如甲烷，乙烷和丙烷。
[0009]一種用于從MTO工藝流出物中分離和回收乙烯的方法包括:在深冷溫度使用閃蒸級(jí)(flash stages)和蒸餾，如美國(guó)專(zhuān)利7，166，757和4，499，327中所述。例如，可以從甲烷在可能低于_90°C的溫度使用深冷沸點(diǎn)分離回收乙烯。如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，167，402中描繪的，這種深冷方法典型地使用閉環(huán)制冷系統(tǒng)，從而將制冷劑，如乙烯或甲烷，在回路中循環(huán)以間接急冷工藝氣體，如MTO流出物。
[0010]由于專(zhuān)用的容器冶金和制冷設(shè)備的資本成本、以及包括用于能源密集型急冷系統(tǒng)(chill train)的壓縮和冷卻在內(nèi)的操作成本，深冷分離可能是非常昂貴的。此外，閉環(huán)制冷系統(tǒng)可能需要大量的專(zhuān)門(mén)制冷劑流體。歸因于這些和其他考慮，一些MTO工藝使用用于乙烯從MTO流出物的分離和回收的非低溫備選方法。
[0011]用于將乙烯從MTO流出物分離和回收的一種這樣的備選方法包括物理吸收。例如，如通過(guò)引用被結(jié)合在此的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)12 / 260，751中描述的，可以用使用物理吸收劑，如C2-C4烴的萃取蒸餾方法同時(shí)地從乙烯和甲烷的混合物吸收乙烯，并且在高于大約-40°C的非深冷溫度從乙烯和吸收劑分離甲烷。
[0012]使用用于分離MTO流出物的非深冷方法以回收富乙烯餾分的一種妥協(xié)是所得到的富乙烯餾分必須或者作為氣體在高壓儲(chǔ)存，或者冷卻至允許常壓儲(chǔ)存的低溫液體。高壓氣體儲(chǔ)存選擇可能需要高的資本成本，包括高壓重壁球形儲(chǔ)存容器，以及高的壓縮成本。備選地，使用閉環(huán)制冷系統(tǒng)以過(guò)冷富乙烯餾分用于常壓儲(chǔ)存可能是昂貴的，包括另外的制冷壓縮機(jī)的成本。此外，經(jīng)由閉環(huán)制冷獲得的深冷溫度可能不足夠低以防止常壓貯槽中的乙烯閃蒸并需要槽再壓縮機(jī)的使用。
[0013]公開(kāi)概述
[0014]一方面，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及一種用于將乙烯急冷至所需儲(chǔ)存溫度的方法，所述方法包括:將來(lái)自乙烯生產(chǎn)工藝和乙烯回收工藝中的至少一個(gè)的乙烯產(chǎn)物用在低于約-100°c的溫度的冷卻劑經(jīng)由間接熱交換冷卻，以降低所述乙烯產(chǎn)物的溫度；將經(jīng)冷卻的乙烯產(chǎn)物的一部分與甲烷混合以形成所述冷卻劑；在所述冷卻之前，使所述冷卻劑、所述甲烷和經(jīng)冷卻的乙烯的所述部分中的至少一種膨脹以將所述冷卻劑的溫度降低至低于-100°c ;和將所述經(jīng)熱交換的冷卻劑進(jìn)料至所述乙烯生產(chǎn)工藝、所述乙烯回收工藝以及開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)中的至少一個(gè)。
[0015]另一方面，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及一種用于甲醇至烯烴的轉(zhuǎn)化的方法，所述方法包括:使甲醇與催化劑在甲醇至烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)中接觸；從所述甲醇至烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)回收流出物，所述流出物包含甲烷，乙烷，乙烯和C3+烴；在高于大約-90°c的溫度，分離所述流出物，以回收包含所述甲烷的輕餾分和包含所述乙烷、所述乙烯和所述C3+烴的重餾分；將所述重餾分分離以形成富乙烷餾分，富乙烯餾分，以及包含所述C3+烴的一個(gè)或多個(gè)餾分；將所述富乙烯餾分用在低于約-1oo°c的溫度的冷卻劑經(jīng)由間接熱交換冷卻；將所述經(jīng)冷卻的富乙烯餾分的一部分與甲烷混合以形成所述冷卻劑；在所述冷卻之前，使所述冷卻劑，所述甲烷和經(jīng)冷卻的乙烯的所述部分中的至少一種膨脹以將所述冷卻劑的溫度降低至低于-100°C ;和將所述經(jīng)熱交換的冷卻劑進(jìn)料至下列各項(xiàng)中的至少一個(gè):所述甲醇至烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)，所述分離所述流出物，以及所述甲醇至烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)和所述分離所述流出物的至少一個(gè)中使用的開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)。
[0016]從以下說(shuō)明書(shū)和后附權(quán)利要求中其它方面和優(yōu)點(diǎn)將是明顯的。
[0017]附圖簡(jiǎn)述`
[0018]圖1是根據(jù)本文中所公開(kāi)實(shí)施方案的用于將乙烯冷卻至儲(chǔ)存溫度的方法的簡(jiǎn)圖。
[0019]發(fā)明詳述
[0020]一方面，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案一般涉及用于將乙烯冷卻至所需儲(chǔ)存溫度的開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)?？赡苄枰蚁┲羶?chǔ)存溫度的急冷用于任意數(shù)目的用于制備乙烯的方法，如烴的熱或催化裂化，甲醇至烯烴(MTO)工藝等。在其他方面，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及用于將甲醇轉(zhuǎn)化至烯烴(MTO)的綜合方法，其中使用開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)將來(lái)自MTO工藝的乙烯產(chǎn)物急冷至儲(chǔ)存溫度。
[0021]現(xiàn)在參考圖1，示例了用于根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的用于將乙烯急冷至儲(chǔ)存溫度的簡(jiǎn)化方法流程圖。將烴進(jìn)料經(jīng)由流線(xiàn)10進(jìn)料至乙烯生產(chǎn)工藝12用于將進(jìn)料的至少一部分轉(zhuǎn)化為乙烯。例如，乙烯生產(chǎn)工藝12可以是催化裂化工藝，熱或水蒸汽裂化工藝，或甲醇至烯烴工藝等。來(lái)自乙烯生產(chǎn)工藝12的流出物可以經(jīng)由流線(xiàn)14回收，并且流出物可以包含任意數(shù)目的組分，包括水，氫，一氧化碳，二氧化碳，甲烷，甲醇，乙烷，乙烯，丙烷，丙烯，以及各種其他C3+或C4+烴中的一種或多種。可以之后將流出物經(jīng)由流線(xiàn)14進(jìn)料至乙烯產(chǎn)物回收區(qū)16，其中可以將多個(gè)組分分離以分別形成一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)物流18，20，22，例如，富甲烷餾分，富乙烷餾分，以及一個(gè)或多個(gè)C3+烴餾分，以及流24中的富乙烯產(chǎn)物。
[0022]如本文所使用的，“富”餾分含有至少50重量％的所給出的組分。在一些實(shí)施方案中，富乙烯餾分可以含有至少90%的乙烯；在其他實(shí)施方案中至少95%的乙烯；在其他實(shí)施方案中至少98%的乙烯；在其他實(shí)施方案中至少99%的乙烯；在其他實(shí)施方案中至少99.5%的乙烯；并且在再其他實(shí)施方案中至少99.8%的乙烯。流中所指出的組分的目標(biāo)濃度可以依賴(lài)于下游需要；例如，可能需要其中要在聚合方法中使用的乙烯，“聚合物級(jí)”乙烯，含有大于99重量％的乙烯。
[0023]經(jīng)由流24回收的富乙烯餾分可以在，例如，約0°C至約_60°C，如約_10°C至約-50°C的范圍內(nèi)的溫度，其中該溫度可以依賴(lài)于特定的乙烯產(chǎn)物回收工藝16(即，將乙烯從流出物流14回收的方式)。
[0024]在乙烯產(chǎn)物的出售或使用之前，可以將乙烯產(chǎn)物臨時(shí)保持在儲(chǔ)槽，如常壓貯槽中。為了乙烯在常壓貯槽中的儲(chǔ)存，流24中的富乙烯產(chǎn)物典型過(guò)冷至低于-100°C的溫度，以使得可以作為液體儲(chǔ)存乙烯。
[0025]可以將流24中的富乙烯餾分經(jīng)由間接熱交換用經(jīng)由流動(dòng)流28進(jìn)料的冷卻劑冷卻或過(guò)冷至熱循環(huán)系統(tǒng)26中的所需儲(chǔ)存溫度，其在足夠低的溫度，如低于約-90°C，-95°C, -1OO0C, -103°C, _105°C，或_110°C。可以將急冷的富乙烯餾分從熱循環(huán)系統(tǒng)26經(jīng)由流線(xiàn)30回收并進(jìn)料至儲(chǔ)槽31?？梢越?jīng)由流線(xiàn)32由熱循環(huán)系統(tǒng)26回收升溫的冷卻劑。
[0026]經(jīng)由流動(dòng)流28提供的冷卻劑可以通過(guò)將經(jīng)由流線(xiàn)34進(jìn)料的甲烷，與經(jīng)由流線(xiàn)30回收的經(jīng)冷卻的富乙烯餾分的部分36混合形成。在將冷卻劑進(jìn)料至熱循環(huán)系統(tǒng)26之前，可以通過(guò)閃蒸(膨脹)甲烷，乙烯，或其混合物提供低的冷卻劑溫度。
[0027]之后可以將經(jīng)由流線(xiàn)32回收的經(jīng)熱交換的冷卻劑或其一部分進(jìn)料至乙烯生產(chǎn)工藝12，乙烯回收工藝16的至少一個(gè)，可以使用其以冷卻一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)物或進(jìn)料流，如進(jìn)料10，流出物14，C3+烴餾分22，富乙烷餾分20，也可以在可以形成乙烯生產(chǎn)工藝12或乙烯回收工藝16的一部分的開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)或加熱系統(tǒng)中使用它。
[0028]在一些實(shí)施方案中，如在將富甲烷餾分從分離區(qū)16回收的情況下，可以使用經(jīng)由流線(xiàn)18回收的富甲烷餾分的一部分作為冷卻劑的甲烷部分，如經(jīng)由流線(xiàn)34進(jìn)料。
[0029]如上所述，乙烯生產(chǎn)工藝12可以包括任意數(shù)目的方法，包括催化裂化，熱或蒸汽裂化，以及甲醇至烯烴方法等。在根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的乙烯生產(chǎn)工藝中可使用的烴進(jìn)料可以包括甲烷，乙烷，以及直鏈，支鏈，環(huán)狀等C3烯烴和鏈烷烴，C4烯烴和鏈烷烴，C5烯烴和鏈烷烴，以及C6+烯烴，鏈烷烴，以及芳族化合物中的一種或多種。
[0030]在本文所公開(kāi)的實(shí)施方案中可以使用的乙烯生產(chǎn)工藝可以將多種含氧化合物(oxygenate)轉(zhuǎn)化為烯烴?？梢允褂玫钠渌麩N進(jìn)料包括乙醇和如由石油來(lái)源和非石油來(lái)源可以形成的其他醇，包括通過(guò)發(fā)酵或合成氣產(chǎn)生的醇。特別地，在本文中公開(kāi)的方法可以用于將甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴，并且從甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴反應(yīng)的流出物中分離和回收乙烯。例如，可以將含有一種或多種含氧化合物的原料轉(zhuǎn)化一種或多種烯烴。合適的含氧化合物的非限制性實(shí)例包括醇，包括直鏈和支鏈脂族醇以及它們的不飽和對(duì)應(yīng)物，如甲醇、乙醇、正丙醇和異丙醇；烷基醚，如二甲醚、乙醚、甲基乙基醚和二異丙醚；烷基酮，如丙酮；醒如甲醒，碳酸二甲酯以及各種酸如乙酸。在一些實(shí)施方案中，所述含氧原料可以包括作為主要含氧化合物的甲醇。在其它的實(shí)施方案中，所述含氧原料可以基本上由甲醇組成。
[0031]在一些實(shí)施方案中，乙烯生產(chǎn)工藝是甲醇至烯烴工藝(MTO)。甲醇至烯烴(MTO)工藝需要分離流出物以便從其他化合物和雜質(zhì)回收富乙烯餾分，包括:輕烯烴；二烯烴；和鏈烷烴，如甲烷，乙烷，和丙烷。在一些實(shí)施方案中，乙烯和甲烷的分離可以經(jīng)由深冷閃蒸完成，其中深冷冷卻可以經(jīng)由閉環(huán)制冷系統(tǒng)提供。在其他實(shí)施方案中，可以用使用吸收劑的非深冷萃取蒸餾以將MTO流出物中的甲烷與乙烯分離。
[0032]使用非深冷方法用于從MTO流出物分離和回收富乙烯餾分，如萃取蒸餾的MTO工藝不能夠獲得足夠低的溫度以液化并過(guò)冷富乙烯餾分用于常壓儲(chǔ)存。將閉環(huán)制冷系統(tǒng)加入至這種用于過(guò)冷富乙烯餾分的MTO工藝需要大量資本和操作費(fèi)用，包括另外的壓縮機(jī)和制冷回路。可以使用采用MTO流出物的富乙烯餾分的一部分作為根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的混合制冷劑的開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)以將富乙烯餾分過(guò)冷以便允許常壓儲(chǔ)存，如上所述。在一些實(shí)施方案中，現(xiàn)有的MTO工藝可以用使用最少化的另外的設(shè)備的開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)改進(jìn)并且，與閉環(huán)制冷相反，避免了對(duì)于另外的制冷壓縮機(jī)的需要。另外，與用于回收乙烯的深冷系統(tǒng)比較，根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的過(guò)冷乙烯當(dāng)乙烯進(jìn)入儲(chǔ)槽時(shí)可以消除閃蒸，這可以允許更小的槽再壓縮機(jī)的使用。
[0033]可以使用多種用于MTO反應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)施方案。在一些實(shí)施方案中，MTO反應(yīng)器系統(tǒng)可以包括單個(gè)反應(yīng)區(qū)。在其它的實(shí)施方案中，MTO反應(yīng)器系統(tǒng)可以包括串聯(lián)和/或并聯(lián)設(shè)置的多個(gè)反應(yīng)區(qū)。在一些實(shí)施方案中，甲醇可以上流式移動(dòng)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)區(qū)。在其它的實(shí)施方案中，甲醇可以下流式移動(dòng)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)區(qū)。
[0034]可以在MTO反應(yīng)器系統(tǒng)中使用多種反應(yīng)器類(lèi)型中的一種或組合，包括但不限于:固定床反應(yīng)器；濃相、鼓泡、提升管型(riser-type)或淤漿型流化床反應(yīng)器；沸點(diǎn)反應(yīng)器；和催化蒸餾反應(yīng)器系統(tǒng)，例如，如在美國(guó)專(zhuān)利4，076，796和6，287，522中描述的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到也可以使用其它類(lèi)型的反應(yīng)器。
[0035]用于MTO反應(yīng)器系統(tǒng)中的催化劑可以為均相催化劑或多相催化劑中的一種。在一些實(shí)施方案中，催化劑可以為沸石或分子篩催化劑。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，催化劑可以為結(jié)晶鋁硅酸鹽沸石催化劑，如在美國(guó)專(zhuān)利4，062，905,4, 079，095,3, 911，041和4，049，573中公開(kāi)的那些。本領(lǐng)域普`通技術(shù)人員將意識(shí)到也可以使用其它類(lèi)型的催化劑。
[0036]MTO反應(yīng)方法可以在寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，如在約200°C至約1000°C的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，MTO反應(yīng)系統(tǒng)的溫度可以在約200°C至約700°C之間。在其它的實(shí)施方案中，MTO反應(yīng)系統(tǒng)的溫度可以在約300°C至約600°C之間。在又其它的實(shí)施方案中，MTO反應(yīng)系統(tǒng)的溫度可以在約350°C至約550°C之間。
[0037]類(lèi)似地，方法可以在寬的壓力范圍內(nèi)進(jìn)行，包括自生壓力。用于該方法中的除其中的任何稀釋劑以外的原料的典型分壓在約0.1kPaa至約5MPaa的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，MTO反應(yīng)系統(tǒng)的壓力可以在約5kPaa至約IMPaa之間。在其它的實(shí)施方案中，MTO反應(yīng)系統(tǒng)的壓力可以在約20kPaa至約500kPaa之間。
[0038]通過(guò)根據(jù)在本文中公開(kāi)的實(shí)施方案的MTO工藝制備的烯烴可以包含C2至C3tl烯烴和/或二烯烴中的一種或多種。在一些實(shí)施方案中，制備的烯烴可以包含C2至C8烯烴中的一種或多種。在其它的實(shí)施方案中，制備的烯烴可以包含C2至C6烯烴中的一種或多種。在又其它的實(shí)施方案中，制備的烯烴可以包含(:2至(；烯烴中的一種或多種，例如乙烯和丙烯。在還其它的實(shí)施方案中，制備的烯烴可以基本上由乙烯組成。
[0039]在一些實(shí)施方案中，乙烯在MTO反應(yīng)器流出物中的濃度可以為至少約5摩爾％。在其它的實(shí)施方案中，乙烯在MTO反應(yīng)器流出物中的濃度可以為至少約10摩爾％。在又其它的實(shí)施方案中，乙烯在MTO反應(yīng)器流出物中的濃度可以為至少約20摩爾％。在還其它的實(shí)施方案中，乙烯在MTO反應(yīng)器流出物中的濃度可以為至少約30摩爾％。
[0040]MTO反應(yīng)還可能產(chǎn)生非烯烴產(chǎn)物，包括單不限于鏈烷烴、炔類(lèi)、醚類(lèi)和酯類(lèi)。例如，MTO反應(yīng)流出物可能包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正丁烯、異丁烯、丁二烯、二甲醚和水。這些副產(chǎn)物的存在和濃度可以取決于例如原料質(zhì)量、反應(yīng)器的類(lèi)型和尺寸、反應(yīng)條件以及所使用的催化劑的類(lèi)型和條件等而變化。
[0041]在一些實(shí)施方案中，甲烷在MTO反應(yīng)器流出物中的濃度可以小于約30摩爾％。在其它的實(shí)施方案中，甲烷在MTO反應(yīng)器流出物中的濃度可以小于約20摩爾％。在又其它的實(shí)施方案中，甲烷在MTO反應(yīng)器流出物中的濃度可以小于約10摩爾％。在還其它的實(shí)施方案中，甲烷在MTO反應(yīng)器流出物中的濃度可以小于約5摩爾％。在其它的實(shí)施方案中，甲烷在MTO反應(yīng)器流出物中的濃度可以小于約2摩爾％。
[0042]為了回收足夠純度的乙烯，MTO反應(yīng)器流出物可以經(jīng)歷一個(gè)或多個(gè)分離級(jí)。例如，可能需要或有必要將乙烯與各種反應(yīng)物和產(chǎn)物分離，所述反應(yīng)物或產(chǎn)物包括但不限于醚類(lèi)和醇類(lèi)，二氧化碳，水，甲烷，和其它反應(yīng)物，反應(yīng)產(chǎn)物和稀釋劑。
[0043]在一些實(shí)施方案中，可以將MTO反應(yīng)器流出物中的至少一部分進(jìn)料到萃取系統(tǒng)中，用于使用水性溶劑如水或乙二醇去除包含在其中的任何甲醇和/或醚類(lèi)。可以從萃取系統(tǒng)回收具有濃度增加的甲醇和醚類(lèi)的水性餾分。可以從萃取系統(tǒng)中的反應(yīng)器流出物中回收包含甲烷和乙烯并且貧乏甲醇和醚類(lèi)的烴相?？梢噪S后可以將烴相送去用于進(jìn)一步的一次或多次組分分離。在一些實(shí)施方案中，可以在任何進(jìn)一步的一次或多次分離之前，將MTO反應(yīng)器流出物壓縮。
[0044]還可能需要去除可能存在于MTO反應(yīng)器流出物中的二氧化碳。例如，烯烴產(chǎn)品規(guī)格可能需要從MTO反應(yīng)器流出 物中去除二氧化碳。此外，含二氧化碳流暴露在低于升華的溫度可能導(dǎo)致設(shè)備損壞和凍結(jié)管道。通常已知并用于工業(yè)中的方法，如苛性堿溶液(caustic solution)處理或胺吸收,可以用于從MTO反應(yīng)器流出物中去除C02。在一些實(shí)施方案中，可以使反應(yīng)器流出物與苛性堿溶液接觸以分離至少一部分的存在于反應(yīng)器流出物中的二氧化碳。如有必要，則可以在二氧化碳去除級(jí)之前將反應(yīng)器流出物壓縮。
[0045]水在MTO反應(yīng)流出物中的存在可能引起許多問(wèn)題。例如冷卻和/或壓縮反應(yīng)流出物可以導(dǎo)致水冷凝物的形成，所述水冷凝物可能損壞設(shè)備和凍結(jié)管道。因此，基于所采用的工藝方案和溫度，可能需要或可能任選地進(jìn)行使用通常用于工業(yè)中的許多技術(shù)中的一種將反應(yīng)器流出物脫水以去除水。在一些實(shí)施方案中，可以將分子篩干燥劑用于分離至少一部分的水，從而干燥反應(yīng)器流出物。在其它的實(shí)施方案中，可以將化學(xué)干燥劑如乙二醇用于干燥反應(yīng)器流出物。在又其它的實(shí)施方案中，可以將反應(yīng)器流出物中的水的一部分冷凝并可以將剩余的流出物干燥。也可以使用其它通常已知并用于行業(yè)中的脫水技術(shù)。如有必要，可以在水去除級(jí)前將反應(yīng)器流出物壓縮。
[0046]可以將大部分烴副產(chǎn)物和雜質(zhì)從MTO流出物中的乙烯烴由分餾在非深冷溫度分離。例如，可以使用脫丙烷塔以分離C3和較重材料，并且可以使用脫乙烷塔以從乙烯和較輕材料分離乙烷和較重材料。在一些實(shí)施方案中，用于這種非深冷分離的溫度可以高于大約-90°C。在其他實(shí)施方案中，溫度可以高于大約-60°C。在再其他實(shí)施方案中，溫度可以高于大約_40°C。
[0047]特別有挑戰(zhàn)性的分離是乙烯從甲烷和MTO反應(yīng)器流出物內(nèi)歸因于它們的低沸點(diǎn)可以含有的其他輕組分(氫，氮等)的分離。使用分餾分離這些組分將潛在地需要低于大約-100°c的深冷溫度。例如，這種溫度可以經(jīng)由閉環(huán)制冷系統(tǒng)使用專(zhuān)門(mén)的制冷劑流體，另外的制冷壓縮機(jī)，以及制冷循環(huán)獲得。
[0048]可以使用根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的非深冷分離方法從MTO流出物內(nèi)的甲烷和輕產(chǎn)物分離乙烯。例如，可以用使用吸收劑，如C2-C4烴吸收劑的萃取蒸餾在非深冷溫度從MTO反應(yīng)流出物中分離并回收乙烯和高級(jí)烯屬烴類(lèi)?？梢允拱蚁┖图淄榈腗TO反應(yīng)流出物在萃取蒸餾系統(tǒng)中與烴吸收劑接觸，從而可以通過(guò)烴吸收劑吸收至少一部分的乙烯。可以將甲烷和較輕材料作為塔頂餾分回收，并且可以將乙烯和C2-C4烴吸收劑作為底部餾分回收。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到還可以使用乙烯從MTO流出物的其他非深冷分離方法。
[0049]在一些實(shí)施方案中，烴吸收劑可以為C2至C4烴，例如，包括乙烷、丙烷、丙烯、正丁烷、異丁烷、正丁烯和異丁烯中的至少一種。在其它的實(shí)施方案中，烴吸收劑可以基本上由丙烷組成。
[0050]在一些實(shí)施方案中，萃取蒸餾系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)萃取蒸餾和/或蒸餾級(jí)。例如，可以使MTO反應(yīng)器流出物在一個(gè)單塔或一系列多塔內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)設(shè)置的萃取蒸餾和/或蒸餾級(jí)中與烴吸收劑接觸。`
[0051]所述一個(gè)或多個(gè)萃取蒸餾和/或蒸餾級(jí)可以包括塔板和/或填料，以提供足夠的表面用于接觸。在一些實(shí)施方案中，可以使甲醇至烯烴反應(yīng)器流出物和烴吸收劑在萃取蒸餾系統(tǒng)中逆流地接觸。在其它的實(shí)施方案中，可以使甲醇至烯烴反應(yīng)器流出物和烴吸收劑在萃取蒸餾系統(tǒng)中并流地接觸。
[0052]在一些實(shí)施方案中，可以在_`90°C以上的塔頂溫度操作萃取蒸餾系統(tǒng)；在其它的實(shí)施方案中，可以在約_50°C以上的塔頂溫度操作萃取蒸餾系統(tǒng)；在其它的實(shí)施方案中，可以在約-40°C以上的塔頂溫度操作萃取蒸餾系統(tǒng)；在其它的實(shí)施方案中，可以在約_20°C以上的塔頂溫度操作萃取蒸餾系統(tǒng)；在其它的實(shí)施方案中，可以在約-10°C以上的塔頂溫度操作萃取蒸餾系統(tǒng)；在其余的實(shí)施方案中，可以在約-(TC以上的塔頂溫度操作萃取蒸餾系統(tǒng)。
[0053]通常，可以將從萃取蒸餾系統(tǒng)回收的塔頂產(chǎn)物的壓力保持在蒸餾所需和將乙烯吸收到烴吸收劑中所需的水平。在一些實(shí)施方案中，塔頂壓力可以在約0.01MPag至IOMPag的范圍內(nèi)；在其它的實(shí)施方案中，在約0.1MPag至4MPag的范圍內(nèi)；在其它的實(shí)施方案中，在約0.5MPag至3MPag的范圍內(nèi)；在還其它的實(shí)施方案中，在約0.5MPag至IMPag的范圍內(nèi)。
[0054]在一些實(shí)施方案中，可以吸收MTO流出物中至少70%的乙烯并從萃取蒸餾系統(tǒng)作為底部餾分與烴吸收劑一起回收；在其他實(shí)施方案中可以吸收并回收至少80%的乙烯；并且在再其他實(shí)施方案中可以吸收并回收至少90%的乙烯。
[0055]可以將底部餾分進(jìn)一步分離以從烴吸收劑，如C2-C4烴吸收劑回收富乙烯餾分。例如，可以將富乙烯餾分從C2-C4烴吸收劑使用分餾分離。富乙烯餾分中乙烯的濃度可以依賴(lài)于所需的最終使用而變化，如上面指出的。
[0056]使用非深冷分離方法，例如，萃取蒸餾從MTO流出物回收的富乙烯餾分可以使用根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的開(kāi)環(huán)制冷進(jìn)一步過(guò)冷。與其中將分離的制冷劑流體在制冷回路中循環(huán)以便完成富乙烯餾分的過(guò)冷的閉環(huán)制冷相反，根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的開(kāi)環(huán)制冷可以使用過(guò)冷的富乙烯餾分的一部分作為制冷劑。
[0057]例如，可以將富乙烯餾分中的至少一部分進(jìn)料至一個(gè)或多個(gè)熱交換器中的冷凝區(qū)，其中可以將富乙烯餾分經(jīng)由間接熱交換用制冷劑過(guò)冷。
[0058]在一些實(shí)施方案中，熱交換器可以是鍍銅鋁熱交換器，通常稱(chēng)為“冷盒(coldbox) ”。在其他實(shí)施方案中，熱交換器可以是具有適合于深冷操作溫度的特定金屬的殼-管熱交換器。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，還可以使用其他類(lèi)型的熱交換器。
[0059]可以將過(guò)冷的富乙烯餾分從熱交換器的冷凝區(qū)在足夠低的溫度回收以允許在常壓條件儲(chǔ)存，而不帶來(lái)過(guò)多的乙烯閃蒸。在一些實(shí)施方案中，過(guò)冷的富乙烯餾分的溫度可以低于約-100°c ;在其他實(shí)施方案中低于-103°C ;在其他實(shí)施方案中低于-105°C ;并且在再其他實(shí)施方案中低于-110°C，-120°C，或_130°C。
[0060]如上所述，可以將過(guò)冷的乙烯的一部分與甲烷混合以形成用于過(guò)冷乙烯的冷卻劑(混合制冷劑)?？梢允挂蚁?，甲烷，或混合制冷劑膨脹以獲得適合于過(guò)冷乙烯至如上面給出溫度的溫度。在一些實(shí)施方案中，膨脹的混合制冷劑的溫度可以低于_102°C ;在其他實(shí)施方案中低于_105°C ;并且在再其他實(shí)施方案中低于-110°C，-120°C，或_130°C。
[0061]可以之后將急冷的混合制冷劑進(jìn)料至一個(gè)或多個(gè)熱交換器中的冷卻區(qū)域以便將富乙烯餾分經(jīng)由間接熱交換過(guò)冷。之后可以將從一個(gè)或多個(gè)熱交換器中的冷卻區(qū)域回收的混合制冷劑進(jìn)料至MTO工藝，MTO流出物分離系統(tǒng)，或者任一者中使用的制冷系統(tǒng)。
[0062]如上所述，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案提供乙烯產(chǎn)物流至儲(chǔ)存溫度的冷卻或過(guò)冷，其中通過(guò)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)使用乙烯產(chǎn)物 和甲烷作為混合制冷劑提供用于冷卻的制冷劑。有益地，根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的方法提供直接和簡(jiǎn)單方式以將在數(shù)種化學(xué)工藝，包括MTO工藝中產(chǎn)生的富乙烯餾分過(guò)冷。與閉環(huán)制冷系統(tǒng)相反，使用根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的開(kāi)環(huán)制冷不需要分離的制冷流體，并且可以因此允許大量現(xiàn)有管線(xiàn)和設(shè)備，包括現(xiàn)有壓縮機(jī)的再使用。
[0063]根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的方法的另一個(gè)益處是減少的資金設(shè)備和操作成本。例如，使用根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的開(kāi)環(huán)制冷可以消除另外的制冷壓縮機(jī)和/或分離的制冷循環(huán)的成本，或者可以允許較小的槽再壓縮系統(tǒng)的使用。
[0064]根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的方法的再另一個(gè)益處是能夠使用混合制冷獲得比使用單組份制冷可獲得的那些溫度更低的制冷溫度。例如，在閃蒸之前將甲烷注入至過(guò)冷卻的富乙烯餾分可以降低蒸發(fā)溫度，并且，因此，可以降低對(duì)于過(guò)冷可獲得的所得到的混合制冷劑溫度。
[0065]根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的方法的再另一個(gè)益處是潛在地減少送至常壓儲(chǔ)存的富乙烯餾分的閃蒸。例如，閉環(huán)制冷可能不能夠在將富乙烯餾分送至常壓儲(chǔ)存之前將富乙烯餾分的溫度降低至低于大約_102°C，其中當(dāng)進(jìn)料至儲(chǔ)槽時(shí)乙烯可能閃蒸。相反，使用根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的開(kāi)環(huán)制冷可以允許富乙烯餾分至低于_102°C的溫度的過(guò)冷，以便最小化轉(zhuǎn)移至常壓儲(chǔ)存的過(guò)程中的閃蒸。
[0066]根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的方法的再另一個(gè)益處是能夠有效地并成本有效地改進(jìn)現(xiàn)有的MTO工藝以便將從MTO流出物回收的富乙烯餾分過(guò)冷。例如，現(xiàn)有的MTO工藝可以使用非深冷方法，如使用物理吸收劑的萃取蒸餾，用于從MTO流出物中的甲烷分離乙烯。增加僅用于過(guò)冷富乙烯流出物的新的閉環(huán)制冷系統(tǒng)可能是成本不允許的，如上所述。相反，使用開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)以改進(jìn)使用非深冷分離方法的現(xiàn)有MTO工藝可以允許用于過(guò)冷MTO流出物的富乙烯餾分的有效率的和成本有效方法。
[0067]雖然本公開(kāi)內(nèi)容包括有限數(shù)量的實(shí)施方案，但是受益于此公開(kāi)內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在不偏離本公開(kāi)內(nèi)容的范圍的情況下，可以設(shè)計(jì)出其它實(shí)施方案。因此，范圍應(yīng)當(dāng)僅由后附權(quán)利要求書(shū)限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將乙烯急冷至所需儲(chǔ)存溫度的方法，所述方法包括: 將來(lái)自乙烯生產(chǎn)工藝和乙烯回收工藝中的至少一個(gè)的乙烯產(chǎn)物用在低于約-100°c的溫度的冷卻劑經(jīng)由間接熱交換冷卻，以降低所述乙烯產(chǎn)物的溫度； 將經(jīng)冷卻的乙烯產(chǎn)物的一部分與甲烷混合以形成所述冷卻劑； 在所述冷卻之前，使所述冷卻劑、所述甲烷和經(jīng)冷卻的乙烯的所述部分中的至少一種膨脹以將所述冷卻劑的溫度降低至低于-100°C ;和 將所述經(jīng)熱交換的冷卻劑進(jìn)料至所述乙烯生產(chǎn)工藝、所述乙烯回收工藝以及開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)中的至少一個(gè)。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述乙烯產(chǎn)物在約-10°c至約-50°c的范圍內(nèi)的溫度并且所述經(jīng)冷卻的乙烯產(chǎn)物在低于_90°C的溫度。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述經(jīng)冷卻的乙烯產(chǎn)物在低于-100°C的溫度。
4.權(quán)利要求3所述的方法，所述方法還包括將所述經(jīng)冷卻的乙烯產(chǎn)物進(jìn)料至常壓貯槽。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述乙烯生產(chǎn)工藝是甲醇至烯烴工藝或其中所述乙烯回收工藝包括用于回收在甲醇至烯烴工藝中產(chǎn)生的乙烯的乙烯回收系統(tǒng)。
6.一種用于甲醇至烯烴的轉(zhuǎn)化的方法，所述方法包括: 使甲醇與催化劑在甲醇至烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)中接觸； 從所述甲醇至烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)回收流出物，所述流出物包含甲烷，乙烷，乙烯和C3+烴；在高于大約_90°C的溫度，分離所述流出物，以回收包含所述甲烷的輕餾分和包含所述乙烷、所述乙烯和所述C3+烴的重餾分； 分離所述重餾分，以形成富乙烷餾分，富乙烯餾分，以及包含所述C3+烴的一個(gè)或多個(gè)懼分； 將所述富乙烯餾分用在低于約-100°C的溫度的冷卻劑經(jīng)由間接熱交換冷卻； 將所述經(jīng)冷卻的富乙烯餾分的一部分與甲烷混合以形成所述冷卻劑； 在所述冷卻之前，使所述冷卻劑，所述甲烷和經(jīng)冷卻的乙烯的所述部分中的至少一種膨脹以將所述冷卻劑的溫度降低至低于-100°C ;和 將所述經(jīng)熱交換的冷卻劑進(jìn)料至下列各項(xiàng)中的至少一個(gè):所述甲醇至烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)，所述分離所述流出物，以及所述甲醇至烯烴反應(yīng)器系統(tǒng)和所述分離所述流出物的至少一個(gè)中使用的開(kāi)環(huán)制冷系統(tǒng)。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中所述富乙烯餾分在約-10°C至約_50°C的范圍內(nèi)的溫度并且經(jīng)冷卻的富乙烯餾分在低于_90°C的溫度。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其中經(jīng)冷卻的乙烯富乙烯餾分在低于-100°C的溫度。
9.權(quán)利要求8所述的方法，所述方法還包括將經(jīng)冷卻的乙烯產(chǎn)物進(jìn)料至常壓貯槽。
10.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述富乙烯餾分包含至少98重量％的乙烯。
11.權(quán)利要求6所述的方法，所述方法還包括將間接熱交換中的經(jīng)熱交換的冷卻劑與下列各項(xiàng)中的至少一個(gè)接觸:制冷劑，包含所述C3+烴的所述一個(gè)或多個(gè)餾分中的至少一個(gè)，以及所述流出物。
12.權(quán)利要求6所述的方法，其中所述分離所述重餾分包括: 在一個(gè)或多個(gè)蒸餾單元中分餾所述重餾分以將所述乙烯與所述乙烷和所述C3+烴分離； 從所述一個(gè)或多個(gè)蒸餾單元回收所述富乙烯餾分。
13.權(quán)利要求6所述的方法，其中使用所述輕餾分中的至少一部分作為所述冷卻劑的甲烷部分。
14.權(quán)利要求6所述的方法，其中所述分離所述流出物包括: 將所述流出物和所述重餾分中的至少一個(gè)與吸收劑在萃取蒸餾單元中接觸，以使所述乙烯分配至所述吸附劑中；和 將所述乙烯與所述吸收劑分離。
【文檔編號(hào)】C07C1/20GK103502186SQ201280021889
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月24日
【發(fā)明者】斯蒂芬·德哈恩 申請(qǐng)人:魯姆斯科技公司