EA036133B1 - Комбинированный способ пиролиза и превращения оксигената в олефин - Google Patents

Комбинированный способ пиролиза и превращения оксигената в олефин Download PDF

Info

Publication number
EA036133B1
EA036133B1 EA201792065A EA201792065A EA036133B1 EA 036133 B1 EA036133 B1 EA 036133B1 EA 201792065 A EA201792065 A EA 201792065A EA 201792065 A EA201792065 A EA 201792065A EA 036133 B1 EA036133 B1 EA 036133B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
stream
product
zone
light
light olefin
Prior art date
Application number
EA201792065A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201792065A1 (ru
Inventor
Раджесвар Р. Гаттупалли
Андреа Дж. Бодзано
Лаура Э. Леонард
Грегори А. Фанк
Original Assignee
Юоп Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юоп Ллк filed Critical Юоп Ллк
Publication of EA201792065A1 publication Critical patent/EA201792065A1/ru
Publication of EA036133B1 publication Critical patent/EA036133B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/02—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation
    • C07C5/08—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation of carbon-to-carbon triple bonds
    • C07C5/09—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation of carbon-to-carbon triple bonds to carbon-to-carbon double bonds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/10—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/12—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon dioxide with hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/20—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/76—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation of hydrocarbons with partial elimination of hydrogen
    • C07C2/78—Processes with partial combustion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C27/00—Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds
    • C07C27/10—Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds by oxidation of hydrocarbons
    • C07C27/12—Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds by oxidation of hydrocarbons with oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C31/02—Monohydroxylic acyclic alcohols
    • C07C31/04—Methanol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/11—Purification; Separation; Use of additives by absorption, i.e. purification or separation of gaseous hydrocarbons with the aid of liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/32—Selective hydrogenation of the diolefin or acetylene compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/007—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00027—Process aspects
    • B01J2219/00038—Processes in parallel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00027—Process aspects
    • B01J2219/0004—Processes in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Abstract

В изобретении описан способ получения легких олефинов. Способ включает получение алкина в процессе пиролиза. Алкин подвергают каталитическому гидрированию в зоне гидрирования с образованием потока продукта, содержащего легкий олефин. Поток побочного продукта из процесса пиролиза включает оксид углерода и водород. Поток побочного продукта обрабатывают для превращения оксида углерода и водорода в оксигенатный продукт в зоне конверсии оксида углерода, который может быть дальше превращен в олефин в процессе превращения оксигената в олефин.

Description

Заявление о приоритете
Данная заявка испрашивает приоритет на основании предварительной патентной заявки США № 62/183310 от 23 июня 2015 г., полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Уровень техники изобретения
Этилен и пропилен (легкие олефины) являются промышленно важными химическими реагентами. Этилен и пропилен используются во множестве способов для производства пластмасс и других химических соединений.
Один из важных источников легких олефинов основан на пиролизе определенных нефтяных сырьевых материалов, например, в процессах парового или каталитического крекинга. Эти способы также дают значительные количества других углеводородных продуктов.
Превращение легких углеводородов, таких как метан, в высокоценные олефины, такие как этилен, является очень экономически привлекательным. В традиционных способах пиролиза некоторая часть сырьевого метана сжигается для достижения достаточно высоких температур для конверсии метана, но дающих низкую эффективность по углероду из-за неэффективного регулирования времени реакции.
В традиционных способах метан может быть превращен в ацетилен с помощью одноступенчатого или двухступенчатого процесса. Пример одноступенчатого процесса частичного окисления, разработанный BASF, описан в патентах US 5824834 и US 5789644. Общая конфигурация и конструкция реактора описаны в патенте US 5789644. Ацетилен также может быть получен с помощью двухступенчатого высокотемпературного пиролиза, и пример двухступенчатого реактора, разработанного HOECHST, описан в публикациях заявки на патент Великобритании GB 921305 и GB 958046.
Документ US 2014058149 описывает высокоэффективный способ производства олефинов, алкинов и водорода, полученных из легких углеводородов.
В документе WO 2005035689 раскрыт способ превращения природного газа в жидкие углеводороды, содержащий нагревание газа в выделенном интервале температур в течение достаточно периода времени и/или сжигание газа при достаточной температуре и в подходящих условиях в течение времени, достаточного для превращения части газового потока в реакционный углеводородный продукт, в основном, этиле или ацетилен.
В документе US 2007049647 раскрыт способ получения потока олефинов, основанный на конверсии исходного природного газа в синтез-газ. Полученный синтез-газ обогащают CO2, предварительно выделенным из потока природного газа.
В традиционных способах воздухоразделительная установка может применяться для отделения кислорода от азота. Кислород или кислородсодержащий поток вместе с природным газом (состоящим главным образом из метана) предварительно нагревают и вводят в реактор частичного окисления. В одноступенчатом реакторе BASF углеводородное сырье и обогащенный кислородом газ смешивают и пропускают через блок горелок, который используется для стабилизации пламени, что приводит к частичному окислению смеси. Вторичный кислород может быть инжектирован в блок горелок для образования запального пламени. Горение превращает одну треть метана в ацетилен, в то время как оставшаяся большая часть используется для производства тепла и менее ценных продуктов, таких как CO и CO2. Время взаимодействия, необходимое для осуществления реакции, составляет менее 100 мс. В двухступенчатом реакторе природный газ или другое топливо смешивается с обогащенным кислородом потоком и сжигается в зоне сгорания. Продукты сгорания затем смешиваются с сырьевым природным газом или другими углеводородами, которые реагируют с образованием ацетилена. Опять же, используется время реакции менее 100 мс. После желательного времени реакции реагирующий газ гасят водой. Охлажденный газ содержит большие количества монооксида углерода и водорода, а также некоторое количество угольной сажи, диоксида углерода, ацетилена, метана и других газов.
Далее газ проходит через водяной скруббер для удаления угольной сажи. Затем газ проходит через второй скруббер, в котором газ распыляют с растворителем, таким как N-метилпирролидон, который абсорбирует ацетилен.
Растворитель затем перекачивают в разделительную колонну, и ацетилен выпаривается из растворителя и отводится в верхней части колонны в виде газа, тогда как растворитель отводится из кубовой части.
Ацетилен может использоваться для получения множества полезных продуктов. Одним из таких продуктов является этилен, который может быть получен каталитическим гидрированием ацетилена. Способ гидрирования ацетилена в этилен в присутствии катализатора Pd/Al2O3 описан в патенте US 5847250. Способ гидрирования ацетилена над катализатором на основе палладия с использованием жидкого растворителя, такого как N-метилпирролидон, описан в публикациях патентных заявок US 2005/0048658 и US 2005/0049445.
Другие известные способы превращения метана в этилен могут быть найдены в патенте US 7208647, выданном Synfuels International.
Регулирование времени реакции важно для повышения эффективности по углероду способа пиролиза метана. Таким образом, желательна технология повышения эффективности по углероду. Кроме то
- 1 036133 го, в дополнение к основному продукту - ацетилену, пиролиз метана дает большое количество побочных продуктов, таких как монооксид углерода, водород, диоксид углерода и другие газы. Экономичность процесса может сильно зависеть от надлежащей утилизации этих побочных продуктов.
Другим, сравнительно недавним источником легких олефинов является процесс превращения оксигенатов в олефины и, в частности, процесс превращения метанола в олефины (МТО). Процесс МТО является более эффективным для получения легких олефинов, чем традиционные системы пиролиза углеводородов. Вместо использования источника углеводородов этот процесс основан на превращении оксигената, такого как метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, простой метилэтиловый эфир, простой диметиловый эфир, простой диэтиловый эфир, простой диизопропиловый эфир, формальдегид, диметилкарбонат, диметилкетон, уксусная кислота и их смеси, и предпочтительно на превращении метанола в олефины в присутствии молекулярно-ситового катализатора.
Существует потребность в более эффективных путях производства легких олефинов с более высоким выходом, и особенно пропилена, из углеводородного сырья.
Сущность изобретения
Изобретение представляет собой способ получения легких олефинов. Способ включает сгорание топлива и окислителя в зоне сгорания пиролизного реактора с образованием потока газообразных продуктов горения. Скорость потока газообразных продуктов горения переходит от дозвуковой к сверхзвуковой в зоне расширения пиролизного реактора. Легкий углеводород вводится в сверхзвуковой поток газообразных продуктов горения с образованием смешанного потока, включающего легкий углеводород. Скорость смешанного потока переходит от сверхзвуковой к дозвуковой в реакционной зоне пиролизного реактора с образованием реакционной смеси, содержащей алкин, оксид углерода и водород. Реакционная смесь разделяется в абсорбере на поток алкина, содержащий алкин, и поток побочного продукта, содержащий оксид углерода и водород. Алкин подвергают каталитическому гидрированию в зоне гидрирования с образованием потока продукта, содержащего первый легкий олефин. Поток побочного продукта обрабатывают для превращения по меньшей мере части оксида углерода и водорода в оксигенатный продукт в зоне конверсии оксида углерода. Оксигенатный продукт обрабатывают в зоне конверсии оксигената для конверсии по меньшей мере части оксигенатного продукта с образованием выходящего потока, содержащего второй легкий олефин. Первый легкий олефин выделяют из потока продукта и второй легкий олефин выделяют из выходящего потока в зоне разделения продуктов. Объединяют по меньшей мере часть потока продукта, содержащего первый легкий олефин, по меньшей мере с частью выходящего потока, содержащего второй легкий олефин, с образованием смеси. Выделение первого легкого олефина из потока продукта и выделение второго легкого олефина из выходящего потока в зоне разделения продуктов включает выделение первого легкого олефина и второго легкого олефина из смеси в зоне разделения продуктов.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 проиллюстрирован один вариант осуществления способа настоящего изобретения.
На фиг. 2 проиллюстрирован один вариант осуществления пиролизного реактора, подходящего для использования в настоящем изобретении.
На фиг. 3 проиллюстрирован один вариант осуществления зоны разделения продуктов, подходящей для использования в настоящем изобретении.
Подробное описание изобретения
В процессе пиролиза метана используется сверхзвуковой реактор для превращения метана в ацетилен при очень высоких температурах. Выходящий из реактора поток содержит, главным образом, ацетилен, водород, оксиды углерода, воду и некоторое количество более тяжелых соединений. Вода удаляется в башне гашения перед тем, как газы крекинга направляются в компрессор. Сжатый газ направляется в установку абсорбции для абсорбции ацетилена в растворителе. Затем ацетилен гидрируют с образованием этилена. Сжатый газ, который не абсорбируется, содержит главным образом монооксид углерода и газообразный водород (синтез-газ).
Процесс пиролиза метана имеет лучшую экономичность, когда побочный продукт - синтез-газ превращают в полезный продукт. Один из способов осуществления этого заключается в превращении синтез-газа в оксигенат с последующей конверсией оксигената в олефины в процессе превращения оксигената в олефины.
В некоторых вариантах осуществления олефин из процесса пиролиза и олефин из процесса превращения оксигената в олефин разделяют в общей зоне разделения с получением этилена и/или пропилена.
Это комбинирование процесса пиролиза и процесса превращения оксигената в олефин снижает капитальные затраты на установку из-за общей зоны разделения. Это также уменьшает общий размер установки для заданного выхода олефинов.
На фиг. 1 проиллюстрирован один из примеров комбинированного способа 100 для конверсии легкого углеводорода (например, метана) в алкин (например, ацетилен) и далее конверсии алкина (например, ацетилена) в олефин (например, этилен) в сочетании с конверсией газообразных побочных продуктов оксида углерода и водорода в оксигенат, необязательно с последующей конверсией оксигената в дополнительный олефин.
- 2 036133
Сначала воздухоразделительная установка 105 извлекает кислород из воздуха. Воздухоразделительная установка 105 получает воздух по воздухопроводу 110 и образует богатый азотом поток 115, в котором содержание кислорода оказывается меньше, чем в воздухе. Богатый азотом поток 115 может сбрасываться или использоваться повторно. Воздухоразделительная установка 105 также образует богатый кислородом поток 120, в котором содержание кислорода оказывается больше, чем в воздухе. Воздухоразделительная установка 105 может использовать процессы, известные в области техники, такие как криогенная сепарация, мембраны или процесс адсорбции при переменном давлении (PSA). В других вариантах осуществления кислородсодержащий поток 120 может быть получен по трубопроводу или из других источников.
В способе на фиг. 1 углеводородное сырье превращается в ацетилен в пиролизном реакторе 125. В одном неограничивающем примере углеводородное сырье представляет собой метан. Пиролизный реактор 125 получает метан (CH4) по трубопроводу 130 метана. Пиролизный реактор 125 получает окислитель (кислород) посредством богатого кислородом потока 120. Пиролизный реактор 125 получает топливо (водород или метан) с потоком 135. Выходящий поток 140 пиролизного реактора, образованный пиролизным реактором 125, может содержать ацетилен, этилен, водород, метан, монооксид углерода, диоксид углерода и углеродные микрочастицы.
Один из примеров пиролизного реактора 125 проиллюстрирован на фиг. 2. Метановое сырье нагревается до температуры, при которой образование ацетилена будет иметь термодинамическое преимущество над образованием метана. Дополнительная энергия должна подаваться в реакционную смесь для обеспечения эндотермической реакции образования ацетилена. После времени реакции, достаточного для желаемого образования ацетилена, реакционную смесь быстро гасят для замораживания реакции, чтобы предотвратить крекинг ацетилена в водород и углерод и риформинг до метана. Топливо и окислитель сжигают для образования высокотемпературных (например, >1500 К) и высокоскоростных (например, >1 Max) газообразных продуктов горения, чтобы способствовать образованию ацетилена. Затем обеспечивают достаточную энтальпию реакции, соответствующую 377 кДж/моль, что необходимо для образования ацетилена.
Если дополнительная энергия не обеспечивается, эндотермический характер образования ацетилена может приводить к температуре ниже 1500 К. Наконец, реакционную смесь быстро охлаждают со скоростью, превышающей скорость, с которой ацетилен может разлагаться на водород и углерод, а затем превращаться в метан. Этот процесс быстрого охлаждения иногда называют замораживанием реакции, когда количество ацетилена является высоким. Желательно инициировать стадию замораживания в состоянии, близком к максимальному образованию ацетилена, (т.е. в точке термодинамического равновесия) и как можно быстрее завершать стадию замораживания, чтобы предотвратить любое разложение ацетилена.
На фиг. 2 представлен продольный разрез примера пиролизного реактора 125. В одном варианте осуществления пиролизный реактор 125 является трубчатым (т.е. его поперечное сечение является круглым). Высокие температуры, необходимые для образования ацетилена, а также регулируемое время реакции и быстрое гашение могут быть достигнуты в пиролизном реакторе 125. Топливо 300 и окислитель (например, кислород) 305 инжектируют в зону 310 инжекции топлива на проксимальном конце пиролизного реактора 125. В одном варианте осуществления топливо 300 и окислитель 305 нагревают до температуры от 400 до 800°C или до температуры от 200 до 1000°C в другом варианте осуществления. В одном примере осуществления топливо представляет собой водород, окислителем является кислород и молярное отношение водорода к кислороду составляет 3/1.
В некоторых вариантах осуществления топливо 300 и окислитель 305 смешивают перед вводом в зону 310 инжекции топлива. В некоторых вариантах осуществления топливо 300 и окислитель 305 вводятся в зону 310 инжекции топлива и смешиваются за счет турбулентных условий внутри зоны 310 инжекции топлива. В некоторых вариантах осуществления водяной пар или другие разбавители 315 также вводятся в зону 310 инжекции топлива.
Топливо 300 и окислитель 305 сгорают в зоне 320 сгорания. Образующийся в результате поток газообразных продуктов сгорания нагревается до высокой температуры за счет реакции горения. В некоторых вариантах осуществления температура потока газообразных продуктов сгорания составляет от 2500 до 3500 К в зоне 320 сгорания. В других вариантах осуществления температура потока газообразных продуктов сгорания достигает от 2000 до 4000 К в зоне 320 сгорания.
Зона 320 сгорания работает при давлении от 200 до 1000 кПа (от 2 до 10 бар) в одном варианте осуществления. В других вариантах осуществления зона 320 сгорания работает при давлении от 120 до 2000 кПа (от 1,2 до 20 бар). Давление в зоне 320 сгорания выталкивает поток газообразных продуктов сгорания в направлении к дистальному концу пиролизного реактора 125 с высокой скоростью. В некоторых вариантах осуществления скорость потока газообразных продуктов сгорания в дистальном конце зоны 320 сгорания оказывается ниже сверхзвуковой скорости (т.е. менее 1 Max).
Дозвуковой поток газообразных продуктов сгорания входит в зону 325 расширения и течет через конвергентно-дивергентное сопло 330. Конвергентно-дивергентное сопло 330 преобразует часть тепловой энергии в потоке газообразных продуктов сгорания в кинетическую энергию, что приводит к резко
- 3 036133 му увеличению скорости потока газообразных продуктов сгорания. Скорость потока газообразных продуктов сгорания переходит из дозвуковой (т.е. менее 1 Max) в сверхзвуковую (т.е. более 1 Max) в зоне 325 расширения. В одном варианте осуществления на дистальном конце зоны 325 расширения температура потока газообразных продуктов сгорания составляет от 1500 до 3000 К. В одном варианте осуществления на дистальном конце зоны 325 расширения средняя скорость потока газообразных продуктов сгорания (в поперечном сечении) превышает 1 Max. В одном варианте осуществления средняя скорость потока газообразных продуктов сгорания составляет 2 Max или более.
Сырье инжектируется в сверхзвуковой поток газообразных продуктов сгорания в зоне 335 инжекции сырья. В одном варианте осуществления сырье инжектируют при температуре от 700 до 1200 К. В еще одном варианте осуществления сырье инжектируют при температуре от 300 до 2000 К. В одном варианте осуществления сырье подают по подающим трубопроводам 340. В одном варианте осуществления, выполненном с возможностью удаления примесей, таких как соединения серы и хлориды, природный газ смешивают с водородсодержащим потоком для получения потока с 0-5 мол.% (или более) водорода, нагревают до 370°C и подают в группу сменно-циклических реакторов, которые содержат катализатор гидродесульфуризации (например, CoMo на оксиде алюминия) и адсорбент H2S (например, ZnO) после катализатора гидрирования, в одном и том же сосуде или в разных сосудах. H2S, образующийся в результате гидродесульфуризации, будет реагировать с адсорбентом. Эта же система будет удалять органические хлориды, присутствующие в сырьевом природном газе. Реактор, который находится в автономном состоянии, может быть регенерирован способами, известными в области техники, например, с использованием воздуха или водяного пара. Если природный газ содержит высокие концентрации H2S (например, выше 20 ч./млн), другой вариант осуществления может использоваться для очистки природного газа с помощью известных процессов обессеривания, таких как мембранные процессы или абсорбция растворителем с помощью химических или физических растворителей, для снижения содержания H2S в природном газе до уровней, которые являются целесообразными для системы гидросульфирования/адсорбента.
Объединенный поток, состоящий из потока газообразных продуктов сгорания и сырьевого потока, поступает в зону 345 смешивания, где объединенный поток смешивается в результате турбулентного течения в потоке. В одном варианте осуществления для облегчения смешивания могут использоваться косые или прямые ударные волны.
В некоторых вариантах осуществления зона смешивания может быть исключена. Один вариант осуществления пиролизного реактора без зоны смешивания описан в патентной заявке США № 15/787652, озаглавленной PYROLYTIC REACTOR, дело патентного поверенного № H0046580-8269, поданной одновременно с настоящей заявкой, которая включена в настоящий документ посредством ссылки.
В некоторых вариантах осуществления скорость смешанного потока остается на сверхзвуковом уровне в пределах реакционной зоны 350. Ударные волны образуются в реакционной зоне 350 с помощью регулирования противодавления реактора. Ударные волны снижают скорость объединенного потока и преобразуют часть кинетической энергии в тепловую энергию. Объединенный поток далее снижает скорость до уровня дозвукового потока и гасится в зоне 360 гашения.
В некоторых вариантах осуществления скорость смешанного потока переходит от сверхзвуковой к дозвуковой в пределах реакционной зоны 350. В этом месте перехода образуется ударная волна, что приводит к почти мгновенному повышению давления и температуры смешанного потока. В различных вариантах осуществления температура смешанного потока непосредственно перед ударной волной составляет от 1500 до 2300 К в сравнении с 1600-2800 К непосредственно после ударной волны. Условия в смешанном потоке ниже по потоку от ударной волны благоприятны для образования ацетилена. В связи с этим, пиролизный реактор 125 может называться ударно-волновым реактором (SWR).
В некоторых вариантах осуществления последовательность ударных волн формируется в точке, где скорость потока переходит от сверхзвукового к дозвуковому уровню. Последовательность ударных волн представляет собой серию слабых ударных волн, распространяющихся после точки перехода от сверхзвуковой до дозвуковой скорости. В то время как единственная ударная волна будет нагревать смесь почти мгновенно (в месте расположения ударной волны), последовательность ударных волн будет нагревать смесь более постепенно. Каждая ударная волна в последовательности ударных волн будет повышать температуру потока.
Температура смешанного потока повышается до величины, достаточной для облегчения образования ацетилена и обеспечения достаточной энергии для осуществления эндотермической реакции.
В одном варианте осуществления поток продукта выходит из реакционной зоны 350 и поступает в зону 360 гашения для быстрого охлаждения потока продукта. В одном варианте осуществления зона 360 гашения содержит по меньшей мере одну инжекционную форсунку для распыления воды в поток продукта. Поток продукта удаляется в местоположении 365.
Для поддержания установившегося режима работы пиролизного реактора 125 в течение длительного периода времени зона 320 сгорания может охлаждаться. Например, рубашка охлаждения может быть расположена поверх стенки реактора вблизи зоны 320 сгорания, образуя, таким образом, канал для охла
- 4 036133 дителя. Охладитель, такой как вода, может вводиться в канал для охладителя. В одном варианте осуществления охладитель протекает в направлении, противоположном направлению потока газообразных продуктов сгорания в реакторе. Выходящий поток охладителя вытекает из канала для охладителя на выходе.
Возвращаясь к фиг. 1, выходящий поток 140 пиролизного реактора подается в установку 145 гашения для быстрого охлаждения реакционной смеси в выходящем потоке 140 пиролизного реактора. Установка 145 гашения может быть отдельной установкой или может быть включена в зону гашения пиролизного реактора 125. Текучая среда гашения (например, вода) распыляется в выходящий поток 140 пиролизного реактора, и текучая среда гашения предотвращает дальнейшие реакции в выходящем потоке 140 пиролизного реактора. Установка 145 гашения также удаляет твердые частицы (например, сажу) по трубопроводу 150. Выходящий поток 155 из установки 145 гашения может содержать ацетилен, этилен, водород, метан, монооксид углерода и диоксид углерода.
В зоне 160 сжатия и получения ацетилена выходящий поток 155 сжимается. Большая часть сжатого газа приводится в контакт с растворителем, который абсорбирует ацетилен, при этом растворитель и ацетилен выходят из зоны 160 получения ацетилена с потоком 165. Подходящие растворители включают №метил-2-пирролидон, диметилформамид, ацетон, тетрагидрофуран, диметилсульфоксид, монометиламин и их сочетания. Меньшая часть сжатого газа направляется с потоком 170. Газ, который не поглощается в растворителе (например, водород, метан, монооксид углерода и диоксид углерода), выходит из зоны 160 получения ацетилена в виде потока 175.
Потоки 165 и 170 объединяются в трубопроводе 180, входящем в верхнюю часть реактора 185 гидрирования. В одном неограничивающем примере конфигурации поток 170 является источником водорода для реакции гидрирования. В качестве альтернативы, водород может подаваться или пополняться из других источников по трубопроводу 170. В одном неограничивающем примере конфигурации в реакторе 185 гидрирования используется процесс жидкофазного селективного гидрирования (SHP), в котором растворителем является №метил-2-пирролидон (NMP). Поглощенный ацетилен и растворитель приводятся в контакт с катализатором. В одном варианте осуществления катализатор содержит по меньшей мере один металл VIII группы на неорганическом носителе. В одном варианте осуществления палладий является одним из металлов VIII группы. В одном варианте осуществления катализатор также содержит по меньшей мере один металл из группы IB, IIB, IIIA, IVA, IA и VIIB. Ацетилен превращается в этилен в реакторе 185 гидрирования. Растворитель может быть рециркулирован в зону 160 получения ацетилена по трубопроводу 187.
Выходящий поток 190 зоны гидрирования выходит из реактора 185 гидрирования и поступает в зону 195 разделения продуктов, которая будет описана более подробно ниже.
Поток 175 из зоны 160 получения ацетилена, который может содержать водород, метан, монооксид углерода и диоксид углерода, может подаваться в необязательную зону 200 отделения диоксида углерода для удаления диоксида углерода. В зоне 200 отделения диоксида углерода может использоваться аминовый растворитель, такой как N-метилдиэтаноламин, для абсорбции или иного отделения CO2 из потока веществ. Десорбер (не показан) может впоследствии использоваться для десорбции абсорбированного CO2 из аминового растворителя, что позволяет повторно использовать десорбированный аминовый растворитель. Одним из процессов с использованием физического растворителя для улавливания потока CO2 является процесс Selexol, разработанный UOP. Поток 205 диоксида углерода выходит из зоны 200 отделения диоксида углерода.
Поток 210 из зоны 200 отделения диоксида углерода может содержать водород, метан и монооксид углерода. Диоксид углерода также может присутствовать в потоке, если зона отделения диоксида углерода отсутствует. Часть 211 потока 210 может быть рециркулирована в пиролизный реактор 125 при необходимости. Остальная часть потока 210 направляется в зону 215 конверсии оксида углерода, в которой оксиды углерода и водород конвертируются в оксигенатный продукт в газофазном или жидкофазном реакторе, содержащем катализатор синтеза метанола.
Например, метанол обычно синтезируют в газовой или жидкой фазе над гетерогенным катализатором. В промышленном масштабе применяются следующие реакции синтеза:
CO)-21I;< >ClhO)ll или
CO2+3112> >C113(011+ I2O.
Реакция превращения синтез-газа в оксигенаты, такие как метанол, является экзотермической реакцией, которой благоприятствуют низкая температура и высокое давление над гетерогенным катализатором. Реакции образования метанола сопровождаются уменьшением объема. Как описано в патенте US 3326956, синтез метанола при низком давлении на основе катализатора оксида меди-оксида цинкаоксида алюминия обычно протекает при номинальном давлении 5-10 МПа и температурах в диапазоне от 150 до 450°C над разнообразными катализаторами, включающими CuO/ZnO/Al2O3, CuO/ZnO/Cr2O3, ZnO/Cr2O3, Fe, Co, Ni, Ru, Os, Pt и Pd. Выход метанола для катализаторов на основе меди обычно превышает 99,5% конвертированного CO+CO2, присутствующего в метаноле в потоке неочищенного продукта.
- 5 036133
Вода может быть побочным продуктом конверсии синтез-газа в оксигенаты.
Выходящий поток 220 из зоны 215 конверсии оксида углерода направляется в зону 225 конверсии оксигената, где оксигенат превращается в олефин. Наиболее широко используемым подаваемым оксигенатным сырьем является метанол.
В зоне 225 конверсии оксигената подаваемое оксигенатное сырье, например метанол, приводится в контакт с молекулярно-ситовым катализатором, обычно кремнийалюмофосфатным (SAPO) молекулярно-ситовым катализатором, в условиях, предназначенных для конверсии подаваемого оксигенатного сырья преимущественно в легкие олефины. Используемый в настоящем документе термин легкие олефины в общем относится к C2 и C3 олефинам, т.е. к этилену и пропилену, по отдельности или в сочетании. В частности, зона 225 конверсии оксигената производит или приводит к образованию выходящего потока 230 зоны конверсии оксигената, который обычно содержит углеводороды топливного газа, такие как метан, этан и пропан, легкие олефины и C4+ углеводороды.
Неограничивающий перечень подходящих молекулярно-ситовых катализаторов SAPO включает SAPO-17, SAPO-18, SAPO-34, SAPO-35, SAPO-44 и их смеси. Оборудование и условия, в которых осуществляется данная реакция конверсии, хорошо известны специалистам и не нуждаются здесь в подробном описании. Многочисленные патенты описывают данный процесс для разных типов катализаторов, в том числе патент US 3928483, патент US 4025575, патент US 4252479, патент US 4496786, патент US 4547616, патент US 4677242, патент US 4843183, патент US 4499314, патент US 4447669, патент US 5095163, патент US 5191141, патент US 5126308, патент US 4973792 и патент US 4861938, описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.
В общем, процесс конверсии оксигенатного сырья в присутствии молекулярно-ситового катализатора может быть осуществлен во множестве реакторов, включая в качестве типичных примеров процесс с неподвижным слоем, процесс с псевдоожиженным слоем (в том числе процесс с турбулентным слоем), непрерывный процесс с псевдоожиженным слоем и непрерывный высокоскоростной процесс с псевдоожиженным слоем.
Как было отмечено, в дополнение к легким олефинам выходящий поток 230 зоны конверсии оксигената также обычно содержит метан, этан, пропан, диметиловый эфир, C4 олефины и насыщенные углеводороды, C5+ углеводороды, воду и другие углеводородные компоненты в незначительных количествах.
Выходящий поток 230 зоны конверсии оксигената направляется в зону 195 разделения продуктов так же, как и выходящий поток 190 зоны гидрирования. Зона 195 разделения продуктов отделяет целевые продукты, этилен и пропилен от любых других компонентов, которые могут присутствовать. Другие компоненты могут включать водород, диоксид углерода, монооксид углерода, азот, метан или этан в качестве возможных примеров. В зоне 195 разделения продуктов могут использоваться традиционные способы разделения для получения этилена, такие как процессы криогенной дистилляции, адсорбции при переменном давлении и мембранной сепарации. Она может включать в себя дополнительные реакторы селективного гидрирования.
На фиг. 3 проиллюстрирован один пример зоны 195 разделения продуктов. Зона 195 разделения продуктов включает в себя осушительную установку 400 для осушки компонентов в выходящем потоке 190 зоны гидрирования и выходящем потоке 230 зоны конверсии оксигената. Осушительная установка 400 обычно включает одну или несколько колонн криогенного фракционирования. Очистка олефинов из углеводородсодержащих потоков хорошо известна специалистам в данной области. Как правило, выходящий газообразный поток подвергается сжатию и затем быстро охлаждается и пропускается через серию находящихся под давлением фракционирующих колонн для разделения выходящего потока на потоки, богатые его составными частями, например потоки водорода, метана, этана, пропана, этилена, пропилена и смешанных C4 углеводородов, как известно специалистам. В качестве альтернативы также могут с успехом использоваться и другие известные специалистам процессы разделения, включая, без ограничения, селективное мембранное разделение и/или молекулярно-ситовое разделение. Настоящее изобретение не ограничивается каким-либо конкретным способом или устройством разделения.
Хотя порядок фракционирования может изменяться, на фиг. 3 представлен один подходящий вариант осуществления фракционирования потока 405 осушенного продукта. Поток 405 осушенного продукта или некоторая его часть может направляться в колонну 410 деэтанизации, где он разделяется на фракции, например, с помощью обычной перегонки, с получением головного потока 415 колонны деэтанизации, содержащего C2 и более легкие углеводороды (т.е. C2- углеводороды, включая метан, ацетилен, этан, этилен, и возможно также некоторые инертные соединения (N2, CO и др.)), и деэтанизированного кубового потока 420 C3+ углеводородов, содержащего компоненты, обогащенные более тяжелыми соединениями, чем этан, такие как пропилен, пропан, смешанные бутены и/или бутан.
Головной поток 415 колонны деэтанизации может обрабатываться с целью удаления ацетилена (не показано), и в конечном счете направляется в колонну 425 деметанизации. В колонне 425 деметанизации C2- углеводородный продукт разделяется на фракции, например, с помощью обычной перегонки, с получением потока 430 топливного газа, преимущественно содержащего C1. углеводороды, включающие метан, но также содержащий некоторое количество этана и этилена (которые могут быть отдельно извлечены из потока, например, с помощью известных процессов адсорбции (не показано)), и кубового потока
- 6 036133
435 колонны деметанизации, содержащего преимущественно этилен и этан.
Кубовый поток 435 колонны деметанизации или по меньшей мере его часть направляется в разделительную колонну 440 C2. В разделительной колонне 440 C2кубовый поток 435 колонны деметанизации обрабатывается, например разделяется, на фракции путем обычной перегонки с получением головного потока 445 этиленового продукта и кубового потока 450, в основном состоящего из этана. Содержащий этан кубовый поток 450 или его часть можно предпочтительно рециркулировать в реактор 125 пиролиза углеводородов или в качестве альтернативы его можно использовать как топливо.
Деэтанизированный кубовый поток 420 C3+ углеводородов или по меньшей мере его часть направляют в колонну 455 депропанизации. В колонне 455 депропанизации деэтанизированный кубовый поток 420 C3+ углеводородов может обрабатываться или разделяться на фракции, например, с помощью обычной перегонки с получением головного потока 460 колонны депропанизации, содержащего C3 материалы, и депропанизированного потока 465, обычно содержащего C4+ компоненты (потока, содержащего C4+ углеводороды). По меньшей мере часть этого потока 465, содержащего C4+ углеводороды, может быть обработана в реакторе крекинга олефинов (не показано) с целью повышения выхода легких олефинов, в частности пропилена.
Головной поток 460 колонны депропанизации или по меньшей мере его часть направляют в разделительную колонну 470 C3. В некоторых вариантах осуществления головной поток 460 колонны депропанизации может далее подвергаться удалению оксигенатов (не показано) для удаления любого количества диметилового эфира (DME) и других следов оксигенатов из головного потока 460 колонны депропанизации, содержащего C3, до его разделения в разделительной колонне 470 C3. В разделительной колонне 470 C3 головной поток 460 колонны депропанизации обрабатывается, например разделяется, на фракции путем обычной перегонки, с получением головного потока 475 пропиленового продукта и кубового потока 480, в основном состоящего из пропана. Содержащий пропан кубовый поток 480 или его часть можно предпочтительно рециркулировать в реактор 125 пиролиза углеводородов или, в качестве альтернативы, его можно использовать как топливо.
Таким образом, в зоне 195 разделения продуктов обычно получают поток 430 топливного газа, поток 450 этана, поток 480 пропана, поток 445 этиленового продукта, поток 475 пропиленового продукта и поток 465, содержащий C4+ углеводороды. Поток 430 топливного газа обычно включает в себя большую часть метана и водорода, которые присутствовали в осушенном потоке продукта. Поток 430 топливного газа необязательно сжигается как топливо на одной или нескольких стадиях комбинированного способа.
Поток 445 этиленового продукта и/или поток 475 пропиленового продукта подходят в качестве сырья для образования полиэтилена и/или полипропилена, и/или других сополимеров.
Для максимального увеличения производства легких олефинов из потока 465, содержащего C4+ углеводороды, этот поток могут подвергать селективному гидрированию для каталитической конверсии диолефинов (например, бутадиена) и ацетиленов в потоке в бутены и направлять в реактор крекинга олефинов (не показано). Условия и катализатор, применяемые в реакторе селективного гидрирования, известны специалисту в данной области техники.
Конкретные варианты осуществления
Хотя ниже следует описание в связи с конкретными вариантами осуществления, следует понимать, что данное описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения объема предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.
Первый вариант осуществления изобретения представляет собой способ получения легких олефинов, включающий сгорание топлива и окислителя в зоне сгорания пиролизного реактора с образованием потока газообразных продуктов горения; переход скорости потока газообразных продуктов горения от дозвуковой к сверхзвуковой в зоне расширения пиролизного реактора; введение легкого углеводорода в сверхзвуковой поток газообразных продуктов горения с образованием смешанного потока, включающего легкий углеводород; переход скорости смешанного потока от сверхзвуковой к дозвуковой в реакционной зоне пиролизного реактора с образованием реакционной смеси, содержащей алкин, оксид углерода и водород; разделение реакционной смеси в абсорбере на поток алкина, содержащий алкин, и поток побочного продукта, содержащий оксид углерода и водород; каталитическое гидрирование алкина в зоне гидрирования с получением потока продукта, содержащего первый легкий олефин; обработку потока побочного продукта для превращения по меньшей мере части оксида углерода и водорода в оксигенатный продукт в зоне конверсии оксида углерода. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, также включающий в себя обработку оксигенатного продукта в зоне конверсии оксигената для конверсии по меньшей мере части оксигенатного продукта с образованием выходящего потока, содержащего второй легкий олефин. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, также включающий в себя выделение первого легкого олефина из потока продукта и выделение второго легкого олефина из выходящего потока в зоне разделения продуктов. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к пер
- 7 036133 вому варианту осуществления в данном параграфе, также включающий в себя объединение по меньшей мере части потока продукта, содержащего первый легкий олефин, по меньшей мере с частью выходящего потока зоны конверсии оксигената, содержащего второй легкий олефин, с образованием смеси; и в котором выделение первого легкого олефина из потока продукта и выделение второго легкого олефина из выходящего потока в зоне разделения продуктов включает выделение первого легкого олефина и второго легкого олефина из смеси в зоне разделения продуктов. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором второй легкий олефин содержит по меньшей мере одно вещество из этилена и пропилена. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором оксид углерода включает монооксид углерода и диоксид углерода, и дополнительно включающий отделение диоксида углерода из потока побочного продукта перед обработкой потока побочного продукта. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, также включающий в себя конверсию по меньшей мере части диоксида углерода в метан; и рециркуляцию метана в пиролизный реактор. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором поток побочного продукта также содержит часть легкого углеводорода, и дополнительно включающий выделение части легкого углеводорода из потока побочного продукта перед обработкой потока побочного продукта. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, также включающий в себя рециркуляцию части легкого углеводорода в пиролизный реактор. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором топливом является водород, окислителем является кислород, легким углеводородом является метан, алкином является ацетилен, первым легким олефином является этилен и оксигенатным продуктом является метанол.
Второй вариант осуществления изобретения представляет собой способ получения легких олефинов, включающий сгорание топлива и окислителя в зоне сгорания пиролизного реактора с образованием потока газообразных продуктов горения; переход скорости потока газообразных продуктов горения от дозвуковой к сверхзвуковой в зоне расширения пиролизного реактора; введение легкого углеводорода в сверхзвуковой поток газообразных продуктов горения с образованием смешанного потока, включающего легкий углеводород; переход скорости смешанного потока от сверхзвуковой к дозвуковой в реакционной зоне пиролизного реактора с образованием реакционной смеси, содержащей алкин, оксид углерода и водород; разделение реакционной смеси в абсорбере на поток алкина, содержащий алкин, и поток побочного продукта, содержащий оксид углерода и водород; каталитическое гидрирование алкина в зоне гидрирования с получением потока продукта, содержащего первый легкий олефин; обработку потока побочного продукта для превращения по меньшей мере части оксида углерода и водорода в оксигенатный продукт в зоне конверсии оксида углерода; и обработку оксигенатного продукта в зоне конверсии оксигената для конверсии по меньшей мере части оксигенатного продукта с образованием выходящего потока, содержащего второй легкий олефин. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя выделение первого легкого олефина из потока продукта и выделение второго легкого олефина из выходящего потока в зоне разделения продуктов. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя объединение по меньшей мере части потока продукта, содержащего первый легкий олефин, по меньшей мере с частью выходящего потока зоны конверсии оксигената, содержащего второй легкий олефин, с образованием смеси; и в котором выделение первого легкого олефина из потока продукта и выделение второго легкого олефина из выходящего потока в зоне разделения продуктов включает выделение первого легкого олефина и второго легкого олефина из смеси в зоне разделения продуктов. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, в котором второй легкий олефин содержит по меньшей мере одно вещество из этилена и пропилена. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, в котором оксид углерода включает монооксид углерода и диоксид углерода, и дополнительно включающий отделение диоксида углерода из потока побочного продукта перед обработкой потока побочного продукта. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в
- 8 036133 себя конверсию по меньшей мере части диоксида углерода в метан; и рециркуляцию метана в пиролизный реактор. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, в котором поток побочного продукта также содержит часть легкого углеводорода, и дополнительно включающий выделение части легкого углеводорода из потока побочного продукта перед обработкой потока побочного продукта. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя рециркуляцию части легкого углеводорода в пиролизный реактор. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, в котором топливом является водород, окислителем является кислород, легким углеводородом является метан, алкином является ацетилен, первым легким олефином является этилен и оксигенатным продуктом является метанол.
Без дополнительного уточнения считается, что специалист с помощью предшествующего описания сможет использовать настоящее изобретение в его максимальной степени и сможет легко выявить существенные характеристики данного изобретения без отклонения от его сущности и объема, чтобы осуществить различные изменения и модификации изобретения и приспособить его к различным областям применения и условиям. Поэтому приведенные выше предпочтительные конкретные варианты осуществления следует рассматривать только как иллюстративные и не ограничивающие каким бы то ни было образом остальную часть описания, и что это предполагает охват различных модификаций и эквивалентных конфигураций, включенных в объем прилагаемой формулы изобретения.
В вышеизложенном все температуры приведены в градусах Цельсия и все части и проценты являются массовыми, если не указано иное.

Claims (7)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ получения легких олефинов, включающий сж игание топлива и окислителя в зоне сгорания пиролизного реактора с образованием потока газообразных продуктов горения;
    пе ревод скорости потока газообразных продуктов горения от дозвуковой к сверхзвуковой в зоне расширения пиролизного реактора;
    вв едение легкого углеводорода в сверхзвуковой поток газообразных продуктов горения с образованием смешанного потока, включающего легкий углеводород;
    пе ревод скорости смешанного потока от сверхзвуковой к дозвуковой в реакционной зоне пиролизного реактора с образованием реакционной смеси, содержащей алкин, оксид углерода и водород;
    ра зделение реакционной смеси в абсорбере на поток алкина, содержащий алкин, и поток побочного продукта, содержащий оксид углерода и водород;
    ка талитическое гидрирование алкина в зоне гидрирования с получением потока продукта, содержащего первый легкий олефин;
    об работку потока побочного продукта для превращения по меньшей мере части оксида углерода и водорода в оксигенатный продукт в зоне конверсии оксида углерода;
    об работку оксигенатного продукта в зоне конверсии оксигената для конверсии по меньшей мере части оксигенатного продукта с образованием выходящего потока, содержащего второй легкий олефин;
    вы деление первого легкого олефина из потока продукта и выделение второго легкого олефина из выходящего потока в зоне разделения продуктов;
    объ единение по меньшей мере части потока продукта, содержащего первый легкий олефин, по меньшей мере с частью выходящего потока, содержащего второй легкий олефин, с образованием смеси;
    причем выделение первого легкого олефина из потока продукта и выделение второго легкого олефина из выходящего потока в зоне разделения продуктов включает выделение первого легкого олефина и второго легкого олефина из смеси в зоне разделения продуктов.
  2. 2. Способ по п.1, в котором второй легкий олефин содержит по меньшей мере один из этилена и пропилена.
  3. 3. Способ по п.1 или 2, в котором оксид углерода включает монооксид углерода и диоксид углерода, причем отделение диоксида углерода из потока побочного продукта проводят перед обработкой потока побочного продукта.
  4. 4. Способ по п.3, дополнительно включающий конверсию по меньшей мере части диоксида углерода в метан и рециркуляцию метана в пиролизный реактор.
  5. 5. Способ по п.1, в котором поток побочного продукта дополнительно содержит часть легкого углеводорода, причем выделение части легкого углеводорода из потока побочного продукта проводят перед обработкой потока побочного продукта.
  6. 6. Способ по п.5, дополнительно включающий рециркуляцию части легкого углеводорода в пиролизный реактор.
    - 9 036133
  7. 7. Способ по п.1, в котором топливо представляет собой водород, окислитель представляет собой кислород, легкий углеводород представляет собой метан, алкин представляет собой ацетилен, первый легкий олефин представляет собой этилен и оксигенатный продукт представляет собой метанол.
EA201792065A 2015-06-23 2016-06-09 Комбинированный способ пиролиза и превращения оксигената в олефин EA036133B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562183314P 2015-06-23 2015-06-23
PCT/US2016/036564 WO2016209627A1 (en) 2015-06-23 2016-06-09 Integrated pyrolysis and oxygenate to olefin process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201792065A1 EA201792065A1 (ru) 2018-02-28
EA036133B1 true EA036133B1 (ru) 2020-10-02

Family

ID=57585334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201792065A EA036133B1 (ru) 2015-06-23 2016-06-09 Комбинированный способ пиролиза и превращения оксигената в олефин

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10246385B2 (ru)
EP (1) EP3313806B1 (ru)
EA (1) EA036133B1 (ru)
PL (1) PL3313806T3 (ru)
WO (1) WO2016209627A1 (ru)
ZA (1) ZA201706845B (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190233350A1 (en) * 2016-09-16 2019-08-01 Sabic Global Technologies B.V. Process for conversion of hydrocarbon feed to c2 unsaturated hydrocarbons and syngas composition used for multiple applications
WO2018081216A1 (en) * 2016-10-26 2018-05-03 Sabic Global Technologies, B.V. Novel process integration of methane or higher hydrocarbon pyrolysis step to produce ethylene and methanol and/or hydrogen
WO2019236983A1 (en) * 2018-06-08 2019-12-12 Sabic Global Technologies B.V. Method for conversion of methane to ethylene
CN109232150B (zh) * 2018-09-25 2021-09-24 山东海江化工有限公司 一种丙烯合成反应优化工艺
US11299442B2 (en) * 2020-03-31 2022-04-12 Uop Llc Process for producing acetylene and ethylene
CN111554356B (zh) * 2020-05-08 2023-02-28 中国石油化工股份有限公司 一种轻烃与甲醇耦合反应的动力学建模方法
CN114423517B (zh) * 2020-07-06 2022-10-11 沙伯环球技术有限公司 用于生产高价值化学产品的反应器系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005035689A2 (en) * 2003-09-23 2005-04-21 Synfuels International, Inc. Process for the conversion of natural gas to hydrocarbon liquids
US20070049647A1 (en) * 2005-08-25 2007-03-01 Van Egmond Cor F Methanol feed for producing olefin streams
US20140058149A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc High efficiency processes for olefins, alkynes, and hydrogen co-production from light hydrocarbons such as methane

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1122054B (de) 1960-04-16 1962-01-18 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von niedermolekularen ungesaettigten Kohlenwasserstoffen
DE1250424B (de) 1960-06-21 1967-09-21 Farbwerke Hoechst Aktiengesell schaft vormals Meister Lucius &. Brunmg Frankfurt/M Verfahren zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen zu vorw egend Acetylen und Äthylen
US3326956A (en) 1962-06-08 1967-06-20 Ici Ltd Production of oxygenated hydrocarbons
US3928483A (en) 1974-09-23 1975-12-23 Mobil Oil Corp Production of gasoline hydrocarbons
US4025575A (en) 1975-04-08 1977-05-24 Mobil Oil Corporation Process for manufacturing olefins
US4252479A (en) 1979-08-15 1981-02-24 Dynamic Air Inc. Rotary diverter valves
FR2519335B1 (fr) 1982-01-04 1986-05-02 Azote & Prod Chim Production d'hydrocarbures a partir de methanol en presence de catalyseurs du type zeolithe
US4499314A (en) 1982-03-31 1985-02-12 Imperial Chemical Industries Plc Methanol conversion to hydrocarbons with zeolites and cocatalysts
US4677242A (en) 1982-10-04 1987-06-30 Union Carbide Corporation Production of light olefins
US4496786A (en) 1983-09-30 1985-01-29 Chevron Research Company Selective conversion of methanol to low molecular weight olefins over high silica SSZ-13 zeolite
JPS6147421A (ja) 1984-08-15 1986-03-07 Satoyuki Inui メタノ−ルからのオレフイン系炭化水素の製法
US4547616A (en) 1984-12-28 1985-10-15 Mobil Oil Corporation Conversion of oxygenates to lower olefins in a turbulent fluidized catalyst bed
US4973792A (en) 1987-07-07 1990-11-27 Uop Chemical conversion process
US4861938A (en) 1987-07-07 1989-08-29 Uop Chemical conversion process
US5095163A (en) 1991-02-28 1992-03-10 Uop Methanol conversion process using SAPO catalysts
US5126308A (en) 1991-11-13 1992-06-30 Uop Metal aluminophosphate catalyst for converting methanol to light olefins
US5191141A (en) 1991-11-13 1993-03-02 Uop Process for converting methanol to olefins using an improved metal aluminophosphate catalyst
DE4422815A1 (de) 1994-06-29 1996-01-04 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Acetylen und Synthesegas
DE19535402A1 (de) 1995-09-23 1997-03-27 Basf Ag Palladium-haltiger Trägerkatalysator zur selektiven katalytischen Hydrierung von Acetylen in Kohlenwasserstoffströmen
US5824834A (en) 1995-10-19 1998-10-20 Basf Aktiengesellschaft Process for the production of acetylene and synthesis gas
US6797851B2 (en) * 2001-08-30 2004-09-28 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Two catalyst process for making olefin
US7045670B2 (en) 2003-09-03 2006-05-16 Synfuels International, Inc. Process for liquid phase hydrogenation
US7919431B2 (en) 2003-09-03 2011-04-05 Synfuels International, Inc. Catalyst formulation for hydrogenation
US7208647B2 (en) 2003-09-23 2007-04-24 Synfuels International, Inc. Process for the conversion of natural gas to reactive gaseous products comprising ethylene
US20070155999A1 (en) 2005-12-30 2007-07-05 Pujado Peter R Olefin production via oxygenate conversion
WO2011022683A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Research Foundation Of The City University Of New York A method for conversion of carbon dioxide to methane using visible and near infra-red light
EP2499218A2 (en) 2009-11-10 2012-09-19 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for the preparation of a lower olefin product
US8921632B2 (en) 2010-08-10 2014-12-30 Uop Llc Producing 1-butene from an oxygenate-to-olefin reaction system
US8829259B2 (en) 2010-08-10 2014-09-09 Uop Llc Integration of a methanol-to-olefin reaction system with a hydrocarbon pyrolysis system
EP2870126A1 (en) 2012-07-05 2015-05-13 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Integrated process for the preparation of olefins
US9370757B2 (en) 2012-08-21 2016-06-21 Uop Llc Pyrolytic reactor
US20140187833A1 (en) 2012-12-31 2014-07-03 Shell Oil Company Integrated process for the preparation of olefins

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005035689A2 (en) * 2003-09-23 2005-04-21 Synfuels International, Inc. Process for the conversion of natural gas to hydrocarbon liquids
US20070049647A1 (en) * 2005-08-25 2007-03-01 Van Egmond Cor F Methanol feed for producing olefin streams
US20140058149A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc High efficiency processes for olefins, alkynes, and hydrogen co-production from light hydrocarbons such as methane

Also Published As

Publication number Publication date
EP3313806A1 (en) 2018-05-02
WO2016209627A1 (en) 2016-12-29
EA201792065A1 (ru) 2018-02-28
EP3313806A4 (en) 2019-02-06
US20180111886A1 (en) 2018-04-26
PL3313806T3 (pl) 2021-07-26
EP3313806B1 (en) 2021-02-24
US10246385B2 (en) 2019-04-02
ZA201706845B (en) 2019-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10246385B2 (en) Integrated pyrolysis and oxygenate to olefin process
CA2880075C (en) High efficiency processes for olefins, alkynes, and hydrogen co-production from light hydrocarbons such as methane
JP5139281B2 (ja) エチレンの製造方法
US20120222422A1 (en) Methods for integrated natural gas purification and products produced therefrom
JP2008544999A5 (ru)
RU2536481C2 (ru) Объединение установки превращения метанола в олефины с установкой пиролиза углеводородов
RU2005140943A (ru) Способ производства и извлечения олефинов
WO2014064172A2 (en) Process for recovery light molecules from olefinic feedstream
WO2018052885A1 (en) Process for conversion of hydrocarbon feed to c2 unsaturated hydrocarbons and syngas compositon used for multiple applications
AU2005313133A1 (en) Process for the production of methanol
EP2729433A1 (en) Process and apparatus for producing olefins with heat transfer from steam cracking to alcohol dehydration process.
WO2012087425A1 (en) Systems and methods for processing hydrocarbons
AU2003246826B2 (en) Production of olefins
US20200055731A1 (en) Novel Process Integration of Methane or Higher Hydrocarbon Pyrolysis Step to Produce Ethylene and Methanol and/or Hydrogen
WO2018202829A1 (en) Integrated process for producing c2+ hydrocarbons and a process system for such a process
WO2018202828A1 (en) A process for oxidative coupling of methane (ocm) and a process system for such a process
US20240150260A1 (en) Separation processes for pyrolysis products of annular jet vortex chamber reactor
US20220064083A1 (en) Integrated process for producing acetylene
WO2022189343A1 (en) Separation processes for pyrolysis products of annular jet vortex chamber reactor
JP2017508038A (ja) オレフィンの製造方法
RU2021128520A (ru) Способ и установка для получения одного или более олефинов
EP3512823A1 (en) Ethylene recovery and purification

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM