CN102099314B - Oto方法与直接dme合成的联合 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在氧合物至烯烃转化中利用来自DME合成的产物的方法和系统，包括将DME反应器排出物从DME反应器中移出，其中所述DME排出物包括DME、水和甲醇；在液气分离器中从所述DME反应器排出物中分离二氧化碳气体，以制备脱气排出物流。所述方法和系统可包括将所述脱气排出物流给料至氧合物至烯烃转化反应器中，以制备含烯烃排出物，其中所述含烯烃排出物进一步包括氧合物。

Description

OTO方法与直接DME合成的联合
技术领域
本文描述的方法和系统涉及二甲醚(DME)合成与氧合物向烯烃(OTO)转化的联合。
背景技术
烯烃可通过包括催化转化或蒸汽裂化方法等各种方法从诸如石油或氧合物等烃进料来制备。轻质烯烃如乙烯和/或丙烯是特别需要的烯烃产物，这是因为它们可用于生产塑料和其它化合物。例如，乙烯可用于制备各种聚乙烯塑料和其它化学品，如聚氯乙烯、环氧乙烷、乙苯和醇。丙烯可用于制备各种聚丙烯塑料和其它化学品，如丙烯腈和环氧丙烷。
氧合物进料在生产烯烃中特别有吸引力，这是因为它们获得自多种原料，包括煤、天然气、回收塑料、来自工业的各种碳废物流，和来自农业的各种产品和副产品。DME是氧合物进料的一个实例，可用在氧合物至烯烃转化的工艺中。
DME可通过若干方法合成。例如，DME可通过在含甲醇脱水催化剂的脱水单元中，将甲醇脱水为DME和副产物水来制备，在此脱水单元中，甲醇流首先通过在含甲醇合成催化剂的气相反应器中将合成气(即含氢气和一氧化碳的合成气流)转化为甲醇来制备。作为另一个实例，将合成气转化步骤和甲醇脱水步骤在包括浆态鼓泡塔反应器(SBCR)的单个单元中合并，所述浆态鼓泡塔反应器包含具有甲醇合成官能度和甲醇脱水官能度的双官能催化剂。
发明内容
本文所述的方法和系统涉及DME合成与氧合物至烯烃转化的联合。更具体地，本文所述的方法和系统涉及在将氧合物至烯烃转化中利用来自DME合成的产物。
一方面，一种在氧合物至烯烃转化中利用来自DME合成的产物的方法，包括将DME反应器排出物从DME反应器中移出，其中所述DME排出物包括DME、水和甲醇；在液气分离器中从所述DME反应器排出物中分离二氧化碳气体，以制备脱气排出物流；将所述脱气排出物流提供至DME塔，以制备DME进料和溶剂流，其中所述溶剂流包括甲醇和水；将所述DME进料给料至氧合物至烯烃转化反应器中，以制备含烯烃排出物，其中所述含烯烃排出物进一步包括氧合物；和使至少一部分所述含烯烃排出物与所述溶剂流在溶剂接触区接触，以制备含烯烃萃余物流和含氧合物萃取物。所述方法也可包括分离含烯烃排出物，以制备含轻质烯烃馏分和含重质烯烃馏分，其中所述含轻质烯烃馏分包括乙烯，且所述含重质烯烃馏分包括C4+烯烃。在此类实例中，在所述接触步骤中的部分所述含烯烃排出物可为所述含轻质烯烃馏分或所述含重质烯烃馏分。在一些实例中，至少一部分所述溶剂流可在第一接触区接触所述含轻质烯烃馏分，且在第二接触区接触所述含重质烯烃馏分。
另一方面，一种在氧合物至烯烃转化中利用来自DME合成的产物的方法，包括：将DME反应器排出物从DME反应器中移出，其中所述DME排出物包括DME、水和甲醇；在液气分离器中从所述DME反应器排出物中分离二氧化碳气体，以制备脱气排出物流；和将所述脱气排出物流给料至氧合物至烯烃转化反应器中，以制备含烯烃排出物，其中所述含烯烃排出物进一步包括氧合物。
第三方面，一种在氧合物至烯烃转化中利用来自DME合成的产物的系统，包括：DME反应器，所述DME反应器制备DME反应器排出物，其中所述DME排出物包括DME、水和甲醇；液气分离器，所述气液反应器从所述DME反应器排出物中接收所述DME反应器排出物并分离二氧化碳气体，以制备脱气排出物流；DME塔，所述DME塔接收所述脱气排出物流并制备DME进料和溶剂流，其中所述溶剂流包括甲醇和水；氧合物至烯烃转化反应器，其中所述氧合物至烯烃转化反应器接收所述DME进料并制备含烯烃排出物，其中所述含烯烃排出物进一步包括氧合物；和溶剂接触区，所述溶剂接触区使至少一部分所述含烯烃排出物与所述溶剂流接触，以制备含烯烃塔顶馏出物流和含氧合物萃取物。
附图说明
选择具体实例来说明和描述，且具体实例显示在附图中，构成申请文件的一部分。
附图说明了联合的DME合成和OTO方法的简易流程图。
具体实施方式
附图说明了将DME合成与氧合物向烯烃(OTO)转化联合的一个实例。如附图所示，DME反应器100接收进料流98，并产生DME反应器排出物102。DME排出物包括DME、水和甲醇。DME反应器排出物102可从DME反应器100中移出并被送至第一液气分离器104。在被送至第一液气分离器104前，DME反应器排出物102可经历其它处理，如在热交换器中经历热交换。第一液气分离器104可优选为二氧化碳(CO2)塔，且接收DME反应器排出物102并将二氧化碳气体从DME反应器排出物中分离，以制备脱气排出物流106和二氧化碳(CO2)流108。
脱气排出物流106包括DME、水和甲醇。可将脱气排出物流106给料至氧合物至烯烃转化反应器118，以作为全部或部分氧合物进料流104。或者，可将脱气排出物流106提供至第二液气分离器110。第二液气分离器110优选为DME塔，所述DME塔接收脱气排出物流106并产生DME进料112和溶剂流116。可将DME进料112给料至氧合物至烯烃转化反应器118，以作为全部或部分氧合物进料流114。优选地，溶剂流116基本上不含DME，且包含至少相当一部分来自脱气排出物流106的甲醇。
氧合物至烯烃转化反应器118可接收脱气排出物流106或氧合物进料流114中的DME进料112，且使氧合物进料流114与催化剂在反应条件下反应，以产生含烯烃排出物120。氧合物进料流114可为液体、蒸气或它们的组合。氧合物进料流114可为加热的氧合物进料，所述氧合物进料在被引入至氧合物至烯烃转化反应器118前已经历过加热步骤，如与反应器排出物流或其它工艺流的间接热交换。例如，在被给料至氧合物至烯烃转化反应器118前，可将脱气排出物流106或DME进料112加热，且此加热可发生在与含烯烃排出物进行间接热交换的热交换器中。
氧合物至烯烃转化反应器118可为适用于OTO方法的任何催化反应器，包括如固定床反应器、流化床反应器、混合反应器和提升管反应器。氧合物至烯烃转化反应器118可包括单个区或多个区，且优选包括含催化剂的反应区和分离区。氧合物至烯烃转化反应器118中所含的催化剂可为适用于OTO方法的任何催化剂，且优选为分子筛。分子筛包括如AEI、AFT、APC、ATN、ATT、ATV、AWW、BIK、CAS、CHA、CHI、DAC、DDR、EDI、ERI、GOO、KFI、LEV、LOV、LTA、MON、PAU、PHI、RHO、ROG、THO、AFO、AEL、EUO、HEU、FER、MEL、MFI、MTW、MTT、TON、EMT、FAU、ANA、BEA、CFI、CLO、DON、GIS、LTL、MER、MOR、MWW和SOD，以及它们的替代形式。优选的分子筛催化剂包括沸石、铝磷酸盐(ALPO)分子筛和硅铝磷酸盐(SAPO)分子筛，以及它们的替代形式。
在氧合物至烯烃转化反应器118中，使氧合物进料流114经历适用于产生所需催化转换水平且产出含烯烃排出物120的反应条件。在一些实例中，反应温度可为200℃至700℃，优选250℃至600℃，且更优选300℃至500℃。反应压力可为任何适合的压力，包括自生的压力，且可优选为从0.1kPa至5MPa，更优选从5kPa至1MPa，且最优选从20kPa至500kPa。术语反应压力是指进料的分压，因为其涉及氧合物化合物和/或其混合物，且不包括任何稀释剂(如果存在的话)的分压。氧合物转化反应的WHSV是催化反应器102中另一可改变的因子，所述WHSV是指在反应区的催化剂中单位重量分子筛每小时进入反应区的总氧合物的重量。进入反应区的总氧合物包括气相和液相的全部氧合物。虽然催化剂可包含起惰性物、填料或粘结剂作用的其它材料，但是WHSV通常仅使用反应区内催化剂中分子筛的重量计算。WHSV优选足够高，以在反应条件下以及反应器结构和设计内保持催化剂为流化态。优选地，WHSV可为从1hr-1至5000hr-1，更优选从2hr-1至3000hr-1，且最优选从4hr-1至1500hr-1。氧合物转化率可为任何适合的转化率，且优选保持足够高以避免商业上不能接受的进料循环水平。优选地，氧合物转化率可为从50％至100％，更优选从95％至100％。
含烯烃排出物120可包括轻质烯烃、水和氧合物。例如，含烯烃排出物120可包括二甲醚、乙烯、丙烯、C4至C6烯烃，以及少量的其它烃和氧合物。当从烯烃反应器118排出时，含烯烃排出物120可为具有相对高温度，如350℃至600℃(660℉至1110℉)的蒸气产物流。含烯烃排出物120可从氧合物至烯烃转化反应器118中移出，且可经历进一步的处理，以将含烯烃排出物120分离为各种产物流。例如，可将含烯烃排出物120分离，以产生含轻质烯烃馏分和含重质烯烃馏分，其中含轻质烯烃馏分包括乙烯，且含重质烯烃馏分包括C4+烯烃。
如附图所示，可将含烯烃排出物120送至骤冷单元122。在骤冷单元122中，通过使含烯烃排出物120接触骤冷介质，可将水和其它多余副产物从含烯烃排出物120中去除。骤冷介质可为液体，且优选为水。骤冷单元产生蒸气产物馏分124，所述蒸气产物馏分124可以包括轻质烯烃、二甲醚、甲烷、CO、CO2、乙烷和丙烷，以及在骤冷单元122中不冷凝的任何水和未反应的氧合物进料流。骤冷单元也产生液体产物馏分126，所述液体产物馏分126可包括水、未反应的氧合物进料、催化剂碎屑和氧合物转化副产物，如重烃(通常定义为C5或更高级的烃)。
可将蒸气产物馏分124送至产生纯轻质烯烃流130和塔底物流132的产物分离器128。可将纯轻质烯烃流130送至轻质烯烃回收工艺，以用于进一步处理和产物分离。例如，可将纯轻质烯烃流130送至DME气提区140。在被送至DME气提区140前，纯轻质烯烃流130可经历一个或多个压缩阶段或其它步骤。DME气提区分离纯轻质烯烃流130，以产生含轻质烯烃馏分136和含重质烯烃馏分142。含轻质烯烃馏分136包括轻质烯烃，如乙烯，且含重质烯烃馏分142包括C4+烯烃。
可将含轻质烯烃馏分136送至第一溶剂接触区148，在此第一溶剂接触区148中，含轻质烯烃馏分136可接触溶剂，以去除DME和其它氧合物。类似地，可将含重质烯烃馏分142送至第二溶剂接触区144，在此第二溶剂接触区144中，含重质烯烃馏分142可接触溶剂。
在溶剂接触区中使用的一个适合的溶剂源为溶剂流116。可从上述DME合成方法中回收的溶剂流116可包括甲醇和水。可将溶剂流116送至在氧合物向系统转化反应器118的下游的OTO回收序列中的单元。例如，通过在溶剂接触区中使至少一部分含烯烃排出物120接触至少一部分溶剂流116以产生含烯烃塔顶馏出物流和含氧合物萃取物，在从含烯烃排出物120或从含烯烃排出物120的分离部分回收氧合物中，可将溶剂流116用作溶剂。
为了提供最佳的溶剂性能水平，在溶剂流在溶剂接触区中接触含烯烃排出物前，可将水加入溶剂流116或从溶剂流116去除。如果需要主要或基本上含甲醇的溶剂流，可随后将全部或基本上全部的水从溶剂流116中去除。例如，可利用液气分离器，以在溶剂流在溶剂接触区中接触含烯烃排出物前，将水从溶剂流中去除。
溶剂接触区可为液-液萃取区，蒸气-液体萃取区或萃取蒸馏萃取区。如图所示，可将溶剂流116或其第一部分138提供至第二溶剂接触区144。可将溶剂流116或其第二部分134提供至第一溶剂接触区148。如上所述，可将含重质烯烃馏分142提供至第二溶剂接触区144。在此实例中，溶剂流116可在第二溶剂接触区144中接触含重质烯烃馏分142，以产生第一含烯烃萃余物流152和第一含氧合物萃取物146。在上述另一实例中，可将含轻质烯烃馏分136提供至第一溶剂接触区148中。在此实例中，溶剂流116可接触含轻质烯烃馏分136，以产生第二含烯烃萃余物流152和第二含氧合物萃取物150。可将第一含氧合物萃取物146或第二含氧合物萃取物150或两者送至氧合物至烯烃转化反应器118中。
从前述可知，虽然本文以描述了具体实例以用于说明，但在不脱离此公开精神或范围下可进行各种修改。因此，前述说明被认为是说明性的而非限制性的，且随后的权利要求，包括其等价形式，意在具体指出和明确所要求保护的主题。

Claims (8)

1.一种在氧合物至烯烃转化中利用来自DME合成的产物的方法，所述方法包括以下步骤：
将DME反应器排出物从DME反应器中移出，其中所述DME排出物包括DME、水和甲醇；
在液气分离器中从所述DME反应器排出物中分离二氧化碳气体，以制备脱气排出物流；
将所述脱气排出物流提供至DME塔，以制备DME进料和溶剂流，其中所述溶剂流包括甲醇和水；
将所述DME进料给料至氧合物至烯烃转化反应器中，以制备含烯烃排出物，其中所述含烯烃排出物进一步包括氧合物；
分离所述含烯烃排出物，以制备含轻质烯烃馏分和含重质烯烃馏分，其中所述含轻质烯烃馏分包括乙烯，且所述含重质烯烃馏分包括C4+烯烃；
使含轻质烯烃馏分与第二部分溶剂流在第一溶剂接触区接触，以制备第二含烯烃萃余物流和第二含氧合物萃取物，和
使含重质烯烃馏分与第一部分溶剂流在第二溶剂接触区接触，以制备第一含烯烃萃余物流和第一含氧合物萃取物。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述溶剂接触区可为液-液萃取区，蒸气-液体萃取区或萃取蒸馏萃取区。
3.如权利要求1所述的方法，其中将所述含氧合物萃取物送至所述氧合物至烯烃转化反应器。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述接触步骤前，将水加入所述溶剂流中，或将水从所述溶剂流中去除。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述给料步骤前加热所述DME进料。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述加热步骤通过与所述含烯烃排出物的间接热交换在热交换器中发生。
7.一种在氧合物至烯烃转化中利用来自DME合成的产物的方法，所述方法包括以下步骤：
将DME反应器排出物从DME反应器中移出，其中所述DME排出物包括DME、水和甲醇；
在液气分离器中从所述DME反应器排出物中分离二氧化碳气体，以制备脱气排出物流；和
将所述脱气排出物流给料至氧合物至烯烃转化反应器中，以制备含烯烃排出物，其中所述含烯烃排出物进一步包括氧合物；
分离所述含烯烃排出物，以制备含轻质烯烃馏分和含重质烯烃馏分，其中所述含轻质烯烃馏分包括乙烯，且所述含重质烯烃馏分包括C4+烯烃；
使含轻质烯烃馏分与第二部分溶剂流在第一溶剂接触区接触，以制备第二含烯烃萃余物流和第二含氧合物萃取物，和
使含重质烯烃馏分与第一部分溶剂流在第二溶剂接触区接触，以制备第一含烯烃萃余物流和第一含氧合物萃取物。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括在所述给料步骤前，通过与所述含烯烃排出物的间接热交换，在热交换器中加热所述脱气排出物流。
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