[发明专利]热管理方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年6月27日提交的序号为61/839,901的临时申请的优先权，所述申请通过引用以其全部内容并入本文。

技术领域

本发明涉及化学过程中的热管理。

背景技术

有许多化学过程涉及高压的氢气，包括烯烃的加氢甲酰化、烃化、加氢氨甲基化和氢氰化。这些中的每一种都必须应对存在的进料流杂质，所述杂质可以包括N₂、Ar、CO₂、甲烷、高级烷烃、水等等。这些杂质通常在排气流中从所述工艺清除。

例如，烯烃如丙烯的加氢甲酰化，工业上以连续过程进行，因为所述烯烃、一氧化碳和氢气在加氢甲酰化反应器中在加氢甲酰化催化剂存在下反应。反应器的输出物包括加氢甲酰化产物(醛，醇)和通常显著量的未反应烯烃，所述未反应的烯烃必须分离出来并再循环到加氢甲酰化反应器。当烯烃进行加氢甲酰化时，即在50℃到超过200℃和压力低到3巴和高达超过200巴的羰基合成反应下，除了液体反应产物例如醛和醇之外，还获得气体混合物。这些气体混合物由未转化的反应物以及来自烯烃进料作为杂质和来自烯烃的氢化副反应的烷烃组成。常规的烯烃加氢甲酰化反应方案必须允许排出惰性物质例如N₂、Ar、CH₄、烷烃、CO₂等等。在丙烯加氢甲酰化的情况下，这些气体混合物作为废气燃烧，因为从所述废气回收烯烃、CO和H₂不是成本有效的。这些气体混合物与作为异构副产物得到的异丁醛一起，已经被部分氧化以产生加氢甲酰化需要的合成气(即一氧化碳和氢气)、烯烃和氢气。然而，在丙烯价格极大提高之后，有价值的丙烯转化为合成气不再是经济的。

一般说来，未反应的烯烃再循环回到反应器以得到最高转化率，将是期望的。然而，这种再循环也再循环了在进料丙烯中作为杂质存在、或在加氢甲酰化反应器中通过副反应形成的惰性丙烷。为了防止加氢甲酰化反应器中的丙烷浓度持续上升并达到加氢甲酰化反应停止的值，必须从所述过程中连续泄放再循环的含有丙烯流的子流，以除去惰性物质和丙烷。

然而，未反应的丙烯也被所述泄放流从系统中除去。为了保持丙烯损失少，通常使用高纯度的丙烯进料。因此，通常利用纯度约99.5％、其余基本由丙烷组成的丙烯进料进行加氢甲酰化。这种等级的丙烯被称为“聚合物级丙烯”。这种高纯度丙烯的销售价格明显高于纯度较低的丙烯。例如，含有约3至7重量％丙烷的“化学级丙烯”明显比聚合物级丙烯便宜。

出于上述原因，具有比较高比例丙烷的丙烯进料不能在不采取适当措施下用于工业加氢甲酰化过程。

反应器排气流含有有价值的烯烃、合成气和产物，其损失于燃料集管(header)或火炬(flare)。现有技术有许多回收反应物的方式。对这些排气最大化转化率的二级反应器的例子是已知的；参见，例如，GB1,387,657、US4,593,127、US5,367,106、US5,426,238、US7,405,329、WO2010/081526和WO2010/115509。然而，惰性气体和烷烃的排气清除仍然存在。

很多现有技术集中在回收这些流中包含的烯烃，例如丙烯，但是很少有注意力集中在产物损失最小化上。例如，US4,210,426采用深度吸收/解吸方案，用最多3个塔从排气流中提取烯烃。这种资本密集型方法是复杂的。没有提及回收任何包含的醛产物。

需要外来物质作为回收剂的分离方法是已知的，使用的回收剂例如二乙基丙酰胺、甲醇、芳族化合物、乙腈、二甲氧基四乙二醇、烃和重质醛。然而，这些方法具有显著的缺点，因为从废气回收的气体在所述气体再用于加氢甲酰化过程之前需要仔细纯化以除去所述特定的回收剂。不清楚如何可以在没有昂贵精制下从这些系统回收醛产物。

US5,001,274、US5,675,041、US6,822,122、US6,100,432、和JP4122528讨论了利用排气洗涤器和排气蒸馏方案来回收未反应的烯烃。再次，这些复杂的方案集中在回收烯烃上，并且只有US5,001,274对回收排气流中任何所含的醛或醇产物有所论述。然而，US5,001,274也捕集了惰性物质例如烷烃，其可以妨碍惰性物质清除。