[发明专利]从富含氢气且包含烯烃的气体混合物中除去氧气、氮的氧化物、炔烃和/或二烯的方法

说明书

本发明涉及一种从富含氢气且包含烯烃、氧气、氮的氧化物和/或炔烃的气体混合物中除去氧气、氮的氧化物和/或炔烃组分的方法。 

富含氢气且包含烯烃的烃流工业上是在蒸汽裂化器(烯烃设备)中通过热裂化链烷烃或者在炼油厂通过在FCC设备(FCC：流化床催化裂化)中催化裂化链烷烃而得到。这些裂化气包含轻质饱和烃(链烷烃)和不饱和烃(烯烃和炔烃)以及氢分子。此外，这些裂化气中包含了百万分之几至百分之几的杂质。 

作为所需产物，烯烃(主要是乙烯和丙烯)尤其由蒸汽裂化器或FCC设备的裂化气通过蒸馏及合适的话其它催化转化而得到。在化工厂中使用这些产物以生产聚合物如聚乙烯或聚丙烯或者化学品如苯乙烯、枯烯、丁醛或氧化丙烯。 

裂化工艺中形成的副产物为不是首需产物但能干扰烯烃进一步加工的炔烃和二烯。尤其在蒸汽裂化器中，这些化合物以百分数范围得到并且通过选择性氢化从中除去。如果首先通过蒸馏来分馏该裂化气并随后选择性氢化，这称为尾端氢化。如果首先选择性氢化该裂化气并随后分离成多种组分，这称为前端氢化。选择性氢化步骤优选使用其中少量贵金属在氧化催化剂载体上用作活性组分的含钯催化剂来进行。在前端氢化的情况下，作为选择也可以使用含镍催化剂。 

所有的选择性氢化催化剂对由于吸附而在催化剂表面收集的杂质的存在敏感。在那里，它们以不同的方式干扰炔烃和二烯催化转化成烯烃。一般来讲，降低了炔烃和二烯的转化程度且这些化合物的残余物保留在所需产物流中并在进一步加工中从中引起问题。 

称为中毒的这种方法正常是不可逆的。必须用新鲜的催化剂床替换失活的催化剂床以恢复所需的转化程度。此外，裂化气中包含的杂质(如No_x、 氧气和炔烃)可能导致腐蚀问题或设备元件的阻塞并因此为操作人员和环境带来危险以及引起经济损失。例如，裂化气中的氮的氧化物、氧气和炔烃可在蒸汽裂化器的“冷箱”，低温蒸馏设备的中央热交换器中导致爆炸性沉积物(已知如“蓝冰”、“蓝胶”、“蓝液”)。当为避免阻塞而除去这些沉淀物时可能发生爆炸。 

氮的氧化物以ppm范围包含于蒸汽裂化器及尤其是FFC设备的裂化气中。它们由含氮化合物通过不同氧化方法形成。氧气尤其存在于来自FFC设备的裂化气中。微量氧气通过夹带从FFC设备的再生器段进入该料流中。因此，为了避免爆炸性沉积物，在蒸汽裂化器的冷却段中后处理这些裂化气之前必须从这些裂化气中除去氮的氧化物和氧气。目前，为此使用含镍催化剂，但这些将裂化气中包含的部分有价值烯烃转化成不太有价值的链烷烃。此外，镍催化剂在裂化气流中一氧化碳的存在下可能释放有毒的四羰基镍。 

其它杂质包括元素(如硫、砷、磷、汞、矾、镉或铅)的化合物。这些元素同样为强催化剂毒物并且能在选择性氢化步骤中使催化剂中毒。它们不能以使它们可以作为无害化合物保留在裂化气中的方式进行化学反应。为此，通过物理或化学吸附在合适的纯化吸附剂上收集这些元素并因此从裂化气中除去。这里使用的吸附剂例如为由于引起环境和健康风险而成问题的包含氧化铅的吸附剂。 

为了进行提及的纯化步骤，必须使裂化气流通过若干其中进行除去干扰组分的各化学反应或吸附的分离纯化单元。这导致石油化工厂将大量反应器和催化剂床用于纯化目的。因此，令人期待的是在单个催化剂和吸附床上同时进行多个纯化步骤并因此降低整个工艺的复杂性。 

WO-A 2004/033598公开了一种从链烷烃(如乙烷)自热裂化得到的富含氢气且包含烯烃、氧气和炔烃的气流中除去氧气和炔烃的方法。这里，该气流在包含在载体上的元素周期表第10或11族金属或其氧化物的催化剂上反应。优选的催化剂包含在二氧化硅上的铂和锡或在沸石载体上的铜。 

本发明的目的是提供一种从包含氢气和烯烃的气流中除去干扰次要组分的方法，其中干扰次要组分被有效转化成无问题组分或被吸附，同时作为所需产物包含的烯烃在实际明显的程度上无反应。具体而言，本发明的目的是提供一种纯化由裂化(蒸汽裂化或催化裂化)得到的富含氢气且包含烯烃的裂化气流的方法。另一目的是提供这样一种方法：借助该方法尽可能多的不同的非所需次要组分可在一个工艺步骤中除去。 

该目的由一种从包含至少一种选自氧气、氮的氧化物、炔烃和二烯的组分以及氢气、一种或多种不是二烯的烯烃及可能的其它组分的气体混合物中除去所述至少一种组分的方法，其中使气体混合物在反应区中与催化剂接触，且该催化剂包含硫化亚铜(I)。