[发明专利]烯烃生产过程中乙炔加氢单元的操作方法

说明书

一种对来自蒸汽裂解单元的裂解气中的乙炔进行选择性加氢以生产烯烃的方法可包括从裂解气中分离出氢原料。加氢原料可以包括乙炔、氢气、一氧化碳和至少一种产品。该方法可进一步包括使加氢原料与乙炔加氢催化剂接触，接触使得加氢原料中至少一部分乙炔加氢以产生加氢流出物。为了应对导致加氢进料中氢气浓度变化的蒸汽裂解单元的原料的成分变化，该方法可进一步包括：确定加氢进料中的氢气浓度；基于确定的加氢进料的氢气浓度增加或减少加氢进料的温度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月28日提交的美国临时专利申请第62/811,660号的优先权，此临时专利申请的全部公开内容通过引用的方式并入本文中。

背景

技术领域

本公开内容总体涉及用于生产烯烃的化学处理系统及其操作，更具体地说，涉及烯烃生产过程中乙炔加氢单元的操作方法。

背景技术

轻质烯烃可作为生产许多类型的商品和材料的基础材料。举例来说，乙烯可用于制造聚乙烯、氯化乙烯或环氧乙烷。这类产物可用于产物包装、建筑、纺织品等。因此，工业上需要轻质烯烃，如乙烯、丙烯和丁烯。

可以通过不同的反应过程来生产轻质烯烃，这取决于给定的化学原料流，如来自石化作业的产品流。例如，烃类裂解(例如，蒸汽裂解)可用于从烃类流中生产烯烃。然而，烃类裂解和用于生产轻质烯烃的其他过程会产生副产品和杂质，如乙炔和丙二烯化合物，这对下游工艺和催化剂有害。此外，由于这些化合物的反应性，高浓度乙炔的存在会给下游工艺带来安全问题。通过在烃类裂解单元下游的选择性加氢过程中进行加氢，可以从含烯烃的烃类裂解流出物中去除乙炔和其他杂质及副产品。烃类裂解流出物中的乙炔化合物的选择性加氢也可以回收额外的产品烯烃，如乙烯和丙烯。

发明内容

目前在烯烃生产过程中对乙炔进行选择性加氢的工艺被设计为在相对稳定的原料流(引入加氢装置的氢气浓度变化很小)中进行。由于烃类原料的成分恒定，蒸汽裂解器的流出物在成分上变化不大，这样的系统可以顺利运行。蒸汽裂解流出物的成分和进入乙炔加氢单元的进料流的成分通常至少基于引入蒸汽裂解单元的烃类原料的成分是可以预测的。然而，烃类市场的波动可能导致引入蒸汽裂解单元的原料的频繁变化。改变原料成分和蒸汽裂解单元的操作条件可能会导致进入乙炔加氢单元的氢气浓度相对于乙炔加氢单元在恒定原料成分下的操作而发生变化。例如，使蒸汽裂解单元的原料换成较轻的烃类流进行蒸汽裂解，例如相对于丙烷和/或石脑油而言，由较高浓度的乙烷组成的流(与乙烷浓度较低、丙烷和石脑油浓度较高的较重烃类流相比)，可以产生具有较高浓度氢的裂解流出物。增加裂解流出物中的氢气浓度会导致在恒定入口温度下的乙炔加氢操作中烯烃选择性降低，导致蒸汽裂解单元中产生的部分烯烃产品(如乙烯和丙烯)被加氢为相应的石蜡化合物。烯烃(如乙烯和丙烯)加氢的快速增加会导致乙炔加氢单元的热失控，因为烯烃加氢反应(是放热反应)的热量释放很快。降低裂解炉流出物中的氢气浓度以保持恒定的氢气浓度是可行的，例如通过应用变压吸附装置。然而，这种操作的资本和运营成本可能过高，因此，在实践中，这种方法可行，但很少用。

此外，当蒸汽裂解器的原料再次从较轻的原料变为具有较高浓度的石脑油和丙烷以及较低浓度的乙烷的较重原料时，氢气浓度会下降。在这种情况下，由于蒸汽裂解单元的原料发生变化，输入加氢装置的氢气浓度突然降低，可能导致乙炔加氢单元的工艺窗口向乙炔的低转化率转变，这可能导致乙炔向下游工艺突破。乙炔突破下游工艺会导致乙烯产品流不符合规格。产品流中乙炔的存在可能会给利用这些乙烯产品流的下游工艺带来额外的问题。