[发明专利]用于制备单烯烃的方法和烃加工设备

说明书

优先权陈述

本申请要求2012年2月17日提交的美国申请No.13/399,796的优先权。

技术领域

本发明一般性地涉及用于制备单烯烃的方法和烃加工设备，更特别地涉及用于将烃进料中的链烷烃转化成单烯烃的方法和烃加工设备。

背景

轻质单烯烃如乙烯、丙烯和丁烯用作生产大量化学品，包括烃基聚合物如聚乙烯、聚丙烯等的进料。轻质单烯烃通常由可衍生自石油或再生原料的烃进料制备。烃进料通常包含链烷烃和其它烃如二烯烃、乙炔等以及各种杂质如含硫、含汞、含砷、含氮和/或含氧化合物的混合物。

由烃进料制备单烯烃的方法是本领域中熟知的，通常包括分离步骤与反应步骤的组合以使所需单烯烃的收率最佳化。特别地，制备单烯烃的方法通常包括在一个或多个分馏塔中将烃进料分离，由此将具有较高蒸气压的馏分与具有较低蒸气压的馏分分离，其中在串联操作的连续分馏塔中，从具有较高蒸气压的那些至具有较低蒸气压的那些，逐步分离各馏分。然后取决于进料含量和特定的工艺设计，使分离的馏分经受裂化或脱氢反应以得到单烯烃。裂化和脱氢反应还产生二烯烃和/或乙炔，其如果在再循环料流中再循环回裂化或脱氢反应中的话，可导致裂化和脱氢反应中所用转化催化剂如脱氢催化剂上焦炭的沉积。裂化和脱氢反应中所用转化催化剂上焦炭的沉积是不理想的，因此通常在裂化或脱氢反应以后使分离的馏分经受选择性氢化反应以将来自分离馏分的二烯烃和/或乙炔转化成相应的单烯烃。

在分离的馏分经受裂化或脱氢反应和选择性氢化以后，然后将单烯烃从其中分离，其中未反应的链烷烃和其它组分再循环回分馏塔中。为分离单烯烃，待分离的产物流必须是液体形式。然而，裂化和脱氢反应在苛刻条件下进行，产物流一般为蒸气形式。因而，在单烯烃分离以前需要将来自裂化或脱氢反应的产物流冷却和冷凝。

已知各种设备和装置用于将来自裂化或脱氢反应的气化产物流冷却和冷凝。空气和水冷设备通常用于在将气化产物流在压缩机中压缩以前将气化产物流冷却。这类空气和水冷设备通常显示出在空气和水冷设备上27.5千帕(kPa)的压降，由此需要裂化或脱氢反应在35.5kPa的压力下进行以保持气化产物流流过空气和水冷设备并流入压缩机中。

然后将气化产物流压缩至足够高的压力(通常700-1400kPa-g(100-200psig))以容许在压缩以后使用空气或水冷冷却和冷凝。为使与气化产物流压缩有关的能量最小化，通常在进入压缩机中以前使用空气或水冷交换器将气化产物流冷却至38℃。然而，通过这类空气或水冷交换器的气化产物流的相关压降(通常10-20kPa)迫使裂化或脱氢反应在较高的压力下进行，这对反应而言不是有利的。特别地，裂化和脱氢反应通常想要较低的反应压力，其中由于在较低压力下有利的脱氢平衡，可得到较高的链烷烃-烯烃转化率。

在工业化设置中，理想的是在裂化或脱氢反应以后可使用接触冷却以将气化产物流用冷的含杂质液态烃料流如氢循环油料流冷却，因为这类冷的含杂质液态烃料流容易得到。由于通常为接触冷却设备上的伴随物的3.5kPa的低压降，接触冷却可能是理想的，由此能使裂化和脱氢反应在较低的压力下进行，这能够获得最大化的链烷烃-烯烃转化。然而，可包含贵金属的选择性氢化催化剂对含杂质液态烃料流如轻循环油中普遍的许多杂质敏感，并且在暴露于这类杂质下时可能经历减活或可逆的抑制，这需要催化剂回收。因而，使用冷的液态烃料流将气化产物流接触冷却通常是不可行的或者需要不含贵金属的非传统选择性氢化催化剂用于选择性氢化反应中。

因此，理想的是提供制备单烯烃的方法，所述方法能够使使用含杂质液态烃料流接触冷却与二烯烃和/或乙炔的选择性氢化一起使用，甚至同时使用包含贵金属的选择性氢化催化剂。还理想的是提供配置以支持制备单烯烃的方法的设备，所述设备包含选择性氢化阶段和接触冷却阶段，其中含杂质液态烃料流可以以对选择性氢化催化剂最小的影响用于接触冷却阶段中，甚至在使用包含贵金属的选择性氢化催化剂时。此外，本发明的其它理想特征和特性连同附图和该发明背景一起从随后的发明详述和所附权利要求书中获悉。

简述