專利名稱：混合相前餾分乙炔加氫的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在烯烴生產(chǎn)裝置中乙炔組分加氫的工藝。
在高溫下使烴類轉(zhuǎn)化的工藝，例如蒸汽熱裂解或者催化裂解，可提供不飽和烴，例如乙烯，乙炔，丙烯，丁二烯，丁烯，如甲烷、氫氣及一氧化碳的輕組分和沸點在汽油范圍的烴類。因此，由這些工藝得到的具有兩個或更多個碳原子的氣相單烯烴還含有一定量的更高不飽和度的烴類。這些烴類的含量取決于轉(zhuǎn)化處理的強度，但是這些烴的含量通常太低，從而要分離它們并將它們應(yīng)用在石油化工領(lǐng)域是不經(jīng)濟(jì)的。乙炔必須從乙烯和丙烯餾分中脫除掉就屬于這種情況。
至今，在先有技術(shù)中有許多專利敘述了用于這些化合物的選擇性加氫的催化劑組分。這些先有專利公開的例子有La Hue等人的美國專利3，679，762;Cosyns等人的美國專利4，571，442;Cosyns等人的美國專利4，347，392;Montgomery的美國專利4，128，595;Cosyns等人的美國專利5，059，732和Liu等人的美國專利4，762，956。
然而，在先有技術(shù)的烯烴裝置中，乙炔加氫反應(yīng)器放置在裝置的后端。因此，先有技術(shù)工藝，例如法國石油研究院的Acetex工藝，需要外部液體溶劑，并且由于壓力對于乙炔和一氧化碳濃度偏離額定值是很敏感的，因此必需小心控制氫氣比、一氧化碳的含量及反應(yīng)器進(jìn)口溫度。
而且，在烯烴裝置的前端使用乙炔加氫反應(yīng)器的先有設(shè)計出現(xiàn)過操作不正常的現(xiàn)象，這些不正常現(xiàn)象是由于在裝置的最初開工階段由新鮮催化劑的敏感性和活性所造成的溫度偏離額定值而產(chǎn)生的。一般地說，前端裝置要求采用多床層以減少溫度上升，從而減少不正常現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性。
為此，需要一種能將烯烴裝置的工藝物流的前餾分中的乙炔進(jìn)行加氫并能克服如上面所討論的先有技術(shù)工藝的缺點的方法。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于將存在于將烯烴生產(chǎn)裝置前餾分中的乙炔進(jìn)行加氫的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于將烯烴裝置中的乙炔的進(jìn)行加氫的方法，該方法不需要外部液體溶劑。
本發(fā)明還有另外一個目的是提供一種用于將烯烴生產(chǎn)裝置中的乙炔進(jìn)行加氫的方法，該方法減少了對乙炔和一氧化碳濃度偏離額定值的敏感性，以及脫丙烷塔的不正?，F(xiàn)象。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種用于將烯烴生產(chǎn)裝置中的前餾分乙炔進(jìn)行加氫的方法，該方法減少了對在最初開工時由于新鮮催化劑的敏感性和活性而產(chǎn)生的溫度偏離額定值的敏感性。
本發(fā)明還有再一個目的是提供一種用于將乙烯生產(chǎn)裝置中的乙炔進(jìn)行加氫的方法，該方法更為安全。
本發(fā)明還有再另一個目的是提供一種用于將烯烴生產(chǎn)裝置中的乙炔進(jìn)行加氫的方法，該方法提高了乙炔加氫的選擇性。
本發(fā)明也還有另一個目的是提供一種能降低對溫度不正常現(xiàn)象的敏感性的工藝，該工藝只用一個混合相反應(yīng)器和一個小的氣相清洗系統(tǒng)。


圖1描繪了本發(fā)明一個優(yōu)選工藝實施方案的流程圖。
圖2描繪了本發(fā)明另一個實施方案的流程圖。
本發(fā)明提供一種用于存在于烯烴生產(chǎn)裝置的工藝物流中的乙炔加氫的方法。更具體地說，本發(fā)明仔細(xì)考慮采用一種混合相加氫反應(yīng)器，該反應(yīng)器位于前脫丙烷塔的下游側(cè)和進(jìn)一步的分離設(shè)備，如脫甲烷塔和脫乙烷塔的上游側(cè)。
因此，總的來說，本發(fā)明提供一種用于處理含有丁烷、丁烯、丙烷、丙烯、乙烷、乙烯、乙炔、甲烷、氫氣、一氧化碳和它們的混合物的原料流的工藝，該工藝依次包括下列步驟(Ⅰ)將原料流進(jìn)行脫丙烷以生成一種含有大部分C4+組分的液體流和含有大部分C3與較輕組分的氣相流;(Ⅱ)將在氣相流中的乙炔組分在一個混合相加氫區(qū)進(jìn)行選擇性加氫;和(Ⅲ)將存在于從混合相加氫區(qū)來的流出物中的組分進(jìn)行進(jìn)一步分離。
令人驚奇的是，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)通過將前脫丙烷塔的下游側(cè)和進(jìn)一步的分離設(shè)備的上游側(cè)的乙炔進(jìn)行選擇性加氫，對于混合相乙炔加氫反應(yīng)來說，前脫丙烷塔能用來提供液體清洗或冷卻的效果。因此，混合相乙炔加氫反應(yīng)是在前脫丙烷塔的熱泵回路中進(jìn)行的。
如此，本發(fā)明者意想不到地發(fā)現(xiàn)可以減少使C2炔烴完全加氫的前加氫反應(yīng)裝置的數(shù)目，還發(fā)現(xiàn)該加氫裝置能更好地容許一氧化碳和乙炔濃度的偏離，以及脫丙烷塔的不正?，F(xiàn)象。而且，在操作時，反應(yīng)器可模似一種等溫反應(yīng)器，提供了一種改善的加氫選擇性和安全性。
實例參見圖1，在管線2中的含有烯烴的氣相原料流，例如從原油蒸汽裂解裝置中得到的，在熱交換器4中由涼水冷卻。管線6中已冷卻的原料在熱交換器8中通過與C3冷凍劑進(jìn)行熱交換進(jìn)一步冷卻并部分冷凝，然后通過管線10進(jìn)料到分離塔12中。含有大部分重組分原料流的液體通過管線14從分離塔12排出，并經(jīng)泵16通過管線18泵入到聚結(jié)器20中。從聚結(jié)器20排出的液體經(jīng)管線22進(jìn)料到干燥器24中，然后干燥的物流通過管線26進(jìn)料到高壓脫丙烷塔36的下部。
含有大部分輕組分的原料流氣相流通過管線28從分離塔12排出并進(jìn)入到干燥器30。已干燥的氣相流通過管線32從干燥器30抽出。在管線32中的氣相流然后與管線38中的氣相流進(jìn)行間接熱交換(在下文更具體地描述)并通過管線34進(jìn)料到高壓脫丙烷塔36的上部。
高壓脫丙烷塔36的操作壓力范圍為150磅/平方英寸～300磅/平方英寸，并裝備有再沸器39。含有基本上所有的C4+組分和部分C3組分的液體通過管線37從高壓脫丙烷塔36抽出去進(jìn)一步加工，例如送至低壓脫丙烷塔的下游。
含有諸如甲烷、乙烯、丙烯、丙烷和乙炔的輕組分的氣相流從脫丙烷塔36經(jīng)管線38抽出，該物流與來自分離塔12的氣相流在熱交換器40中進(jìn)行熱交換。脫丙烷塔氣相排出物然后通過管線42直接進(jìn)入到壓縮機44中。
壓縮機44中的氣相排出物通過管線46排出，在管線48中與從管線96來的循環(huán)液體進(jìn)行混合，在熱交換器50中，由冷卻水進(jìn)行冷卻和部分冷凝，然后通過管線52直接進(jìn)入到混合相乙炔加氫反應(yīng)器54中。如此，前脫丙烷塔為混合相乙炔加氫反應(yīng)器提供冷卻和液洗。
混合相乙炔加氫反應(yīng)器54在相對低的溫度范圍(約0℃～約40℃)和相對中等的壓力范圍(約200磅/平方英寸～約600磅/平方英寸)下，在Ⅷ族金屬加氫催化劑，更好為鋁載鈀催化劑存在下進(jìn)行操作。
混合相產(chǎn)物流出物通過管線56從混合相乙炔加氫反應(yīng)器54抽出并通過冷卻器57和管線58引入到分離塔59而分離成一種液相流和一種氣相流。從分離塔59分離出的管道60中的富含C3組分的液體然后引入到高壓脫丙烷塔36的頂部作為回流液。
從分離塔59分離出的氣相從管線64抽出，在熱交換器66中如用蒸汽進(jìn)行加熱，并通過管道68進(jìn)入到氣相加氫反應(yīng)器70中。
任何熟知的選擇性乙炔加氫催化劑都可用在本發(fā)明氣相加氫反應(yīng)器70中。第Ⅷ族金屬加氫催化劑是最普遍使用的，而且是目前較好的催化劑。第Ⅷ族金屬加氫催化劑通常與一種載體，如氧化鋁締合。一種已成功應(yīng)用的催化劑是浸漬了約0.1%重量鉑的低表面積的粒狀氧化鋁。可使用的其它催化劑的例子包括阮內(nèi)鎳、載釕氧化鋁、載砷化鎳氧化鋁等以及它們的混合物。催化劑通常含有按催化劑總重量計約0.01%～約1%范圍的第Ⅷ族金屬，這些和其它催化劑已居文獻(xiàn)中更具體地公開了。
按照本發(fā)明，在氣相乙炔加氫反應(yīng)器70中采用的加氫處理條件可根據(jù)被處理物流的組成性質(zhì)而適當(dāng)變化。通常地，溫度和壓力要足以完成進(jìn)料到氣相加氫反應(yīng)器70的物流中所含的基本上所有的C2乙炔的加氫。一般地，加氫工藝在溫度范圍為約10℃～約200℃和壓力范圍為約200磅/平方英寸～600磅/平方英寸下進(jìn)行操作。在加氫過程中，氫氣的流量至少能夠滿足使乙炔轉(zhuǎn)化成乙烯的化學(xué)計量的要求，而且一般地在約1～100摩爾氫氣/1摩爾乙炔的范圍。反應(yīng)時間可從幾秒到幾小時不等，而且一般地在約1～6秒的范圍?？刹捎霉潭ù泊呋瘎┗蚓ū炯夹g(shù)的人們所熟知的其它類型的接觸方法進(jìn)行工藝過程。
通過管線72從氣相乙炔加氫反應(yīng)器70抽出流出物并使其通過由熱交換器74和78組成的冷箱，在冷箱中的流出物由C3冷卻劑進(jìn)行冷卻和部分冷凝。管線80里的已冷卻的流出物隨后進(jìn)入到分離塔80中從而分離成一種氣相物流和一種液相物流。
富含包括有乙烯、甲烷和氫氣的輕組分的氣相從分離塔82通過管線84排出并送到下游的脫甲烷塔和/或脫乙烷塔和其它用于進(jìn)一步分離各個組分的分離設(shè)備。
將富含丙烯和丙烷的液體從分離塔82通過管線86抽出并通過管線90由泵88進(jìn)行泵送。管線90中的部分液體可以通過管線94按所要求的，在管線62中與管線60中的物流合并，作為高壓脫丙烷塔的回流液。管線90中的部分液體可通過管線96與管線46中的物流在管線48中合并，作為混合相加氫反應(yīng)器54的進(jìn)料。過量的液體可通過管線85作為下游分離系統(tǒng)的進(jìn)料。
對于熟悉本技術(shù)的人可根據(jù)以上詳細(xì)描述得到啟發(fā)從而對本發(fā)明做各種改變。例如，可采用任何已知的加氫催化劑。而且，反應(yīng)器可以是固定床形式或其它對乙炔加氫工藝有用的形式。另一方面，本發(fā)明還仔細(xì)考慮了在烯烴裝置的前端可以使用混合相加氫反應(yīng)器而不使用前脫丙烷塔。參見圖2，其中為便于理解，相似的部分用圖1中對應(yīng)的編號表示。所有這類顯而易見的改變均在附錄的權(quán)利要求所要求的范圍內(nèi)。
上面所提及的專利、專利申請和出版物均作為參考文獻(xiàn)，特此收編。
權(quán)利要求
1.一種用于烯烴生產(chǎn)裝置中乙炔加氫的工藝，依次包括下列步驟(Ⅰ)將烯烴裝置的原料流流經(jīng)脫丙烷塔以生成富含C4組分的液相流和富含C3及輕組份并含有乙炔的氣相流，(Ⅱ)將所說的氣相流與作為所說的脫丙烷塔的回流液進(jìn)行混合并流經(jīng)混合相加氫反應(yīng)區(qū)以進(jìn)行所說氣相流中的至少一部分乙炔的選擇性加氫，(Ⅲ)將來自混合相加氫反應(yīng)區(qū)的流出物進(jìn)料到氣相加氫反應(yīng)器；和(Ⅳ)將來自氣相加氫反應(yīng)區(qū)的流出物進(jìn)料到進(jìn)一步的分離區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所定義的工藝，其中所說的烯烴裝置的原料流是來自蒸汽熱裂解裝置的產(chǎn)物流。
3.如權(quán)利要求1所定義的工藝，其中所說的烯烴裝置原料流來自催化裂解煉油裝置的排放氣。
4.如權(quán)利要求1所定義的工藝，其中所說的烯烴裝置原料流含有丁烷、丁烯、丙烷、丙烯、乙烷、乙烯、乙炔、甲烷、氫氣、一氧化碳和它們的混合物。
5.如權(quán)利要求1所定義的工藝，其中所說的脫丙烷塔在約150磅/平方英寸～300磅/平方英寸的范圍的高壓下進(jìn)行操作。
6.如權(quán)利要求1所定義的工藝，其中所說的混合相加氫反應(yīng)區(qū)在約10℃～約40℃溫度和在約200磅/平方英寸～約600磅/平方英寸的壓力下，在第Ⅷ族金屬加氫催化劑存在下進(jìn)行操作。
7.如權(quán)利要求6所定義的工藝，其中所說的混合相加氫反應(yīng)催化劑選自阮內(nèi)鎳、載鈀氧化鋁、載釕氧化鋁、載砷化鎳氧化鋁和它們的混合物那一類。
8.如權(quán)利要求1所定義的工藝，其中所說的進(jìn)一步分離區(qū)包括脫甲烷、脫乙烷以及它們的組合等區(qū)。
9.如權(quán)利要求1所定義的工藝，其中所說的氣相加氫反應(yīng)在含有第Ⅷ族金屬加氫催化劑的催化劑存在下進(jìn)行操作。
10.如權(quán)利要求9所定義的工藝，其中所說的氣相加氫催化劑含有按催化劑載體上總的催化劑重量計其量為約0.01～約1%的第Ⅷ族金屬。
11.如權(quán)利要求10所定義的工藝，其中所說的氣相加氫催化劑選自阮內(nèi)鎳、載鈀氧化鋁、載釕氧化鋁、載砷化鎳氧化鋁和它們的混合物那一類。
12.如權(quán)利要求10所定義的工藝，其中所說的氣相加氫催化劑是浸漬有約0.1%重量鈀的低表面積粒狀氧化鋁。
13.如權(quán)利要求1所定義的工藝，其中所說的氣相加氫反應(yīng)區(qū)在范圍為約10℃～約200℃的溫度和范圍為約200磅/平方英寸～約600磅/平方英寸壓力下進(jìn)行操作。
14.如權(quán)利要求8所定義的工藝，其中來自所說的混合相加氫反應(yīng)區(qū)的流出物分離成一種液相物流和一種氣相物流，液相物流作為回流液循環(huán)回到脫丙烷塔區(qū)的頂部而氣相物流則通到氣相加氫反應(yīng)區(qū)。
15.在包含乙炔加氫的烯烴生產(chǎn)裝置中，改進(jìn)之處包括使喚脫丙烷塔區(qū)的下游和進(jìn)一步分離區(qū)的上游進(jìn)行乙炔加氫反應(yīng)。
16.在烯烴生產(chǎn)裝置中用于乙炔加氫的工藝，包括以下步驟(a)將含有烯烴的原料通過冷箱以使所說的原料冷卻并至少部分冷凝;(b)將所說的已冷卻和部分冷凝的原料進(jìn)料到分離區(qū)以生成第一液相物流和第一氣相物流;(c)將所說的第一液相物流進(jìn)料到脫丙烷塔的下部;(d)將所說的第一氣相物流進(jìn)料到所說的脫丙烷塔的上部;(e)在所說的脫丙烷塔中將所說的第一液相物流和所說的第一氣相物流分離成富含C4組分的第二液相物流和富含C3和較輕組分的第二氣相物流，所說的脫丙烷塔在150磅/平方英寸～300磅/平方英寸范圍的壓力下進(jìn)行操作;(f)將所說的富含C3和較輕組分的第二氣相物流進(jìn)行冷卻和部分冷凝并將所說的已冷卻和部分冷凝的物流進(jìn)料到混合相加氫反應(yīng)區(qū);(g)在所說的混合相加氫反應(yīng)區(qū)將至少一部分乙炔進(jìn)行選擇性加氫。(h)在步驟(g)中將來自所說的混合相加氫反應(yīng)區(qū)的流出物通到一個分離區(qū)使所說的流出物分離成第三液相物流和第三氣相物流;(i)將所說的第三液相物流作為回流液循環(huán)到脫丙烷塔的頂部;(j)所說的第三氣相物流通到氣相加氫反應(yīng)區(qū)以便將所說的第三氣相物流中所含的幾乎所有剩余的乙烴進(jìn)行選擇性加氫;(k)將來自所說的氣相加氫反應(yīng)區(qū)的流出物進(jìn)行冷卻和部分冷凝;(l)將來自步驟(k)的已冷卻和部分冷凝的流出物分離成第四液相物流和第四氣相物流;(m)將所說的第四液相物流作為回流液循環(huán)回到所說的脫丙烷塔中，或作為原料流循環(huán)回到所說的混合相加氫反應(yīng)區(qū);和(n)將第四氣相物流進(jìn)料到包含脫甲烷塔、脫乙烷塔或它們組合的下游分離區(qū)。
17.一種用于烯烴生產(chǎn)裝置中的乙炔加氫的工藝，包括以下步驟(a)將含有烯烴的原料通到混合相加氫反應(yīng)區(qū)以便將所說的含有烯烴的原料中的至少一部分乙炔進(jìn)行選擇性加氫;(b)將來自(a)步驟的流出物通到氣相加氫反應(yīng)器中以便將所說的流出物中幾乎所有剩余的乙炔進(jìn)行選擇性加氫從而形成第二流出物;(c)使來自(b)步驟的所說的第二流出物冷卻并部分冷凝以形成一種氣相和一種液相;(d)將所說的氣相和液相進(jìn)行分離;和(e)使至少一部分所說的液相循環(huán)到所說的混合相加氫反應(yīng)區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明通過將前脫丙烷塔的下游和如脫甲烷塔和/或脫乙烷塔的進(jìn)一步分離區(qū)的上游的乙炔進(jìn)行選擇性加氫來提供一種用于烯烴生產(chǎn)裝置工藝物流中的乙炔進(jìn)行選擇性加氫的改良工藝。
文檔編號C07C7/167GK1098709SQ9410574
公開日1995年2月15日 申請日期1994年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月12日
發(fā)明者R·H·麥居, E·B·?？怂?申請人:史東及韋伯斯特工程公司