EA039958B1

EA039958B1 - SEPARATION OF THE OUTCOME OF THE OXIDATIVE ETHANE DEHYDROGENATION PROCESS

Info

Publication number: EA039958B1
Application number: EA202191214
Authority: EA
Inventors: Роман Масия Мария Сан; Педжман Паджанд; Кассибба Ивана Даниэла Эспозито
Original assignee: Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Priority date: 2018-11-02
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2022-04-01

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к способу получения этилена путем окислительного дегидрирования (оксидегидрирование; ОДГ) этана, который включает стадии отделения этилена, непрореагировавшего этана и легких компонентов, таких как монооксид углерода и метан, из выходящего потока процесса ОДГ этана.The invention relates to a process for producing ethylene by oxidative dehydrogenation (oxydehydrogenation; ODH) of ethane, which includes the steps of separating ethylene, unreacted ethane and light components such as carbon monoxide and methane from the ethane ODH process effluent.

Уровень техникиState of the art

Известно, что алканы, такие как алканы, содержащие от 2 до 6 атомов углерода, например, этан или пропан, можно дегидрировать в окислительных условиях с образованием этилена и пропилена, соответственно, способом окислительного дегидрирования (оксидегидрирование; ОДГ). Примеры способов ОДГ алканов, включая катализаторы и другие условия способов, описаны, например, в патенте США US 7091377, WO 2003064035, заявке на патент США US 20040147393, WO 2010096909 и заявке на патент США US 20100256432. Смешанные катализаторы на основе оксидов металлов, содержащие молибден (Мо), ванадий (V), ниобий (Nb) и необязательно теллур (Те) в качестве металлов, можно применять в качестве указанных катализаторов оксидегидрирования.It is known that alkanes, such as alkanes containing from 2 to 6 carbon atoms, such as ethane or propane, can be dehydrogenated under oxidizing conditions to form ethylene and propylene, respectively, by the oxidative dehydrogenation (oxidative dehydrogenation; ODH) process. Examples of alkane ODH processes, including catalysts and other process conditions, are described in, for example, US Pat. No. 7,091,377; WO 2003064035; US Patent Application US 20040147393; molybdenum (Mo), vanadium (V), niobium (Nb) and optionally tellurium (Te) as metals can be used as said oxydehydrogenation catalysts.

В WO 2010115108 описан способ окислительного дегидрирования этана до этилена, включающий: приведение этанового сырья в контакт с кислородсодержащим газом в присутствии катализатора окислительного дегидрирования в реакционной зоне окислительного дегидрирования в условиях, обеспечивающих окислительное дегидрирование по меньшей мере части этана, для получения потока продукта, содержащего этилен, оксиды углерода, воду и непрореагировавшие кислород и этан, где концентрация кислорода в потоке продукта составляет по меньшей мере 0,1 мол.%; приведение потока продукта в контакт с катализатором для удаления кислорода в реакционной зоне удаления кислорода для сжигания по меньшей мере части кислорода; выделение из реакционной зоны удаления кислорода выходящего потока с пониженным содержанием кислорода; отделение воды от выходящего потока; отделение оксидов углерода и какого(-их)-либо неконденсированного(-ых) газа(-ов) от этилена и непрореагировавшего этана; и отделение этилена от непрореагировавшего этана.WO 2010115108 describes a process for the oxidative dehydrogenation of ethane to ethylene, comprising: contacting an ethane feedstock with an oxygen-containing gas in the presence of an oxidative dehydrogenation catalyst in an oxidative dehydrogenation reaction zone under conditions such that at least a portion of the ethane is oxidatively dehydrogenated to obtain a product stream containing ethylene , oxides of carbon, water and unreacted oxygen and ethane, where the oxygen concentration in the product stream is at least 0.1 mol.%; contacting the product stream with an oxygen removal catalyst in an oxygen removal reaction zone to burn at least a portion of the oxygen; isolating an oxygen depleted effluent from the oxygen removal reaction zone; separating water from the outgoing stream; separating carbon oxides and any non-condensed gas(s) from ethylene and unreacted ethane; and separating ethylene from unreacted ethane.

Желательно отделять этилен от непрореагировавшего этана и легких компонентов, таких как монооксид углерода и метан, предпочтительным с технической точки зрения и эффективным образом. Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение способа, включающего стадии отделения этилена, непрореагировавшего этана и легких компонентов из выходящего потока процесса ОДГ этана, такого как получают на стадии ОДГ этана, где комбинация стадий отделения является предпочтительной с технической точки зрения, эффективной и экономически приемлемой. Указанный предпочтительный с технической точки зрения способ предпочтительно может обеспечивать пониженное потребление энергии и/или пониженные капитальные затраты.It is desirable to separate ethylene from unreacted ethane and light components such as carbon monoxide and methane in a technically advantageous and efficient manner. Thus, it is an object of the present invention to provide a process comprising the steps of separating ethylene, unreacted ethane and light components from an effluent from an ethane ODH process, such as that produced in an ethane ODH step, where the combination of separation steps is technically advantageous, efficient and economically viable. . Said technically preferred method may advantageously provide for reduced energy consumption and/or reduced capital costs.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

Было обнаружено, что упомянутая выше задача может быть решена при помощи способа, в котором на первой стадии перегонки отделяют этилен и легкие компоненты от непрореагировавшего этана, а затем на второй стадии перегонки отделяют этилен от легких компонентов, где давление в верхней части колонны на указанной первой стадии перегонки ниже давления в верхней части колонны на указанной второй стадии перегонки.It has been found that the above problem can be solved by a process in which ethylene and light components are separated from unreacted ethane in a first distillation stage and then ethylene is separated from light components in a second distillation stage, where the pressure at the top of the column at said first distillation stage below the pressure at the top of the column in said second distillation stage.

Соответственно, настоящее изобретение относится к способу получения этилена путем окислительного дегидрирования этана, включающий:Accordingly, the present invention relates to a process for producing ethylene by oxidative dehydrogenation of ethane, comprising:

обработку потока, содержащего этан, в условиях окислительного дегидрирования, в результате чего получают поток, содержащий этилен, непрореагировавший этан и легкие компоненты;processing the stream containing ethane under oxidative dehydrogenation conditions, resulting in a stream containing ethylene, unreacted ethane and light components;

обработку этилена, непрореагировавшего этана и легких компонентов из потока, полученного на стадии а), путем перегонки, в результате чего получают поток, содержащий этилен и легкие компоненты, и поток, содержащий непрореагировавший этан;processing ethylene, unreacted ethane and light components from the stream obtained in step a) by distillation, resulting in a stream containing ethylene and light components, and a stream containing unreacted ethane;

обработку этилена и легких компонентов из потока, содержащего этилен и легкие компоненты, полученного на стадии b), путем перегонки при давлении в верхней части колонны, превышающем давление в верхней части колонны на стадии b), в результате чего получают поток, содержащий легкие компоненты, и поток, содержащий этилен.processing ethylene and light components from the stream containing ethylene and light components obtained in stage b), by distillation at a pressure in the upper part of the column exceeding the pressure in the upper part of the column in stage b), resulting in a stream containing light components, and a stream containing ethylene.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

На фиг. 1 изображен способ отделения этилена, этана и легких компонентов, который не соответствует настоящему изобретению.In FIG. 1 shows a process for separating ethylene, ethane and light components, which is not in accordance with the present invention.

На фиг. 2 изображен один из вариантов реализации отделения этилена, этана и легких компонентов согласно настоящему изобретению.In FIG. 2 depicts one embodiment of the separation of ethylene, ethane and light components according to the present invention.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Способ согласно настоящему изобретению включает стадии а), b), с) и d), где стадия с) является необязательной, что описано ниже в настоящем документе. Указанный способ может включать одну или более промежуточных стадий между стадиями а) и b), между стадиями b) и с) и между стадиями с) и d). Кроме того, указанный способ может включать одну или более дополнительных стадий перед стадией а) и/или после стадии d).The method according to the present invention includes steps a), b), c) and d), where step c) is optional, as described below in this document. Said method may include one or more intermediate steps between steps a) and b), between steps b) and c) and between steps c) and d). In addition, said method may include one or more additional steps before step a) and/or after step d).

Несмотря на то, что способ согласно настоящему изобретению и потоки, применяемые в указанном способе, описаны как содержащие, имеющие или включающие одну(один) или более разных опиWhile the process of the present invention and the streams used in said process are described as containing, having or comprising one (one) or more different opi

- 1 039958 санных стадий и компонентов, соответственно, они также могут состоять по существу из или состоять из указанных одной(одного) или более разных описанных стадий и компонентов, соответственно.- 1 039958 sledge stages and components, respectively, they can also consist essentially of or consist of these one (one) or more different described stages and components, respectively.

В контексте настоящего изобретения в случае, если поток или катализатор содержит два компонента или более, то общее количество указанных выбранных компонентов должно составлять не более 100 об.% или 100 мас.%, соответственно.In the context of the present invention, if the stream or catalyst contains two or more components, then the total amount of these selected components should be no more than 100 vol.% or 100 wt.%, respectively.

Кроме того, если для показателя указаны верхний и нижний пределы, то также подразумевается и диапазон значений, определенный комбинацией любого из верхних пределов и любого из нижних пределов.In addition, if an upper and lower limits are specified for an indicator, then a range of values defined by a combination of any of the upper limits and any of the lower limits is also implied.

В настоящем изобретении легкие компоненты могут содержать один или более компонентов, выбранных из монооксида углерода, метана, азота и диоксида углерода. Указанные монооксид углерода и диоксид углерода являются нежелательными побочными продуктами, которые могут образовываться на стадии а) ОДГ этана. Кроме того, указанный метан может присутствовать в качестве примеси в этановом сырье на стадии а) ОДГ этана. Также, указанный азот может поступать из какой-либо воздушной атмосферы, применяемой на стадии а) ОДГ, или может представлять собой примесь в (обогащенном) кислороде, применяемом на стадии а) ОДГ.In the present invention, the light components may contain one or more components selected from carbon monoxide, methane, nitrogen and carbon dioxide. Said carbon monoxide and carbon dioxide are undesirable by-products which can be formed in step a) of the ODH of ethane. In addition, the specified methane may be present as an impurity in the ethane feed at stage a) ODH of ethane. Also, said nitrogen may come from any of the air atmospheres used in step a) ODH or may be an impurity in the (enriched) oxygen used in step a) ODH.

На стадии b) способа согласно настоящему изобретению этилен, непрореагировавший этан и легкие компоненты из потока, полученного на стадии а) окислительного дегидрирования этана (ОДГ этана), подвергают перегонке, в результате чего получают поток, содержащий этилен и легкие компоненты, и поток, содержащий непрореагировавший этан. Предпочтительно, на стадии b) давление в верхней части колонны составляет от 15 до 25 бар абс. (от 1,5 до 2,5 МПа абс). Кроме того, предпочтительно, на стадии b) температура в верхней части колонны составляет от -20 до -45°С. Настоящее изобретение характеризуется тем, что давление в верхней части колонны на указанной первой стадии перегонки b) ниже давления в верхней части колонны на последующей второй стадии перегонки d).In step b) of the process according to the present invention, ethylene, unreacted ethane and light components from the stream obtained in step a) of oxidative ethane dehydrogenation (ODD of ethane) are subjected to distillation, resulting in a stream containing ethylene and light components, and a stream containing unreacted ethane. Preferably, in step b) the pressure at the top of the column is between 15 and 25 bar abs. (from 1.5 to 2.5 MPa abs). In addition, preferably, in step b) the temperature at the top of the column is from -20 to -45°C. The present invention is characterized in that the column head pressure in said first distillation stage b) is lower than the column head pressure in the subsequent second distillation stage d).

Таким образом, неожиданно, на стадии b) предложенного способа этилен, непрореагировавший этан и легкие компоненты из потока, полученного на стадии а) ОДГ этана, могут быть сжаты до относительно низкого давления, после чего проводят их перегонку. Это предпочтительно обеспечивает более энергетически эффективный способ. Кроме того, это предпочтительно приводит к тому, что также можно поддерживать относительно низкое флегмовое число в ректификационной колонне, применяемой на указанной стадии b). Кроме того, чистота этана и этилена после разделения предложенным способом сохраняется на высоком уровне. Указанные и другие преимущества продемонстрированы ниже в примерах.Thus, unexpectedly, in step b) of the proposed process, ethylene, unreacted ethane and light components from the stream obtained in step a) ODH of ethane can be compressed to a relatively low pressure, after which they are distilled. This preferably provides a more energy efficient method. In addition, this advantageously results in that it is also possible to maintain a relatively low reflux ratio in the distillation column used in said step b). In addition, the purity of ethane and ethylene after separation by the proposed method is maintained at a high level. These and other advantages are demonstrated in the examples below.

В настоящем изобретении стадию b) проводят в ректификационной колонне. Количество теоретических тарелок в ректификационной колонне, применяемой на стадии b), может составлять от 80 до 120, предпочтительно от 90 до 110. Кроме того, флегмовое число может составлять от 1 до 10, предпочтительно от 2 до 8. Под указанным флегмовым числом понимают мольное отношение мольного расхода потока флегмы, который представляет собой часть потока, которая выходит из конденсатора в верхней части ректификационной колонны и направляется обратно в указанную колонну, к мольному расходу дистиллята, который является частью потока, которая выходит из конденсатора в верхней части ректификационной колонны, но не направляется обратно в указанную колонну.In the present invention, step b) is carried out in a distillation column. The number of theoretical plates in the distillation column used in step b) may be from 80 to 120, preferably from 90 to 110. In addition, the reflux number may be from 1 to 10, preferably from 2 to 8. By said reflux number is meant the mole the ratio of the molar flow rate of the reflux stream, which is the fraction of the stream that exits the condenser at the top of the distillation column and is sent back to said column, to the molar flow rate of the distillate, which is the fraction of the stream that exits the condenser at the top of the distillation column, but not is sent back to the specified column.

На необязательной стадии с) способа согласно настоящему изобретению непрореагировавший этан из потока, содержащего непрореагировавший этан, полученного на стадии перегонки b), повторно используют на стадии а) ОДГ этана.In an optional step c) of the process according to the present invention, unreacted ethane from the unreacted ethane containing stream obtained in distillation step b) is reused in step a) of ethane ODH.

На стадии d) способа согласно настоящему изобретению этилен и легкие компоненты из потока, содержащего этилен и легкие компоненты, полученного на стадии перегонки b), обрабатывают путем перегонки при давлении в верхней части колонны, превышающем давление в верхней части колонны на стадии перегонки b), в результате чего получают поток, содержащий легкие компоненты, и поток, содержащий этилен. В настоящем изобретении отношение давления в верхней части колонны на стадии d) к давлению в верхней части колонны на стадии b) предпочтительно составляет по меньшей мере 1,1, более предпочтительно по меньшей мере 1,3, более предпочтительно по меньшей мере 1,5, наиболее предпочтительно по меньшей мере 1,7. Кроме того, в настоящем изобретении отношение давления в верхней части колонны на стадии d) к давлению в верхней части колонны на стадии b) предпочтительно составляет не более 5:1, более предпочтительно не более 4:1, более предпочтительно не более 3:1, наиболее предпочтительно не более 2:1. Предпочтительно, на стадии d) давление в верхней части колонны составляет от 20 до 40 бар абс. (от 2,0 до 4,0 МПа абс). Кроме того, предпочтительно, на стадии d) температура в верхней части колонны составляет от -80 до -110°С. Таким образом, как было описано выше, давление в верхней части колонны на первой стадии перегонки b) ниже давления в верхней части колонны на указанной последующей второй стадии перегонки d).In step d) of the process according to the present invention, ethylene and light components from the stream containing ethylene and light components obtained in distillation step b) are treated by distillation at a column head pressure higher than the column head pressure in distillation step b). resulting in a stream containing light components and a stream containing ethylene. In the present invention, the ratio of the pressure at the top of the column in step d) to the pressure at the top of the column in step b) is preferably at least 1.1, more preferably at least 1.3, more preferably at least 1.5, most preferably at least 1.7. In addition, in the present invention, the ratio of the pressure at the top of the column in step d) to the pressure at the top of the column in step b) is preferably not more than 5:1, more preferably not more than 4:1, more preferably not more than 3:1, most preferably not more than 2:1. Preferably, in step d) the pressure at the top of the column is between 20 and 40 bar abs. (from 2.0 to 4.0 MPa abs). Further preferably, in step d), the temperature at the top of the column is -80 to -110°C. Thus, as described above, the column head pressure in the first distillation stage b) is lower than the column head pressure in said subsequent second distillation stage d).

В настоящем изобретении стадию d) проводят в ректификационной колонне. Количество теоретических тарелок в ректификационной колонне, применяемой на стадии d), может составлять от 30 до 70, предпочтительно от 40 до 60. Кроме того, флегмовое число может составлять от 0,1 до 5, предпочтительно от 0,5 до 3.In the present invention, step d) is carried out in a distillation column. The number of theoretical plates in the distillation column used in step d) may be from 30 to 70, preferably from 40 to 60. In addition, the reflux ratio may be from 0.1 to 5, preferably from 0.5 to 3.

- 2 039958- 2 039958

В предложенном способе поток, содержащий этилен и легкие компоненты, полученный на стадии b), может быть охлажден за счет температуры потока, содержащего непрореагировавший этан, полученного на стадии b), в результате чего получают охлажденный поток, содержащий этилен и легкие компоненты. Указанное охлаждение может быть проведено путем предварительного увеличения объема (снижения давления) потока, содержащего непрореагировавший этан, полученного на стадии b).In the proposed method, the stream containing ethylene and light components obtained in stage b) can be cooled due to the temperature of the stream containing unreacted ethane obtained in stage b), resulting in a cooled stream containing ethylene and light components. Said cooling may be carried out by first increasing the volume (reducing the pressure) of the stream containing unreacted ethane obtained in step b).

Кроме того, предпочтительно, в предложенном способе упомянутый выше охлажденный поток, содержащий этилен и легкие компоненты, разделяют на поток газа и поток жидкости, например, в сосуде мгновенного испарения. Указанный поток газа сжимают, а затем дополнительно охлаждают, например, за счет температуры потока, содержащего непрореагировавший этан, полученного на стадии b). Затем указанные потоки, содержащие этилен и легкие компоненты, подают на стадию d) согласно настоящему изобретению. Кроме того, после охлаждения одного или более упомянутых выше потоков можно повторно использовать поток, содержащий непрореагировавший этан, полученный на стадии b), на стадии а) ОДГ этана.Further preferably, in the proposed method, the above-mentioned cooled stream containing ethylene and light components is separated into a gas stream and a liquid stream, for example, in a flash vessel. Said gas stream is compressed and then further cooled, for example by the temperature of the stream containing unreacted ethane obtained in step b). Then said streams containing ethylene and light components are fed to stage d) according to the present invention. In addition, after cooling one or more of the above streams, you can reuse the stream containing unreacted ethane obtained in stage b), stage a) ODH ethane.

На стадии а) способа согласно настоящему изобретению поток, содержащий этан, подвергают обработке в условиях окислительного дегидрирования, в результате чего получают поток, содержащий этилен, непрореагировавший этан и легкие компоненты.In step a) of the process of the present invention, a stream containing ethane is subjected to an oxidative dehydrogenation treatment, resulting in a stream containing ethylene, unreacted ethane and light components.

На стадии а) предложенного способа поток, содержащий этан, может быть приведен в контакт с окислителем, в результате чего происходит окислительное дегидрирование этана. Окислитель может представлять собой любой источник, содержащий кислород, такой как, например, воздух.In step a) of the proposed process, a stream containing ethane can be brought into contact with an oxidizing agent, resulting in oxidative dehydrogenation of ethane. The oxidizing agent may be any source containing oxygen, such as, for example, air.

Подходящие диапазоны мольного отношения кислорода к этану, составляют от 0,01 до 1, более предпочтительно от 0,05 до 0,5.Suitable ranges for the molar ratio of oxygen to ethane are from 0.01 to 1, more preferably from 0.05 to 0.5.

На стадии а) предложенного способа можно применять катализатор, который может представлять собой смешанный катализатор на основе оксидов металлов, содержащий молибден, ванадий, ниобий и необязательно теллур в качестве металлов, который может иметь следующую формулу:In step a) of the proposed process, a catalyst may be used, which may be a mixed metal oxide catalyst containing molybdenum, vanadium, niobium and optionally tellurium as metals, which may have the following formula:

MOiVaTebNbcOn , где а, b, с и n представляют собой отношение мольного количества рассматриваемого элемента к мольному количеству молибдена (Мо);MOiVaTebNbcOn where a, b, c and n are the ratio of the molar amount of the element in question to the molar amount of molybdenum (Mo);

а (для V) составляет от 0,01 до 1, предпочтительно от 0,05 до 0,60, более предпочтительно от 0,10 до 0,40, более предпочтительно от 0,20 до 0,35, наиболее предпочтительно от 0,25 до 0,30;a (for V) is 0.01 to 1, preferably 0.05 to 0.60, more preferably 0.10 to 0.40, more preferably 0.20 to 0.35, most preferably 0, 25 to 0.30;

b (для Те) либо равно 0, либо составляет от >0 до 1, предпочтительно от 0,01 до 0,40, более предпочтительно от 0,05 до 0,30, более предпочтительно от 0,05 до 0,20, наиболее предпочтительно от 0,09 до 0,15;b (for Te) is either 0 or >0 to 1, preferably 0.01 to 0.40, more preferably 0.05 to 0.30, more preferably 0.05 to 0.20, most preferably from 0.09 to 0.15;

с (для Nb) составляет от >0 до 1, предпочтительно от 0,01 до 0,40, более предпочтительно от 0,05 до 0,30, более предпочтительно от 0,10 до 0,25, наиболее предпочтительно от 0,14 до 0,20; и n (для О) представляет собой число, которое определяется валентностью и относительным количеством элементов, отличных от кислорода.c (for Nb) is >0 to 1, preferably 0.01 to 0.40, more preferably 0.05 to 0.30, more preferably 0.10 to 0.25, most preferably 0.14 up to 0.20; and n (for O) is a number which is determined by the valency and the relative amount of elements other than oxygen.

На стадии а) настоящего изобретения катализатор можно применять в виде гранулированного катализатора, например, в виде неподвижного слоя катализатора, или порошкового катализатора, например, в виде псевдоожиженного слоя катализатора.In step a) of the present invention, the catalyst can be used as a granular catalyst, eg as a fixed bed catalyst, or as a powdered catalyst, eg as a fluidized catalyst bed.

Примеры способов оксидегидрирования, включая катализаторы и другие условия способов, например, описаны в упомянутых выше патенте США US 7091377, WO 2003064035, заявке на патент США US 20040147393, WO 2010096909 и заявке на патент США US 20100256432, содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылок.Examples of oxydehydrogenation processes, including catalysts and other process conditions, are, for example, described in the aforementioned US Pat. No. 7,091,377; .

На стадии а) предложенного способа можно применять катализатор в любом количестве. Количество катализатора на указанной стадии а) не является критически важным. Предпочтительно, применяют каталитически эффективное количество катализатора, то есть количество, достаточное для промотирования реакции оксидегидрирования этана. Несмотря на то, что конкретное количество катализатора не является существенным для изобретения, предпочтение может быть отдано применению катализатора в таком количестве, чтобы часовая объемная скорость газа (ЧОСГ) составляла от 100 до 50000 ч^-1, предпочтительно от 200 до 20000 ч^-1, более предпочтительно от 300 до 15000 ч^-1, наиболее предпочтительно от 500 до 10000 ч¹.At stage a) of the proposed method, you can use the catalyst in any amount. The amount of catalyst in said step a) is not critical. Preferably, a catalytically effective amount of catalyst is used, ie an amount sufficient to promote the ethane oxydehydrogenation reaction. Although the specific amount of catalyst is not essential to the invention, preference may be given to using the catalyst in such an amount that the gas hourly space velocity (GOSV) is from 100 to 50,000 h ^-1 , preferably from 200 to 20,000 h ^-1 , more preferably 300 to 15000 h ^-1 , most preferably 500 to 10000 h ¹ .

На стадии а) предложенного способа типовое реакционное давление составляет 0,1-20 бар абс. (0,01-2,0 МПа абс), и типовая температура реакции составляет 100-600°С, предпочтительно 200-500°С.In step a) of the proposed process, the typical reaction pressure is 0.1-20 bar abs. (0.01-2.0 MPa abs), and the typical reaction temperature is 100-600°C, preferably 200-500°C.

В общем случае, поток продукта, полученный на стадии а), содержит воду помимо целевого продукта. Вода может быть легко отделена от указанного потока продукта перед проведением стадии b) предложенного способа, например, охлаждением потока продукта от температуры реакции до более низкой температуры, например, до комнатной температуры, в результате чего вода конденсируется и после этого может быть отделена от потока продукта.In general, the product stream obtained in step a) contains water in addition to the desired product. Water can be easily separated from said product stream before carrying out step b) of the proposed process, for example, by cooling the product stream from the reaction temperature to a lower temperature, for example, to room temperature, whereby the water condenses and can then be separated from the product stream .

Изобретение дополнительно проиллюстрировано следующими примерами.The invention is further illustrated by the following examples.

ПримерыExamples

Настоящее изобретение проиллюстрировано приведенным ниже примером, а для сравнения нижеThe present invention is illustrated by the following example, and for comparison below

- 3 039958 приведен пример сравнения. На фиг. 1 схематически показана установка, применяемая в примере сравнения, при этом на фиг. 2 схематически показана установка, применяемая в примере.- 3 039958 is an example of comparison. In FIG. 1 schematically shows the setup used in the comparison example, wherein FIG. 2 schematically shows the setup used in the example.

Пример сравнения [фиг. 1].Comparison Example [FIG. 1].

Сжимали газовый поток, содержащий 36,6 мас.% этилена, 49,6 мас.% этана и 13,8 мас.% легких компонентов (монооксид углерода, метан, азот и диоксид углерода), имеющий температуру 38°С и давление 1,1 бар абс. (110 кПа абс.) до 36 бар абс. (3,6 МПа абс.) при помощи компрессора 1, содержащего 4 ступени сжатия, а затем охлаждали до температуры 2,8°С в теплообменнике. Затем подавали указанный поток в ректификационную колонну 2, имеющую 120 теоретических тарелок, и перегоняли (флегмовое число (мольное) = 10,8), в результате чего получали верхний поток (т.е. дистиллят), содержащий этилен и легкие компоненты и имеющий температуру -17,6°С и давление 34 бар абс. (3,4 МПа абс), и нижний поток, содержащий этан (чистота этана=99,9 мол.%; выделение этана=99,93%) и имеющий температуру 17,3°С. Проводили стадию снижения давления в нижнем потоке, в результате чего получали поток, имеющий температуру -47,6°С и давление 6 бар абс. (600 кПа абс). Охлаждение конденсатора в ректификационной колонне 2 обеспечивали посредством пропанового холодильного цикла (при температуре 38°С).Compressed gas stream containing 36.6 wt.% ethylene, 49.6 wt.% ethane and 13.8 wt.% light components (carbon monoxide, methane, nitrogen and carbon dioxide), having a temperature of 38°C and a pressure of 1, 1 bar abs. (110 kPa abs.) up to 36 bar abs. (3.6 MPa abs.) using compressor 1 containing 4 compression stages, and then cooled to a temperature of 2.8°C in a heat exchanger. This stream was then fed to distillation column 2 having 120 theoretical plates and distilled (reflux number (molar) = 10.8), resulting in an overhead stream (i.e. distillate) containing ethylene and light components and having a temperature -17.6°C and pressure 34 bar abs. (3.4 MPa abs), and a bottom stream containing ethane (ethane purity = 99.9 mol.%; ethane recovery = 99.93%) and having a temperature of 17.3°C. A downstream pressure reduction step was carried out, resulting in a stream having a temperature of −47.6° C. and a pressure of 6 bar abs. (600 kPa abs). The cooling of the condenser in the distillation column 2 was provided by a propane refrigeration cycle (at a temperature of 38°C).

Затем охлаждали упомянутый выше верхний поток, содержащий этилен и легкие компоненты, до температуры -32,7°С за счет низкой температуры упомянутого выше нижнего потока, содержащего этан, в котором понижали давление, а затем дополнительно охлаждали до температуры -32,9°С в теплообменнике. Затем подавали указанный поток в ректификационную колонну 3, имеющую 50 теоретических тарелок, и перегоняли (флегмовое число (мольное) = 1,7), в результате чего получали верхний поток, содержащий легкие компоненты и имеющий температуру -96°С и давление 33 бар абс. (3,3 МПа абс), и нижний поток, содержащий этилен (чистота этилена=99,9 мол.%; выделение этилена=99,0%) и имеющий температуру -7,9°С. Охлаждение конденсатора в ректификационной колонне 3 обеспечивали посредством этиленового холодильного цикла (при температуре -98°С).Then, the above-mentioned top stream containing ethylene and light components was cooled to a temperature of -32.7°C due to the low temperature of the above-mentioned bottom stream containing ethane, in which the pressure was reduced, and then further cooled to a temperature of -32.9°C in the heat exchanger. This stream was then fed to distillation column 3 having 50 theoretical plates and distilled (reflux number (molar) = 1.7), resulting in an overhead stream containing light components and having a temperature of -96° C. and a pressure of 33 bar abs. . (3.3 MPa abs), and a bottom stream containing ethylene (ethylene purity=99.9 mol.%; ethylene recovery=99.0%) and having a temperature of -7.9°C. Cooling of the condenser in the distillation column 3 was provided by means of an ethylene refrigeration cycle (at a temperature of -98°C).

Пример [фиг. 2].Example [Fig. 2].

Сжимали газовый поток, содержащий 36,6 мас.% этилена, 49,6 мас.% этана и 13,8 мас.% легких компонентов (монооксид углерода, метан, азот и диоксид углерода), имеющий температуру 38°С и давление 1,3 бар абс. (130 кПа абс.) до 36 бар абс. (3,6 МПа абс.) при помощи компрессора 1, содержащего 4 ступени сжатия, а затем охлаждали до температуры 2,8°С в теплообменнике. Затем подавали указанный поток в ректификационную колонну 2, имеющую 100 теоретических тарелок, и перегоняли (флегмовое число (мольное) = 5,3), в результате чего получали верхний поток, содержащий этилен и легкие компоненты и имеющий температуру -38,5°С и давление 18.5 бар абс. (1,85 МПа абс), и нижний поток, содержащий этан (чистота этана=99,9 мол.%; выделение этана=99,93%) и имеющий температуру -7,5°С. Проводили стадию снижения давления в нижнем потоке, в результате чего получали поток, имеющий температуру -47,6°С и давление 6 бар абс. (600 кПа абс). Охлаждение конденсатора в ректификационной колонне 2 обеспечивали посредством пропанового холодильного цикла (при температуре -38°С).Compressed gas stream containing 36.6 wt.% ethylene, 49.6 wt.% ethane and 13.8 wt.% light components (carbon monoxide, methane, nitrogen and carbon dioxide), having a temperature of 38°C and a pressure of 1, 3 bar abs. (130 kPa abs.) up to 36 bar abs. (3.6 MPa abs.) using compressor 1 containing 4 compression stages, and then cooled to a temperature of 2.8°C in a heat exchanger. This stream was then fed to distillation column 2 having 100 theoretical plates and distilled (reflux number (molar) = 5.3), resulting in an overhead stream containing ethylene and light components and having a temperature of -38.5°C and pressure 18.5 bar abs. (1.85 MPa abs), and a bottom stream containing ethane (ethane purity=99.9 mol.%; ethane recovery=99.93%) and having a temperature of -7.5°C. A downstream pressure reduction step was carried out, resulting in a stream having a temperature of −47.6° C. and a pressure of 6 bar abs. (600 kPa abs). Cooling of the condenser in distillation column 2 was provided by a propane refrigeration cycle (at -38°C).

Затем охлаждали упомянутый выше верхний поток, содержащий этилен и легкие компоненты, до температуры -46,6°С за счет низкой температуры упомянутого выше нижнего потока, содержащего этан, в котором понижали давление. Затем подавали указанный поток в сосуд мгновенного испарения 4, в котором разделяли поток на поток газа и поток жидкости. Указанный последним поток газа сжимали до 35 бар абс. (3,5 МПа абс.) при помощи компрессора 5, содержащего 1 ступень сжатия, а затем дополнительно охлаждали до температуры -47,6°С за счет низкой температуры упомянутого выше нижнего потока, содержащего этан, в котором понижали давление. Затем подавали оба указанных потока в ректификационную колонну 3, имеющую 50 теоретических тарелок, и перегоняли (флегмовое число (мольное) = 0,9), в результате чего получали верхний поток, содержащий легкие компоненты и имеющий температуру 96°С и давление 33 бар абс. (3,3 МПа абс), и нижний поток, содержащий этилен (чистота этилена=99,9 мол.%; выделение этилена=99,0%) и имеющий температуру -7,9°С. Охлаждение конденсатора в ректификационной колонне 3 обеспечивали посредством этиленового холодильного цикла (при температуре 98°С).Then, the above-mentioned top stream containing ethylene and light components was cooled to a temperature of -46.6°C due to the low temperature of the above-mentioned bottom stream containing ethane, in which the pressure was reduced. This stream was then fed into the flash vessel 4, in which the stream was divided into a gas stream and a liquid stream. The gas flow indicated last was compressed to 35 bar abs. (3.5 MPa abs.) using compressor 5 containing 1 compression stage, and then further cooled to a temperature of -47.6°C due to the low temperature of the above-mentioned ethane-containing bottom stream, in which the pressure was reduced. Both of these streams were then fed to distillation column 3 having 50 theoretical plates and distilled (reflux number (molar) = 0.9), resulting in an overhead stream containing light components and having a temperature of 96 ° C and a pressure of 33 bar abs. . (3.3 MPa abs), and a bottom stream containing ethylene (ethylene purity=99.9 mol.%; ethylene recovery=99.0%) and having a temperature of -7.9°C. Cooling of the condenser in distillation column 3 was provided by an ethylene refrigeration cycle (at a temperature of 98°C).

В приведенной ниже таблице указаны затраты энергии на сжатие и охлаждение, требуемые для отделения (и выделения) компонентов из потока, содержащего этилен, этан и легкие компоненты, для примера сравнения и примера. Указанные затраты энергии выражены в киловатт-часах (кВт-ч; 1 кВт-ч=3,6 мегаджоуля) на килограмм (кг) этилена.The table below shows the compression and cooling energy required to separate (and separate) components from a stream containing ethylene, ethane and light components, for comparison and example purposes. The stated energy costs are expressed in kilowatt-hours (kWh; 1 kWh=3.6 megajoules) per kilogram (kg) of ethylene.

Энергия [кВт-ч/кг этилена] Energy [kWh/kg ethylene] Пример сравнения Comparison example Пример Example Компрессор 1 Compressor 1 0,33 0.33 0,26 0.26 Конденсатор в колонне 2 Condenser in column 2 0,93 0.93 0,61 0.61 Пропановый компрессор propane compressor 0,39 0.39 0,37 0.37 Компрессор 5 Compressor 5 0 0 0,01 0.01 Конденсатор в колонне 3 Condenser in column 3 0,04 0.04 0,02 0.02 Этиленовый компрессор Ethylene compressor 0,03 0.03 0,01 0.01 ВСЕГО TOTAL 1,72 1.72 1,28 1.28

- 4 039958- 4 039958

Согласно приведенной выше таблице неожиданно оказалось, что общие затраты энергии, требуемые для отделения (и выделения) компонентов из потока, содержащего этилен, этан и легкие компоненты, были более низкими, что является предпочтительным, в примере, в котором согласно настоящему изобретению на первой стадии перегонки отделяли этилен и легкие компоненты от этана, и на последующей второй стадии перегонки отделяли этилен от легких компонентов, причем давление в верхней части колонны на указанной первой стадии перегонки ниже давления в верхней части колонны на указанной второй стадии перегонки, по сравнению с общими затратами энергии, требуемыми в примере сравнения, в котором давление в верхней части колонны на указанной первой стадии перегонки выше давления в верхней части колонны на указанной второй стадии перегонки.According to the table above, it was unexpectedly found that the total energy required to separate (and separate) components from a stream containing ethylene, ethane and light components was lower, which is preferable, in an example in which according to the present invention in the first stage distillation separated ethylene and light components from ethane, and a subsequent second distillation stage separated ethylene from light components, wherein the column top pressure in said first distillation stage is lower than the column top pressure in said second distillation stage compared to the total energy input , required in the comparative example, in which the pressure at the top of the column in said first distillation stage is higher than the pressure at the top of the column in said second distillation stage.

Claims

CLAIM

1. A method for producing ethylene by oxidative dehydrogenation of ethane, which includes processing a stream containing ethane under oxidative dehydrogenation conditions, resulting in a stream containing ethylene, unreacted ethane and light components;

processing ethylene, unreacted ethane and light components from the stream obtained in step a) by distillation, resulting in a stream containing ethylene and light components, and a stream containing unreacted ethane;

processing ethylene and light components from the stream containing ethylene and light components obtained in stage b), by distillation at a pressure in the upper part of the column exceeding the pressure in the upper part of the column in stage b), resulting in a stream containing light components, and a stream containing ethylene.

2. The method according to claim 1, characterized in that it comprises reusing unreacted ethane from the stream containing unreacted ethane obtained in step b), in step a).

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that said ratio of the pressure at the top of the column in step d) to the pressure at the top of the column in step b) is at least 1.1, preferably at least 1.3 , more preferably at least 1.5, most preferably at least 1.7.

4. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that said ratio of the pressure at the top of the column in step d) to the pressure at the top of the column in step b) is at most 5:1, preferably at most 4:1, more preferably not more than 3:1, most preferably not more than 2:1.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step b) the pressure in the upper part of the column is from 15 to 25 bar abs. (from 1.5 to 2.5 MPa abs).

6. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that in step d) the pressure at the top of the column is between 20 and 40 bar abs. (from 2.0 to 4.0 MPa abs.).

7. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that in step b) the temperature at the top of the column is between -20 and -45°C.

8. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that in step d) the temperature at the top of the column is from -80 to -110°C.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that said light components comprise one or more components selected from carbon monoxide, methane, nitrogen and carbon dioxide.