JP2022539087A - オレフィンを生成するための統合化学処理システムを操作するための方法 - Google Patents

オレフィンを生成するための統合化学処理システムを操作するための方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2022539087A
JP2022539087A JP2021576990A JP2021576990A JP2022539087A JP 2022539087 A JP2022539087 A JP 2022539087A JP 2021576990 A JP2021576990 A JP 2021576990A JP 2021576990 A JP2021576990 A JP 2021576990A JP 2022539087 A JP2022539087 A JP 2022539087A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogenation
effluent
acetylene
feedstock
fcdh
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2021576990A
Other languages
English (en)
Inventor
ルオ、リン
ワン、ハンヤオ
リウ、ユイ
ビー. フィッシュ、バリー
Original Assignee
ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
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 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー filed Critical ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
Publication of JP2022539087A publication Critical patent/JP2022539087A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C4/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by cracking a single hydrocarbon or a mixture of individually defined hydrocarbons or a normally gaseous hydrocarbon fraction
    • C07C4/04Thermal processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C4/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by cracking a single hydrocarbon or a mixture of individually defined hydrocarbons or a normally gaseous hydrocarbon fraction
    • C07C4/06Catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/62Platinum group metals with gallium, indium, thallium, germanium, tin or lead
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02Alkenes
    • C07C11/04Ethylene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02Alkenes
    • C07C11/06Propene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation
    • C07C5/03Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/327Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
    • C07C5/333Catalytic processes
    • C07C5/3335Catalytic processes with metals
    • C07C5/3337Catalytic processes with metals of the platinum group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/005Processes comprising at least two steps in series
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/148Purification; Separation; Use of additives by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound
    • C07C7/163Purification; Separation; Use of additives by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound by hydrogenation
    • C07C7/167Purification; Separation; Use of additives by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound by hydrogenation for removal of compounds containing a triple carbon-to-carbon bond
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of noble metals
    • C07C2523/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups C07C2523/02 - C07C2523/36
    • C07C2523/56Platinum group metals
    • C07C2523/62Platinum group metals with gallium, indium, thallium, germanium, tin or lead

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Figure 2022539087000001
【解決手段】 オレフィンを生成するための統合システムを操作するための方法は、水素化供給原料を第1の水素化触媒と接触させて、水素化流出物を生成することを含むことができ、水素化供給原料は、第1のオレフィン生成プロセスからの第1のプロセス流出物の少なくとも一部および第2のオレフィン生成プロセスからの第2のプロセス流出物の少なくとも一部を含む。水素化供給原料は、少なくとも水素、エチレン、一酸化炭素、アセチレン、メチルアセチレン、およびプロパジエンを含むことができ、第1の水素化触媒は、少なくとも40℃の温度動作範囲を有する水素化触媒であり得る。水素化流出物は、メチルアセチレン、プロパジエン、またはそれらの両方を含むことができる。この方法は、水素化流出物の少なくとも一部を第2の水素化触媒と接触させることをさらに含むことができ、これにより、メチルアセチレンおよびプロパジエンの少なくとも一部を水素化させて、MAPD水素化流出物を生成することができる。
【選択図】図1

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2020年6月24日に出願された米国仮特許出願第62/865,597号に対する優先権を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、一般に、オレフィンを生成するための化学処理システムおよびその操作に関し、より詳細には、オレフィン生成プロセスの副生成物を除去するために統合オレフィン生成プロセスを操作するための方法に関する。
背景技術
軽質オレフィンは、多くの種類の商品および材料を生成するためのベース材料として利用することができる。例えば、エチレンは、ポリエチレン、塩化エチレン、またはエチレンオキシドを製造するために利用することができる。このような生成物は、製品の包装、建設、繊維等に利用できる。したがって、エチレン、プロピレン、およびブテン等の軽質オレフィンに対する業界の需要がある。
軽質オレフィンは、石油化学製品企業からの天然ガスコンデンセートまたは生成物ストリーム等の所与の化学供給ストリームに応じて、異なる反応プロセスによって生成することができる。例えば、炭化水素分解(例えば、蒸気分解)、接触脱水素、メタノール-オレフィンプロセス、脱水プロセス、または他のプロセスを使用して、炭化水素ストリームからオレフィンを生成することができる。しかしながら、軽質オレフィンを生成するための炭化水素分解および他のプロセスでは、下流プロセスおよび触媒の有効性を減少させる可能性があるアセチレン化合物ならびにアレン化合物等の副生成物および不純物も生成する可能性がある。加えて、高濃度のアセチレン化合物およびアレン系化合物の存在は、これらの化合物の反応性のために、下流プロセスにおける安全上の懸念を呈する場合がある。アセチレン、メチルアセチレン、プロパジエン、および他の不純物ならびに副生成物は、炭化水素分解装置の下流にある選択的な水素化プロセスまたは他のオレフィン生成プロセスにおける水素化によって、オレフィン含有炭化水素分解流出物または他のプロセス流出物から除去することができる。また、炭化水素分解流出物または他のプロセス流出物中のアセチレン化合物およびアレン系化合物の選択的な水素化により、エチレンおよびプロピレン等の追加の生成物オレフィンを回収することもできる。
いくつかのオレフィン生成プロセスでは、例えば、エチレンおよびプロピレン等の軽質オレフィンは、蒸気分解、流動接触脱水素(FCDh)、メタノール-油プロセス、脱水プロセス等の1つ以上のオレフィン生成プロセス、または他のオレフィン生成プロセスの組み合わせによって生成することができる。これらのプロセスからの流出物の組成が類似しているため、これらの別個のオレフィン生成プロセスの2つ以上を統合して、流出物ストリームを精製および分離するように動作可能な単一の流出物処理システムを使用することができる。例えば、蒸気分解システムとFCDhシステムとを統合することができ、その結果、蒸気分解システムからの分解ガスとFCDhシステムからのFCDh流出物の少なくとも一部とを組み合わせて、蒸気分解システムおよびFCDhシステムの下流にある共通の流出物処理システムで処理することができる。流出物処理システムは、生成物を分離し、かつ/またはストリームをリサイクルし、不要な汚染物質および反応副生成物を除去するための様々な分離および精製システムを含むことができる。流出物処理システムは、蒸気分解装置または他のオレフィン生成プロセスで生成されたアセチレンを水素化するために動作可能なアセチレン水素化装置を含むことができる。
アセチレン水素化装置は、アセチレン水素化装置への供給ストリーム中の一酸化炭素(CO)の濃度に敏感であってもよい。あらゆる特定の理論によって制限されることを意図するものではなく、COは、アセチレン水素化装置内の水素化触媒と相互作用して、アセチレンを水素化するための水素化触媒の活性を減少させる可能性があると考えられる。逆に、アセチレン水素化装置内のCO濃度を減少させることで、水素化触媒の活性を増加させる可能性がある。アセチレン水素化装置への水素化供給原料中のCO濃度の突然の減少は、水素化触媒の活性を増加させる場合があり、これは、エチレンならびにプロピレン等、水素化供給原料中のオレフィン生成物の水素化の増加、およびオレフィン選択性の低下を導く可能性がある。オレフィンの水素化は、発熱性である。したがって、エチレンおよびプロピレン等のオレフィンの水素化が急速に増加すると、オレフィン水素化反応からの急速な熱放出により、アセチレン水素化装置の熱暴走を導く可能性がある。
1つ以上の実施形態では、第1のオレフィン生成プロセスからの流出物は、第1のオレフィン生成プロセスと統合された第2のオレフィン生成プロセスからの流出物中のCO濃度よりも高いCO濃度を有することができる。例えば、FCDhプロセスからのFCDh流出物は、蒸気分解装置からの分解ガス中のCO濃度よりも高いCO濃度を有することができる。したがって、オレフィンを生成するための統合プロセスが、分解ガスと、流出物処理システムに送られたFCDh流出物の少なくとも一部との両方で動作しているとき、アセチレン水素化装置への供給原料中のCO濃度は、実質的に、分解ガスのみからのCO濃度よりも高くなり得る(例えば、少なくとも25%高い、またはさらには100%以上高い)。予期せぬFCDhトリップ中等、FCDhシステムの動作が途切れると、FCDh流出物の流出物処理システムへの流れが突然減少するか、または完全に喪失する可能性がある。これは、水素化供給原料のCO濃度の突然の大幅な減少を導く可能性がある。前述のように、CO濃度の突然の低下は、オレフィン生成物の水素化の突然の増加および発熱性水素化反応からの熱の発生により、アセチレン水素化装置の熱暴走を導く可能性がある。したがって、FCDh流出物または他のオレフィン生成プロセス流出物の流出物処理システムへの流れの突然の減少または完全な喪失は、アセチレン水素化反応器の熱暴走を導く可能性がある。また、FCDh流出物の流出物処理システムへの流れの突然の減少または喪失により、アセチレン水素化装置を通る反応物の総流量が減少し、ガス空間速度(GHSV)が小さくなるか、または水素化供給原料の滞留時間が長くなる可能性があり、これはまた、オレフィンの転化率が上昇し、熱暴走を導く可能性がある。熱暴走中には200℃を超える温度上昇が発生するため、アセチレン水素化装置がトリップし、システムが再起動する場合がある。加えて、200℃を超える温度上昇は、水素化触媒ならびに反応器、計器、熱交換器、および他の機器等の機器に損傷を与える可能性があり、また、安全性リスクを高める可能性がある。多くの暴走状況では、熱暴走に起因する触媒性能の深刻な喪失は、触媒の交換を必要とする可能性があり、これは大幅な装置休止時間につながる。また、熱暴走は、エチレンおよびプロピレンの過剰水素化によってオレフィン生成物の喪失を増加させる可能性がある。
本明細書に開示される方法は、統合オレフィンプロセスの1つからの流出物の流れの喪失が原因でCO濃度の突然の減少に応答して、蒸気分解システムとFCDhシステムとを組み合わせる統合プロセス等、オレフィンを生成するための統合プロセスのアセチレン水素化装置の熱暴走を低減または防止することができる。特に、本明細書に開示される方法は、所与の水素化供給組成物に対して40℃以上の温度動作範囲を有する第1の水素化触媒を利用することによって、アセチレン水素化装置の熱暴走を低減または防止することができる。第1の水素化触媒の温度動作範囲は、クリーンアップ温度と暴走温度との間の差であり得、この温度動作範囲において、水素化供給原料中のエチレンの3重量%がアセチレン水素化装置で水素化される。クリーンアップ温度は、水素化流出物中のアセチレン濃度が、体積当たりの100万分の1等の下流のユーザまたは顧客が設定した目標アセチレン濃度に等しい温度、あるいは下流のユーザまたは顧客が設定した他の値であってもよい。第1の水素化触媒のより大きな温度動作範囲は、第1の水素化触媒が水素化供給原料の一酸化炭素濃度の突然の変化に応答しにくくなる可能性があり、また、アセチレン水素化装置の熱暴走を引き起こすことなく、アセチレン水素化装置の動作を広い温度動作範囲内で変更することを可能にすることができる。
第1の水素化触媒は、アセチレン水素化装置の熱暴走を低減または防止するのに有効であるが、蒸気分解プロセス等、統合オレフィンプロセスのうちの1つ以上で生成されてもよく、水素化供給原料中に存在する可能性があるメチルアセチレン(MA)およびプロパジエン(PD)を水素化するための活性が減少している可能性がある。MAおよびPDは、MAおよび/もしくはPDを含むストリームがFCDhシステム等のオレフィン生成プロセスにリサイクルして戻すか、または下流プロセスに送られたときに、コークスを生成することができる。加えて、オレフィンユーザからの仕様では、MAおよびPDの濃度をこれらの化合物の閾値濃度よりも低くする必要があり得る。本明細書に開示されるシステムおよび方法はさらに、アセチレン水素化装置の下流にメチルアセチレン/プロパジエン水素化装置(MAPD水素化装置)を含むことができる。MAPD水素化装置は、アセチレン水素化装置からの水素化流出物の少なくとも一部を第2の水素化触媒と接触させて、MAPD水素化流出物を生成するように動作可能であり得る。
現在記載されている一実施形態によれば、オレフィンを生成するための統合システムを操作するための方法は、水素化供給原料を第1の水素化触媒と接触させて、水素化流出物を生成することを含むことができる。水素化供給原料は、第1のオレフィン生成プロセスからの第1のプロセス流出物の少なくとも一部、および第2のオレフィン生成プロセスからの第2のプロセス流出物の少なくとも一部を含むことができる。水素化供給原料は、少なくとも水素、エチレン、一酸化炭素、アセチレン、メチルアセチレン、およびプロパジエンを含むことができる。第1の水素化触媒は、少なくとも摂氏40度の温度動作範囲を有する。温度動作範囲は、所与の水素化供給組成物における暴走温度とクリーンアップ温度との間の差であり得、暴走温度は、水素化供給原料中のエチレンの3%が反応する温度であり、クリーンアップ温度は、水素化流出物中のアセチレン濃度が閾値アセチレン濃度に等しい温度である。水素化流出物は、メチルアセチレン(MA)、プロパジエン(PD)、またはそれらの両方を含むことができる。この方法は、水素化流出物の少なくとも一部を第2の水素化触媒と接触させることをさらに含むことができる。この接触により、水素化流出物からのメチルアセチレン、プロパジエン、またはそれらの両方の少なくとも一部を水素化させて、第2の水素化触媒と接触する前の水素化流出物の一部と比較して、メチルアセチレン、プロパジエン、またはそれらの両方の濃度が低下したMAPD水素化流出物を生成することができる。
本開示の特定の実施形態の以下の詳細な説明は、以下の図面と併せて読むと最良に理解することができ、これらの図面では、同様の構造が同様の参照番号で表される。
図1は、本明細書に示され、記載される1つ以上の実施形態による、蒸気分解システムおよび共有流出物処理システムと統合されたFCDhシステムを含む、オレフィンを生成するための統合プロセスを概略的に示す。 図2は、本明細書に示され、記載される1つ以上の実施形態による、図1の統合プロセスの蒸気分解システムを概略的に示す。 図3は、本明細書に示され、記載される1つ以上の実施形態による、図1の統合プロセスのFCDhシステムを概略的に示す。 図4は、本明細書に示され、記載される1つ以上の実施形態による、図1の統合プロセスの生成物処理システムの一部を概略的に示す。 図5は、本明細書に示され、記載される1つ以上の実施形態による、アセチレン水素化装置に送られた水素化供給原料の温度(x軸)の関数としてアセチレン水素化装置のアセチレン濃度(y軸左)およびエチレン選択性(y軸右)をグラフ化したものである。 図6は、本明細書に示され、記載される1つ以上の実施形態による、蒸気分解システムおよび共有流出物処理システムと統合されたFCDhシステムを含む、オレフィンを生成するための別の統合プロセスを概略的に示す。 図7は、本明細書に示され、記載される1つ以上の実施形態による、専用の流出物処理システムを備えた独立型FCDhシステムを概略的に示す。
図面は本質的に概略的であり、限定なしに、センサー、温度伝送器、圧力伝送器、流量計、ポンプ、バルブ、熱交換器、内部反応器構造等の当技術分野で一般的に使用される反応器システムのいくつかの構成要素を含まない場合があることを理解されたい。これらの構成要素は、開示された本実施形態の意図および範囲の内にあることが知られているであろう。しかしながら、本開示に記載されているもの等の操作的構成要素は、本開示に記載されている実施形態に追加することができる。
ここで、様々な実施形態をより詳細に参照し、そのいくつかの実施形態が添付の図面に例示される。可能な場合はいつでも、同じまたは類似の部分を参照するために、図面全体で同じ参照番号が使用されるであろう。
本開示の1つ以上の実施形態は、オレフィン生成プロセスから複数の流出物ストリームを精製および分離するために共通の流出物処理システムを利用する複数のオレフィン生成プロセスを含む、オレフィンを生成するための統合プロセスを操作するためのシステムおよび方法を対象とする。具体的には、本開示の1つ以上の実施形態は、オレフィン生成プロセスの1つからの流出物の流れの突然の減少および/または喪失が原因で水素化供給原料中の一酸化炭素(CO)濃度の突然の減少に応答して、アセチレン水素化装置の熱暴走を低減または防止することができる、オレフィンを生成するための統合プロセスを操作するためのシステムおよび方法を対象とする。本開示のいくつかの実施形態では、オレフィンを生成するための統合システムを操作するための方法は、水素化供給原料を第1の水素化触媒と接触させて、水素化流出物を生成することを含むことができる。水素化供給原料は、第1のオレフィン生成プロセスからの第1のプロセス流出物の少なくとも一部、および第2のオレフィン生成プロセスからの第2のプロセス流出物の少なくとも一部を含むことができる。水素化供給原料は、少なくとも水素、エチレン、一酸化炭素、アセチレン、メチルアセチレン、およびプロパジエンを含むことができる。第1の水素化触媒は、少なくとも40℃の温度動作範囲を有する水素化触媒であってもよく、温度動作範囲は、所与の水素化供給組成物における暴走温度とクリーンアップ温度との間の差であり、暴走温度は、水素化供給原料中のエチレンの3%が反応する温度であり、クリーンアップ温度は、水素化流出物中のアセチレン濃度が、1ppmに等しい等、下流のユーザまたは顧客が設定した閾値アセチレン濃度か、または下流のユーザ/顧客が設定した他の閾値アセチレン濃度に等しい温度である。水素化流出物は、メチルアセチレン(MA)、プロパジエン(PD)、またはそれらの両方(MAPD)を含むことができる。この方法は、水素化流出物の少なくとも一部を第2の水素化触媒と接触させることをさらに含むことができ、この接触により、水素化流出物からのメチルアセチレン、プロパジエン、またはそれらの両方の少なくとも一部を水素化させて、MAPD水素化流出物を生成する。
水素化供給原料を所与の水素化供給組成物に対して広い温度動作範囲を有する第1の水素化触媒と接触させることにより、オレフィンを生成するための統合システムの第1または第2のオレフィン生成プロセスの一方の流れの突然の減少または完全な喪失によるCO濃度の突然の減少に対するアセチレン水素化装置の応答が低下し得、それにより、アセチレン水素化装置の熱暴走を低減または防止する。加えて、水素化流出物の少なくとも一部をアセチレン水素化装置の下流にある第2の水素化触媒と接触させることにより、MAおよびPDの濃度を閾値MAPD濃度未満に低下させて、MAPD水素化流出物を生成することができ、これは、第1または第2のオレフィン生成プロセスにリサイクルして戻すことができる。MAPD水素化流出物中のMAPD濃度を低下させることにより、第1または第2のオレフィン生成プロセスにおけるコークス形成を減少させる可能性がある。
本明細書では、FCDhと組み合わせた蒸気分解を含むオレフィンを生成し、アセチレン水素化装置を有する単一の共有流出物処理システムを利用するための統合プロセスの一例が記載される。統合プロセスは、現在開示されているアセチレン水素化装置を操作する方法の背景を提供するために利用され、これは、下流プロセスへのアセチレンの貫流を低減または防止することができる。図1~図4、図6、および図7の概略図は、単なる例示的なシステムであり、オレフィンを生成するのに好適な他のシステムが本明細書で企図されており、本明細書に記載される概念は、このような代替システムで利用することができることを理解されたい。例えば、本明細書に記載される概念は、非流動状態下で動作するもの、またはライザーではなくダウナーであるもの等、代替の反応器装置および再生装置を備えた他の統合システムに等しく適用することができる。加えて、反応器システムで化学ストリームを処理するための現在記載されている方法およびプロセスは、オレフィンを生成するための他のプロセス(例えば、異なる供給原料を利用する)が企図されているので、図1に関して説明されている反応器システム等、流動接触脱水素と統合された蒸気分解によって軽質オレフィンを生成するように設計された反応器システムの実施形態にのみ限定されるべきではない。また、限定するものではないが、メタノール-オレフィンへプロセスおよび脱水プロセス等、オレフィンを生成するための他のプロセスは、適所に、または蒸気分解装置またはFCDhシステムの一方または両方に加えて統合システムに含むことができる。
ここで、オレフィンを生成するための統合システムを操作するためのシステムおよび方法について、図1を参照してさらに詳細に説明する。処理される化学ストリームは、供給ストリームまたは単に供給原料と呼ばれることがあり、これは、反応、分離、または他のプロセスによって処理されて、生成物ストリーム、反応器流出物、または単に流出物を形成する。供給原料は組成物を含むことができ、供給組成物に応じて、適切な触媒を利用して、供給原料の内容物を、軽質オレフィンまたは他の化学生成物を含むことができる流出物に変換することができる。
本明細書で使用するとき、「始動」とは、一般に、反応器温度、反応器圧力、流量(例えば、反応器への供給ガス(炭化水素および/または不活性ガス)、燃料ガスおよび触媒再生用の空気、触媒ストリッピングおよび流動化用のガス、触媒を酸素処理するための酸素含有ガス等の流量)、触媒再循環速度、またはこれらの組み合わせが確立されているが、所与の反応の安定動作のための所望の値にまだ達していない時間を指すことができる。
本明細書で使用するとき、「停止」とは、一般に、反応器システム(例えば、反応器および/または再生器)の温度、圧力、流量、および/または触媒再循環速度が、プロセス反応の終了前に低下している時間を指すことができる。
本明細書で使用するとき、「システムリサイクル」という用語は、反応器流出物(例えば、FCDh流出物)の少なくとも一部が炭化水素供給原料に、または直接反応器にリサイクルして戻すことができる反応器システムの動作を指すことができる。システムリサイクルは、流出物処理システムからの1つ以上のストリームが、オレフィンの収率を増加させるために1つ以上のオレフィン生成プロセスにリサイクルして戻されるとき等、通常の動作の一部であり得る。加えて、システムリサイクルイベントには、反応器流出物および/または反応器の操作条件が目標または通常の操作条件に戻るまで、反応器システムをシステムリサイクルモードで操作する規格外の生成物イベントが含まれ得る。反応器システムはまた、本明細書に開示される反応器システムと統合された蒸気分解システムの操作の中断等、他の反応器システムの操作の計画的または計画外の遮断に応答して、システムリサイクルモードで操作することができる。いくつかの実施形態では、システムリサイクルにより、反応器の温度が低温(すなわち、<550℃)に減少する場合がある。他の環境では、システムリサイクルは、触媒を流動状態に維持するために、反応器を通して不活性ガスを循環させることを含むことができる。
本明細書で使用するとき、「装置トリップ」とは、例えば、化学処理中の暴走状態により、反応器装置が完全に停止するときの条件、または温度が低下する条件、および/または1つ以上のストリームの流量が低下するか、または迂回される条件を指すことができる。装置トリップには、反応器システム全体が完全に停止する深刻な装置トリップ、または温度が低下する、圧力が低下する、もしくは1つ以上のストリームが迂回される中間レベルのトリップ等、異なるレベルの装置トリップが含まれ得る。本明細書では、始動、停止、システムリサイクル、または装置トリップ中に存在するような低温反応条件、および不活性ガスが炭化水素供給ストリームなしで反応器システムを循環する条件は、異常な操作条件と呼ばれる場合がある。通常の操作条件とは、550℃を超える温度、または所与の反応物の触媒反応に好適な温度等の高温の定常状態を指す。
本明細書で使用するとき、「水素化供給原料」という用語は、分離システムに導入された分解ガスからのアセチレンの少なくとも95質量%を含む、アセチレン水素化装置に送られた分離システムからの流出物を指すことができる。
本明細書で使用するとき、「アセチレン枯渇ストリーム」という用語は、水素化供給原料とは異なり、また、分離システムに送られた分解ガスからのアセチレンの5質量%未満を含む、分離システムからの別の流出物ストリームを指すことができる。
本明細書で使用するとき、「上流」および「下流」という用語は、統合プロセスを通る材料の流れの方向に関連している。例えば、1つ以上の材料のストリームが第1の装置操作から第2の装置操作に流れる場合、第1の装置操作は第2の装置操作の上流である。1つ以上の材料のストリームが第2の装置操作から第1の装置操作に流れる場合、第1の装置操作は第2の装置操作の下流である。
本明細書で使用するとき、「選択性」という用語は、反応器流出物中のすべての生成物のモル数に対する所望の生成物のモル数の比率を指すことができ、すべての生成物は、同じ炭素数に正規化されている。例えば、アセチレン水素化装置のエチレン選択性は、水素化流出物中にさらに生成されたエチレンのモル数を、水素化反応中に生成されたすべての生成物の総モル数で割った比率であり得る。例えば、すべてのアセチレンがエチレンに変換される場合、選択性は100%である。すべてのアセチレンがエタンに変換される場合、選択性は0(ゼロ)である。すべてのアセチレンおよび流入エチレンのいくつかがエタンに変換される場合、選択性は負である。
本明細書で使用するとき、「貫流」という用語は、アセチレン、メチルアセチレン、プロパジエン、または他の化合物等であるがこれらに限定されない特定の反応物が、1つの処理装置から別の下流にある処理装置に、オレフィンユーザが指定した閾値、例えば、体積当たりの100万分の1部(ppmv)よりも多い量で送ることを指すことができる。一例では、貫流は、特定の反応物が反応システムで実質的に不完全な変換を受けて、その結果、反応システムから出た流出物が、オレフィンユーザおよびその場所に応じて1ppmvを超えるか、または2ppmvを超える特定の反応物の濃度を有するときに起こる可能性がある。
本明細書で使用するとき、「閾値アセチレン濃度」という用語は、アセチレン濃度が、オレフィンユーザが提供する生成物純度の仕様内であるとみなされる、および/または下流プロセスで触媒の汚染もしくは他の中断を引き起こさない濃度もしくはその濃度未満の、アセチレン水素化装置からの水素化流出物中のアセチレン濃度を指すことができる。
本明細書で使用するとき、「熱暴走」という用語は、プロセスの温度の漸進的な上昇により、熱を生成または発生させる方法で操作条件が変化し、それによってさらに温度が上昇するプロセスの条件を指すことができる。
本明細書で使用するとき、「通常の操作条件」という用語は、アセチレン水素化装置でアセチレン水素化反応を行うのに好適な温度等、所与の反応の触媒反応に好適な温度等の高温の定常状態を指すことができる。水素化装置の好適な温度は、所与の組成物の水素化触媒の温度動作範囲内の温度であってもよい。
本明細書で使用するとき、水素化触媒の「温度動作範囲」という用語は、水素化供給原料の所与の組成における所与のシステム構成の暴走温度とクリーンアップ温度との間の差を指すことができる。
本明細書で使用するとき、「クリーンアップ温度」という用語は、所与の水素化触媒について、および水素化供給原料の所与の組成において、水素化流出物中のアセチレン濃度が下流のユーザまたは顧客が設定した閾値アセチレン濃度に等しい、アセチレン水素化装置の操作温度を指すことができる。例えば、クリーンアップ温度は、所与の水素化触媒について、および水素化供給原料の所与の組成において、水素化流出物中のアセチレン濃度が下流のユーザおよび/または顧客が設定した1ppmvまたは他の閾値アセチレン濃度に等しい、アセチレン水素化装置の操作温度であってもよい。
本明細書で使用するとき、「暴走温度」という用語は、水素化供給原料からのエチレンの3%が、所与の水素化触媒について、および水素化供給原料の所与の組成においてアセチレン水素化装置で反応する、アセチレン水素化装置の操作温度を指すことができる。
図1を参照すると、オレフィンを生成するための統合プロセス10が概略的に示されている。統合プロセス10は、蒸気分解システム20、流動接触分解(FCDh)システム30、および蒸気分解システム20およびFCDhシステム30からの流出物を処理するように動作可能であり得る流出物処理システム38を含むことができる。蒸気分解システム20は、第1の炭化水素供給原料22の少なくとも一部を変換して、少なくとも水素、一酸化炭素(CO)、アセチレン、および少なくとも1つの蒸気分解機生成物を含む分解ガス28を生成するように動作可能であり得る。FCDhシステム30は、第2の炭化水素供給原料32の少なくとも一部を変換して、少なくとも水素、CO、および少なくとも1つのFCDh生成物を含むFCDh流出物34を生成するように動作可能であり得る。分解ガス28、または分解ガス28およびFCDh流出物34の少なくとも一部は、流出物処理システム38に送ることができ、流出物処理システム38は、分解ガス28および/またはFCDh流出物34を処理して、エチレンストリーム72、プロピレンストリーム74、プロパンストリーム76等の1つ以上の成分ストリーム、もしくは他の成分ストリーム(図示せず)を生成するように動作可能であり得る。流出物処理システム38は、少なくとも第1の分離システム40、第1の分離システム40の下流にあるアセチレン水素化装置50、第1の分離システム40とアセチレン水素化装置50との間に配置された熱交換器60、アセチレン水素化装置50の下流にある第2の分離システム70、およびMAPD水素化装置80を含むことができる。流出物処理システム38はまた、アセチレン水素化装置50の下流に配置された追加の分離および/または精製プロセス(図示せず)を含むことができる。
図2を参照すると、蒸気分解システム20の一実施形態が概略的に示されている。蒸気分解システム20は、蒸気分解装置110、油焼入装置120、水焼入装置130、圧縮機システム140のうちの1つ以上、またはこれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、蒸気分解システム20はまた、酸性ガス除去装置(図示せず)を含むことができる。第1の炭化水素供給原料22は、第1の炭化水素供給原料22の1つ以上の炭化水素成分を分解して1つ以上のオレフィンを生成するために、蒸気分解装置110に導入することができる。第1の炭化水素供給原料22は、石油化学プロセスからの生成物ストリーム、または粗製油の精製工程からのナフサ、天然ガス液(NGL)、もしくは他の炭化水素源等の任意の炭化水素ストリームであってもよい。いくつかの実施形態では、第1の炭化水素供給原料22は、蒸気分解装置110の前に、またはその中で組み合わせた複数の異なる炭化水素ストリームを含むことができる。いくつかの実施形態では、第1の炭化水素供給原料22は、エタン、プロパン、ブタン、ナフサ、他の軽質炭化水素、またはこれらの組み合わせを含む供給原料等の軽質炭化水素供給原料であってもよい。
蒸気分解装置110は、第1の炭化水素供給原料22を受け取り、第1の炭化水素供給原料22の1つ以上の成分を分解して、分解機流出物112を生成するように動作可能であり得る。蒸気分解装置110は、第1の炭化水素供給原料22を500℃~850℃の温度で蒸気と接触させて分解機流出物112を生成するように動作可能であり得る。また、硫黄含有組成物24、メタノール含有ストリーム26、またはそれらの両方は、炭化水素分解装置110に導入されてもよい。硫黄含有組成物24、メタノール含有ストリーム26、またはそれらの両方は、蒸気分解装置110に直接導入されてもよく、または蒸気分解装置110の上流にある第1の炭化水素供給原料22と組み合わせてもよい。硫黄含有組成物24は、ジメチルジスルフィド(DMDS)、ジメチルスルフィド(DMS)、ジエチルジスルフィド(DES)、メチルメルカプタン(MM)、またはこれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない1つ以上の硫黄含有化合物を含むことができる。硫黄含有組成物24からの硫黄含有化合物は、蒸気分解装置110の蒸気分解炉内の加熱コイルを不動態化して、蒸気分解装置110内のコークスの形成を管理することができる。硫黄含有化合物を増加または減少させることにより、蒸気分解装置110で発生したCO量が変化し、それにより、分解機流出物112中のCO濃度(例えば、CO量)が変化する可能性がある。
第1の炭化水素供給原料22中に存在するエタン、プロパン、ナフサ、および他の炭化水素は、エチレン、プロピレン、ブテン、またはこれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない少なくとも1つ以上の軽質オレフィンを生成するために蒸気分解装置110で蒸気分解することができる。蒸気分解装置110は、第1の炭化水素供給原料22中の炭化水素からエチレンおよびプロピレン等の1つ以上の軽質オレフィンを生成するのに十分な条件下(すなわち、温度、圧力、滞留時間等)で動作することができる。いくつかの実施形態では、蒸気分解装置110は、500℃~850℃、500℃~810℃、550℃~850℃、550℃~810℃、600℃~850℃、または600℃~810℃の温度で動作することができる。蒸気分解装置110の温度は、蒸気分解装置110に導入される第1の炭化水素供給原料22の組成に依存する可能性がある。炭化水素分解プロセスの他の好適な操作条件は、当技術分野で周知である。
分解機流出物112は、エチレン、プロピレン、ブテン(例えば、1-ブテン、トランス-2-ブテン、シス-2-ブテン、イソブテン)、エタン、プロパン、他の軽質炭化水素、またはこれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない1つ以上の分解反応生成物を含むことができる。分解機流出物112はまた、水素、CO、アセチレン、メチルアセチレン、プロパジエン、メタン、蒸気分解装置110で生成される他の化合物、第1の炭化水素供給原料22の未反応成分、またはこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、蒸気分解装置110における分解反応では、水素および一酸化炭素(CO)等の副生成物、ならびにアセチレン、メチルアセチレン(MA)、プロパジエン(PD)等の副反応生成物、他の副反応生成物、またはこれらの組み合わせを生成することができる。加えて、第1の炭化水素供給原料22の未反応炭化水素および/または他の成分は、反応を受けずに蒸気分解装置110を通過することができ、その結果、分解機流出物112は、第1の炭化水素供給原料22のこれらの未反応成分を含む。酸およびアルコールガスもまた、蒸気分解装置110で生成することができる。
さらに図2を参照すると、分解機流出物112は、蒸気分解装置110から、蒸気分解装置110の下流にある油焼入装置120に送ることができる。油焼入装置120は、炭化水素焼入液体122で分解機流出物112を焼入して、分解機流出物112の温度を低下させ、重質炭化水素成分を除去して、油焼入流出物126を生成するように動作可能であり得る。油焼入流出物126は、油焼入装置120から油焼入装置120の下流にある水焼入装置130に送ることができる。水焼入装置130は、液体水で分解機流出物112を焼入して、油焼入流出物126の温度をさらに低下させ、蒸気を除去して分解ガス28を生成するように動作可能であり得る。水焼入装置130は、油焼入装置120の下流にあるものとして図2に示されるが、水焼入装置130は、代替的に、油焼入装置120の上流に位置付けられ得ることが理解される。蒸気分解システム20は、任意選択で、分解ガス28から酸性ガスを除去するための酸性ガス除去システム(図示せず)を含むことができる。代替的に、いくつかの実施形態では、酸性ガス除去システムは、流出物処理システム38に組み込まれてもよい(図1)。分解ガス28は、流出物処理システム38の上流にある分解ガス28の体積を減少させるように動作可能な圧縮システム140に送ることができる。
ここで図3を参照すると、FCDhシステム30は、第2の炭化水素供給原料32を受け取り、第2の炭化水素供給原料32を脱水素触媒と接触させてFCDh流出物34を生成するように動作可能であり得る。FCDhシステム30への第2の炭化水素供給原料32は、プロパン、n-ブタン、イソブタン、エタン、またはエチルベンゼンのうちの少なくとも1つを含むことができる。第2の炭化水素供給原料32は、炭化水素処理施設からの1つ以上の炭化水素ストリームを含むことができる。第2の炭化水素供給原料32は、第1の炭化水素供給原料22と同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、第2の炭化水素供給原料32は、流出物処理システム38から回収され、FCDhシステム30にリサイクルして戻すプロパンまたはエタンストリーム(例えば、図1のプロパンストリーム76)を含むことができる。FCDhシステム30では、第2の炭化水素供給原料32の少なくとも一部は、脱水素触媒の存在下での脱水素化によって軽質オレフィンまたは他の生成物に変換することができる。脱水素触媒は、炭化水素を脱水素化してオレフィンを生成するための当技術分野で知られている任意の触媒であり得る。FCDh流出物34は、少なくともCO、水素、および少なくとも1つのFCDh生成物を含むことができる。少なくとも1つのFCDh生成物は、エチレン、プロピレンのうちの1つ以上、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
図3を参照すると、例示的なFCDhシステム30が概略的に示されている。FCDhシステム30は、反応器部200および触媒処理部300を含むことができる。図3の文脈において本明細書で使用されるように、反応器部200とは、主要なプロセス反応が行われるFCDhシステム30の一部を指すことができる。例えば、第2の炭化水素供給原料32は、FCDhシステム30の反応器部200において脱水素触媒の存在下で脱水素化することができる。反応器部200は、反応器202を含み、これは、下流にある反応器セクション230、上流にある反応器セクション250、および反応器202で形成された化学生成物から触媒を分離する働きをする触媒分離セクション210を含むことができる。
また、本明細書で使用するとき、図3のFCDhシステム30の触媒処理部300とは、一般に、FCDhシステム30の通常の操作中に、触媒が何らかの方法で、コークス堆積物の除去、触媒の加熱、触媒の再活性化、他の処理操作、またはこれらの組み合わせ等のプロセスである、FCDhシステム30の一部を指す。いくつかの実施形態では、触媒処理部300は、燃焼器350、ライザー330、触媒分離セクション310、および酸素処理ゾーン370を含むことができる。触媒処理部300の燃焼器350は、1つ以上の下部燃焼器流入ポート352を含み得、ライザー330と流体連通することができる。燃焼器350は、転送ライン426を介して触媒分離セクション210と流体連通することができ、転送ライン426は、触媒処理(例えば、コークス除去、加熱、再活性化等)のために反応器部200から触媒処理部300に不活性化触媒(通常の操作条件中に)供給することができる。酸素処理ゾーン370は、上流にある反応器セクション250と流体連通することができ(例えば、転送ライン424および移送ライザー430を介して)、処理された触媒を触媒処理部300から反応器部200に供給して戻すことができる。燃焼器350は、空気流入口428を燃焼器350に接続する下部燃焼器流入ポート352を含むことができる。空気流入口428は、空気または酸素含有ガス等の他の反応性ガスを燃焼器350に供給することができる。補助燃料の燃焼を助けるために、空気および/または他の反応性ガスを燃焼器350に導入することができる。燃焼器350はまた、燃料流入口354を含ことができる。燃料流入口354は、炭化水素ストリーム356等の燃料を燃焼器350に供給することができる。酸素処理ゾーン370は、触媒の酸素処理のために酸素含有ガス374を酸素処理ゾーン370に供給することができる酸素含有ガス流入口372を含むことができる。
図3を参照して、通常の操作条件下で連続反応を行うためのFCDhシステム30の一般的な操作について説明する。FCDhシステム30の反応器部200の動作中、第2の炭化水素供給原料32は、移送ライザー430に入ることができ、FCDh流出物34は、パイプ420を介してFCDhシステム30を出ることができる。1つ以上の実施形態によれば、FCDhシステム30は、第2の炭化水素供給原料32および流動脱水素触媒を上流にある反応器セクション250に供給することによって動作することができる。第2の炭化水素供給原料32中の炭化水素は、上流にある反応器セクション250内の脱水素触媒と接触することができ、各々が下流にある反応器セクション230を通って上向きに流れ、通常の操作条件下で少なくとも1つのFCDh生成物を生成することができる。
FCDh流出物34および脱水素触媒は、下流にある反応器セクション230から、触媒分離セクション210内の分離デバイス220に送ることができる。FCDh流出物34は、水素、CO、および少なくとも1つのFCDh生成物を含むことができる。FCDh流出物34はまた、第2の炭化水素供給原料32の未反応部、流動化ガス、副生成物、反応中間体、他のガス、またはこれらの組み合わせを含むことができる。少なくとも1つのFCDh生成物は、エチレン、プロピレン、または他の軽質オレフィンを含むことができる。FCDh流出物34は、蒸気分解システム20からの分解ガス28中のCO濃度よりも高いCO濃度を有することができる。FCDh流出物34は、1000ppmv~2000ppmvまで等、体積当たりの100万分の500部(ppmv)~2400ppmvまでのCO濃度を有することができる。FCDh流出物34は、アセチレン、メチルアセチレン(MA)、プロパジエン(PD)、またはこれらの組み合わせを含むことができる。FCDh流出物34中のアセチレン濃度は、50ppmv未満であってもよい。FCDh流出物34中のMA濃度は、300ppmv以下であってもよい。FCDh流出物34中のPD濃度は、100ppmv以下であってもよい。
脱水素触媒は、分離デバイス220でFCDh流出物34から分離することができる。次に、FCDh流出物34は、触媒分離セクション210から移送することができる。例えば、FCDh流出物34の分離蒸気は、触媒分離セクション210のガス流出ポートでパイプ420を介してFCDhシステム30から除去することができる。いくつかの実施形態では、分離デバイス220は、粉末分離の2つ以上の段階を含むことができる粉末分離システムであってもよい。
いくつかの実施形態によれば、分離デバイス220におけるFCDh流出物34の蒸気からの分離に続いて、脱水素触媒は、一般に、ストリッパー224を通って反応器触媒流出ポート222に移動してもよく、そこで脱水素触媒は、反応器部200から転送ライン426を介して触媒処理部300に転送することができる。任意選択で、脱水素触媒はまた、スタンドパイプ422を介して上流にある反応器セクション250に直接転送して戻されてもよい。いくつかの実施形態では、ストリッパー224からのリサイクル脱水素触媒は、移送ライザー430内の触媒処理部300からの処理された脱水素触媒と予備混合することができる。
分離された脱水素触媒は、触媒分離セクション210から触媒処理部300の燃焼器350に送ることができる。脱水素触媒は、コークス堆積物を除去し、触媒を加熱し、触媒、他の触媒処理、またはこれらの任意の組み合わせを再活性化するために、通常の操作中に触媒処理部300で処理することができる。前述のように、触媒処理部300で脱水素触媒を処理することは、触媒からコークス堆積物を除去することと、燃焼燃料源の燃焼により触媒の温度を上げることと、触媒を再活性化することと、触媒から1つ以上の成分を取り除くことと、他の処理操作と、またはこれらの組み合わせと、を含むことができる。いくつかの実施形態では、処理部300で脱水素触媒を処理することは、コークス堆積物を除去し、かつ/または脱水素触媒を加熱して加熱触媒を生成するために、燃焼器350内の脱水素触媒の存在下で燃焼燃料源を燃焼させることを含むことができる。加熱された脱水素触媒は、触媒分離セクション310で燃焼ガスから分離することができる。
いくつかの実施形態では、加熱された脱水素触媒は、次に、加熱された脱水素触媒の酸素処理を行うことによって再活性化することができる。酸素処理は、加熱された脱水素触媒を、脱水素触媒を再活性化するのに十分な期間、酸素含有ガス374に曝露することを含むことができる。脱水素触媒を再活性化するための酸素処理は、脱水素触媒を加熱するための補助燃料の燃焼後に行うことができる。酸素処理は、加熱された脱水素触媒を酸素含有ガス374で少なくとも2分間処理することを含み得、これにより、脱水素触媒を再活性化して、再活性化された脱水素触媒を生成することができる。酸素含有ガス374は、酸素含有ガス374の総モル流量に基づいて、5モル%~100モル%の酸素含量を含むことができる。いくつかの実施形態では、脱水素触媒の酸素処理は、脱水素触媒を2分を超える期間にわたって、また、補助燃料の燃焼によって加熱された後、加熱された脱水素触媒よりも大きい触媒活性を有する再活性化された脱水素触媒を生成するのに十分な酸素含有ガス374の流れに曝露しながら、脱水素触媒を少なくとも660℃の温度に維持することを含むことができる。酸素処理は、触媒処理部300の触媒分離セクション310の下流にあり得る酸素処理ゾーン370で行うことができる。
脱水素触媒の処理中のコークスおよび/または補助燃料の燃焼からの燃焼ガス、または触媒処理および触媒再活性化中に脱水素触媒に導入された他のガスは、再生器流出物の流出口432を介して触媒処理部分300から除去することができる。
図3および前述の説明は、炭化水素を触媒的に脱水素化して軽質オレフィンを生成するためのシステムの一実施形態を呈する。しかしながら、他の反応器システム構成が、本開示の範囲から逸脱することなく、軽質オレフィンを生成するために炭化水素の接触脱水素に使用され得ることが理解される。例えば、いくつかの実施形態では、FCDhシステム30は、バブルレジーム、スラグ流レジーム、乱流レジーム、高速流動化レジーム、空気搬送レジーム、またはそれらの組み合わせ等の流動化レジームで、第2の炭化水素供給原料32を触媒と接触させるように動作可能な任意の種類の流動反応器システムを含むことができる。
再び図3を参照すると、FCDhシステム30は、FCDh流出物34の少なくとも一部がFCDhシステム30の反応器部200にリサイクルして戻すシステムリサイクルで操作することができる。FCDhシステム30は、FCDhシステム30の始動中、またはFCDh流出物34の組成が生成物ストリーム目標基準に適合しない規格外のイベントに応答して、システムリサイクルモードで動作することができる。これらの状況では、FCDh流出物34は、FCDh流出物34の組成を適合に戻すためにFCDhシステム30に調整が行われている間、FCDhシステム30にリサイクルして戻すことができる。また、システムリサイクルは、反応器システムが別の反応器システム(例えば、蒸気分解システム20等)と統合され、他の反応器システムが遮断(例えば、計画されたメンテナンス等の計画されたイベントまたは炉、圧縮機、もしくは他の機器等の機器の予期せぬ故障等の計画外のイベント)を経験するときに起こり得る。システムリサイクルの動作中、FCDh流出物34の少なくとも一部または全部は、FCDh流出物リサイクル36でFCDhシステム30にリサイクルして戻すことができる。FCDh流出物リサイクル36は、図3に示すように、移送ライザー430の上流にある第2の炭化水素供給原料32と組み合わせてもよい。いくつかの実施形態では、FCDh流出物リサイクル36は、移送ライザー430に直接送ることができ、そこで、FCDh流出物リサイクル36は、次いで、第2の炭化水素供給原料32および脱水素触媒と組み合わされる。
統合システム10は、蒸気分解システム20とFCDhシステム30とを統合するものとして図1と併せて本明細書に記載されるが、オレフィンを生成するための他のプロセスが、蒸気分解システム20またはFCDhシステム30に加えて、またはこれらの代替物として統合システム10に含まれ得ることが企図される。統合システムに含まれ得る他のオレフィン生成システムの例には、メタノール-オレフィンプロセス、アルコール脱水プロセス、または他のオレフィン生成プロセスが含まれ得る。
図4を参照すると、前述のように、流出物処理システム38は、少なくとも第1の分離システム40、第1の分離システム40の下流にあるアセチレン水素化装置50、第1の分離システム40とアセチレン水素化装置50との間に配置された熱交換器60、第2の分離システム70、およびMAPD水素化装置80を含むことができる。分解ガス28、FCDh流出物34の少なくとも一部、またはそれらの両方は、第1の分離システム40に送ることができる。いくつかの実施形態では、分解ガス28およびFCDh流出物34は、独立して、第1の分離システム40に直接送ることができる。いくつかの実施形態では、分解ガス28およびFCDh流出物34は、第1の分離システム40の上流で組み合わせて、組み合わせたストリーム39として送ることができる。FCDh流出物34は、蒸気分解システム20の水焼入装置130および油焼入装置120の下流にある任意の点で分解ガス28と組み合わせることができる。
第1の分離システム40は、分解ガス28、FCDh流出物34の一部、またはそれらの両方から少なくとも水素化供給原料42およびアセチレン枯渇ストリーム44を生成するように動作可能であり得る。第1の分離システム40は、1つまたは複数の分離装置を含むことができる。第1の分離システム40は、分解ガス28、FCDh流出物34、またはそれらの両方から水素化供給原料42を生成するように動作可能な任意の種類の分離装置を含むことができる。いくつかの実施形態では、第1の分離システム40は、分解ガス34、FCDh流出物34、またはそれらの両方が、成分の沸点温度の違いによって水素化供給原料42およびアセチレン枯渇ストリーム44に分離され得る蒸留装置を含むことができる。いくつかの実施形態では、第1の分離システム40は、多段蒸留塔であってもよい。沸点温度の違いによる分解ガス28、FCDh流出物34、またはそれらの両方の成分の分離は、分解ガス28、FCDh流出物34、もしくはそれらの両方を1つ以上の成分の沸点温度よりも低い温度に初期冷却することを含むことができる。したがって、第1の分離システム40は、蒸留装置の上流にある分解ガス28、FCDh流出物34、またはそれらの両方の1つ以上の成分を凝縮するように動作可能な凝縮器(図示せず)を含むことができる。第1の分離システム40は、蒸留プロセスに限定されない。分解ガス28、FCDh流出物34、またはそれらの両方から水素化供給原料42を生成するための他の方法およびプロセスが企図されることが理解される。
前述のように、水素化供給原料42は、第1の分離システム40に送られた分解ガス28からのアセチレンの少なくとも95重量%を含むことができる。水素化供給原料42は、エチレン(C)、プロピレン(C)、アセチレン(C)、メチルアセチレン(HC-C≡CH)、プロパジエン(HC=C=CH)、メタン(CH)、エタン(C)、プロパン(C)、またはこれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない飽和および不飽和炭化水素を含むことができる。水素化供給原料42はまた、水素、CO、二酸化炭素(CO)、不活性ガス、またはこれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない非炭化水素ガスを含むことができる。不活性ガスは、窒素、アルゴン、または蒸気分解システム20、FCDhシステム30、もしくはそれらの両方に存在する他の不活性ガスを含むことができる。いくつかの実施形態では、水素化供給原料42は、少なくともアセチレン、水素、CO、MA、およびPDを含むことができる。水素化供給原料42は、分解ガスからのCOの少なくとも95%、またはさらには少なくとも99%、および第1の分離システム40送られたFCDh流出物の一部を含むことができる。水素化供給原料42はまた、1つ以上の生成物オレフィンを含み得、これは、プロピレン、エチレン、またはこれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。水素化供給原料42はまた、メタン、エタン、プロパン、またはこれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない他の炭化水素を含むことができる。
アセチレン枯渇ストリーム44は、分解ガス28からのアセチレンの5重量%未満を含むことができる。アセチレン枯渇ストリーム44は、水素化供給原料42と比較して、より高い沸点の炭化水素をより高い重量パーセント含むことができる。これらの高い沸点の炭化水素は、ブタン、ブテン、ブタジエン、ペンタン、または他のより高い沸点温度の炭化水素等であるがこれらに限定されない飽和および不飽和炭化水素を含むことができる。
第1の分離システム40は、フロントエンド構成の蒸気分解システム(FEDP)のための脱プロパン塔であってもよい。第1の分離システム40がFEDPとして構成されるとき、水素化供給原料42は、C3およびC3-炭化水素ならびに非炭化水素ガスを含んでもよい。C3およびC3-炭化水素は、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、アセチレン、メチルアセチレン、プロパジエン、およびこれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。水素化供給原料42中の軽質ガスは、水素、CO、二酸化炭素、窒素、または他の非炭化水素ガスを含むことができる。第1の分離システム40がFEDPであるとき、アセチレン枯渇ストリーム44は、ブタン、ブテン、ブタジエン、ペンタン、ペンテン類(すなわち、ペンテンの様々な異性体のうちの1つ以上)等のC4およびC4+炭化水素、ならびに他のC4およびC4+炭化水素を含むことができる。第1の分離システム40がFEDPであるとき、水素化供給原料42は、分解ガス28およびFCDh流出物34の一部からのアセチレン、MA、およびPDの少なくとも95%を有することができる。オレフィン製造プロセスにおけるアセチレン水素化の様々フロントエンド構成のさらなる情報については、Edgar L.Mohundroによる「Overview on C2 and C3 Selective Hydrogenation in Ethylene Plants」15th Ethylene Produces Conference、2003 AICHE Spring National Meeting、New Orleans、LAにおいて見出すことができ、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
図4を参照すると、流出物処理システム38は、第1の分離システム40の下流にあるアセチレン水素化装置50を含むことができる。アセチレン水素化装置50は、第1の分離システム40から水素化供給原料42を受け取るように位置付けすることができる。水素化供給原料42は、第1の分離システム40からアセチレン水素化装置50に送ることができる。水素化供給原料42は、アセチレン水素化装置50内の第1の水素化触媒と接触させることができる。水素化供給原料42を第1の水素化触媒と接触させることで、水素化供給原料42中のアセチレンの少なくとも一部を水素化させて、水素化流出物52を生成することができ、これにより、水素化供給原料42と比較してアセチレン濃度を低下させることができる。水素化流出物52は、水素化反応からの反応生成物および水素化供給原料42の未反応成分を含むことができる。アセチレン水素化装置50は、1つ、2つ、3つ、または3超の水素化反応器等の1つ以上の水素化反応器を含むことができる。アセチレン水素化装置50の水素化反応器は、第1の水素化触媒の固定床を含む固定床反応器であってもよい。アセチレン水素化装置50の水素化反応器は、第1の水素化触媒(固体)と気相の反応物との接触によって水素化反応を行うように動作可能な気相反応器であってもよい。
図4を参照すると、いくつかの実施形態では、アセチレン水素化装置50は、直列に配設された複数の水素化反応器(例えば、第1の水素化反応器150、第2の水素化反応器160、および第3の水素化反応器170)を含むことができる。図4を参照すると、一実施形態では、アセチレン水素化装置50は、少なくとも第1の水素化反応器150、および第1の水素化反応器150の下流にある第2の水素化反応器160を含むことができる。アセチレン水素化装置50はまた、第2の水素化反応器160の下流に第3の水素化反応器170を含むことができる。典型的には、第1の水素化反応器150は、水素化供給原料中のアセチレンの大部分を除去し、一方、第2の反応器160は、アセチレンの残りを除去し、第3の反応器170は、水素化流出物がアセチレン濃度に対して仕様外になるのを防止するための研磨床として機能する。アセチレン水素化装置50はまた、任意選択で、水素化反応器の各々の間に配置された熱交換器180を含むことができる。熱交換器180の各々は、水素化反応器150、160、170のうちの1つの下流に位置付けることができ、各水素化反応器150、160、170における発熱性水素化反応から発生した熱を除去するように動作可能であり得る。
水素化供給原料42は、第1の水素化反応器150に送ることができ、これは、水素化供給原料42から少なくともアセチレンを水素化して、第1の水素化流出物152を生成するように動作可能であり得る。第1の水素化流出物152は、水素化供給原料42中のアセチレン濃度よりも低いアセチレン濃度を有することができる。第1の水素化反応器150は、閾値アセチレン濃度よりも低い水素化流出物52中のアセチレン濃度を維持するために、アセチレン水素化装置50の通常の操作条件中、85%以上、90%以上、または95%以上のアセチレン転化率を有することができる。第1の水素化流出物152を熱交換器180に送ることによって、第1の水素化流出物152から熱を除去することができる。第1の水素化流出物152は、第2の水素化反応器160に送ることができ、これは、第1の水素化流出物152中のアセチレンをさらに水素化して、第2の水素化流出物162を生成するように動作可能であり得る。第2の水素化流出物162を熱交換器180に送ることによって、第2の水素化流出物162から熱を除去することができる。第2の水素化流出物162は、第3の水素化反応器170に送ることができ、これは、第2の水素化流出物162中のアセチレンをさらに水素化して、第3の水素化流出物172を生成するように動作可能であり得る。第3の水素化流出物172を熱交換器180に送ることによって、第3の水素化流出物172から熱を除去することができる。第3の水素化反応器流出物172は、水素化流出物52としてアセチレン水素化装置50から出ることができる。
図には示されていないが、アセチレン水素化装置50は、アセチレン水素化装置50の1つまたは複数の位置で温度、圧力、またはガス流量を測定するために、温度センサー、圧力センサー、流量計、もしくはこれらの組み合わせの1つまたは複数を含むことができる。温度、圧力、および/またはガス流量は、アセチレン水素化装置50の複数のアセチレン水素化反応器のうちの1つ以上について、および/またはアセチレン水素化装置50に導入された水素化供給原料42について決定することができる。アセチレン水素化装置50を操作する方法は、アセチレン水素化装置50の温度、アセチレン水素化装置50に送られた水素化供給原料42の温度、またはその両方を決定することを含むことができる。
アセチレン水素化装置50はまた、水素化供給原料42、水素化流出物52、アセチレン水素化装置50の水素化反応器のうちの1つ以上からの中間流出物、もしくはこれらの組み合わせにおけるCO、水素、あるいは他の成分の濃度を測定するように動作可能なGC分析計等の1つまたは複数の分析計を含むことができる。いくつかの実施形態では、組成分析のためのストリームは、水素化供給原料42をアセチレン水素化装置50に導入する前に、水素化供給原料42から取り出すことができる。代替的に、または追加的に、組成分析のためのストリームは、アセチレン水素化装置50から出た水素化流出物52から取り出すことができる。いくつかの実施形態では、組成分析のためのストリームは、アセチレン水素化装置50の水素化反応器のうちの1つから出た1つ以上の中間流出物ストリームから取り出すことができる。アセチレン水素化装置50を操作する方法は、アセチレン水素化装置50内のCO、水素、または他の成分の濃度を決定することを含むことができる。
アセチレン水素化装置50は、触媒による水素化が、プロピレンおよびエチレンの水素化よりもアセチレンの水素化に対して選択的である条件で操作することができる。第1の水素化触媒は、水素化供給原料42中の生成物化合物に関連してアセチレンを水素化するのに選択的な触媒であるアセチレン水素化触媒であってもよい。アセチレン水素化装置50は、下流プロセスへのアセチレンの貫流を防止する変換速度でアセチレンを水素化するのに十分な温度であるが、オレフィンの水素化の増加およびアセチレン水素化装置50の熱暴走をもたらす温度未満で操作することができる。本明細書でさらに詳細に説明するように、アセチレン水素化装置50の操作温度は水素化供給原料42の組成に依存する可能性があるが、アセチレン水素化装置50の操作温度は、10℃~100℃等の10℃~200℃であってもよい。アセチレン水素化装置50の操作温度に影響を与える他の要因には、水素化触媒の種類、水素化触媒の経年数/活性、流量、流入アセチレン濃度、CO濃度、汚染物質または毒性の存在、他の要因、またはこれらの組み合わせを含むことができるが、これだけに限定されない。アセチレン水素化装置50は、100重量ポンド毎平方インチゲージ圧(psig)~1000psig(すなわち、約690キロパスカル(kPa)~約6900kPa)の圧力で操作することができる。アセチレン水素化装置50はさらに、1,000~14,000のガス空間速度(GHSV)(1時間毎の触媒の体積当たりの体積)で操作することができる。
通常の操作条件下で操作するとき、アセチレン水素化装置50の第1の水素化反応器150におけるアセチレンの転化率は、水素化流出物52中のアセチレン濃度を閾値アセチレン濃度以下に維持するのに十分であり得る。いくつかの実施形態では、第1の水素化反応器150におけるアセチレン転化率は、通常の操作条件下で、88%以上、90%以上、またはさらには95%以上等、85%以上であり得る。通常の操作条件下とは、水素化流出物52中のアセチレン濃度が閾値アセチレン濃度以下である、定常状態でのアセチレン水素化装置50の操作を指す。いくつかの実施形態では、通常の操作条件下で、第1の水素化反応器150におけるアセチレン転化率は、85%~95%、または88%~92%であり得る。
水素化流出物52とは、アセチレン水素化装置50の最後の水素化反応器から等、アセチレン水素化装置50から出た流出物または組成物を指すことができる。水素化流出物52は、水素化供給原料42のアセチレン濃度よりも低いアセチレン濃度を有することができる。水素化流出物52は、下流のオレフィン生成物ユーザまたは顧客が指定することができる閾値アセチレン濃度以下のアセチレン濃度を有することができる。いくつかの実施形態では、水素化流出物52は、体積当たりの100万分の2部(ppmv)以下、1ppmv以下、0.5ppmv以下、またはさらには0.1ppmv以下のアセチレン濃度を有することができる。アセチレン水素化装置50の第1の水素化触媒および操作条件は、蒸気分解システム20および/またはFCDhシステム30で生成されるプロピレンおよびエチレン等の生成物化合物の水素化に関連してアセチレンを水素化するのに選択的であり得る。
図4を参照すると、流出物処理プロセス38は、第1の分離システム40とアセチレン水素化装置50との間に配置された熱交換器60を含むことができる。熱交換器60は、制御バルブ64を有する側管62を含むことができる。熱交換器60を通過する水素化供給原料42の量および側管62を介して熱交換器60を通過する水素化供給原料42の量を制御することによって、アセチレン水素化装置50の流入における水素化供給原料42の温度を上昇または低下させることができる。熱交換器60の側管を通る水素化供給原料42の量を制御することにより、アセチレン水素化装置50の流入における水素化供給原料42の温度を上昇または低下させることが可能になる。水素化供給原料42のための熱交換器60は、化学産業で知られているいずれの型の熱交換器であってもよい。
水素化流出物52は、第2の分離システム70に送ることができる。第2の分離システム70は、水素化流出物52を、エチレンストリーム72、プロピレンストリーム74、プロパンストリーム76、他の成分ストリーム、またはこれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない複数の成分ストリームに分離するように動作可能な1つまたは複数の装置動作を含むことができる。水素化流出物52からのMAPDの最大部分(例えば、90%を超える)は、第2の分離システム70から出たプロパンストリーム76に含めることができる。成分ストリームのうちの1つ以上は、水素化流出物52のさらなる処理のために、または生成物ストリームとして、第2の分離システム70の下流にある1つ以上の装置動作および/またはプロセスに送ることができる。下流プロセスには、蒸気圧縮、分離、乾燥、またはその他の操作およびプロセスを挙げることができる。成分ストリームのうちの1つ以上は、反応物または原料として、ポリマー生成プロセス等のさらなる生成プロセスに送ることができる。いくつかの実施形態では、プロパンストリーム76または他の成分ストリームは、それぞれ、第1の炭化水素供給原料22および/または第2の炭化水素供給原料32のうちの少なくとも一部として、蒸気分解システム20および/またはFCDhシステム30に送られるか、またはリサイクルして戻すことができる。
ここで図5を参照すると、水素化流出物52中のアセチレン濃度(y軸左)およびアセチレン水素化装置50のエチレン選択性(y軸右)は、アセチレン水素化装置50への流入における水素化供給原料42の温度(x軸)の関数として示されている。図5の線502は、水素化流出物52の閾値アセチレン濃度を表し、この濃度未満では、アセチレンは、オレフィンユーザの要求を満たすのに十分なレベルまで低下したとみなされ、かつ/または触媒の汚染、仕様外の生成物ストリーム、もしくは下流プロセスにおける他の問題を防止あるいは低減することができる。図5に示すように、水素化流出物52中のアセチレン濃度(曲線510)は、水素化供給原料42の所与の組成物に対して流入温度の上昇とともに減少する。図5は、水素化流出物52中のアセチレン濃度510が、アセチレン水素化装置50への流入温度を減少または上昇させることによって、それぞれ上昇または減少させることができることを示す。曲線510の水素化供給原料42の所与の組成物の温度Tは、水素化流出物52中のアセチレン濃度が、閾値アセチレン濃度502以下である最低温度として定義することができる。Tよりも高い水素化供給原料42の温度において、水素化流出物52中のアセチレン濃度(510)は、閾値アセチレン濃度よりも低い。Tよりも低い水素化供給原料42の温度の場合、水素化流出物52中のアセチレン濃度(510)は、閾値アセチレン濃度よりも高くなり得る。図5の温度Tは、水素化供給原料の所与の組成物に対する特定の触媒のクリーンアップ温度とみなすことができる。
また、図5は、水素化供給原料42の曲線510と同じ組成物に対して、流入温度の関数としてアセチレン水素化装置50のエチレン選択性(曲線520)を示す。図5に示すように、エチレン選択性(曲線520)は、流入温度の上昇とともに減少する。したがって、アセチレン水素化装置50への流入温度が上昇するにつれて、アセチレン水素化装置50のエチレン選択性が減少し、より多くのアセチレンおよび/またはさらにいくつかのエチレンがエチレンに変換されることを示しており、これは、アセチレン水素化装置50内のエチレンの水素化の増加によって引き起こされ得る。エチレンの水素化が増加すると、熱暴走を導く可能性がある。例えば、温度Tよりも高い水素化供給原料42の温度において、エチレン選択性は、許容できない量のエチレンが水素化を受ける点まで減少する可能性がある。例えば、温度Tは、水素化供給原料42からのエチレンの3%がアセチレン水素化装置50で反応する暴走温度であり得る。
エチレン水素化反応は発熱性であるため、エチレンおよび他のオレフィンの水素化の増加による追加の熱が放出され、アセチレン水素化装置50内の温度がさらに上昇する可能性があり、水素化反応をエチレンおよびプロピレンの水素化に向かってさらにシフトさせる。エチレンおよび他のオレフィンの水素化の増加から発生する熱の増加は、アセチレン水素化装置50の熱暴走を導く可能性がある。前述のように、熱暴走中には200℃を超える温度上昇が発生するため、アセチレン水素化装置がトリップし、システムの再起動を必要とする可能性がある。加えて、200℃を超える温度上昇は、水素化触媒ならびに反応器、計器、熱交換器、および他の機器等の機器に損傷を与える可能性があり、また、安全性リスクを高める可能性がある。多くの暴走状況では、熱暴走に起因する触媒性能の深刻な喪失は、触媒の交換を必要とする可能性があり、これは大幅な装置休止時間につながる。また、熱暴走は、エチレンおよびプロピレンの過剰水素化によってオレフィン生成物の喪失を増加させる可能性がある。
再び図5を参照すると、水素化供給原料42の所与の組成物に対するアセチレン水素化装置50の温度操作ウィンドウは、クリーンアップ温度(例えば、図5の温度T、それ未満では、水素化流出物52中のアセチレン濃度が閾値アセチレン濃度502よりも高くなる)と暴走温度(例えば、温度T、それを超える場合は、エチレン選択性が減少し、オレフィン生成物の水素化により、アセチレン水素化装置50が熱暴走する可能性がある)との間で定義することができる。
水素化供給原料42のCO濃度の変化は、アセチレン水素化装置50の操作ウィンドウを変化させることができる。水素化供給原料42中のCO濃度を増加させることで、プロセスウィンドウが広がり、水素化供給原料42の温度に対するプロセスウィンドウがより高い温度に向かってシフトする可能性がある。図5では、曲線512は、FCDh流出物が、曲線510のCO濃度と比較して、生成物処理システム38に統合されているとき(例えば、分解ガス28のみを生成物処理システム38に送ったとき)等、より高いCO濃度でアセチレン水素化装置50を操作するための水素化供給原料42の流入温度の関数として、水素化流出物52中のアセチレン濃度を表す。水素化供給原料42の所与の温度において、CO濃度を増加させることで、アセチレンの転化率が低下する。アセチレン水素化装置50内のCO濃度を増加させることにより、水素化流出物52中のアセチレン濃度が閾値アセチレン濃度502に等しい流入温度Tは、曲線510(CO濃度がより低い)の水素化供給原料42の対応する温度Tよりも高くなる。
また、アセチレン水素化装置50内のCO濃度を増加させることで、エチレン選択性曲線をより高い流入温度に向かってシフトさせることができる。図5を参照すると、曲線522は、曲線520のCO濃度と比較して、(例えば、FCDh流出物34が生成物処理システム38に統合されているとき等)(例えば、分解ガス28のみを生成物処理システム38送ったとき)、より高いCO濃度に対する水素化供給原料の流入温度の関数として、アセチレン水素化装置50のエチレン選択性を表す。図5に示すように、アセチレン水素化装置50中のCO濃度(曲線522)を増加させることで、所与の温度におけるエチレン選択性を増加させることができる。これにより、より低いCO濃度でアセチレン水素化装置50を操作することと比較して、より高い流入温度でアセチレン水素化装置50の操作を可能にすることができる。しかしながら、FCDh流出物34の流れの突然の減少または完全な喪失による水素化供給原料中のCO濃度の突然の減少は、プロセスを低級オレフィン選択性に潜在的にシフトさせるだけでなく、エチレンおよび/またはプロピレン等のオレフィン生成物の水素化を増加させる同じ温度で水素化装置内の触媒活性を大幅に増加させることができ、これは、本明細書で前述したように、熱暴走を導く可能性がある。
再び図1を参照すると、蒸気分解システム20およびFCDhシステム30は、これらのプロセスが共通の流出物処理システム38を共有するように統合することができ、これには、少なくとも第1の分離システム40、アセチレン水素化装置50、第2の分離システム70、およびMAPD水素化装置80を含むことができる。蒸気分解システム20を操作することができ、分解ガス28を生成物処理システム38に送ることができる。また、FCDhシステム30を操作することができ、FCDhシステム30からのFCDh流出物34の少なくとも一部を生成物処理システム38に統合することができる。FCDh流出物34の一部は、FCDh流出物34の一部を第1の分離システム40に送る、FCDh流出物34の一部を第1の分離システム40の上流にある分解ガス28と組み合わせる、またはそれらの両方を行うことによって、生成物処理システム38に統合することができる。いくつかの実施形態では、FCDh流出物34全体は、第1の分離システム40に送る、分解ガス28と組み合わせる、またはそれらの両方を行うことができる。いくつかの実施形態では、FCDh流出物34の一部のみを第1の分離システム40に送る、分解ガス28と組み合わせる、またはそれらの両方を行うことができる。残りのFCDh流出物は、FCDhシステム30にリサイクルして戻すか、またはFCDh流出物リサイクル36を介して第2の炭化水素供給原料32と組み合わせて戻すことができる。加えて、いくつかの実施形態では、第1の分離システム40に送った、分解ガス28と組み合わせた、またはそれらの両方を行ったFCDh流出物34の一部は、すでに生成物処理システム38に入っているFCDh流出物の第1の部分を補うFCDh流出物の第2の部分であり得る。
前述のように、FCDh流出物34中のCO濃度は、分解ガス28中のCO濃度よりも高くてもよい。分解ガス28は、50ppmv~400ppmvのCO濃度を有することができる。FCDh流出物34は、1000ppmv~2000ppmv等の500ppmv~2400ppmvのCO濃度を有することができる。分解ガス28およびFCDh流出物34の一部の両方が流出物処理システム38に送られたとき、水素化供給原料42中のCOの量は、分解ガス28中のCOの量よりも多くてもよい。
FCDhシステム30の装置トリップは、FCDhシステム30を完全に停止させるか、またはFCDhリサイクル36を通してFCDh流出物34の大部分をFCDhシステム30にリサイクルして戻すことができる。これが起きたとき、FCDh流出物34の生成物処理システム38への流れは、突然低下する(例えば、FCDhシステム30へのリサイクル戻しの増加による)か、または排除される(例えば、FCDhシステム30の完全な停止およびFCDh流出物34の流量のゼロへの突然の低下、またはFCDhシステム30と流出物処理システム38との完全な切断)可能性がある。FCDh流出物34の一部の第1の分離システム40への流れの突然の実質的な低下または完全な喪失(例えば、直接もしくは分解ガス28との組み合わせ)は、アセチレン水素化装置50への水素化供給原料42中のCO濃度の突然の減少をもたらす可能性がある。
前述のように、水素化供給原料42中のCO濃度を減少させることで、アセチレン水素化装置50内のCO濃度が減少し、アセチレン水素化装置50内のエチレンおよび他のオレフィン生成物の水素化が増加し、それにより、エチレン選択性が減少する可能性がある。FCDh流出物34の流出物処理システム38への流れの突然の減少または完全な喪失による水素化供給原料42中のCO濃度の突然の減少は、水素化触媒の活性を増加させ、一定温度でアセチレンの水素化反応の反応速度を増加させることができる。反応速度の増加は、エチレンおよび他の生成物オレフィンの水素化を増加させ、エチレン選択性を低下させる可能性がある。また、FCDh流出物34の流れの突然の低下または完全な喪失は、水素化供給原料42の質量流量およびアセチレン水素化装置50を通る質量流量の突然の減少をもたらす可能性がある。これは、水素化供給原料のより小さなガス空間速度または滞留時間を導く可能性があり、これはまた、アセチレン水素化装置50内のエチレンおよび他の生成物オレフィンの水素化を増加させることができる。前述のように、アセチレン水素化装置50内のエチレンおよび他のオレフィンの水素化の増加は、アセチレン水素化装置50の熱暴走を導く可能性があり、これは、本明細書で前述したように、生成物オレフィンの収率を低下させ、機器および触媒に損傷を与える可能性がある。
アセチレン水素化装置50内の第1の水素化触媒は、CO濃度の変化に対する感度が低下した水素化触媒であり得る。例えば、第1の水素化触媒は、広い温度動作範囲を有することができ、これにより、水素化供給原料42中のCO濃度の突然の増加および/または減少に対する第1の水素化触媒の感度を低下させることができる。本明細書における温度動作範囲とは、分解装置20、FCDh装置30、およびフロントエンド脱プロパン塔(FEDP)を有する第1の分離システム40を含む統合プロセス10のアセチレン水素化装置50のクリーンアップ温度と暴走温度との間の差を指すことができる。第1の水素化触媒の広い温度動作範囲により、水素化供給原料42中のエチレンの少なくとも3%が水素化される温度に達することなく、CO濃度の突然の減少に応答してアセチレン水素化装置50内の温度をより大きく上昇させることができる。いくつかの実施形態では、第1の水素化触媒は、FCDhシステム30からのFCDh流出物34の流れの突然の喪失に応答して、アセチレン水素化装置50の熱暴走を低減または防止するのに十分な温度動作範囲を有することができる。いくつかの実施形態では、第1の水素化触媒は、第1の分離システム40がFEDP構成を有する統合システム10のアセチレン水素化装置50で使用されるとき、水素化供給原料42の所与の組成物について、40℃以上、45℃以上、またはさらには50℃以上の温度動作範囲を有することができる。
いくつかの実施形態では、第1の水素化触媒は、広い温度操作ウィンドウを備えた市販のPd-Ag系の選択的な水素化触媒とすることができる。いくつかの実施形態では、第1の水素化触媒は、フロントエンド脱エタン塔(FEDE)構成を有する流出物処理システムにおけるアセチレン水素化のために市販されているアセチレン水素化触媒であり得る。広い温度操作ウィンドウを備えたこれらの種類の選択的な水素化触媒は、現在のところ、蒸気分解装置20、およびMAPDを水素化するための活性が不十分であるため、フロントエンド脱プロパン塔(FEDP)構成を備えた第1の分離システム40を有する統合プロセス10の選択的な水素化には適用されていない。蒸気分解装置20、およびフロントエンド脱エタン塔(FEDE)構成を備えた第1の分離システム40を有する統合プロセス10の場合、広い温度動作範囲を有する選択的なアセチレン水素化触媒は、これらの活性が、水素化供給原料42がMAPDの有意な濃度を有さないときにアセチレン除去に許容できるため、市販されている。いくつかの実施形態では、第1の水素化触媒は、FEDP構成を有する分解機システムの選択的な水素化触媒、またはFEDE構成を有する分解機システムの選択的な水素化触媒とすることができる。
40℃以上の温度動作範囲を有する第1の水素化触媒の利用は、FCDhシステム30からのFCDh流出物34の流れの喪失に応答して、アセチレン水素化装置50の熱暴走を低減または防止することができる。しかしながら、広い操作ウィンドウを備えた第1の水素化触媒は、他のアセチレン水素化触媒と比較して、メチルアセチレン(MA)およびプロパジエン(PD)の水素化に対する有効性が低下する可能性がある。水素化供給原料42をアセチレン水素化装置50内の第1の水素化触媒と接触させることで、アセチレン水素化装置50内のMAの転化率が75%以下、70%以下、60%以下、またはさらには40%以下等、80%以下になる可能性がある。同様に、水素化供給原料42をアセチレン水素化装置50内の第1の水素化触媒と接触させることで、アセチレン水素化装置50内のPDの転化率が8%以下、5%以下、またはさらには1%以下等、10%以下になる可能性がある。従来の水素化触媒と比較して、第1の水素化によるMAおよびPDの転化率の低下は、FEDE構成では、第1の分離システム40がMAおよびPDをアセチレン枯渇ストリームに分離し、アセチレン水素化装置50に送らないので、流出物処理システム38がFEDE構成を有するときには問題を引き起こさない。したがって、FEDE構成では、MAおよびPDは、アセチレン水素化装置50に送られない。しかしながら、流出物処理システム38がFEDP構成を有するとき、第1の分離システム40は、MAおよびPDの大部分を水素化供給原料42に分離し、次に、これらをアセチレン水素化装置50に送る。40℃以上の温度動作範囲を有する第1の水素化触媒が使用されるとき、アセチレン水素化装置50内のMAおよびPDの低い転化率は、水素化流出物52中にかなりの量のMAおよびPDをもたらす可能性がある。水素化流出物52中のMAPDは、MAおよび/またはPDを含むストリームがFCDhシステム30等のオレフィン生成プロセスにリサイクルして戻されるか、または下流プロセスに送られるときに、コークスの生成を増加させる可能性がある。加えて、オレフィンユーザからの仕様では、MAおよびPDの濃度をこれらの化合物の閾値濃度よりも低くする必要があり得る。
再び図1を参照すると、前述のように、流出物処理システム38は、アセチレン水素化装置50の下流にあるMAPD水素化装置80を含むことができる。MAPD水素化装置80は、水素化流出物52の少なくとも一部を第2の水素化触媒と接触させるように動作可能であり得る。MAPD水素化装置80に送られる水素化流出物52の少なくとも一部は、8重量%以下、またはさらには6重量%以下等、10重量%以下のMAおよびPDの合計濃度を有することができる。MAPD水素化装置80に送られる水素化流出物52の一部は、プロパン、プロピレン、またはこれらの組み合わせのうちの1つ以上を含むことができるが、これらに限定されない。
水素化流出物52の一部を第2の水素化触媒と接触させることは、水素の存在下で行うことができる。水素化流出物52の一部を第2の水素化触媒と接触させることで、水素化流出物52の一部のMAおよびPDの少なくとも一部を水素化して、MAPD水素化流出物82を生成することができる。いくつかの実施形態では、MAPD水素化装置80に送られた水素化流出物52の一部は、水素を含むことができる。他の実施形態では、補助水素ストリーム79は、MAPD水素化装置80に送ることができる。
MAPD水素化装置80は、1つ、2つ、3つ、または3超のMAPD水素化反応器等の1つ以上のMAPD水素化反応器を含むことができる。MAPD水素化反応器の各々は、第2の水素化触媒の固定床を含む固定床反応器であり得る。MAPD水素化装置80のMAPD水素化反応器は、第2の水素化触媒(固体)と気相の反応物との接触によって水素化反応を行うように動作可能な気相反応器であり得る。
第2の水素化触媒は、MAおよびPDを水素化するように動作可能な触媒であってもよい。第2の水素化触媒は、MAおよびPDをプロピレン、プロパン、またはそれらの両方の組み合わせに水素化するのに有効な任意の市販の水素化触媒であってもよい。第2の水素化触媒は、Ni、Pd、Pt、またはCu系の担持触媒、またはそれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない従来の完全水素化触媒とすることができる。いくつかの実施形態では、第2の水素化触媒は、第1の水素化触媒とは異なる。MAPD水素化装置80は、水素化流出物52からのMAおよびPDのうちの少なくとも一部(例えば、第2の分離システム70からのプロパンストリーム76中のMA/PD)を水素化してMA/PD枯渇ストリーム82を生成するのに十分な条件下で操作することができる。MAPD水素化装置80は、MA/PDの下流プロセスへの貫流を防止する変換速度でMA/PDを水素化するのに十分な温度で操作することができる。MAPD水素化装置80の操作温度は、10℃~100℃等、10℃~200℃であってもよいが、MAPD水素化装置80の操作温度は、MAPD水素化装置80に送られた水素化流出物52の一部の組成に依存する可能性がある。MAPD水素化装置80の操作温度に影響を与える他の要因には、第2の水素化触媒の種類、第2の水素化触媒の経年数/活性、流量、MAおよびPDの流入濃度、汚染物質または毒性の存在、他の要因、またはこれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。MAPD水素化装置80は、第2の水素化触媒を用いて、100重量ポンド毎平方インチゲージ圧(psig)~1000psig(すなわち、約690キロパスカル(kPa)~約6900kPa)の圧力で操作することができる。
図1を参照すると、いくつかの実施形態では、MAPD水素化装置80に送られた水素化流出物52の一部は、プロパンストリーム76等、第2の分離システム70からの1つ以上の流出物ストリームを含むことができる。水素化流出物52は、第2の分離システム70に送ることができ、第2の分離システム70は、水素化流出物52を少なくともエチレンストリーム72、プロピレンストリーム74、およびプロパンストリーム76に分離するように動作可能であり得る。プロパンストリーム76は、MAおよびPDを含むことができ、MAPD水素化装置80に送られた水素化流出物52の一部であり得る。MAPD水素化装置80は、水素の存在下でプロパンストリーム76を第2の水素化触媒と接触させて、プロパンストリーム76からのMAおよびPDの少なくとも一部を水素化して、MAPD水素化流出物82を生成するように動作可能であり得る。いくつかの実施形態では、MAPD水素化流出物82は、リサイクルプロパンストリームとしてFCDhシステム30に送るか、FCDhシステム30の上流にある第2の炭化水素ストリーム32と組み合わせるか、またはそれらの両方を行うことができる。いくつかの実施形態では、MAPD水素化流出物82は、FCDhシステム30の上流で、補助プロパンストリーム等の補助炭化水素ストリーム84と組み合わせて、組み合わせたストリーム86を生成することができ、これは、FCDhシステム30に送られるか、またはFCDhシステム30の上流にある第2の炭化水素供給原料32と組み合わせることができる。いくつかの実施形態では、第2の炭化水素供給原料32は、補助炭化水素ストリーム84であり得、また、MAPD水素化流出物82は、FCDhシステム30の上流でこれらと組み合わせることができる。図1に示すように、補助炭化水素ストリーム84の少なくとも一部は、蒸気分解装置20に送ることができる。
ここで図6を参照すると、いくつかの実施形態では、補助炭化水素ストリーム84はまた、MAPD水素化装置80に送られ、FCDhシステム30に送られる前に第2の水素化触媒と接触させることができる。補助炭化水素ストリーム84の供給源に応じて、補助炭化水素ストリーム84は、様々なアルケン、アルキン、芳香族化合物、またはこれらの組み合わせを含むことができるがこれらに限定されない様々な不飽和炭化水素化合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、補助炭化水素ストリーム84は、MA、PD、またはそれらの両方を含むことができる。補助炭化水素ストリーム84中のこれらの不飽和炭化水素不純物は、操作条件でFCDhシステム30内にコークスを生成する可能性がある。補助炭化水素ストリーム84中の不飽和炭化水素不純物によって生成された追加のコークスは、FCDhシステム30内の触媒の活性を低下させ、それにより、FCDhシステム30の収率、選択性、またはそれらの両方を低下させる可能性がある。追加のコークス形成はまた、長期的には動作の困難を導く可能性がある。補助炭化水素ストリーム84をMAPD水素化装置80内の第2の水素化触媒と接触させることで、補助炭化水素ストリーム84中の不飽和炭化水素不純物の少なくとも一部を水素化し、それにより、FCDhシステム30に入る不飽和炭化水素不純物の量を低下させることができる。
再び図6を参照すると、いくつかの実施形態では、補助炭化水素ストリーム84は、MAPD水素化装置80の上流にある水素化流出物52(例えば、プロパンストリーム76)の少なくとも一部と組み合わせることができる。他の実施形態では、補助炭化水素ストリーム84および水素化流出物52の一部は、MAPD水素化装置80に別々に送ることができる。次に、MAPD水素化流出物82は、MAPD水素化装置80からFCDhシステム30に送ることができる。いくつかの実施形態では、MAPD水素化流出物82は、FCDhシステム30の上流にある第2の炭化水素供給原料32と組み合わせることができるか、または第2の炭化水素供給原料32とは別にFCDhシステム30に送ることができる。いくつかの実施形態では、MAPD水素化流出物82は、FCDhシステム30に送られた第2の炭化水素供給原料32であり得る。
いくつかの実施形態では、補助炭化水素ストリーム84の少なくとも一部は、蒸気分解システム20に送ることができる。補助炭化水素ストリーム84の一部は、蒸気分解システム20の上流にある第1の炭化水素供給原料22と組み合わせることができるか、または別々に蒸気分解システム20に送ることができる。補助炭化水素ストリーム84の一部は、MAPD水素化装置80を通過することなく、蒸気分解システム20に送ることができる。
ここで図7を参照すると、FCDhオレフィン生成プロセス100が概略的に示されている。図7に示すプロセスは、蒸気分解システム20と統合されていない専用の流出物処理システム138を備えたFCDhシステム30、または任意の他のオレフィン生成プロセスを含む。プロセス100では、FCDhシステム30からのFCDh流出物34の少なくとも一部は、水素化供給原料142として水素化装置150に送ることができる。水素化供給原料142は、少なくともCO、水素、アセチレン、MA、およびPDを含むことができる。水素化供給原料142はさらに、オレフィン化合物および/または他のガスを含むことができる。水素化供給原料142は、水素化供給原料42について本明細書で前述した組成物、成分、または特性のいずれかを有することができる。水素化供給原料142は、熱交換器160を通過して水素化装置150に送ることができる。
FCDhシステム30が蒸気分解システム20と統合されていない独立型FCDhプロセス100では、水素化供給原料142の水素化装置150へのCO濃度の突然の変化は、もはや問題ではない。専用の流出物処理システム138を有する独立型FCDプロセス100の場合、水素化装置150は、アセチレン、MA、およびPDを水素化するために選択的である重大性が高い選択的な水素化触媒であり得る第3の水素化触媒を含むことができる。第3の水素化触媒は、市販の重大性が高い任意の選択的な水素化触媒を含むことができる。水素化供給原料142は、水素化装置150内の第3の水素化触媒と接触させて、水素化流出物152を生成することができる。水素化供給原料142と第3の水素化触媒との接触は、水素化供給原料142からのアセチレン、MA、およびPDの少なくとも一部を水素化して、これらの化合物の閾値濃度未満のアセチレン、MA、およびPDの濃度を有する水素化流出物152を生成することができる。
水素化流出物152は、第2の分離システム170に送ることができ、第2の分離システム170は、水素化流出物152を、エチレンストリーム172、プロピレンストリーム174、プロパンストリーム176、他のストリーム、またはこれらのストリームの組み合わせ等であるがこれらに限定されない複数の炭化水素蒸気に分離するように動作可能であり得る。重大性が高い選択的な水素化触媒を使用できるので、独立型FCDhプロセス100の専用の流出物処理システム138は、プロパンストリーム176をFCDhシステム30に送り戻す前にプロパンストリーム176からMAおよびPDをさらに除去するための追加の水素化装置を含まなくてもよい。
再び図1を参照すると、オレフィンを生成するための統合システム10を操作するための方法は、水素化供給原料42を第1の水素化触媒と接触させて水素化流出物52を生成することを含むことができる。水素化供給原料42は、第1のオレフィン生成プロセスからの第1のプロセス流出物の少なくとも一部、および第2のオレフィン生成プロセスからの第2のプロセス流出物の少なくとも一部を含むことができる。水素化供給原料42は、少なくとも水素、エチレン、一酸化炭素、アセチレン、メチルアセチレン、およびプロパジエンを含むことができる。水素化供給原料42は、水素化供給原料42について本明細書で前述した任意の他の組成物、特性、または特徴を有することができる。いくつかの実施形態では、水素化供給原料42は、第1のプロセス流出物(例えば、分解ガス28)、第2のプロセス流出物(例えば、FCDh流出物34の一部)、またはそれらの両方からのCOの少なくとも95%を含むことができる。第1の水素化触媒は、少なくとも40℃の温度動作範囲を有する水素化触媒を含むことができ、温度範囲は、所与の水素化供給組成物における暴走温度とクリーンアップ温度との間の差であり、暴走温度は、水素化供給原料42中のエチレンの3%が反応する温度であり、クリーンアップ温度は、水素化流出物52中のアセチレン濃度が、1ppm、または下流のオレフィンユーザもしくは顧客が設定した他の閾値アセチレン濃度に等しい温度である。水素化流出物52は、MA、PD、またはそれらの両方を含むことができる。水素化流出物52は、水素化流出物52について本明細書で前述した任意の他の成分、特性、または特徴を有することができる。40℃以上の温度動作範囲を有する第1の水素化触媒は、第1のプロセス流出物または第2のプロセス流出物の流れの中断に応答して、アセチレン水素化装置50の熱暴走を低減または防止することができる。
この方法は、水素化流出物52の少なくとも一部を第2の水素化触媒と接触させることをさらに含むことができ、この接触により、水素化流出物52からのMA、PD、またはそれらの両方の少なくとも一部を水素化させて、MAPD水素化流出物82を生成する。いくつかの実施形態では、第2の水素化触媒と接触した水素化流出物52の一部におけるMAおよびPDの合計濃度は、10重量%以下であり得る。MAPD水素化流出物82は、MAPD水素化流出物82について本明細書で前述した組成物、特性、または特徴のいずれかを有することができる。
図1を参照すると、いくつかの実施形態では、第1のプロセス流出物は、蒸気分解システム20で第1の炭化水素供給原料22の少なくとも一部を分解することによって生成された分解ガス28を含むことができる。分解ガス28は、少なくとも水素、一酸化炭素、アセチレン、メチルアセチレン、およびプロパジエンを含むことができる。いくつかの実施形態では、第2のプロセス流出物は、FCDhシステム30で第2の炭化水素供給原料32の少なくとも一部を脱水素化することによって生成されたFCDh流出物34の少なくとも一部を含むことができる。FCDh流出物34の一部は、少なくとも水素および一酸化炭素を含むことができる。いくつかの実施形態では、この方法は、蒸気分解システム20で第1の炭化水素供給原料22の少なくとも一部を分解して、少なくとも水素、一酸化炭素、アセチレン、メチルアセチレン、およびプロパジエンを含む分解ガス28を生成することを含むことができる。いくつかの実施形態では、この方法は、FCDhシステム30で第2の炭化水素供給原料32の少なくとも一部を脱水素化して、少なくとも水素および一酸化炭素を含むFCDh流出物34を生成することをさらに含むことができる。蒸気分解システム20およびFCDhシステム30は、これらのシステムについて本明細書で前述した特長、特徴、または操作条件のいずれかを有することができる。第1の炭化水素供給原料22、第2の炭化水素供給原料32、分解ガス28、およびFCDh流出物34は、それぞれ、これらのストリームについて本明細書で前述した組成物、特性、または特徴のいずれかを有することができる。
前述のように、水素化供給原料42は、アセチレン水素化装置50内の第1の水素化触媒と接触させることができる。いくつかの実施形態では、この方法は、水素化供給原料42をアセチレン水素化装置50に送ることをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、水素化供給原料42とアセチレン水素化装置50内の第1の水素化触媒との接触は、80%未満の水素化供給原料42からのMAの転化率を生成することができる。いくつかの実施形態では、水素化供給原料42と第1の水素化触媒との接触は、水素化供給原料42から10%未満のPDの転化率を生成することができる。
さらに図1を参照すると、いくつかの実施形態では、この方法は、MAPD水素化流出物82の少なくとも一部をFCDhシステム30に送ることをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、MAPD水素化流出物82は、プロパンストリームを含むことができる。いくつかの実施形態では、この方法は、補助水素ストリーム79をMAPD水素化装置80に送ることをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、この方法は、水素化流出物52の一部をMAPD水素化装置80内の第2の水素化触媒と接触させる前または接触中に、第2の炭化水素供給原料32の少なくとも一部を水素化流出物52の一部(例えば、プロパンストリーム76)と組み合わせることをさらに含むことができる。
いくつかの実施形態では、この方法は、第1のプロセス流出物および第2のプロセス流出物(例えば、分解ガス28およびFCDh流出物34の一部)を水素化供給原料42およびアセチレン枯渇ストリーム44に分離することをさらに含むことができる。第1のプロセス流出物および第2のプロセス流出物を水素化供給原料42およびアセチレン枯渇ストリーム44に分離するための第1の分離システム40は、FEDP構成を有することができる。
本開示の実施形態は、以下の実施例によってさらに明確にされ、これは、現在記載されている開示および/または特許請求された実施形態を限定するものとして解釈されるべきではない。
実施例1:FCDh流出物の生成および分析
実施例1では、FCDh流出物が生成され、C3+化合物およびC3-化合物に関する組成について分析された。プロパン脱水素は、改良されたDavison Circulating Riser(DCR)パイロット装置で実施され、このパイロット装置では、再生セクションにおいてその場で燃料燃焼が実施される。おおよそ4100グラムのGa-Pt担持触媒が循環システムに充填され、約90gの触媒が常時反応器内に存在するものとして計算された。ライザー(反応器)への流入温度は630℃に制御され、圧力は90キロパスカル(kPa)のゲージ圧(13psigまたは191kPa/27.7psiaの絶対圧力)に設定された。高純度プロパンをシステムに注入して、1時間当たり約3.5のプロパンの重量空間速度(WHSV)を達成した。窒素(N)は、主に触媒のキャリアガスとしてシステムに同時供給された。プロパンの分圧は、ゲージ圧で約30kPa(4.3psig)程度であった。触媒再生の温度は、700℃~750℃の範囲であった。高純度メタン(CH)は、再生器で燃料ガスとして使用され、1時間当たり50標準リットルの速度で注入された。
反応器システムは、定常状態動作を達成するのに十分な期間にわたって動作し、その時点で、反応器システムからのFCDh流出物のサンプルが収集され、オンラインMaxum GCを使用して組成について分析された。具体的には、FCDh流出物は、CO、二酸化炭素(CO)、CならびにC2-化合物(水素を含む)、およびC化合物の濃度を決定するために分析された。結果を以下の表1に示す。
Figure 2022539087000002
データは、FCDh流出物中のCO濃度が、アセチレン水素化装置への典型的な水素化供給原料中のCO濃度よりもはるかに高くなる可能性があり、水素化供給原料は、蒸気分解システムからの分解ガスのみを含むことを示している。分解ガスのみが分離器に導入されたときの水素化供給原料中のCOの典型的な濃度は、フロントエンド脱エタン塔(FEDE)構成およびフロントエンド脱プロパン塔(FEDP)構成について表2に示している。加えて、FCDh流出物中のアセチレン濃度は、50ppmv未満であり、FCDh流出物中のメチルアセチレン(MA)およびプロパジエン(PD)濃度(表1には記載されていない)は、それぞれ300ppmv未満および100ppmv未満であった。
したがって、FCDh流出物がもたらしたこれらの高度不飽和分子の量は、蒸気分解システムからの分解ガスがもたらしたアセチレン、MA、およびPDの量よりも実質的に少ないことがわかった。以下の表2には、分解ガスのみが第1の分離システムに導入されたときの水素化供給原料中のアセチレンおよびMA/PDの典型的な濃度を示している。表2には、フロントエンド脱エタン塔(FEDE)およびフロントエンド脱プロパン塔(FEDP)構成のデータを示している。
Figure 2022539087000003
実施例2~4および比較例5~7の選択的な水素化反応を行うための実験準備
以下の実施例および比較例では、アセチレン、MA、およびPDを含む水素化供給原料の選択的な水素化は、2つの同一の内径1/2インチの反応器(第1の反応器および第2の反応器)を平行して操作する等温のアセチレン水素化装置で行われた。30~40グラムの水素化触媒を第1の反応器と第2の反応器の各々に置いた。第1の反応器と第2の反応器の各々には、温度プロファイルを監視し、等温の温度分布条件が達成されたかどうかを判断するために、10個の均等に分散された熱電対が含まれていた。内部標準として窒素を使用し、平衡ガスとしてメタン(CH)を使用した。
FEDP構成を有する第1の分離システムで得られた分解機装置からの炭化水素供給原料の組成を次の表3に示す。
Figure 2022539087000004
アセチレン水素化装置の全体的なGHSVは、FCDh流出物なしで5000時間-1である。実施例1のFCDh流出物の組成物は、FCDh流出物の組成物として使用される。簡単にするために、FCDh流出物からの水素化供給原料中のCO濃度を1200ppmにした。FCDh流出物がもたらしたアセチレン、MA、およびPDは、分解ガスがもたらした量と比較してそのレベルが比較的低いため、含まれていなかった。
実施例2~実施例4:広い温度動作範囲を有する第1の水素化触媒を使用した水素化供給原料の水素化
実施例2~実施例4では、水素化供給原料の水素化(表3)は、40℃を超える広い温度動作範囲を有する第1の水素化触媒(触媒A)を使用して行われた。第1の水素化触媒の温度動作範囲は、水素化供給原料の組成に依存する。水素化供給原料の各組成による各触媒の温度動作範囲を次の表4に示す。実施例2では、水素化供給原料は、分解ガスがもたらした成分のみを含んでいた。実施例2の水素化供給原料の組成は、上記の表3に示されている。実施例3について、水素化供給原料は、2:1の流量比に基づいて決定され、この流量比は、分解ガスがもたらしたC3/C3-成分の量とFCDh流出物がもたらしたC3/C3成分の量との比率である。実施例4について、水素化供給原料は、12:1の流量比に基づいて決定された。実施例3および実施例4について、FCDhシステムの装置トリップは、FCDhシステムがもたらした成分を排除することによってシミュレーションされた。
実施例2~実施例4の各々について、反応器システムは、定常状態動作を達成するのに十分な期間にわたって動作し、その時点で、反応器システムからの水素化流出物のサンプルが収集され、当技術分野で知られている技術を使用して組成について分析された。具体的には、水素化流出物の組成を分析し、エチレン選択性、MA転化率、およびPD転化率を決定した。加えて、実施例2~実施例4の各水素化供給組成物について、クリーンアップ温度および第1の水素化触媒の温度動作範囲が決定された。実施例3および実施例4について、FCDhシステムの装置トリップのシミュレーション時の反応器のデルタT(ΔT)の変化が決定された。実施例2~実施例4の各々について、エチレン選択性、MA転化率、PD転化率、クリーンアップ温度、第1の水素化触媒の温度動作範囲、および反応器のデルタTの変化を表4に示す。
比較例5~比較例7:従来の水素化触媒を使用した水素化供給原料の水素化
比較例5~比較例7では、水素化供給原料の水素化は、従来の水素化触媒(触媒B)を使用して行われた。第1の水素化触媒の温度動作範囲は、水素化供給原料の組成に依存する。水素化供給原料の各組成による各触媒の温度動作範囲を次の表4に示す。比較例5では、水素化供給原料は、分解ガスがもたらしたC3/C3-成分のみを含んでいた。比較例5の水素化供給原料の組成は、上記の表3に示されている。比較例6について、水素化供給原料は、2:1の流量比に基づいて決定され、比較例7については、水素化供給原料は、12:1の流量比に基づいて決定された。比較例6および比較例7について、FCDhシステムの装置トリップは、FCDhシステムがもたらした成分を排除することによってシミュレーションされた。
比較例5~比較例7の各々について、反応器システムは、定常状態動作を達成するのに十分な期間にわたって動作し、その時点で、反応器システムからの水素化流出物のサンプルが収集され、GCを使用して組成について分析された。具体的には、水素化流出物の組成を分析し、エチレン選択性、MA転化率、およびPD転化率を決定した。加えて、比較例5~比較例7の各水素化供給組成物について、クリーンアップ温度および従来の水素化触媒の温度動作範囲が決定された。比較例6および比較例7の各々について、FCDhシステムの装置トリップのシミュレーション時の反応器のデルタTの変化が決定された。比較例5~比較例7の各々について、エチレン選択性、MA転化率、PD転化率、クリーンアップ温度、従来の水素化触媒の温度動作範囲、およびの反応器のデルタTの変化を表4に示す。
実施例2~4と比較例5~7との比較
表4は、実施例2~実施例4および比較例5~比較例7の各々について、エチレン選択性、MA転化率、PD転化率、クリーンアップ温度、触媒の温度動作範囲、および反応器のデルタTの変化を示す。
Figure 2022539087000005
Figure 2022539087000006
上記の表4に示すように、第1の水素化触媒である触媒Aは、触媒Bと比較して実質的に大きな温度動作範囲を有していた。また、表4の結果は、より大きな温度動作範囲を有する触媒Aは、FCDhシステムの装置トリップのシミュレーションに応答して反応器のデルタTの変化が1未満であることを示している。触媒AのデルタTのこの変化は、FCDhシステムの装置トリップのシミュレーションに応答して、比較例6および比較例7の触媒BのデルタTの変化よりも小さかった。これは、触媒AがCO濃度の変化に対する感度が低く、FCDhシステムの装置トリップ中等、FCDh流出物の突然の流れの喪失に応答してアセチレン水素化反応器が熱暴走する可能性を低減または防止することができることを示す。また、実施例2~実施例4の触媒Aは、比較例5~比較例7の触媒Bと比較して、より高いエチレン選択性をもたらした。
表4はまた、より大きい温度動作範囲を有する触媒Aが、MAおよびPDのより低い転化率を提供することができることを示している。したがって、水素化流出物の一部をMAPD水素化装置に送る等の追加の水素化ステップは、MAおよびPDをエチレンおよび/またはエタンにさらに変換して、水素化流出物中のこれらの成分濃度を低下させるのを助けることができる。
以下の特許請求の範囲のうちの1つ以上は、用語「ここで」を移行句として利用していることに留意されたい。本発明を定義する目的で、この用語は、構造の一連の特徴の列挙を導入するために使用される制限のない移行句として特許請求の範囲に導入され、より一般的に使用される制限のないプリアンブル用語「を含む」と同様に解釈されるべきであることに留意されたい。
一般に、本明細書に記載されるプロセス10の任意のシステム装置の「流入ポート」および「流出ポート」とは、システム装置の開口部、穴、チャネル、開口、すき間、または他の同様の機械的特徴を指す。例えば、流入ポートは、特定のシステム装置への材料の流入を可能にし、流出ポートは、特定のシステム装置からの材料の流出を可能にする。一般に、流出ポートまたは流入ポートは、パイプ、導管、チューブ、ホース、材料移送ライン、または同様の機械的特徴が取り付けられるプロセス10のシステム装置の領域、または別のシステム装置が直接取り付けられる、システム装置の一部を画定する。流入ポートおよび流出ポートは、動作中に機能的に本明細書で説明される場合があるが、それらは同様のまたは同一の物理的特徴を有することができ、動作システムにおけるそれらのそれぞれの機能は、それらの物理的構造を制限するものとして解釈されるべきではない。
本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明に様々な修正および変更を加え得ることが当業者には明らかであろう。本発明の趣旨および実体を組み込んでいる開示された実施形態の変更の組み合わせ、副組み合わせ、および変形は、当業者に思い付き得るため、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの同等物の範囲内のすべてを含むと解釈されるべきである。

Claims (15)

  1. オレフィンを生成するための統合システムを操作するための方法であって、
    水素化供給原料を第1の水素化触媒と接触させて、水素化流出物を生成することであって、前記水素化供給原料が、第1のオレフィン生成プロセスからの第1のプロセス流出物の少なくとも一部および第2のオレフィン生成プロセスからの第2のプロセス流出物の少なくとも一部を含み、
    前記水素化供給原料は、少なくとも水素、エチレン、一酸化炭素、アセチレン、メチルアセチレン、およびプロパジエンを含み、
    前記第1の水素化触媒は、少なくとも摂氏40度の温度動作範囲を有し、前記温度動作範囲は、所与の水素化供給組成物における暴走温度とクリーンアップ温度との間の差であり、前記暴走温度は、前記水素化供給原料中のエチレンの3%が反応する温度であり、前記クリーンアップ温度は、前記水素化流出物中のアセチレン濃度が閾値アセチレン濃度に等しい温度であり、
    前記水素化流出物は、メチルアセチレン(MA)、プロパジエン(PD)、またはそれらの両方を含む、接触させることと、
    前記水素化流出物の少なくとも一部を第2の水素化触媒と接触させることであって、前記接触させることが、前記水素化流出物から前記メチルアセチレン、プロパジエン、またはそれらの両方の少なくとも一部を水素化させて、前記第2の水素化触媒と接触する前の前記水素化流出物の前記一部と比較して、メチルアセチレン、プロパジエン、またはそれらの両方の濃度が低下したMAPD水素化流出物を生成する、接触させることと、を含む、方法。
  2. 前記第1のプロセス流出物が、蒸気分解システムで第1の炭化水素供給原料の少なくとも一部を分解することによって生成される分解ガスを含み、前記分解ガスは、少なくとも水素、一酸化炭素、アセチレン、メチルアセチレン、およびプロパジエンを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第2のプロセス流出物が、流動接触脱水素(FCDh)流出物を含み、前記FCDh流出物が、FCDhシステムで第2の炭化水素供給原料の少なくとも一部を脱水素化することによって生成され、前記FCDh流出物は、少なくとも水素および一酸化炭素を含む、請求項1または2のいずれかに記載の方法。
  4. 前記第2の水素化触媒と接触する前記水素化流出物の前記一部におけるメチルアセチレンおよびプロパジエンの合計濃度が、10重量%以下である、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記MAPD水素化流出物の少なくとも一部を前記FCDhシステムに送ることをさらに含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記MAPD水素化流出物が、プロパンを含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記水素化流出物の前記一部を前記第2の水素化触媒と接触させる前または接触中に、前記第2の炭化水素供給原料の少なくとも一部を前記水素化流出物の前記一部と組み合わせることをさらに含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記水素化供給原料が、前記第1のプロセス流出物および前記第2のプロセス流出物からの前記一酸化炭素の少なくとも95%を含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記水素化供給原料と前記第1の水素化触媒との接触が、80%未満の前記水素化供給原料中のメチルアセチレンの転化率を生成する、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記水素化供給原料と前記第1の水素化触媒との接触が、10%未満の前記水素化供給原料中のプロパジエンの転化率を生成する、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記水素化供給原料が、アセチレン水素化装置内の前記第1の水素化触媒と接触する、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
  12. 40℃以上の温度動作範囲を有する前記第1の水素化触媒が、前記第1のプロセス流出物または前記第2のプロセス流出物の流れの中断に応答して、前記アセチレン水素化装置の熱暴走を低減または防止する、請求項11に記載の方法。
  13. 前記第1のプロセス流出物および前記第2のプロセス流出物を前記水素化供給原料およびアセチレン枯渇ストリームに分離することをさらに含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記第1のプロセス流出物および前記第2のプロセス流出物を前記水素化供給原料およびアセチレン枯渇ストリームに分離するための第1の分離システムが、フロントエンド脱プロパン塔構成を有する、請求項13に記載の方法。
  15. 前記閾値アセチレン濃度が、体積当たりの100万分の1部である、請求項1に記載の方法。

JP2021576990A 2019-06-24 2020-06-08 オレフィンを生成するための統合化学処理システムを操作するための方法 Pending JP2022539087A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962865597P 2019-06-24 2019-06-24
US62/865,597 2019-06-24
PCT/US2020/036582 WO2020263544A1 (en) 2019-06-24 2020-06-08 Methods for operating integrated chemical processing systems for producing olefins

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022539087A true JP2022539087A (ja) 2022-09-07

Family

ID=71899888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021576990A Pending JP2022539087A (ja) 2019-06-24 2020-06-08 オレフィンを生成するための統合化学処理システムを操作するための方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11718572B2 (ja)
EP (1) EP3986849A1 (ja)
JP (1) JP2022539087A (ja)
KR (1) KR20220024741A (ja)
CN (1) CN114008007A (ja)
BR (1) BR112021026207A2 (ja)
CA (1) CA3143185A1 (ja)
WO (1) WO2020263544A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3986848A1 (en) * 2019-06-24 2022-04-27 Dow Global Technologies LLC Methods for operating acetylene hydrogenation units during integration of chemical processing systems for producing olefins
BR112021026207A2 (pt) 2019-06-24 2022-02-15 Dow Global Technologies Llc Método para operar um sistema integrado para produzir olefinas
KR20240034227A (ko) 2021-08-13 2024-03-13 엑손모빌 케미칼 패턴츠 인코포레이티드 알칸 및 알킬 방향족 탄화수소를 탈수소화하는 방법

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5220097A (en) 1992-02-19 1993-06-15 Advanced Extraction Technologies, Inc. Front-end hydrogenation and absorption process for ethylene recovery
US5753583A (en) 1995-01-09 1998-05-19 Basf Aktiengesellschaft Supported palladium catalyst
DE19535402A1 (de) 1995-09-23 1997-03-27 Basf Ag Palladium-haltiger Trägerkatalysator zur selektiven katalytischen Hydrierung von Acetylen in Kohlenwasserstoffströmen
US5925799A (en) * 1996-03-12 1999-07-20 Abb Lummus Global Inc. Catalytic distillation and hydrogenation of heavy unsaturates in an olefins plant
US6218589B1 (en) * 1997-05-13 2001-04-17 Uop Llc Method for improving the operation of a propane-propylene splitter
US7038097B2 (en) * 2003-03-04 2006-05-02 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Dual bed process using two different catalysts for selective hydrogenation of acetylene and dienes
US7115789B2 (en) * 2003-03-28 2006-10-03 Exxon Mobil Chemical Patents Inc. Process for removal of alkynes and/or dienes from an olefin stream
US7214841B2 (en) * 2003-07-15 2007-05-08 Abb Lummus Global Inc. Processing C4 olefin streams for the maximum production of propylene
US7301062B2 (en) * 2004-07-27 2007-11-27 Abb Lummus Global Inc. Process for the selective hydrogenation of alkynes and/or dienes in an olefin-containing hydrocarbon stream
US20060173224A1 (en) * 2005-02-01 2006-08-03 Catalytic Distillation Technologies Process and catalyst for selective hydrogenation of dienes and acetylenes
US8563793B2 (en) * 2009-06-29 2013-10-22 Uop Llc Integrated processes for propylene production and recovery
US8309776B2 (en) * 2009-12-15 2012-11-13 Stone & Webster Process Technology, Inc. Method for contaminants removal in the olefin production process
US8829259B2 (en) * 2010-08-10 2014-09-09 Uop Llc Integration of a methanol-to-olefin reaction system with a hydrocarbon pyrolysis system
US8323590B2 (en) 2010-11-02 2012-12-04 Uop Llc Water gas shift for acetylene converter feed CO control
US8283507B2 (en) 2010-11-02 2012-10-09 Uop Llc Water gas shift for acetylene converter feed CO control
US9545610B2 (en) 2013-03-04 2017-01-17 Nova Chemicals (International) S.A. Complex comprising oxidative dehydrogenation unit
EA034669B1 (ru) 2014-02-25 2020-03-04 Сауди Бейсик Индастриз Корпорейшн Комбинированный способ гидрокрекинга
US20160355449A1 (en) * 2015-06-08 2016-12-08 Chevron Phillips Chemical Company Lp Hydrogenation Using Highly Selective Catalyst
US9758446B2 (en) * 2015-11-16 2017-09-12 Chevron Phillips Chemical Company Lp Selective hydrogenation using a flow index
US9896394B2 (en) * 2016-04-21 2018-02-20 National Industrialization Company Method for improving propane dehydrogenation process
AR109242A1 (es) 2016-05-09 2018-11-14 Dow Global Technologies Llc Un proceso para la deshidrogenación catalítica
US9714204B1 (en) * 2016-07-28 2017-07-25 Chevron Phillips Chemical Company Lp Process for purifying ethylene produced from a methanol-to-olefins facility
MX2019000809A (es) 2016-08-02 2019-09-09 Shell Int Research Proceso de produccion de etileno y complejo quimico.
WO2019018569A2 (en) * 2017-07-18 2019-01-24 Lummus Technology Llc INTEGRATED THERMAL AND CATALYTIC CRACKING FOR OLEFIN PRODUCTION
MX2021002462A (es) 2018-09-17 2021-04-29 Dow Global Technologies Llc Metodos para operar procesos de deshidrogenacion en condiciones anormales de funcionamiento.
US11584700B2 (en) 2019-02-28 2023-02-21 Dow Global Technologies Llc Methods for operating acetylene hydrogenation units in olefin production processes
KR20220024742A (ko) 2019-06-24 2022-03-03 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 통합 스팀 분해 및 유동화 촉매 탈수소화 시스템에서 아세틸렌 수소화 유닛을 작동하는 방법
BR112021026207A2 (pt) 2019-06-24 2022-02-15 Dow Global Technologies Llc Método para operar um sistema integrado para produzir olefinas

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020263544A1 (en) 2020-12-30
US11718572B2 (en) 2023-08-08
EP3986849A1 (en) 2022-04-27
KR20220024741A (ko) 2022-03-03
CN114008007A (zh) 2022-02-01
CA3143185A1 (en) 2020-12-30
US20220251006A1 (en) 2022-08-11
BR112021026207A2 (pt) 2022-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101105308B1 (ko) 올레핀-함유 탄화수소 스트림의 알킨 및/또는 디엔의선택적 수소화 방법
CA2748570C (en) Process for the production of olefins
JP2022539087A (ja) オレフィンを生成するための統合化学処理システムを操作するための方法
US11773038B2 (en) Methods for operating acetylene hydrogenation units in integrated steam cracking and fluidized catalytic dehydrogenation systems
JP7539398B2 (ja) オレフィン製造プロセスにおけるアセチレン水素化装置の操作方法
US20150166439A1 (en) Integration of mto with on purpose butadiene
JP7572385B2 (ja) 蒸気分解と流動接触脱水素化との統合システムにおけるアセチレン水素化ユニットを操作するための方法
JP2022538981A (ja) オレフィンを生成するための化学処理システムの統合中にアセチレン水素化単位を操作するための方法
JP2024517178A (ja) C3炭化水素類及びc4炭化水素類を含む流れのアップグレード

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20220112

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20220421

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230526

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240319

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240416

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240702

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240917