TW201634429A - 製備烴類之方法及設備 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於製備烴類的方法，其包含在催化單元(1)中使用一或多個含有含氧物及/或烯烴類的催化進料流(a)，產生含有n-丁烷、異丁烷、1-丁烯、2-丁烯、異丁烯及有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類之催化產物流(b)，以及其進一步包含使用一或多個蒸汽裂解進料流(g, n, l, r)於蒸汽裂解單元(2)中以產生蒸汽裂解產物流(s)。提供的是至少大多數的有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類以及異丁烯被從催化產物流(b)或其部分消除，從而形成含有至少5莫耳百分比的1-丁烯及/或2-丁烯的流(g, n)，且含有至少5莫耳百分比的1-丁烯及/或2-丁烯的流(g, n)或從其衍生的一或多個流(l, r)被作為一或多個蒸汽裂解進料流(g, n, l, r)來使用。本發明也關於相應的設備(100, 200, 300)。

Description

製備烴類之方法及設備
本發明根據個別的獨立請求項的技術特徵相關於用於製備烴類的方法和設備。
短鏈的烯烴類，諸如乙烯和丙烯可藉由蒸汽裂解烴類來製造。用於蒸汽裂解烴類的方法和設備被描述在，例如，在線上版之烏爾曼工業化學百科全書(Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry)中的「乙烯」章節裡， 2007年4月15日出版，DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub2.。
獲得短鏈烯烴的替代方法是所謂的「含氧物轉化成烯烴」方法(oxygenate-to-olefin methods，OTO)。在含氧物轉化成烯烴方法中，像是甲醇或二甲醚之含氧物被引入其中提供有適於與含氧化物反應的催化劑之反應器的反應區中。舉例來說，含氧物被轉換成乙烯和丙烯。在含氧物轉化成烯烴方法中所使用的催化劑和反應條件基本上是所屬領域的通常知識。
含氧物轉化成烯烴方法可以不同的催化劑進行。舉例來說，可使用沸石類，像是ZSM-5或SAPO-34或功能相似的材料。若使用ZSM-5或相似的材料，則形成相對大量的長鏈(C3+)烴類(請參閱下述的名稱)以及相對小量的短鏈(C2-)烴類。當使用SAPO-34或相似的材料時，相比之下，傾向形成較短鏈(C2-)的烴類。
包含蒸汽裂解步驟以及含氧物轉化成烯烴製程，或是包含亦為已知且已描述於例如WO 2011/057975 A2 或US 2013/0172627 A1中之相應的裂解爐以及反應器之用於製造烴類的集成方法和設備(整合設備)。
此類的集成方法是優異的，例如，因為通常不只有想要的短鏈烯烴在含氧物轉化成烯烴製程中被形成。相當比例的含氧物被轉換成石蠟烴(paraffins)以及C4+烯烴類。同時，在蒸汽裂解法中，不是所有的爐進料都被裂解成短鏈烯烴類。特別是，像是尚未反應的石蠟烴可能存在於相應的裂解爐的裂解氣體裡。更甚者，通常會在這裡發現包括二烯烴的C4+烯烴類，諸如丁二烯。所獲得的化合物取決於所使用的進料以及反應條件兩者。
在WO2011/057975 A2以及US 2013/0172627 A1中所提出的方法裡，裂解爐的裂解氣體以及來自含氧物轉化成烯烴之反應器的排料流被在聯合分離單元(joint separating unit)中結合並分餾。在丁二烯的氫化或分離作用之後，舉例來說，在這裡獲得的C4餾分可再次經過蒸汽裂解製程及/或含氧物轉化成烯烴製程。C4部分可被分離成主要為烯烴以及主要為石蠟烴族的部分餾分。
本發明不限制於含氧物轉化成烯烴製程，而是理論上可與任何想要的催化方法一起使用，特別是使用在上文中描述的沸石作為催化劑的催化方法。除了甲醇及/或二甲醚以外，可使用其他含氧物，舉例來說，其他醇類及/或醚類，作為相應的催化製程中的進料。
相似地，烯烴成份，諸如，舉例來說，不同的C4烴類的混合物，可被使用在相應的催化製程中。在此情況下，使用所謂「烯烴裂解製程(OCP)」。在本發明的範疇之內，不同的進料可被引入相同的反應器或不同的反應器中。舉例來說，含氧物轉化成烯烴的製程可在一個反應器中執行且烯烴裂解製程可在另一個反應器中執行。然而，兩製程，且選擇性地，結合的製程亦具有，自一或多個進料生產具有富含丙烯以及選擇性地富含乙烯的產物的目的。
所述的催化製程，其特徵在於，特別是，所述沸石被用作為催化劑且更甚者，使用一或多個含有含氧物及/或烯烴的催化進料流，因此在可含有一或多個相應的反應器的催化單元中執行。
如已經指出的，此類催化製程的目的是生產富含丙烯和選擇性地富含乙烯的產物。然而，通常在這樣的製程中，產生顯著數量的有著四個或更多碳原子的烴類。因此從先前技術中已知的是再利用這類具有四個或更多碳原子的烴類以催化。也知道的是移除這樣的烴類作為產物。先前也已提出使具有四個或更多碳氫原子的烴類或其部分或其餾分經過進一步的反應製程。
US 4,197,185 A揭露用於自蒸汽裂解單元發出的C4烯烴餾分(C4 olefin cut)，生產高異辛烷(isooctane)含量的丁烷以及汽油的製程，其包含將該餾分的異丁烯的至少90%主要地聚合成其二聚體和三聚體的步驟，將所得之聚合混合物氫化成正丁烷、異辛烷以及異十二烷，從氫化單元供應流出物到分離區以回收氣態餾分以及液體混合物，以及分餾液體混合物以分離高異辛烷含量的汽油、C3-餾分以及會被再利用至蒸汽裂解單元的丁烷餾分。然而，所有已知的製程具有缺點。特別是，在這樣的製程中，相應的烴類的利用效率通常不令人滿意。
因此存在有對使用所描述的催化方法的烴類的生產製程以及設備進行改良的需求。
此問題藉由具有獨立請求項的技術特徵的生產烴類的方法和設備來解決。優選的實施例是附屬請求項的請求標的以及以下的敘述。
在解釋本發明的特徵和優點之前，將解釋他們的基礎以及所使用的術語。
在本文所使用的術語中，液體以及氣態流可富含或缺乏一或多個成份，「富含」表示在體積莫耳、重量或體積基礎上，至少75%、90%、95%、99%、99.5%、99.9%或99.99%的含量，且「缺乏」表示在體積莫耳、重量或體積基礎上至多25%、10%、5%、1%、0.1%或0.01%的含量。術語「主要地」可相應於上述的「富含」的定義，但特別是指超過90%的含量。在本文所使用的術語中，液體和氣態流也可富集或耗乏一或多個成份，這些術語也表示液體或氣態流自其獲得之起始混合物中的相應含量。以起始混合物為基準，液體和氣態流係被「富集」，如果其含有相應的成份的至少1.1倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、100倍或1,000倍的含量，被「耗乏」如果其含有相應的成份的至多0.9倍、0.5倍、0.1、0.01、倍或0.001倍的含量。
液體或氣態流是從另一個液體或氣態流(其也被稱為起始流)「衍生」或「形成」，若其包含至少一些存在於起始流或從其獲得的成份。可從起始流獲得以此方式中衍生或是形成的流，特別地是藉由分離或衍生部分流或一或多個的成份、濃縮或消耗一或多個成份、化學地或物理地反應一或多個成份、加熱、冷卻、加壓等。
當前從製備烴類的製程分離產物流的方法，包括以存在的成份的不同沸點為基礎的數個餾分的成形。在所屬技術領域中，這些使用縮寫指代主要地或排他地存在的烴類的碳數量。如此，「C1餾分」是主要地或排他地含有甲烷的餾分，(且按照慣例在一些情況中也含有氫，且因此也被稱為「C1-餾分(C1minus fraction)」)。另一方面，「C2餾分」主要地或排他地含有乙烷、乙烯及/或乙炔。「C3餾分」主要地或排他地含有丙烷、丙烯、甲基乙炔及/或丙二烯。「C4餾分」主要地或排他地含有丁烷、丁烯、丁二烯及/或丁炔，其中個別的異構物可根據C4餾分的來源以不同數量存在。同樣地亦應用於「C5餾分」以及更高的餾分。一些這樣的餾分也可被結合。舉例來說，「C2+餾分(C2plus fraction)」主要地或排他地含有有著兩個或更多碳原子的烴類，以及「C2-餾分」主要地或排他地含有有著一個或兩個碳原子的烴類。
藉由氧化物通常表示醚類及醇類。除了甲基第三丁基醚(methyl tert. butyl ether, MTBE)之外，其也可能使用，舉例來說第三戊甲基醚(tert. amyl methyl ether, TAME)、第三戊乙基醚(tert. amyl ethyl ether, TAEE)、乙基第三丁基醚(ethyl tert. butyl ether, ETBE)以及二異丙醚(diisopropyl ether, DIPE)。可使用的醇類包括舉例來說，甲醇、乙醇以及叔丁醇(tert. butanol (TBA, 叔丁基醇(tertiary butyl alcohol)))。含氧物也包括，特別是，二甲醚 (dimethyl ether (DME, 二甲醚))。本發明也適合與其他含氧物一起使用。
根據也在此使用的通常定義，含氧物是包含共價地連接至氧原子的至少一個烷基基團的化合物。至少一個烷基基團可包含高達五個、高達4個或高達三個碳原子。特別地，涵蓋在本發明的範疇中的重要的含氧物包含有著一個或兩個碳原子的烷基基團，特別是甲基基團。特別感興趣的是一元醇(monohydric alcohols)以及二烷基醚(dialkyl ethers)，諸如甲醇以及二甲醚或其相應的混合物。
蒸汽裂解製程是幾乎排他地在其中亦可在不同的裂解條件下操作之個別的反應管(以盤曲的管的形式，通常叫盤管)或相應反應管的群組之管狀的反應器中，商業規模地執行。在理想或可相比的裂解條件下操作的反應管或反應管的組以及可能的話，在均一裂解條件下操作的管反應器均被稱為「裂解爐(cracking furnaces)」。在本文所使用的術語裂解爐因此為用於蒸汽裂解的建構單元，該蒸汽裂解經過爐進料至理想或可相比的裂解條件。在本發明的範疇之內所使用的蒸汽裂解單元可包含一或多個這樣的裂解爐。
同樣地也可以應用到，如已經提到的，本發明的範疇之內所使用的催化單元，其中不同的反應器可被提供有相同或不同的催化劑、供給相同或不同的進料流、且在相同的或不同的反應條件下操作。
術語「蒸汽裂解進料流(steam cracking feed stream)」在這裡是指供應到一或多個裂解爐的一或多個液體及/或氣態流。如本文以下所描述的，藉由相應的蒸汽裂解製程所獲得的流，也可被再利用進入一個或多的裂解爐並因此作為蒸汽裂解進料流再次使用。合適的蒸汽裂解進料流包括從乙烷到通常高達600°C的沸點的製氣油的數個烴類及烴混合物。
蒸汽裂解進料流可排他地包含所謂的「新鮮進料(fresh feed)」，即在設備外部準備且例如自一或多個石油餾分、石油氣體及/或石油氣體冷凝液所獲得的進料。然而，蒸汽裂解進料流也可額外地或排除地包含一或多個所謂的「再利用流(recycle streams)」，即在設備本身中生產且再利用到相應的裂解爐的流。蒸汽裂解進料流因此也可由一或多個新鮮進料與一或多個再利用流的混合物來組成。
蒸汽裂解進料流是至少部分地在裂解爐中反應且使其變為所謂的「粗煤氣(crude gas)」，其可經過後處理步驟的處理。首先，這些包含粗煤氣的處理，舉例來說藉由淬火(quenching)、冷卻及乾燥，以獲得「裂解氣體(cracked gas)」。偶爾粗煤氣也被稱為裂解氣體。在本發明的情況中，其使用術語「蒸汽裂解產物流(steam cracking product stream)」。
此外，同樣應用於供給一或多個催化單元的進料流或流，其在此被稱為「催化進料流(catalysis feed streams)」。催化進料流或流在一或多個反應器中的催化單元中反應以形成一或多個在這裡被稱為「催化產物流(catalysis product streams)」的產物流。
在更的蒸汽裂解製程和設備中，逐漸使用溫和的裂解條件，因為其特別地可獲得較多數量的所謂的有價值的產品，諸如丙烯。基本上，其中裂解條件適合於蒸汽裂解進料流的組成物的製程是有優勢的。然而，在溫和條件下，在一或多個裂解爐中的反應也被減少，使得在一或多個裂解爐中發現相對大量的未反應的化合物且如此導致要被回收的有價值的產物的「稀釋(dilution)」。
上述提及的裂解爐中的「裂解條件(cracking conditions)」包含特別是爐進料的分壓力，其可被不同數量的蒸汽的添加以及在裂解爐中挑選的壓力，在裂解爐中的停駐時間以及其所使用的溫度和溫度曲線所影響。爐幾何學以及配置也是有影響。
當提到的值至少部分地彼此影響時，採用術語「裂解度(cracking severity)」來描述裂解條件的特性。對於液體爐進料，裂解度可藉由，根據重量(kg/kg)，透過裂解氣體中丙烯對乙烯(P/E)的比值的方式或是作為甲烷對丙烯(M/P)的比值的方式來描述。對於氣態爐進料，相比之下，爐進料的特定成分的反應或轉換可被表述為裂解度的量度。特別是有著四個碳原子的烴類，裂解度通常可透過像是n-丁烷以及異丁烷的關鍵成分的反應的方式來描述。對於術語「裂解度」的技術理解，可參考先前提及的在《烏爾曼工業化學百科全書》中的「乙烯」 章節。本發明之優點
本發明結合在上文中所描述的措施，使來自相應的催化製程的具有四個碳原子之烴類有最適的使用，以利用最大價值的提取以及最小內部循環流達成有效利用。
為了此目的，本發明從烴類的生產的方法開始，其包含在使用一或多個含有含氧物及/或烯烴類的催化進料流的催化單元中產生含有n-丁烷、異丁烷、1-丁烯、2-丁烯、異丁烯以及有著多於四個及/或小於四個碳原子的烴類的催化產物流。催化單元包含，如先前所述，供給有一或多個進料流(在本文稱為催化進料流)之一或多個反應器。如解釋的，本發明是適合於含氧物轉化成烯烴製程及/或所謂的烯烴裂解製程。在相應的催化單元中使用一或多個反應器有利的包含沸石作為催化劑。如解釋的，特別是這些催化劑可為SAPO或ZSM類型。在本發明的範疇之內所使用的催化單元因此是為了相應的催化製程而設立。
本發明進一步提供使用一或多個蒸汽裂解進料流，於蒸汽裂解單元中產生蒸汽裂解產物流。如從根本上已知的，在本發明的範疇之內使用的蒸汽裂解製程可使用相同的或不同蒸汽裂解條件，在一或多個裂解爐中執行。對於細節，請看上述解釋。特定地，在蒸汽裂解中的使用的蒸汽裂解進料流可在溫和條件下裂解，以增加有價值的產物的產率。可特定地使用更劇烈的裂解條件以達成最高可能的轉換。
根據本發明，提供的是，自催化產物流或其部分，消除至少大多數的有個多於四個及/小於四個碳原子的烴類以及異丁烯，因此形成含有至少5莫耳百分比，特別是至少10莫耳百分比、至少20莫耳百分比或至少30莫耳百分比、以及特別是至多90莫耳百分比、至多80莫耳百分比、至多70莫耳百分比、至多60莫耳百分比、 至多50莫耳百分比或至多40莫耳百分比的1-丁烯及/或2-丁烯的流，且此含有上述提及的數量的1-丁烯及/或2-丁烯的流，或者從其衍生的一或多個流，是被用作為一或多個蒸汽裂解進料流。換句話說，本發明設想一開始從在相應的催化單元中獲得的催化產物流製造C4餾分，即藉由上述的移除有著多於四個及/或小於四個碳原子的大多數烴類。根據本發明C4餾分接著也消耗異丁烯，即，消耗先前存在的支鏈不飽和C4烴類，但並非消耗所有的不飽和烴類。特別是也可仍存在異丁烷。
其中在這裡及下文中提到的，移除大多數相應的烴類的描述中，這可包含，如在簡介中提及的，移除這樣的烴類至少75%或更多。較佳地，相應的烴類被實質上完全移除，即，特別是至少移除90或95%，選擇性地是至少99%或更多。
此外，藉由分離大部分有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類來製造這種C4餾分，含有相對少量的二烯，且因而在如上所述之意義上，「缺乏」相應的二烯。這是先前執行的催化製程的結果，在其中形成相對少量的二烯，例如丁二烯。
在本發明的範疇內之一或多個進一步步驟中，以及如上提及的，移除異丁烯。此移除是盡可能從製造出的C4餾分中選擇性地執行。異丁烯應在相應的蒸汽裂解製程之前被盡可能完全消除或是認為有消除的必要性，因為其相對地難以在相應的蒸汽裂解製程中反應，且因而在蒸汽裂解產物流中會發現相對高濃度的異丁烯。
其他成分也可從其分離或自其衍生的一或多個流之殘留的殘餘物，即，含有至少5莫耳百分比，特別是至少10莫耳百分比、至少20莫耳百分比或至少30莫耳百分比，以及特別至多90莫耳百分比、至多80莫耳百分比、至多70莫耳百分比、至多60莫耳百分比、至多50莫耳百分比或至多40莫耳百分比的1-丁烯及/或2-丁烯的流，是以一或多個流的形式中供給至所使用的蒸汽裂解單元，其中其是在一或多個裂解爐中在相同或不同的裂解條件下裂解。如在下文中更詳細的解釋的，自其可分離，特別是丁二烯作為產物之相應的C4餾分可從蒸汽裂解產物流中獲得，該蒸汽裂解產物流是在相應的蒸汽裂解單元中產生。此種消耗丁二烯之C4餾分接著可在合適的點再利用，舉例來說與在催化單元中獲得的催化產物流結合或與自其產生的C4餾分結合。
本發明的範疇之內提出的方法特別有效率，因為不適合用於蒸汽裂解的異丁烯在這裡被消除，但所有其他成分可作為蒸汽裂解進料流或蒸汽裂解流而大量地進料進入蒸汽裂解。在此方法中，其於缺乏異丁烯時可能最大化在蒸汽裂解中形成之丁二烯的產量，裂解條件可被大量地調整以確保最大丁二烯產生。當除了異丁烯以外的不飽和的C4烴類沒有被移除或是沒有被完全移除時，此丁二烯產量被進一步地增加。本發明因而提供相對於先前技術顯著的優點，其中，例如執行所有不飽和C4烴類的全部氫化，導致異丁烯的消除還有其他所有不飽和C4烴類的消除。消除的異丁烯，或含有異丁烯的相應的餾分或從其生產的產物，可被作為產物移除或是再利用進入催化單元中。
在本發明的範疇之內，與已知方法(如在US2013/0172627 A1中揭露的已知方法)的一個重要差異為，除了異丁烯之外，石蠟烴族的和烯類成分，可被進料進入蒸汽裂解，且該製程導致不只是分離成C4烯烴和C4石蠟烴。
已經部分討論以及在附屬請求項中記述的本發明的一些實施例將進一步在下文中總結。
特別是，在根據本發明的製程中提供，一開始有著多於四個及/或少於四個碳原子的大多數的烴類被分離，留下C4部分流，且接著從C4部分流中消除大多數的異丁烯。相應措施的優點已經在上文內解釋。
根據本發明的特定優選實施例，其可設想的是大多數的異丁烯的消除包含異丁烯的至少部分反應以及分離至少一些從而形成的反應產物。相應的措施使得異丁烯的消除相當地簡便，從而不需要複雜的分離裝備。特別是，異丁烯的至少部分反應可使用催化製程來適當地執行，其中在該催化製程中，異丁烯與甲醇及/或乙醇反應以形成甲基或乙基第三丁基醚。相應的方法是所屬技術領域的通常知識。所獲得的任何乙基或甲基第三丁基醚可輕易地從相應的C4部分流分離，且被提供作為產物。甲基第三丁基醚是特別適合作為化學工業中的抗爆劑或溶劑。然而，相應的產物也可被再利用進入催化單元中並進一步在其中反應。
根據本發明的方法的範疇之內，消除大多數的異丁烯之後，若不想要的進一步成分的分離，包含上述提及量的1-丁烯和2-丁烯至少部分的剩餘流，可被作為蒸汽裂解進料流或其之一來使用。因此流現在含有少量的異丁烯或實質上不含異丁烯，蒸汽裂解製程可被彈性地適應要被獲得的特定產物。
作為異丁烯的至少部分反應以及分離至少一些從其形成的反應產物的替代方案，其可提供的是，在根據本發明的方法中，大多數的異丁烯藉由蒸餾來分離。藉由蒸餾來分離具有可直接獲得異丁烯的優點，即，非作為相應反應的產物。
為了使這樣的蒸餾分離更容易，特別有利的是，在大多數的異丁烯的蒸餾分離之前，將存在於C4部分流中大多數的1-丁烯異構化以形成2-丁烯。異丁烯在大氣壓力的沸點是-6.9℃，而1-丁烯的沸點是-6.47℃。如此，蒸餾分離實際上是不可能的。相比之下，2-丁烯的沸點，是顯著地高於此，也就是順-2-丁烯是3.7℃，而反-2-丁烯是0.9℃。
也可為有利的是，在消除大多數的異丁烯的之後，從至少部分的剩餘流形成主要含有丁烷和2-丁烯的流，並使用此作為蒸汽裂解進料流或蒸汽裂解進料流之一。換句話說，在消除大多數的異丁烯之後，那些提及的成分之外的成分也在這裡被消除。所提及的成分，即n-丁烯和2-丁烯，特別適合作為蒸汽裂解進料。
此外，其可為有利的以從主要含有n-丁烯和2-丁烯的相應流的形成中分離的成分，形成主要含有異丁烯的流，以及使用此作為蒸汽裂解進料流或蒸汽裂解進料流之一。舉例來說，在本發明的範疇中可設想從含有異丁烯、異丁烷和選擇性地1-丁烯以及n-丁烷和2-丁烯的流，形成主要含有n-丁烷和2-丁烯的流，並將此進料至蒸汽裂解單元。含有異丁烯、異丁烷和選擇性地1-丁烯的剩餘流可經過其中異丁烷被分離之蒸餾過程。這可在蒸汽裂解單元中被處理，如同所提及的。
如先前所提及的，相應的蒸汽裂解產物流含有有著四個碳原子的烴類，其包含丁二烯，以及有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類。這樣的流的組成物可藉由調節所使用的裂解條件來最適化，如同先前所闡述的。
優勢地，從蒸汽裂解產物流分離大多數的丁二烯和有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類，以獲得丁二烯含量低的殘餘流，其主要含有有著四個碳原子的烴類。這使其可能大量回收丁二烯，並據此再利用其他化合物。優勢地，因此，丁二烯含量低的至少部分的剩餘流與上文提及的至少部分的C4部分流結合。
根據本發明的設備是設立用於製造烴類。其包含至少一個催化單元，其被設定以使用含有含氧物及/或烯烴的一或多個催化進料流，產生含有n-丁烷、異丁烷、1-丁烯、2-丁烯、異丁烯以及有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類的催化產物流。
更甚者，這樣的設備包含設計以使用一或多個蒸汽裂解進料流，產生蒸汽裂解產物流的蒸汽裂解單元。根據本發明，提供在這樣的設備的裝置，是被設計以從催化生產流或其部分消除至少大多數有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類以及異丁烯，因而形成含有至少5莫耳百分比，特別是至少10莫耳百分比、至少20莫耳百分比或至少30莫耳百分比，以及特別至多90莫耳百分比、至多80莫耳百分比、至多70莫耳百分比、至多60莫耳百分比，至多50莫耳百分比或至多40莫耳百分比之 1-丁烯及/或2-丁烯的流。進而，提供裝置以使用含有所提及的數量之1-丁烯及/或2-丁烯的此流，或從其衍生的一或多個流，作為蒸汽裂解進料流。
針對此種設備的特徵和優點，特別參考與根據本發明的製程有關的前述記載。特別是，此種設備被安排，藉由合適的裝置，以執行所有相應的製程步驟。
以下將參考顯示本發明的優選實施例的附圖來描述本發明和本發明優選的實施例。
圖式以相同元件符號顯示相應的元件，且為了清楚而不重複解釋。顯示在個別圖式中的流在他們具有實質上相同或可相比的組成物時，不考慮在體積流量中的任何差異，被給予相同的元件符號。在所有的圖式中，催化單元被指代為1且蒸汽裂解單元被指代為2。
在第1圖中，根據本發明的一實施例的設備以簡化圖示意性地顯示且通常被指定為100。
這裡指定為a之含有含氧物及/或烯烴的一或多個催化進料流，被供給進催化單元1。如已經提到的，催化單元1可包含以沸石催化劑來操作之一或多個反應器。催化單元可額外地供應有其他的流，在這個情況下，作為流e解釋於下。
在實施例中，所顯示的催化產物流b是在催化單元1中產生。其進料至分離單元3，從催化產物流b中獲得流c，其中流c消耗有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類或是富含有著四個碳原子的烴類(即，C4流)。分離的流，這裡指定為y和z，可例如包含有著五個或更多碳原子的烴類或是有著三個或小於三個碳原子的烴類，或其他這類的餾分。這類的流也可在相應的設備及中處理及/或回收作為產物。
在顯示C4流c被供應至反應單元4的實施例裡，其中，在該反應單元4中，舉例來說，利用以流d形式供應的甲醇，反應包含在C4流c中的異丁烯以產生甲基第三丁基醚。甲基第三丁基醚或以流d的形式供應的有著不同化合物的其他反應產物可被排出作為流e。當以虛線箭頭指示時，選擇性地至少一些相應的產物可從設備移除作為流f。流e的剩餘物或流e的全部可再次進料至催化單元1且因此作為再利用流使用。
因此從異丁烯釋出且現在被稱為g之 C4流，被進料至蒸汽裂解單元2且在一或多個裂解爐中處理，選擇性地也可與被進料至相同或不同的裂解爐中的其他的流一起處理。如同已經解釋過的，蒸汽裂解產物流s被獲得，其含有有著四個碳原子的烴類(包含丁二烯)，以及有著多於四個碳原子及/或小於四個碳原子的烴類。這裡稱為s之此流，被進料至其他的分離單元5，其中一開始，藉由分離有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類(如在此藉由流t和u所描繪的)，獲得主要含有有著四個碳原子(包括丁二烯)的烴類的流v。在顯示的實施例中，流v被進料至丁二烯分離單元6，其中存在的丁二烯主要地被分離且自設備排出成為流w。這裡稱為x之剩下的剩餘流，其丁二烯含量低，可與上述的C4部分流c結合並且進料入反應單元4。
根據想要的結果，劇烈裂解(以最大化乙烯)或溫和裂解(以最大化丙烯)可在蒸汽裂解單元2中執行。然而，不考慮裂解度，當以流g的形式使用的進料仍然含有不飽和成分時，也就是1-丁烯和2-丁烯時，有產生較大量的丁二烯之趨向。如果不想要增加丁二烯的量，可提前氫化一或多個蒸汽裂解進料流。如此一來，可進一步增加丙烯或乙烯的產量。也可被提供的，(部分) 氫化及/或加氫異構化可進而被用於氫化任何仍然存在的多不飽和成分且將1-丁烯反應以形成2-丁烯，其反而促進丁二烯的生產。集合在一起的所有製程具有消除不適合用於蒸汽裂解單元2中裂解的異丁烯的優點，但所有其他成分，特別是n-丁烯，仍亦可用於裂解。
第2圖示意性地顯示根據本發明的另一個實施例的設備，一般以200代表。
相比於在第1圖中顯示的設備，這裡不提供用於反應異丁烯的反應單元4，但選擇性地提供異構化單元，如以虛線顯示的方塊7的形式所描繪的。在第1圖中指代3的分離單元在這裡以X代表但可為相同的配置。異構化單元7是特別為了將包含在流c(以及流x)中的1-丁烯異構化為2-丁烯而設置，以使在蒸餾單元8中的後續蒸餾更容易，如上文所解釋的。異構化單元7是特別為了加氫異構化而設置。藉由在異構化單元7中的異構化裝置，優選地在蒸餾單元8中分離排他的支鏈C4成分。在蒸餾單元8中，獲得主要含有異丁烯和異丁烷的流i，而非為以其他方式亦加入相應的餾分或進入流i的1-丁烯，因為這已經在異構化單元7中被異構化。若不發生這樣的異構化的話，1-丁烯也會加入到流i中。在蒸餾單元8中獲得的其他流，這裡以n代表，實質上含有丁烷和2-丁烯，其被用作為蒸汽裂解進料流並且進料至蒸汽裂解單元2中。
在所顯示的實施例中，流i選擇性地在另一個蒸餾單元9處理，其中異丁烯流k是從流i產生，或若是流i仍含有1-丁烯，產生含有異丁烯和1-丁烯的流k，其可被再利用至催化單元中。在其他的蒸餾單元9中獲得的流I實質上含有異丁烷以及作為蒸汽裂解進料流供給至蒸汽裂解單元2。
若在相應的設備中可使用異構化單元7以及其他的蒸餾單元9的話，除了異丁烯以外，實質上流c的所有C4烴類，可被進料至蒸汽裂解單元2且在其中有利地處理。如已經提及的，異丁烯可以流k的形式被再利用進入催化單元中及/或以流m的形式從相應的設備中移除。存在有進一步最大化在蒸汽裂解單元裡的流s中之丁二烯含量的潛能，因為丁二烯傾向從2-丁烯大量形成。關於流s至x以及單元5至6的參考以關於第1圖的稍早的解釋。
第3圖示意性地顯示根據本發明的另一個實施例的設備，一般以300代表。
在第3圖中的設備300實質上相應於第1圖中的設備100，直到反應單元4。然而，消耗異丁烯的C4烴類流，這裡也被以g代表，進料至基本上可與在根據第2圖的設備200中的蒸餾單元相比的蒸餾單元，因此在這裡也以8指代。
在蒸餾單元8中，實質上含有異丁烷和1-丁烯的部分流o是從消耗異丁烯的C4氫流g來獲得。其被進料至另一個在這裡也以9代表的蒸餾單元中。在其他的蒸餾單元9中，實質上含有1-丁烯的流p以及實質上含有異丁烷的流q從流o獲得。與流r相同，在蒸餾單元8中產生且主要含有丁烷及2-丁烯的流q，可作為蒸汽裂解進料流進料至蒸汽裂解單元2。針對流s到x以及單元5和6，參考前述第1圖的解釋。
整體而言，在顯示的所有設備100至300中，來自分離單元3或X和5的有著三個或更少的碳原子的烴流可進一步地聯合處理。從這些餾分中分離的相應的石蠟烴，特別是乙烷和丙烷，可被再利用進入蒸汽裂解單元2。同樣地應用在具有五個或更多碳原子的烴類的相應流。這些也可進一步地聯合處理。可執行聯合分餾且特定的餾分可被再利用進入催化單元1及/或，選擇性地在氫化之後，進入蒸汽裂解單元2。應該被注意的是，在一些處理變形例中，也可處理其他餾分，舉例來說，也含有C5、C6和更高烴類的餾分。
本發明的其他實施例也可提供被分離的異丁烯餾分，其也含有1-丁烯和異丁烯，特別是，若其不想要將任何再利用流進料到催化單元1的話，其應該被完全地氫化且被進料進入蒸汽裂解單元2中。若，舉例來說，想要回收1-丁烯，其亦有可能透過如第3圖顯示的結合相應的反應單元以及後續的蒸餾的裝置。在所有情況中，其他的進料像是石腦油(naphtha)及/或乙烷或丙烷可被進料至蒸汽裂解單元2。
應該強調的是本發明的特定優點是來自於從催化單元b獲得的流或是從其形成的流c含有小量的二烯的事實。
100、200、300‧‧‧設備
1、‧‧‧催化單元
2‧‧‧蒸汽裂解單元
3、5、6、X‧‧‧分離單元
4‧‧‧反應單元
7‧‧‧異構化單元
8、9‧‧‧蒸餾單元
a‧‧‧進料流
b‧‧‧產物流
c、d、e、f、g、h、i、k、l、m、o、p、q、r、s、t、u、v、w、x、y、z‧‧‧流
n‧‧‧蒸汽裂解進料流
第1圖以示意圖顯示根據本發明的一實施例的設備。
第2圖以示意圖顯示根據本發明的一實施例的設備。
第3圖以示意圖顯示根據本發明的一實施例的設備。
100‧‧‧設備
1‧‧‧催化單元
2‧‧‧蒸汽裂解單元
3、5、6‧‧‧分離單元
4‧‧‧反應單元
a‧‧‧進料流
b‧‧‧產物流
c、d、f、g、e、s、t、u、v、w、x、y、z‧‧‧流

Claims (13)

  1. 一種製備烴類的方法，其包含： 在一催化單元(1)中使用含有含氧物及/或烯烴類之一或多個催化進料流(a)； 產生含有n-丁烷、異丁烷、1-丁烯、2-丁烯、異丁烯及有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類之一催化產物流(b)， 且其進一步包含： 在一蒸汽裂解單元(2)中使用一或多個蒸汽裂解進料流(g、n、l、r)產生一蒸汽裂解產物流(s)， 其中，至少大多數的有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類以及異丁烯從該催化產物流(b)或其部分消除，從而形成含有至少5莫耳百分比的1-丁烯及/或2-丁烯的一流(g、n)，且含有至少5莫耳百分比的1-丁烯及/或2-丁烯的該流(g、n)、或從其衍生的一或多個流(l、r)被用作為該蒸汽裂解進料流(g、n、l、r)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中一開始大多數的有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類被分離，留下一C4部分流(c)，且後續大多數的異丁烯被從該C4部分流(c)消除。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中大多數的異丁烯的消除包含至少部分地反應異丁烯以及分離至少部分因此形成的反應產物。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中在大多數的異丁烯被消除後，至少部分剩餘的該流(g)被使用作為該蒸汽裂解進料流(g)或其中之一。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中大多數的異丁烯的消除包含其之蒸餾分離。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中在大多數的異丁烯的蒸餾分離之前，被包含在該C4部分流(c)中的大多數1-丁烯被異構化以形成2-丁烯。
  7. 如申請專利範圍第2項至第6項中之任一項所述之方法，其中主要含有n-丁烷和2-丁烯的一流(n、r)是從在大多數的異丁烯被消除之後剩餘的一流(g、h)的至少部分形成，且用作為該蒸汽裂解進料流(n、r)或是該蒸汽裂解進料流(n、r)之一。
  8. 如申請專利範圍第2項至第7項中之任一項所述之方法，其中形成一流(l)，其主要包含異丁烷且用作為該蒸汽裂解進料流(n、r)或是該蒸汽裂解進料流(n、r)之一。
  9. 如申請專利範圍第2項至第8項中之任一項所述之方法，其中該蒸汽裂解進料流(s)包含包括丁二烯之有著四個碳原子的烴類，以及有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中大多數的丁二烯以及大多數有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類被從該蒸汽裂解流(s)分離，因而產生丁二烯含量低的一剩餘流(x)，其主要含有有著四碳原子的烴類。
  11. 如申請專利範圍第2項至第10項中之任一項所述之方法，其中至少部分丁二烯含量低的該殘餘流與至少部分的該C4部分流(c)結合。
  12. 一種用於製造烴類的設備(100、200、300)，其具有： 一催化單元(1)，設置以藉由使用含有含氧物及/或烯烴類的一或多個催化進料流(a)，產生含有n-丁烷、異丁烷、1-丁烯、2-丁烯、異丁烯以及有著多於四個及/或少於四個碳原子的一催化產物流(b)；以及 一蒸汽裂解單元(2)，設置以藉由使用一或多個蒸汽裂解進料流(g、n、l、r)生產一蒸汽裂解產物流(s)， 其中，提供的一裝置是設置以從該催化產物流(b)或其部分消除至少大多數有著多於四個及/或少於四個碳原子的烴類和異丁烯，從而形成含有至少5莫耳百分比的1-丁烯及/或2-丁烯的一流(g、n)；以及 其中，提供的該裝置是設置以使用含有至少5莫耳百分比的1-丁烯及/或2-丁烯的該流(g、n)，或從其衍生的一或多個流(l、r)，作為蒸汽裂解進料流(g、n、l、r)。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之設備(100、200、300)，具有設置以執行如申請專利範圍第1項至第11項中之任一項所述之方法的一設備。
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