CN105612140A - 用于将乙烷氧化脱氢为乙烯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于将乙烷氧化脱氢为乙烯的方法，所述方法至少包括以下步骤：(a)提供包含乙烷的物流(10)；(b)使步骤(a)中提供的包含乙烷的物流(10)经历氧化脱氢，由此获得至少包含乙烯、水和乙酸的物流(20)；(c)从步骤(b)中获得的物流(20)分离乙酸，由此获得浓缩的乙酸物流(60)和第一富含乙烯的物流(40)；(d)使步骤(c)中获得的浓缩的乙酸物流(60)经历加氢，由此获得包含乙醇的物流(80)；和(e)使步骤(d)中获得的包含乙醇的物流(80)经历脱水，由此获得第二富含乙烯的物流(90)。

Description

用于将乙烷氧化脱氢为乙烯的方法
本发明涉及用于将乙烷氧化脱氢为乙烯的方法。用于将乙烷氧化脱氢(ODH)为乙烯的方法在本领域中是已知的，被视为目前乙烯生产方法如蒸汽裂化和自热裂化(ATC)方法的潜在替代方案。蒸汽裂化和ATC方法产生除乙烯以外的多种其它产物(因此要求随后的分离)和要求高能量输入。
在用于将乙烷氧化脱氢的方法中，乙烯是主要产物，通常伴有少量一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)作为副产物。已知ODH方法的例子公开于US2010/O256432中，其中的教导在此作为参考引入。
用于将乙烷氧化脱氢的已知方法的问题在于形成大量乙酸，导致降低的乙烯选择性。通常，如果乙酸不是预期产物之一和如果乙烯选择性有待改善，则乙酸需要在发生加氢之前使用例如氢氧化钠中和。
本发明的一个目标是克服或最小化上述问题。
本发明的另一个目标是提供用于将乙烷氧化脱氢为乙烯的替代方法。
一个或多个上述或其它目标可以通过提供用于将乙烷氧化脱氢为乙烯的方法来实现，所述方法至少包括以下步骤：
(a)提供包含乙烷的物流；
(b)使步骤(a)中提供的包含乙烷的物流经历氧化脱氢，由此获得至少包含乙烯、水和乙酸的物流；
(c)从步骤(b)中获得的物流分离乙酸，由此获得浓缩的乙酸物流和第一富含乙烯的物流；
(d)使步骤(c)中获得的浓缩的乙酸物流经历加氢，由此获得包含乙醇的物流；和
(e)使步骤(d)中获得的包含乙醇的物流经历脱水，由此获得第二富含乙烯的物流。
已经令人惊奇地发现，由于在本发明方法过程中所形成的所有乙酸均可转化为乙烯，使得本发明方法导致提高的乙烯产量。
在步骤(a)中，提供包含乙烷的物流。优选地，步骤(a)中提供的包含乙烷的物流包含5-95vol％的乙烷，优选至少50vol％，更优选至少60vol％。包含乙烷的物流中的乙烷量通常取决于例如包含乙烷的物流的来源以及在步骤(b)的氧化脱氢步骤中是否使用空气或更纯的O2-物流。
尽管本领域技术人员容易理解也可以单独添加O2，优选O2(以空气或更浓的O2-物流的形式)已经加入步骤(a)中提供的包含乙烷的物流中，之后使所述物流经历步骤(b)中的氧化脱氢步骤。在后一情况中，步骤(a)中提供的包含乙烷的物流包含1-40vol％的O2，优选最多30vol％，更优选最多25vol％。进一步优选步骤(a)中提供的包含乙烷的物流包含最多10vol％的N2，优选最多5.0vol％，更优选最多1.0vol％。最优选地，步骤(a)中提供的包含乙烷的物流完全不包含N2。
在步骤(b)中，使步骤(a)中提供的包含乙烷的物流经历氧化脱氢(ODH)，由此获得至少包含乙烯、水和乙酸的物流。由于本领域技术人员熟悉乙烷的氧化脱氢(包括选择恰当的催化剂和条件)，在这里不作详细讨论。仅作为例子，乙烷的氧化脱氢描述在M.M.Bhasin等的"DehydrogenationandOxydehydrogenationofParaffinstoOlefins",AppliedCatalysisA:General221(2001),397-419，其中的教导在此作为参考引入。在步骤(b)中氧化脱氢期间的温度通常为300-450℃和压力通常为0.1-40bara。
优选地，步骤(b)中获得的物流包含的乙酸量为步骤(a)中提供的包含乙烷的物流中存在的乙烷量的0.5-10％，优选最多5.0％
在步骤(c)中，乙酸从步骤(b)获得的物流中分离，由此获得浓缩的乙酸物流和第一富含乙烯的物流。通常，从步骤(b)获得的物流中分离乙酸通过水/乙酸分离(例如通过冷凝水和乙酸)和随后蒸馏来进行。由于本领域技术人员容易理解如何实现这一点，因此不作进一步详细讨论。
优选地，步骤(c)中获得的浓缩的乙酸物流包含至少5vol％的乙酸，优选至少10vol％，更优选至少50vol％，或甚至至少80vol％或至少95vol％。
在步骤(d)中，使步骤(c)中获得的浓缩的乙酸物流经历加氢，由此获得包含乙醇的物流。由于本领域技术人员容易理解如何实现这一点，因此不作进一步详细讨论。
优选地，在步骤(d)的加氢中使用已经在蒸汽裂化器中产生的氢(H2)
在步骤(e)中，步骤(d)中获得的包含乙醇的物流经历脱水，由此获得第二富含乙烯的物流。
由于本领域技术人员容易理解如何实现这一点，因此不作进一步详细讨论。
根据本发明方法的优选实施方案，将步骤(c)中获得的第一富含乙烯的物流和步骤(e)中获得的第二富含乙烯的物流组合，由此获得组合的富含乙烯的物流
在下文，本发明将通过以下的非限定性附图进一步说明。图1示意性给出用于将乙烷氧化脱氢为乙烯的工艺流程。所述工艺流程整体用附图标记1表示。
工艺流程1包括氧化脱氢反应器2、分离器3、蒸馏塔4、加氢反应器5、脱水反应器6和容器7。
在使用中，包含乙烷的物流10进料至氧化脱氢反应器2。在图1的实施方案中，在进料至氧化脱氢反应器2之前，氧(例如以空气或更浓的O2-物流的形式)已经加入包含乙烷的物流10。在氧化脱氢反应器2中，获得至少包含乙烯、水和乙酸的物流20。物流20进料至分离器3以获得第一富含乙烯的物流40及富含水和乙酸的物流30。在蒸馏塔4中分离物流30，由此获得富含水的物流50和浓缩的乙酸物流60。浓缩的乙酸物流60在加氢反应器5中经历加氢，由此获得包含乙醇的物流80。包含乙醇的物流80在脱水反应器6中经历脱水，由此获得第二富含乙烯的物流90。
优选地，在步骤(d)的加氢反应器5中使用的氢物流70已经在附近的蒸汽裂化器(未显示)中产生。
如图1的实施方案中所示，将分离器3中获得的第一富含乙烯的物流40和脱水反应器6中获得的第二富含乙烯的物流90组合(在容器7中)。组合的富含乙烯的物流100可进一步处理(例如除去某些痕量组分)。
本领域技术人员将容易理解，可进行许多调整而不偏离本发明的范围。

Claims (8)

1.用于将乙烷氧化脱氢为乙烯的方法，所述方法至少包括以下步骤：
(a)提供包含乙烷的物流(10)；
(b)使步骤(a)中提供的包含乙烷的物流(10)经历氧化脱氢，由此获得至少包含乙烯、水和乙酸的物流(20)；
(c)从步骤(b)中获得的物流(20)分离乙酸，由此获得浓缩的乙酸物流(60)和第一富含乙烯的物流(40)；
(d)使步骤(c)中获得的浓缩的乙酸物流(60)经历加氢，由此获得包含乙醇的物流(80)；和
(e)使步骤(d)中获得的包含乙醇的物流(80)经历脱水，由此获得第二富含乙烯的物流(90)。
2.权利要求1的方法，其中步骤(a)中提供的包含乙烷的物流(10)包含5-95vol％的乙烷，优选至少50vol％，更优选至少60vol％。
3.权利要求1或2的方法，其中步骤(a)中提供的包含乙烷的物流(10)包含1-40vol％的O2，优选最多30vol％，更优选最多25vol％。
4.前述权利要求任一项的方法，其中步骤(a)中提供的包含乙烷的物流(10)包含最多10vol％的N2，优选最多5.0vol％，更优选最多1.0vol％。
5.前述权利要求任一项的方法，其中步骤(b)中获得的物流(20)包含的乙酸量为步骤(a)中提供的包含乙烷的物流(10)中存在的乙烷量的0.5-10％，优选最多10％。
6.前述权利要求任一项的方法，其中步骤(c)中获得的浓缩的乙酸物流(60)包含至少5vol％的乙酸，优选至少10vol％，更优选至少50vol％。
7.前述权利要求任一项的方法，其中在步骤(d)的加氢中使用在蒸汽裂化器中已经产生的氢(H2)(70)。
8.前述权利要求任一项的方法，其中将步骤(c)中获得的第一富含乙烯的物流(40)和步骤(e)中获得的第二富含乙烯的物流(90)组合，由此获得组合的富含乙烯的物流(100)。
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