CN103380101A - 用于处理烃的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于处理一种或多种烃的系统和方法。在一个或多个实施方案中,所述方法可以包括使包含甲烷的烃热转化,以产生包含乙炔的第一产品。所述方法也可以包括使所述第一产品氢化,以产生包含乙烯的第二产品。所述方法可以进一步包括使所述第二产品与一种或多种丁烯产品催化反应,以产生包含丙烯的第三产品。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年12月22日提交的序列号为12/975,767的美国专利申请的优先权,将其引入本文作为参考。
背景
本文描述的实施方案一般地涉及用于处理烃的系统和方法。更具体地,这样的实施方案涉及用于制备丙烯的系统和方法。
相关领域的描述
在全世界存在大量天然气。天然气可以直接转化成烃液体,例如,通过中间产品如Fischer-Tropsch液体或甲醇转化成烯烃。Fischer-Tropsch流体是按照通过首先将天然气转化成合成气(合成气为一氧化碳和氢的混合物)和然后将合成气转化成具有链烷烃和烯烃的液态和固态烃的Fischer-Tropsch法制备的。该方法的副产品可以包括乙烯和丙烯。然而,使用甲醇或Fischer-Tropsch法制备丙烯是相对低效的,可能是复杂的,并且可能需要大量的单元以有效地运行,其导致高的费用。
因此,存在对用于将天然气转化成丙烯的改进的系统和方法的需要。
附图简述
图1显示了根据一个或多个所描述的实施方案用于将甲烷转化成丙烯的示例性系统的示意图;
图2显示了根据一个或多个所描述的实施方案用于将甲烷转化成丙烯的另一示例性系统的示意图。
详细描述
提供了用于处理一种或多种烃的系统和方法。在一个或多个实施方案中,所述方法可以包括使包含甲烷的烃热转化,以产生包含乙炔的第一产品。所述方法也可以包括使所述第一产品氢化,以产生包含乙烯的第二产品。所述方法可以进一步包括使所述第二产品与一种或多种丁烯产品催化反应,以产生包含丙烯的第三产品。
图1显示了根据一个或多个实施方案用于将甲烷转化成丙烯的示例性系统100的示意图。在一个或多个实施方案中,系统100可以包括一个或多个第一反应器或“裂化器(cracker)”110、一个或多个非乙炔去除单元130、一个或多个第二或“氢化”反应器或“氢化器”140和一个或多个第三或“置换(metathesis)”反应器170。所述一个或多个裂化器110可以至少通过管线(line)111与所述一个或多个非乙炔去除单元130流体连通。所述一个或非乙炔去除单元130可以至少通过管线132与所述一个或多个氢化器140流体连通。所述一个或多个氢化器140可以至少通过管线141与所述一个或多个置换反应器170流体连通。
可以通过管线101将含有一定量甲烷的一种或多种烃引入到所述一个或多个反应器110以及可以通过管线103将氧引入到所述一个或多个反应器110,以产生通过管线111的第一流出物(effluent)。至少部分通过管线101引入的烃可以在第一反应器110中转化成乙炔、乙烯、氢、一氧化碳、二氧化碳、水、氧、氮或其任意组合。在至少一个实施方案中,可以燃烧通过管线101的烃的第一部分以产生热量。所述热量可以间接地被转移至第一反应器110中烃的第二部分,从而至少部分地转化所述烃以产生通过管线111的第一流出物。
反应器110可以为部分氧化裂化器、热解裂化器、热裂化器或其它通常使用的甲烷裂化方法。反应器110也可以使用催化剂以转化甲烷,例如,在固定床、移动床、流动床或类似反应器类型中转化甲烷。当反应器110为部分氧化裂化器时,通过管线101的烃和通过管线103的氧可以以亚化学计量比共同供给至反应器110。
通过管线101的烃可以是在环境温度和压力条件下的,并且包括但不限于:一种或多种C1至C12的烃、二氧化碳或其任意组合。例如,通过管线101的烃可以包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、二氧化碳、C4或更重的烃或其任意组合。通过管线101的烃可以具有低约75摩尔百分比(mol%)、约77mol%、约79mol%或约85mol%至高约90mol%、约96mol%、约98mol%或约100mol%的甲烷浓度。例如,通过管线101的烃可以具有约76mol%至约99mol%、约78mol%至约97mol%或约80mol%至约95mol%的甲烷浓度。通过管线101的烃可以具有低约0mol%、约2mol%、约4mol%或约6mol%至高约9mol%、约11mol%、约13mol%或约15mol%的乙烷浓度。例如,通过管线101的烃可以具有约1mol%至约14mol%、约3mol%至约12mol%或约5mol%至约10mol%的乙烷浓度。通过管线101的烃可以具有低约0mol%、约2mol%或约4mol%至高约6mol%、约8mol%或约10mol%的丙烷浓度。例如,通过管线101的烃可以具有约1mol%至约9mol%或约3mol%至约7mol%的丙烷浓度。通过管线101的烃可以具有低约0mol%、约2mol%、约4mol%或约6mol%至高约9mol%、约11mol%、约13mol%或约15mol%的二氧化碳浓度。例如,通过管线101的烃可以具有约1mol%至约14mol%、约3mol%至约12mol%或约5mol%至约10mol%的二氧化碳浓度。通过管线101的烃可以具有低约0mol%、约2mol%或约4mol%至高约6mol%、约8mol%或约10mol%的C4或更重的烃。例如,通过管线101的烃可以具有约1mol%至约9mol%、约3mol%至约7mol%或约5mol%至约7mol%的C4或更重的烃。
通过管线111的第一流出物可以包括但不限于:乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳、水或其任意组合。通过管线111的第一流出物可以具有低约5mol%、约7mol%或约9mol%至高约11mol%、约13mol%或约15mol%的乙炔浓度。例如,通过管线111的第一流出物可以具有约6mol%至约14mol%或约8mol%至约12mol%的乙炔浓度。通过管线111的第一流出物可以具有低约20mol%、约25mol%或约30mol%至高约40mol%、约45%或约50mol%的氢浓度。例如,通过管线111的第一流出物可以具有约23mol%至约47mol%、或约26mol%至约44mol%或约27mol%至约43mol%的氢浓度。通过管线111的第一流出物可以具有低约5mol%、约7mol%、约9mol%或约11mol%至高约14mol%、约16mol%、约18mol%或约20mol%的一氧化碳浓度。例如,通过管线111的第一流出物可以具有约6mol%至约19mol%、约8mol%至约17mol%或约10mol%至约15mol%的一氧化碳浓度。通过管线111的第一流出物可以具有低约1mol%、约2mol%或约3mol%至高约4mol%或约5mol%的二氧化碳浓度。通过管线111的第一流出物可以具有低约30mol%、约32mol%、约34mol%或约36mol%至高约44mol%、约46mol%、约48mol%或约50mol%的水浓度。例如,通过管线111的第一流出物可以具有约31mol%至约49mol%、约33mol%至约47mol%或约35mol%至约45mol%的水浓度。通过管线111的第一流出物可以具有约2mol%或更低或约1mol%或更低的氮浓度。通过管线111的第一流出物可以具有约2mol%或更低或约1mol%或更低的氧浓度。
通过管线111的第一流出物可以具有约520℃或更高、约530℃或更高、约540℃或更高、约550℃或更高、或约560℃或更高或约600℃或更高的温度。通过管线111的第一流出物可以具有低约135kPa、约140kPa、约145kPa或约150kPa至高约155kPa、约160kPa、约165kPa或约170kPa的压力。例如,通过管线111的第一流出物可以具有约137kPa至约168kPa、约143kPa至约162kPa或约147kPa至约158kPa的压力。
可以将通过管线111的第一流出物引入到所述一个或多个非乙炔去除单元130,以从通过管线111的第一流出物中分离乙炔,产生通过管线131的第二或“贫乙炔”(acetylene-lean)流出物和通过管线132的第三或“富乙炔”(acetylene-rich)流出物。
非乙炔去除单元130中乙炔的分离可以通过已知的方法进行,所述方法包括但不限于:吸收、蒸馏、选择性膜渗透、变压吸附或本领域已知的其它分离技术。当吸收是在非乙炔去除单元130使用时,可以通过管线128将溶剂引入到非乙炔去除单元130的一个或多个柱(未显示)以与通过管线111的第一流出物的流动逆流流动。通过管线128的溶剂可以与通过管线111的流出物接触,以在所述一个或多个柱的底部(未显示)产生通过管线132的富乙炔流出物和产生通过管线131的贫乙炔流出物。通过管线131的贫乙炔流出物可以是可以用于进一步处理的合成气(syngas)。虽然未显示,但是可以将通过管线131的贫乙炔流出物再循环至反应器110。所述溶剂128可以包括但不限于N-甲基吡咯烷酮(″NMP″)。
通过管线131的第二流出物可以包括但不限于:甲烷、乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳、氧、氮、C2烃或其任意组合。通过管线131的第二流出物可以具有低约0重量百分比(wt%)、约2wt%或约4wt%至高约6wt%、约8wt%或约10wt%的甲烷浓度。例如,通过管线131的第二流出物可以具有约1wt%至约9wt%或约3wt%至约7wt%的甲烷浓度。通过管线131的第二流出物可以具有低约5wt%、约7wt%、约10wt%或约13wt%至高约17wt%、约20wt%约23wt%或约25wt%的二氧化碳浓度。例如,通过管线131的第二流出物可以具有约6wt%至约24wt%、约8wt%至约22wt%或约12wt%至约18wt%的二氧化碳浓度。通过管线131的第二流出物可以具有低约1wt%、约3wt%或约5wt%至高约6wt%、约8wt%或约10wt%的氮浓度。例如,通过管线131的第二流出物可以具有约2wt%至约9wt%或约4wt%至约7wt%的氮浓度。通过管线131的第二流出物可以具有低约5wt%、约7wt%或约9wt%至高约11wt%、约13wt%或约15wt%的氢浓度。例如,通过管线131的第二流出物可以具有约6wt%至约14wt%或约8wt%至约12wt%的氢浓度。通过管线131的第二流出物可以具有低约40wt%、约45wt%、约50wt%或约55wt%至高约65wt%、约70wt%、约75wt%或约80wt%的一氧化碳浓度。例如,通过管线131的第二流出物可以具有约43wt%至约77wt%、约48wt%至约72wt%或约53wt%至约67wt%的一氧化碳浓度。通过管线131的第二流出物可以具有约2wt%或更低或约1wt%或更低的氧浓度。通过管线131的第二流出物可以包括约5wt%或更低、约4wt%或更低、约3wt%或更低、约2wt%或更低或约1wt%或更低的C2烃。
通过管线131的第二流出物可以在环境温度和低压力下离开非乙炔去除单元130。例如,通过管线131的第二流出物可以在低约135kPa、约140kPa、约145kPa或约150kPa至高约155kPa、约160kPa、约165kPa或约170kPa的压力下离开非乙炔去除单元130。在另一个实例中,通过管线131的第二流出物可以在约137kPa至约168kPa、约143kPa至约162kPa或约147kPa至约158kPa的压力下离开非乙炔去除单元130。
通过管线132的第三流出物可以包括乙炔、甲烷、二氧化碳、溶剂或其任意组合。通过管线132的第三流出物中的乙炔可以至少部分地包含于所述溶剂中。通过管线132的第三流出物可以具有低约5wt%、约10wt%、约15wt%或约20wt%至高约35wt%、约40wt%、约45wt%或约50wt%的乙炔浓度。例如,通过管线132的第三流出物可以具有约7wt%至约48wt%、约12wt%至约43wt%或约17wt%至约38wt%的乙炔浓度。通过管线132的第三流出物可以具有低约1wt%、约3wt%或约5wt%至高约6wt%、约8wt%或约10wt%的甲烷浓度。例如,通过管线132的第三流出物可以具有约2wt%至约9wt%或约4wt%至约7wt%的甲烷浓度。通过管线132的第三流出物可以具有低约1wt%、约3wt%或约5wt%至高约6wt%、约8wt%或约10wt%的二氧化碳浓度。例如,通过管线132的第三流出物可以具有约2wt%至约9wt%或约4wt%至约7wt%的二氧化碳浓度。通过管线132的第三流出物可以具有低约30wt%、约35wt%、约40wt%或约45wt%至高约80wt%、约85wt%、约90wt%或约93wt%的溶剂浓度。例如,通过管线132的第三流出物可以具有约33wt%至约92wt%、约38wt%至约87wt%或约43wt%至约82wt%的溶剂浓度。
通过管线132的第三流出物可以在环境温度下。通过管线132的第三流出物可以具有低约720kPa、约740kPa、约760kPa或约780kPa至高约800kPa、约820kPa、约840kPa或约860kPa的压力。例如,通过管线132的第三流出物可以具有约730kPa至约850kPa、约750kPa至约830kPa或约770kPa至约810kPa的压力。在另一个实例中,通过管线132的第三流出物可以具有约785kPa、约790kPa或约795kPa的压力。
可以将通过管线132的第三流出物和通过管线138的氢源引入到所述一个或多个氢化器140,以产生通过管线141的第四或“富乙烯”流出物或产品。所述一个或多个氢化器140可以将通过管线132引入的第三流出物中的乙炔的至少一部分转化成乙烯。例如,在所述一个或多个氢化器140中,约95%至约100%的包含于通过管线132的第三流出物的乙炔可以转化成乙烯。
在所述一个或多个氢化器140中,通过管线132的第三流出物可以与通过管线138的氢源和催化剂(未显示)结合。所述催化剂可以是均质的或非均质的。在一个或多个实施方案中,通过管线132的第三流出物可以在不使用催化剂的情况下氢化。所述一个或多个氢化器140中的催化剂可以包括但不限于,包含镍、钯和/或铂作为活性成分的催化剂。所述催化剂可以是金属催化剂或者可以是不含金属的。
通过管线138的氢源可以具有约90mol%或更高、约95mol%或更高、约99mol%或更高或约99.9mol%或更高的氢浓度。所述氢源可以具有低约2,790kPa、约2,810kPa、约2,830kPa或约2,850kPa至高约2,870kPa、约2,890kPa、约2,910kPa、约2,930kPa的压力。例如,所述氢源可以具有约2,800kPa至约2,920kPa、约2,820kPa至约2,900kP或约2,840kPa至约2,980kPa的压力。在另一个实例中,所述氢源可以具有约2,860kPa的压力。
通过管线141的第四流出物可以包括但不限于:乙烯、乙烷、甲烷、氮、其它痕量组分或其任意组合。通过管线141的第四流出物可以具有低约95.0mol%、约96.0mol%、约97.0mol%或约98.0mol%至高约99.5mol%、约99.9mol%、约99.95mol%或约99.99mol%的乙烯浓度。例如,通过管线141的第四流出物可以具有约95.5mol%至约99.98mol%、约96.5mol%至约99.93mol%或约97.5mol%至约99.75mol%的乙烯浓度。通过管线141的第四流出物可以具有低约0.01mol%、约0.05mol%、约0.1mol%或约0.5mol%至高约2mol%、约3mol%、约4mol%或约5mol%的组合的乙烷、甲烷和氮浓度。例如,通过管线141的第四流出物可以具有约0.03mol%至约4.5mol%、约0.07mol%至约3.5mol%或约0.3mol%至约2.5mol%的组合的乙烷、甲烷和氮浓度。通过管线141的第四流出物中的痕量组分可以包括但不限于:丙烯、乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳、水、氧、硫、甲醇、氨、氯化物、碳酰或其任意组合。通过管线141的第四流出物中的痕量组分可以为约0.05mol%或更低、约0.005mol%或更低、约0.0005mol%或更低或约0.0002mol%或更低。
可以将通过管线141的第四流出物、一种或多种通过管线168的丁烯源和一种或多种通过管线169的催化剂引入到所述一个或多个置换反应器170。置换反应器170可以使通过管线141引入的富乙烯流出物中的乙烯的至少一部分与通过管线168引入的丁烯源中丁烯的至少一部分催化反应,以产生通过管线171的第五或“富丙烯”流出物。置换反应器170可以包括一个或多个固定床、移动床、流动床或其组合。置换反应器170可以是绝热的或等温的。
通过管线168的丁烯源可以包括但不限于:正丁烷、异丁烯、1-丁烯、2-丁烯或其任意组合。例如,通过管线168的丁烯源可以具有低约0wt%、约1wt%或约2wt%至高约3wt%、约4wt%或约5wt%的正丁烷浓度。例如,通过管线168的丁烯源可以具有约0.5wt%至约4.5wt%或约1.5wt%至约3.5wt%的正丁烷浓度。通过管线138的丁烯源可以具有低约0wt%、约4wt%、约8wt%或约12wt%至高约18wt%、约22wt%、约26wt%或约30wt%的异丁烯浓度。例如,通过管线168的丁烯源可以具有约2wt%至约28wt%、约6wt%至约24wt%或约10wt%至约20wt%的异丁烯浓度。通过管线138的丁烯源可以具有低约20wt%、约25wt%、约30wt%或约35wt%至高约45wt%、约50wt%、约55wt%或约60wt%的1-丁烯浓度。例如,通过管线168的丁烯源可以具有约23wt%至约57wt%、约28wt%至约52wt%或约33wt%至约47wt%的1-丁烯浓度。通过管线138的丁烯源可以具有低约10wt%、约14wt%、约18wt%或约22wt%至高约28wt%、约32wt%、约36wt%或约40wt%的2-丁烯浓度。例如,通过管线168的丁烯源可以具有约12wt%至约38wt%、约16wt%至约34wt%或约20wt%至约30wt%的2-丁烯浓度。
置换反应器170中通过管线169的合适的催化剂可以包括但不限于:氧化镁、氧化钨、铼或其任意组合。
通过管线171的第五流出物可以包括但不限于:丙烯、痕量组分或其任意组合。通过管线171的第五流出物可以具有低约95.0mol%、约96.0mol%、约97.0mol%或约98.0mol%至高约99.5mol%、约99.9mol%、约99.95mol%或约99.99mol%的丙烯浓度。例如,通过管线171的第五流出物可以具有约95.5mol%至约99.98mol%、约96.5mol%至约99.93mol%或约97.5mol%至约99.75mol%的丙烯浓度。通过管线171的第五流出物中的痕量组分可以包括但不限于:乙烯、乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳、水、氧、硫、甲醇、氨、氯化物、碳酰或其任意组合。通过管线171的第五流出物中的痕量组分可以为约5mol%或更低、约3mol%或更低、约1mol%或更低或约0.01mol%或更低。
置换反应器170可以在低约2,850kPa、约2,950kPa、约3,050kPa或约3,150kPa至高约3,250kPa、约3,350kPa、约3,450kPa或约3,550kPa的压力下运转。例如,置换反应器170可以在约2,900kPa至约3,500kPa、约3,000kPa至约3,400kPa或约3,100kPa至约3,300kPa的压力下运转。
图2显示了根据一个或多个实施方案用于制备丙烯的另一示例性系统200的示意图。系统200可以包括一个或多个污染物去除单元205、一个或多个具有一个或多个燃烧段215和一个或多个反应段216的第一或“热”反应器210、一个或多个骤冷段220、一个或多个二氧化碳分离器225、一个或多个非乙炔去除单元230、一个或多个乙烯分离器235、一个或多个氢化器140、一个或多个置换反应器170、一个或多个脱乙烯塔(de-ethylenizers)280和一个或多个脱丙烯塔(de-propylenizers)285。
所述一个或多个污染物去除单元205可以至少通过管线206与所述一个或多个第一反应器210流体连通。所述一个或多个第一反应器210可以至少通过管线219与所述一个或多个骤冷段220流体连通。所述一个或多个骤冷段220可以至少通过管线221与所述一个或多个二氧化碳分离器225流体连通。所述一个或多个二氧化碳分离器225可以至少通过管线226与所述一个或多个非乙炔去除单元230流体连通。所述一个或多个非乙炔去除单元230可以至少通过管线233与所述一个或多个乙烯分离器235流体连通。所述一个或多个非乙炔去除单元230可以至少通过管线232与所述一个或多个氢化器140流体连通。所述一个或多个乙烯分离器235可以至少通过管线236与所述一个或多个置换反应器170流体连通。所述一个或多个置换反应器170可以至少通过管线277与所述一个或多个脱乙烯塔280流体连通。所述一个或多个脱乙烯塔280可以至少通过管线281与一个或多个脱丙烯塔285流体连通。
可以将通过管线201的烃引入到所述一个或多个污染物去除单元205,以产生通过管线206的“不含污染物”的烃,所述通过管线206的“不含污染物”的烃具有相对于通过管线201的烃降低的杂质浓度。通过管线201的烃可以是在环境温度和压力条件下的,并且可以包括但不限于:一种或多种C1~C12烃、二氧化碳或其任意组合。例如,通过管线201的烃可以包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、二氧化碳、C4或更重的烃或其任意组合。通过管线201的烃可以具有低约75mol%、约77mol%、约79mol%或约85mol%至高约90mol%、约96mol%、约98mol%或约100mol%的甲烷浓度。例如,通过管线201的烃可以具有约76mol%至约99mol%、约78mol%至约97mol%或约80mol%至约95mol%的甲烷浓度。通过管线201的烃可以具有低约0mol%、约2mol%、约4mol%或约6mol%至高约9mol%、约11mol%、约13mol%或约15mol%的乙烷浓度。例如,通过管线201的烃可以具有约1mol%至约14mol%、约3mol%至约12mol%或约5mol%至约10mol%的乙烷浓度。通过管线201的烃可以具有低约0mol%、约2mol%或约4mol%至高约6mol%、约8mol%或约10mol%的丙烷浓度。例如,通过管线201的烃可以具有约1mol%至约9mol%或约3mol%至约7mol%的丙烷浓度。通过管线201的烃可以具有低约0mol%、约2mol%、约4mol%或约6mol%至高约9mol%、约11mol%、约13mol%或约15mol%的二氧化碳浓度。例如,通过管线201的烃可以具有约1mol%至约14mol%、约3mol%至约12mol%或约5mol%至约10mol%的二氧化碳浓度。通过管线201的烃可以具有低约0mol%、约2mol%或约4mol%至高约6mol%、约8mol%或约10mol%的C4或更重的烃。例如,通过管线201的烃可以具有约1mol%至约9mol%、约3mol%至约7mol%或约5mol%至约7mol%的C4或更重的烃。
包含于通过管线201的烃中的示例性的污染物或杂质可以包括但不限于:氮、氦、硫化氢、水、汞、沙、氡、有机硫、砷、有机氧合物(organicoxygenates)、氮的氧化物或其任意组合。通过管线201的烃可以具有低约百万分之10(ppm)至高约1mol%的总污染物浓度。
通过管线206的“不含污染物”的烃可以包括但不限于:一种或多种C1~C12烃、氢或其任意组合。例如,通过管线206的烃可以包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、氢或其任意组合。通过管线206的“不含污染物”的烃的组成可以与通过管线201的烃相同,但是可以不含污染物,例如,以上所列的污染物。例如,通过管线206的“不含污染物”的烃可以具有约5ppmv或更低的总污染物浓度。由于对于多数污染物,低ppm范围中的水平在下游过程中是可以容忍的,因此污染物去除单元205可以不完全去除所有污染物。
可以将通过管线206的烃分开(divided)或分离(split)成通过管线208的第一部分和通过管线207的第二部分。可以将通过管线208的第一部分和通过管线203的一种或多种氧化剂引入到所述一个或多个第一反应器210的一个或多个燃烧段215,以产生通过管线212的燃烧气。通过管线203的氧化剂可以来自任意制氧器并且可以具有高的纯度。例如,通过管线203的氧化剂可以为约99mol%或更多的氧。
第一反应器210的燃烧段215可以具有低约700℃、约725℃或约750℃至高约2,500℃、约2,525℃或约2,550℃的反应温度。虽然未显示,但是可以将水(例如,液态、气态或其任意组合)引入到燃烧段215以降低和/或控制通过管线212的燃烧气的温度。
通过管线212的燃烧气可以包括但不限于:一种或多种C1~C12烃、氢或其任意组合。例如,通过管线212的燃烧气可以包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、氢或其任意组合。根据第一反应器210的构造,通过管线212的燃烧气可以不是可隔绝的。
可以将通过管线207的第二部分、通过管线212的燃烧气和通过管线209的蒸汽和/或氮引入到第一反应器210的一个或多个反应段216,以产生通过管线219的第一或“经反应的”流出物。虽然未示出,但是到反应段216的通过管线207的第二部分可以在一个或多个预热器中预热和/或利用通过与来自燃烧段215的通过管线212的燃烧气组合的直接热交换加热至反应温度。反应段216可以具有低约500℃、约525℃或约550℃至高约2,500℃约2,525℃或约2,550℃的反应温度。
可以调整反应段216中的反应温度和/或压力以抑制不需要的组分的产生和提高乙炔和/或乙烯的产生。例如,如果通过管线201的烃为“贫”天然气,即,具有95%或更多甲烷的气体,反应段216可以在以上讨论和描述的反应温度范围的上端下运转以提高反应段216中产生的炔烃如乙炔的含量。在另一个实例中,反应段216内的压力可以为约100kPa至约2000kPa以提高乙炔和/或乙烯的产生。
反应段216可以具有低约0.1毫秒、约1毫秒或约5毫秒至高约70毫秒、约85毫秒或约100毫秒的停留时间。例如,反应段216中的停留时间可以为约0.5毫秒至约95毫秒、约0.5毫秒至约80毫秒、约1.5毫秒至约90毫秒或约2.5毫秒至约75毫秒。反应段216中该范围内的停留时间可以使结焦减到最低,并且可以允许通过管线207的进料口流出物(inletfeed effluent)转化成乙炔、乙烯和/或其它反应性的化合物。
通过管线219的第一流出物可以包括但不限于:未转化的甲烷乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳、水或其任意组合。通过管线219的第一流出物可以具有低约1mol%至高约10mol%的甲烷浓度。通过管线219的第一流出物可以具有低约5mol%、约7mol%或约9mol%至高约11mol%、约13mol%或约15mol%的乙炔浓度。例如,通过管线219的流出物可以具有约6mol%至约14mol%或约8mol%至约12mol%的乙炔浓度。通过管线219的第一流出物可以具有低约20mol%、约25mol%或约30mol%至高约40mol%、约45%或约50mol%的氢浓度。例如,通过管线219的第一流出物可以具有约23mol%至约47mol%、约26mol%至约44mol%或约27mol%至约43mol%的氢浓度。通过管线219的第一流出物可以具有低约5mol%、约7mol%、约9mol%或约11mol%至高约14mol%、约16mol%、约18mol%或约20mol%的一氧化碳浓度。例如,通过管线219的第一流出物可以具有约6mol%至约19mol%、约8mol%至约17mol%或约10mol%至约15mol%的一氧化碳浓度。通过管线219的第一流出物可以具有低约1mol%、约2mol%或约3mol%至高约4mol%或约5mol%的二氧化碳浓度。通过管线219的第一流出物可以具有低约30mol%、约32mol%、约34mol%或约36mol%至高约44mol%、约46mol%、约48mol%或约50mol%的水浓度。例如,通过管线219的第一流出物可以具有约31mol%至约49mol%、约33mol%至约47mol%或约35mol%至约45mol%的水浓度。通过管线219的第一流出物可以具有约2mol%或更低或约1mol%或更低的氮浓度。通过管线219的第一流出物可以具有约2mol%或更低或约1mol%或更低的氧浓度。
通过管线219的第一流出物可以具有约520℃或更高、约525℃或更高、约530℃或更高、约535℃或更高或约540℃或更高的温度。通过管线219的第一流出物可以具有低约135kPa、约140kPa、约145kPa或约150kPa至约155kPa、约160kPa、约165kPa或约170kPa的压力。例如,通过管线219的第一流出物可以具有约137kPa至约168kPa、约143kPa至约162kPa或约147kPa至约158kPa的压力。
可以将通过管线219的第一流出物引入到所述一个或多个骤冷段220以产生第二或“骤冷的”流出物221。骤冷段220可以为第一反应器210的部分和/或可以为单独的容器、装置或组件。骤冷段220可以通过本领域中已知的任何方法使通过管线219的第一流出物骤冷,所述方法包括但不限于:一次或多次喷洒骤冷流体如蒸汽、水、油或液体产品到反应器骤冷室中;将通过管线219的第一流出物输送通过或进入水、天然气进料或液体产品;生成蒸汽;或在动能骤冷器(kinetic energy quench)如Joule Thompson膨胀机、阻气喷嘴或透平膨胀机中使通过管线219的第一流出物膨胀。一些骤冷流体的使用可以诱导进一步的化学反应,可能生成额外的反应性的烃产品,从而提高过程的总能量和经济效率,特别是当来自下游处理步骤的回收的或再循环的流出物作为骤冷流体使用时。骤冷段220中的骤冷可以使用不同的手段、流体或两者在多个步骤中完成。所述骤冷段可以去除存在于通过管线219的第一流出物中的任意水的至少一部分。
通过管线221的第二流出物可以包括甲烷、乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳、水或其任意组合。通过管线221的第二流出物可以具有与通过管线219的第二流出物相同的组成,而不含大部分水。通过管线221的第二流出物可以具有低约1mol%至高约12mol%的甲烷浓度。通过管线221的第二流出物可以具有低约5mol%、约7mol%、约9mol%或约11mol%至高约19mol%、约21mol%、约23mol%或约25mol%的乙炔浓度。例如,通过管线221的第二流出物可以具有约6mol%至约24mol%、约8mol%至约22mol%或约10mol%至约20mol%的乙炔浓度。通过管线221的第二流出物可以具有低约25mol%、约35mol%或约45mol%至高约55mol%、约65%或约75mol%的氢浓度。例如,通过管线221的第二流出物可以具有约30mol%至约70mol%或约40mol%至约60mol%的氢浓度。通过管线221的第二流出物可以具有低约5mol%、约9mol%、约13mol%或约17mol%至高约18mol%、约22mol%、约26mol%或约30mol%的一氧化碳浓度。例如,通过管线221的第二流出物可以具有约7mol%至约28mol%、约11mol%至约24mol%或约15mol%至约20mol%的一氧化碳浓度。通过管线221的第二流出物可以具有低约1mol%、约2mol%或约3mol%至高约6mol%、约7mol%或约8mol%的二氧化碳浓度。例如,通过管线221的第二流出物可以具有约1.5mol%至约7.5mol%或约2.5mol%至约6.5mol%的二氧化碳浓度。通过管线221的第二流出物可以具有约3mol%或更低、约2mol%或更低或约1mol%或更低的氮浓度。通过管线221的第二流出物可以具有约3mol%或更低、约2mol%或更低或约1mol%或更低的氧浓度。通过管线221的第二流出物可以具有约10mol%或更低、约8mol%或更低、约6mol%或更低、约4mol%或更低、约2mol%或更低或约1mol%或更低的水浓度。
可以将来自骤冷段220的通过管线221的第二流出物引入到所述一个或多个二氧化碳分离器225。二氧化碳分离器225可以分离来自通过管线221的第二流出物和/或来自过程内其它位置的任意二氧化碳的至少一部分,并产生通过管线226的第三或“贫二氧化碳”流出物和通过管线227的第四或“富二氧化碳”流出物。通过管线227的第四流出物中的二氧化碳可以从该过程中去除或再循环(未显示)。
通过管线226的第三流出物可以包含甲烷、乙炔、氢、二氧化碳、一氧化碳、氧、氮、水或其任意组合。通过管线226的第三流出物可以具有低约1mol%至高约15mol%的甲烷浓度。通过管线226的第三流出物可以具有低约5mol%、约7mol%、约9mol%或约11mol%至高约19mol%、约21mol%、约23mol%或约25mol%的乙炔浓度。例如,通过管线226的第三流出物可以具有约6mol%至约24mol%、约8mol%至约22mol%或约10mol%至约20mol%的乙炔浓度。通过管线226的第三流出物可以具有低约25mol%、约35mol%或约45mol%至高约60mol%、约70%或约80mol%的氢浓度。例如,通过管线226的第三流出物可以具有约30mol%至约75mol%或约40mol%至约65mol%的氢浓度。通过管线226的第三流出物可以具有低约5mol%、约9mol%、约13mol%或约17mol%至高约18mol%、约22mol%、约26mol%或约30mol%的一氧化碳浓度。例如,通过管线226的第三流出物可以具有约7mol%至约28mol%、约11mol%至约24mol%或约15mol%至约20mol%的一氧化碳浓度。通过管线226的第三流出物可以具有约3mol%或更低、约2mol%或更低或约1mol%或更低的氮浓度。通过管线226的第三流出物可以具有约3mol%或更低、约2mol%或更低或约1mol%或更低的氧浓度。通过管线226的第三流出物可以具有约10mol%或更低、约8mol%或更低、约6mol%或更低、约4mol%或更低、约2mol%或更低或约1mol%或更低的水浓度。通过管线226的第三流出物可以具有约0.5mol%或更低、约0.3mol%或更低或约0.1mol%或更低的二氧化碳浓度。
通过管线227的第四流出物可以包括二氧化碳、水或其任意组合。通过管线227的第四流出物可以具有低约90mol%、约92mol%、约94mol%或约95mol%至高约96mol%、约98mol%、约99.5mol%或约99.99mol%的二氧化碳浓度。例如,所述二氧化碳浓度可以为约91mol%至约99.9mol%、约93mol%至约99mol%或约95mol%至约97mol%。通过管线227的第四流出物中的二氧化碳可以是水饱和的。
可以将通过管线226的第三流出物引入到所述一个或多个非乙炔去除单元230。非乙炔去除单元230可以将乙炔从通过管线226的第三流出物中分离,以产生通过管线232的第五或“富乙炔”流出物、通过管线233的第六或“贫乙炔”流出物和通过管线231的第一或“富乙炔”再循环烃。非乙炔去除单元230中的分离可以根据已知方法进行,所述方法包括但不限于:吸收、蒸馏、选择性膜渗透、变压吸附或本领域中已知的其它分离技术。可以将通过管线231的第一再循环烃再循环至第一反应器210的反应段216。
通过管线232的第五流出物可以包括乙炔、甲烷、二氧化碳、溶剂或其任意组合。通过管线232的第五流出物中的乙炔可以至少部分地包含于所述溶剂中。通过管线232的第五流出物可以具有低约5wt%、约10wt%、约15wt%或约20wt%至高约35wt%、约40wt%、约45wt%或约50wt%的乙炔浓度。例如,通过管线232的第五流出物可以具有约7wt%至约48wt%、约12wt%至约43wt%或约17wt%至约38wt%的乙炔浓度。通过管线232的第五流出物可以具有低约1wt%、约3wt%或约5wt%至高约6wt%、约8wt%或约10wt%的甲烷浓度。例如,通过管线232的第五流出物可以具有约2wt%至约9wt%或约4wt%至约7wt%的甲烷浓度。通过管线232的第五流出物可以具有低约1wt%、约3wt%或约5wt%至高约6wt%、约8wt%或约10wt%的二氧化碳浓度。例如,通过管线232的第五流出物可以具有约2wt%至约9wt%或约4wt%至约7wt%的二氧化碳浓度。通过管线232的第五流出物可以具有低约30wt%、约35wt%、约40wt%或约45wt%至高约80wt%、约85wt%、约90wt%或约93wt%的溶剂浓度。例如,通过管线232的第五流出物可以具有约33wt%至约92wt%、约38wt%至约87wt%或约43wt%至约82wt%的溶剂浓度。
通过管线232的第五流出物可以是在环境温度下的。通过管线232的第五流出物可以具有低约720kPa、约740kPa、约760kPa或约780kPa至高约800kPa、约820kPa、约840kPa或约860kPa的压力。例如,通过管线232的第五流出物可以具有约730kPa至约850kPa、约750kPa至约830kPa或约770kPa至约810kPa的压力。在另一个实例中,通过管线232的第五流出物可以具有约785kPa、约790kPa或约795kPa的压力。
通过管线233的第六流出物可以包括但不限于:甲烷、乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳、氧、氮、C2烃或其任意组合。通过管线233的第六流出物可以具有低约0重量百分比(wt%)%、约2wt%或约4wt%至高约6wt%、约8wt%或约10wt%的甲烷浓度。例如,通过管线233的第六流出物可以具有约1wt%至约9wt%或约3wt%至约7wt%的甲烷浓度。通过管线233的第六流出物可以具有低约5wt%、约7wt%、约10wt%或约13wt%至高约17wt%、约20wt%、约23wt%或约25wt%的二氧化碳浓度。例如,通过管线233的第六流出物可以具有约6wt%至约24wt%、约8wt%至约22wt%或约12wt%至约18wt%的二氧化碳浓度。通过管线233的第六流出物可以具有低约1wt%、约3wt%或约5wt%至高约6wt%、约8wt%或约10wt%的氮浓度。例如,通过管线233的第六流出物可以具有约2wt%至约9wt%或约4wt%至约7wt%的氮浓度。通过管线233的第六流出物可以具有低约5wt%、约7wt%或约9wt%至高约11wt%、约13wt%或约15wt%的氢浓度。例如,通过管线233的第六流出物可以具有约6wt%至约14wt%或约8wt%至约12wt%的氢浓度。通过管线233的第六流出物可以具有低约40wt%、约45wt%、约50wt%或约55wt%至高约65wt%、约70wt%、约75wt%或约80wt%的一氧化碳浓度。例如,通过管线233的第六流出物可以具有约43wt%至约77wt%、约48wt%至约72wt%或约53wt%至约67wt%的一氧化碳浓度。通过管线233的第六流出物可以具有约2wt%或更低或约1wt%或更低的氧浓度。通过管线233的第六流出物可以包括约5wt%或更低、约4wt%或更低、约3wt%或更低、约2wt%或更低或约1wt%或更低的C2烃。
通过管线233的第六流出物可以在环境温度和低压力下离开非乙炔去除单元130。例如,通过管线233的第六流出物可以在低约135kPa、约140kPa、约145kPa或约150kPa至高约155kPa、约160kPa、约165kPa或约170kPa的压力下离开非乙炔去除单元130。在另一个实例中,通过管线233的第六流出物可以在约137kPa至约168kPa、约143kPa至约162kPa或约147kPa至约158kPa的压力下离开非乙炔去除单元130。
通过管线231的第一再循环烃可以包括但不限于:甲烷、氢、乙炔或其任意组合。通过管线231的第一再循环烃可以具有低约15mol%、约25mol%、约35mol%或约45mol%至高约50mol%、约60mol%、约70mol%或约80mol%的甲烷浓度。例如,通过管线231的第一再循环烃可以具有约20mol%至约75mol%、约30mol%至约65mol%或约40mol%至约55mol%的甲烷浓度。通过管线231的第一再循环烃可以具有低约15mol%、约25mol%、约35mol%或约45mol%至高约50mol%、约60mol%、约70mol%或约80mol%的氢浓度。例如,通过管线231的第一再循环烃可以具有约20mol%至约75mol%、约30mol%至约65mol%或约40mol%至约55mol%的氢浓度。通过管线231的第一再循环烃可以具有低约0.01mol%、约1mol%、约2mol%、约3mol%至高约7mol%、约mol%、约9mol%或约10mol%的乙炔浓度。例如,通过管线231的第一再循环烃可以具有约0.5mol%至约9.5mol%、约1.5mol%至约8.5mol%或约2.5mol%至约7.5mol%的乙炔浓度。在另一个实例中,通过管线231的第一再循环烃可以具有约6mol%或更低、约5mol%或更低或约4mol%或更低的乙炔浓度。
可以将通过管线233的第六流出物引入到所述一个或多个乙烯分离器235。乙烯分离器235可以使用已知的气体分离技术将乙烯从通过管线233的第六流出物中分离,以产生通过管线236的第七或“富乙烯”流出物和通过管线237的第八或“贫乙烯”流出物。气体分离技术可以包括但不限于:常规蒸馏、吸附、吸收-蒸馏或本领域已知的其它气体分离技术。
通过管线236的第七流出物可以包括但不限于:乙烯和,可能地,一些微量组分(minor component),所述微量组分包括但不限于:乙烷、丙烷或其任意组成。通过管线236的第七流出物可以具有约95mol%或更高、约96mol%或更高、约97mol%或更高、约98mol%或更高、约99mol%或更高、约99.9mol%或更高或约99.99mol%或更高的乙烯浓度。如果存在,通过管线236的第七流出物中的微量组分的浓度可以为约5mol%或更低、约4mol%或更低、约3mol%或更低、约2mol%或更低、约1mol%或更低、约0.1mol%或更低或约0.01mol%或更低。
通过管线237的第八流出物可以包括但不限于:乙烯、乙烷、丙烷或其任意组合。通过管线237的第八流出物可以具有低约2mol%、约3mol%、约4mol%或约5mol%至高约7mol%、约8mol%、约9mol%或约10mol%的乙烯浓度。例如,通过管线237的第八流出物可以具有约2mol%至约9mol%、约3mol%至约8mol%或约4mol%至约6mol%的乙烯浓度。通过管线237的第八流出物可以具有低约90mol%、约91mol%、约92mol%或约93mol%至高约95mol%、约96mol%、约97mol%或约98mol%的乙烷浓度。丙烷可以在通过管线237的第八流出物中以痕量存在。例如,通过管线237的第八流出物可以具有约0.0002mol%或更低的丙烷浓度。
可以将通过管线232的第五流出物和通过管线138的氢源引入到所述一个或多个氢化器140中,以产生通过管线141的第九或“富乙烯”流出物。如以上参见图1所讨论和描述的,氢化反应器140可以产生通过管线141的富乙烯流出物。
通过管线138的氢源可以具有约90mol%或更高、约95mol%或更高、约99mol%或更高或约99.9mol%或更高的氢浓度。通过管线138的氢源可以具有低约2,790kPa、约2,810kPa、约2,830kPa或约2,850kPa至高约2,870kPa、约2,890、约2,910、约2,930kPa的压力。例如,通过管线138的氢源可以具有约2,800kPa至约2,920kPa、约2,820kPa至约2,900kPa或约2,840kPa至约2,980kPa的压力。在另一个实例中,所述氢源可以具有约2,860kPa的压力。
通过管线141的第九流出物可以包括但不限于:乙烯、乙烷、甲烷、氮、其它痕量组分或其任意组合。通过管线141的第九流出物可以具有约95.0mol%、约96.0mol%、约97.0mol%或约98.0mol%至高约99.5mol%、约99.9mol%、约99.95mol%或约99.99mol%的乙烯浓度。例如,通过管线141的第九流出物可以具有约95.5mol%至约99.98mol%、约96.5mol%至约99.93mol%或约97.5mol%至约99.75mol%的乙烯浓度。通过管线141的第九流出物可以具有低约0.01mol%、约0.05mol%、约0.1mol%,或约0.5mol%至高约2mol%、约3mol%、约4mol%或约5mol%的组合的乙烷、甲烷和氮浓度。例如,通过管线141的第九流出物可以具有约0.03mol%至约4.5mol%、约0.07mol%至约3.5mol%或约0.3mol%至约2.5mol%的组合的乙烷、甲烷和氮浓度。通过管线141的第九流出物中的痕量组分可以包括但不限于:丙烯、乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳、水、氧、硫、甲醇、氨、氯化物、碳酰或其任意组合。通过管线141的第九流出物中的痕量组分可以为约0.0002mol%或更低。
可以将通过管线168的丁烯源、通过管线141的第九流出物和/或通过管线236的第七流出物和一种或多种通过管线269的催化剂引入到所述一个或多个置换反应器170,以产生通过管线277的第十或“富丙烯”流出物。虽然未显示,但是可以将通过管线141的第九流出物和通过管线236的第七流出物在它们引入到置换反应器170之前组合。可以将通过管线168的丁烯源、通过管线141的富乙烯流出物和/或通过管线236的富乙烯流出物引入到置换反应器170的底部。
通过管线168的丁烯源可以包括但不限于:正丁烷、异丁烯、1-丁烯、2-丁烯或其任意组合。例如,通过管线168的丁烯源可以具有低约0.01wt%、约1wt%或约2wt%至高约3wt%、约4wt%或约5wt%的正丁烷浓度。例如,通过管线168的丁烯源可以具有约0.5wt%至约4.5wt%或约1.5wt%至约3.5wt%的正丁烷浓度。通过管线138的丁烯源可以具有低约0.01wt%、约4wt%、约8wt%或约12wt%至高约18wt%、约22wt%、约26wt%或约30wt%的异丁烯浓度。例如,通过管线168的丁烯源可以具有约2wt%至约28wt%、约6wt%至约24wt%或约10wt%至约20wt%的异丁烯浓度。通过管线138的丁烯源可以具有低约20wt%、约25wt%、约30wt%或约35wt%至高约45wt%、约50wt%、约55wt%或约60wt%的1-丁烯浓度。例如,通过管线168的丁烯源可以具有约23wt%至约57wt%、约28wt%至约52wt%或约33wt%至约47wt%的1-丁烯浓度。通过管线138的丁烯源可以具有低约10wt%、约14wt%、约18wt%或约22wt%至高约28wt%、约32wt%、约36wt%或约40wt%的2-丁烯浓度。例如,通过管线168的丁烯源可以具有约12wt%至约38wt%、约16wt%至约34wt%或约20wt%至约30wt%的2-丁烯浓度。
在一个或多个实施方案中,通过管线269的催化剂可以是浆液(slurry),并且可以被引入到置换反应器170的顶部。用于置换反应器170的合适的催化剂可以包括但不限于:氧化镁、氧化钨、铼或其任意组合。
通过管线277的第十流出物可以包括丙烯和,可能地,一些微量组分,所述微量组分包括但不限于:乙烯、乙烷、丙烷或其任意组合。通过管线277的第十流出物可以具有约95mol%或更高、约96mol%或更高、约97mol%或更高、约98mol%或更高、约99mol%或更高、约99.9mol%或更高或约99.99mol%或更高的丙烯浓度。如果存在,通过管线277的第十流出物中的微量组分的浓度可以为约5mol%或更低、约4mol%或更低、约3mol%或更低、约2mol%或更低、约1mol%或更低、约0.1mol%或更低或约0.01mol%或更低。
可以将通过管线277的第十流出物引入到所述一个或多个脱乙烯塔280。脱乙烯塔280可以将任意未反应的乙烯的至少一部分从通过管线277的第十流出物中分离,以产生通过管线281的第十一或“经纯化的富丙烯”流出物和通过管线283的第二或“富乙烯”再循环烃。可以将通过管线283的第二再循环烃再循环至置换反应器170。
通过管线281的第十一流出物可以包括丙烯和,可能地,痕量组分。通过管线281的第十一流出物可以具有约95mol%或更高、约97mol%或更高、约99mol%或更高、约99.9mol%或更高或约99.99mol%或更高的丙烯浓度。通过管线281的第十一流出物中的痕量组分可以为约0.001mol%或更低。
通过管线283的第二再循环烃可以包括乙烯和,可能地,一些微量组分,所述微量组分包括但不限于:丙烯、乙烷、丙烷或其任意组合。通过管线283的第二再循环烃可以具有约95mol%或更高、约96mol%或更高、约97mol%或更高、约98mol%或更高、约99mol%或更高、约99.9mol%或更高或约99.99mol%或更高的乙烯浓度。如果存在,通过管线283的第二再循环烃中的微量组分的浓度可以为约5mol%或更低、约4mol%或更低、约3mol%或更低、约2mol%或更低、约1mol%或更低、约0.1mol%或更低或约0.01mol%或更低。
可以将通过管线281的第十一流出物引入到所述一个或多个脱丙烯塔285。在脱丙烯塔285中,可以将任意丁烯和任意更重的烃,即C4和更重的烃的至少一部分从通过管线281的第十一流出物中分离,以产生通过管线289的第一或“富丙烯”产品、通过管线286的第十二或“富丁烯”流出物和包含C4和更重的烃的通过底部287的第二产品。通过管线286的第十二流出物可以通过管线267再循环回通过管线168的丁烯源和/或可以通过管线288直接再循环至置换反应器170以提供在其中用于置换反应的丁烯。
通过管线286的第十二流出物可以包括丙烯、异丁烯、1-丁烯、2-丁烯或其任意组合。通过管线286的第十二流出物可以具有低约0.01mol%、约2mol%或约4mol%至高约6mol%、约8mol%或约10mol%的丙烯浓度。例如,通过管线286的第十二流出物可以具有约1mol%至约9mol%或约3mol%至约7mol%的丙烯浓度。通过管线286的第十二流出物可以具有低约0.01mol%、约4mol%、约8mol%或约12mol%至高约18mol%、约22mol%、约26mol%或约30mol%的异丁烯浓度。例如,通过管线286的第十二流出物可以具有约2mol%至约28mol%、约6mol%至约24mol%或约10mol%至约20mol%的异丁烯浓度。通过管线286的第十二流出物可以具有低约20mol%、约25mol%、约30mol%或约35mol%至高约45mol%、约50mol%、约55mol%或约60mol%的1-丁烯浓度。例如,通过管线286的第十二流出物可以具有约23mol%至约57mol%、约28mol%至约52mol%或约33mol%至约47mol%的1-丁烯浓度。通过管线286的第十二流出物可以具有低约10mol%、约14mol%、约18mol%或约22mol%至高约28mol%、约32mol%、约36mol%或约40mol%的2-丁烯浓度。例如,通过管线286的第十二流出物可以具有约12mol%至约38mol%、约16mol%至约34mol%或约20mol%至约30mol%的2-丁烯浓度。
通过管线289的第一产品可以包括丙烯和,可能地,痕量元素。通过管线289的第一产品可以具有约95mol%或更高、约97mol%或更高、约99mol%或更高、约99.9mol%或更高或约99.99mol%或更高的丙烯浓度。通过管线289的第一产品中的痕量组分可以为约0.001mol%或更低。
通过底部287的第二产品可以包括丁烯、C5烃和更重的烃或其任意组合。通过底部287的第二产品可以具有低约75mol%、约77mol%、约79mol%或约81mol%至高约84mol%、约86mol%、约88mol%或约90mol%的丁烯浓度。例如,通过底部287的第二产品可以具有约76mol%至约89mol%、约78mol%至约87mol%或约80mol%至约85mol%的丁烯浓度。通过底部287的第二产品可以具有低约0mol%、约2mol%或约4mol%至高约6mol%、约8mol%或约10mol%的C5或更重的烃。例如,通过底部287的第二产品可以具有约1mol%至约9mol%、约3mol%至约7mol%或约5mol%至约7mol%的C5或更重的烃。
预示实施例
参考以下非限制性的预示实施例,进一步描述前述讨论。根据以上讨论和描述的一个或多个实施方案,系统100运转以由含有烃源的天然气或天然气产生丙烯。将具有90mol%的甲烷浓度、1mol%的乙烷浓度、约2mol%的丙烷浓度、约3mol%的二氧化碳浓度、和约4mol%的C4或更重的烃浓度的天然气引入到用于裂化的反应器110中。生成的第一产品包括乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳、水或其任意组合。
在非乙炔去除单元130中将乙炔从所述第一产品中分离。在氢化器140中将经分离的乙炔转化成包含乙烯的第二产品。将来自氢化器140的富乙烯的第二产品引入到用于使所述乙烯与一种或多种丁烯产品催化反应的置换反应器170中,以产生包含丙烯的第三产品。得到的第三产品可以具有高达95.0mol%或更高的丙烯浓度。得到的丙烯可以用于其它过程,可以运输至其它位置以储存或使用,或者可以原位储存以随后使用。
本公开的实施方案还涉及以下编号的段1到20中的任意一个或多个:
1.一种用于处理烃的方法,包括:使包含甲烷的烃热转化,以产生包含乙炔的第一产品;使所述第一产品氢化,以产生包含乙烯的第二产品;和使所述第二产品与一种或多种丁烯产品催化反应,以产生包含丙烯的第三产品。
2.段1的方法,其中所述丙烯产品包含约95mol%或更多的丙烯。
3.段1或2的方法,其中所述烃包含约75mol%至约100mol%的甲烷。
4.根据段1至3中任一项所述的方法,还包括:将非乙炔从所述第一产品中去除,以产生富乙炔产品;和使所述富乙炔产品氢化,以产生所述第二产品。
5.段4的方法,其中所述富乙炔产品包含约5wt%至约50wt%的乙炔。
6.根据段1至5中任意一项所述的方法,其中所述一种或多种丁烯产品包含1-丁烯和2-丁烯。
7.段6的方法,其中所述丁烯产品还包含正丁烷和异丁烯。
8.一种处理烃的方法,包括:将包含甲烷的烃引入到反应器,以使所述烃的至少一部分热转化以产生包含乙炔的第一产品;将所述第一产品引入到非乙炔去除单元,以产生富乙炔流出物和贫乙炔流出物;将所述富乙炔流出物和氢源引入到氢化反应器,以使所述富乙炔产品中的乙炔的至少一部分氢化以产生包含乙烯的第二产品;和将第二产品和丁烯引入到置换反应器,以使所述第二产品中的乙烯的至少一部分与所述丁烯的至少一部分催化反应以产生包含丙烯的第三产品。
9.段8的方法,其中所述富乙炔产品包含约5wt%至约50wt%的乙炔。
10.段8或9的方法,其中所述第一产品包含二氧化碳、水、氢、一氧化碳和乙炔。
11.段10的方法,其中所述第一产品包含约5mol%至约15mol%的乙炔。
12.根据段8至11中任一项所述的方法,其中所述第三产品包含约95mol%或更多的丙烯。
13.根据段8至12中任一项所述的方法,其中所述氢化反应器产生再循环产品,其中,所述再循环产品再循环至所述反应器。
14.根据段8至13中任一项所述的方法,还包括将贫乙炔产品引入到乙烯分离器,以产生富乙烯产品和贫乙烯产品。
15.用于处理烃的系统,包括:一个或多个热反应器,所述热反应器适于将包含甲烷的烃转化,以产生包含乙炔的第一产品;一个或多个氢化反应器,所述氢化反应器适于将所述第一产品中的乙炔的至少一部分氢化,以产生包含乙烯的第二产品;和一个或多个置换反应器,所述置换反应器适于使所述第二产品中的乙烯的至少一部分与丁烯源催化反应,以产生包含丙烯的第三产品。
16.段15的系统,其中所述第一产品还包含二氧化碳、水、氢和一氧化碳。
17.段16的系统,还包括非乙烯去除单元,所述非乙烯去除单元适于将所述第一产品的非乙炔组分的至少一部分去除。
18.段16或17的系统,还包括骤冷段,所述骤冷段适于将所述第一产品中水的至少一部分去除。
19.根据段16至18中任一项所述的系统,还包括二氧化碳分离器,所述二氧化碳分离器适于将所述第一产品中二氧化碳的至少一部分去除。
20.根据段15至19中任一项所述的系统,还包括脱乙烯塔,所述脱乙烯塔适于将任意未反应的乙烯的至少一部分从所述第三产品中分离并产生第四产品和包含乙烯的再循环物,其中所述第四产品包含丙烯;和脱丙烯塔,所述脱丙烯塔适于将任意丁烯和任意C4或更重的烃的至少一部分从所述第四产品中分离,以产生包含丙烯的第五产品和包含丁烯和C4或更重的烃的第六产品。
已经使用一组数值上限和一组数值下限来描述某些实施方案和特征。应当理解,除非另有说明,考虑任意下限至任意上限的范围。某些下限、上限和范围出现于以下的一个或多个权利要求中。所有的数值为所指出的值的“约”或“近似”值,并且考虑到了试验误差和本领域一般技术人员可预期的变化。除非另有规定,认为单一流的组分的所有百分比(重量、体积、摩尔或其它)之和等于100%。
以上定义了各种术语。如果权利要求中使用的术语不是如上所定义的,应当给予如在至少一个印刷出版物或发行的专利中所体现的相关领域的人员给予该术语的最宽泛的定义。另外,以这样的公开不与本申请不一致的程度将本申请中引用的所有专利、测试程序和其它文件完全引入作为参考,并且对于所有司法权,允许这样的引入。
虽然前述涉及了本公开的实施方案,但是在不背离本公开的基本范围的前提下,可以设计本公开的其它和进一步的实施方案,而本公开的范围是由以下权利要求确定的。
Claims (20)
1.一种用于处理烃的方法,包括:
使包含甲烷的烃热转化,以产生包含乙炔的第一产品;
使所述第一产品氢化,以产生包含乙烯的第二产品;和
使所述第二产品与一种或多种丁烯产品催化反应,以产生包含丙烯的第三产品。
2.权利要求1所述的方法,其中所述丙烯产品包含约95mol%或更多的丙烯。
3.权利要求1所述的方法,其中所述烃包含约75mol%至约100mol%的甲烷。
4.权利要求1所述的方法,还包括:
将非乙炔从所述第一产品中去除,以产生富乙炔产品;和
使所述富乙炔产品氢化,以产生所述第二产品。
5.权利要求4所述的方法,其中所述富乙炔产品包含约5wt%至约50wt%的乙炔。
6.权利要求1所述的方法,其中所述一种或多种丁烯产品包含1-丁烯和2-丁烯。
7.权利要求6所述的方法,其中所述丁烯产品还包含正丁烷和异丁烯。
8.一种处理烃的方法,包括:
将包含甲烷的烃引入到反应器,以使所述烃的至少一部分热转化以产生包含乙炔的第一产品;
将所述第一产品引入到非乙炔去除单元,以产生富乙炔流出物和贫乙炔流出物;
将所述富乙炔流出物和氢源引入到氢化反应器,以使所述富乙炔产品中的乙炔的至少一部分氢化以产生包含乙烯的第二产品;和
将第二产品和丁烯引入到置换反应器,以使所述第二产品中的乙烯的至少一部分与所述丁烯的至少一部分催化反应以产生包含丙烯的第三产品。
9.权利要求8所述的方法,其中所述富乙炔产品包含约5wt%至约50wt%的乙炔。
10.权利要求8所述的方法,其中所述第一产品包含二氧化碳、水、氢、一氧化碳和乙炔。
11.权利要求10所述的方法,其中所述第一产品包含约5mol%至约15mol%的乙炔。
12.权利要求8所述的方法,其中所述第三产品包含约95mol%或更多的丙烯。
13.权利要求8所述的方法,其中所述氢化反应器产生再循环产品,其中所述再循环产品再循环至所述反应器。
14.根据权利要求8所述的方法,还包括将所述贫乙炔产品引入乙烯分离器,以产生富乙烯产品和贫乙烯产品。
15.用于处理烃的系统,包括:
一个或多个热反应器,所述热反应器适于将包含甲烷的烃转化,以产生包含乙炔的第一产品;
一个或多个氢化反应器,所述氢化反应器适于将所述第一产品中的乙炔的至少一部分氢化,以产生包含乙烯的第二产品;和
一个或多个置换反应器,所述置换反应器适于使所述第二产品中的乙烯的至少一部分与丁烯源催化反应,以产生包含丙烯的第三产品。
16.权利要求15所述的系统,其中所述第一产品还包含二氧化碳、水、氢和一氧化碳。
17.权利要求16所述的系统,还包括非乙烯去除单元,所述非乙烯去除单元适于将所述第一产品的非乙炔组分的至少一部分去除。
18.权利要求16所述的系统,还包括骤冷段,所述骤冷段适于将所述第一产品中水的至少一部分去除。
19.权利要求16所述的系统,还包括二氧化碳分离器,所述二氧化碳分离器适于将所述第一产品中二氧化碳的至少一部分去除。
20.权利要求15所述的系统,还包括:
脱乙烯塔,所述脱乙烯塔适于将任意未反应的乙烯的至少一部分从所述第三产品中分离并产生第四产品和包含乙烯的再循环物,其中所述第四产品包含丙烯;和
脱丙烯塔,所述脱丙烯塔适于将任意丁烯和任意C4或更重的烃的至少一部分从所述第四产品中分离,以产生包含丙烯的第五产品和包含丁烯和C4或更重的烃的第六产品。
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