CN1098709A - 混合相前馏分乙炔加氢 - Google Patents

Abstract

本发明通过将前脱丙烷塔的下游和如脱甲烷塔 和/或脱乙烷塔的进一步分离区的上游的乙炔进行 选择性加氢来提供一种用于烯烃生产装置工艺物流 中的乙炔进行选择性加氢的改良工艺。

Description

本发明涉及一种用于在烯烃生产装置中乙炔组分加氢的工艺。

在高温下使烃类转化的工艺，例如蒸汽热裂解或者催化裂解，可提供不饱和烃，例如乙烯，乙炔，丙烯，丁二烯，丁烯，如甲烷、氢气及一氧化碳的轻组分和沸点在汽油范围的烃类。因此，由这些工艺得到的具有两个或更多个碳原子的气相单烯烃还含有一定量的更高不饱和度的烃类。这些烃类的含量取决于转化处理的强度，但是这些烃的含量通常太低，从而要分离它们并将它们应用在石油化工领域是不经济的。乙炔必须从乙烯和丙烯馏分中脱除掉就属于这种情况。

至今，在先有技术中有许多专利叙述了用于这些化合物的选择性加氢的催化剂组分。这些先有专利公开的例子有La Hue等人的美国专利3，679，762;Cosyns等人的美国专利4，571，442;Cosyns等人的美国专利4，347，392;Montgomery的美国专利4，128，595;Cosyns等人的美国专利5，059，732和Liu等人的美国专利4，762，956。

然而，在先有技术的烯烃装置中，乙炔加氢反应器放置在装置的后端。因此，先有技术工艺，例如法国石油研究院的Acetex工艺，需要外部液体溶剂，并且由于压力对于乙炔和一氧化碳浓度偏离额定值是很敏感的，因此必需小心控制氢气比、一氧化碳的含量及反应器进口温度。

而且，在烯烃装置的前端使用乙炔加氢反应器的先有设计出现过操作不正常的现象，这些不正常现象是由于在装置的最初开工阶段由新鲜催化剂的敏感性和活性所造成的温度偏离额定值而产生的。一般地说，前端装置要求采用多床层以减少温度上升，从而减少不正常现象出现的可能性。

为此，需要一种能将烯烃装置的工艺物流的前馏分中的乙炔进行加氢并能克服如上面所讨论的先有技术工艺的缺点的方法。

本发明的一个目的是提供一种用于将存在于将烯烃生产装置前馏分中的乙炔进行加氢的方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于将烯烃装置中的乙炔的进行加氢的方法，该方法不需要外部液体溶剂。

本发明还有另外一个目的是提供一种用于将烯烃生产装置中的乙炔进行加氢的方法，该方法减少了对乙炔和一氧化碳浓度偏离额定值的敏感性，以及脱丙烷塔的不正常现象。

本发明的再一个目的是提供一种用于将烯烃生产装置中的前馏分乙炔进行加氢的方法，该方法减少了对在最初开工时由于新鲜催化剂的敏感性和活性而产生的温度偏离额定值的敏感性。

本发明还有再一个目的是提供一种用于将乙烯生产装置中的乙炔进行加氢的方法，该方法更为安全。

本发明还有再另一个目的是提供一种用于将烯烃生产装置中的乙炔进行加氢的方法，该方法提高了乙炔加氢的选择性。

本发明也还有另一个目的是提供一种能降低对温度不正常现象的敏感性的工艺，该工艺只用一个混合相反应器和一个小的气相清洗系统。

图1描绘了本发明一个优选工艺实施方案的流程图。

图2描绘了本发明另一个实施方案的流程图。

本发明提供一种用于存在于烯烃生产装置的工艺物流中的乙炔加氢的方法。更具体地说，本发明仔细考虑采用一种混合相加氢反应器，该反应器位于前脱丙烷塔的下游侧和进一步的分离设备，如脱甲烷塔和脱乙烷塔的上游侧。

因此，总的来说，本发明提供一种用于处理含有丁烷、丁烯、丙烷、丙烯、乙烷、乙烯、乙炔、甲烷、氢气、一氧化碳和它们的混合物的原料流的工艺，该工艺依次包括下列步骤：（Ⅰ）将原料流进行脱丙烷以生成一种含有大部分C₄₊组分的液体流和含有大部分C₃与较轻组分的气相流;（Ⅱ）将在气相流中的乙炔组分在一个混合相加氢区进行选择性加氢;和（Ⅲ）将存在于从混合相加氢区来的流出物中的组分进行进一步分离。

令人惊奇的是，本发明者发现通过将前脱丙烷塔的下游侧和进一步的分离设备的上游侧的乙炔进行选择性加氢，对于混合相乙炔加氢反应来说，前脱丙烷塔能用来提供液体清洗或冷却的效果。因此，混合相乙炔加氢反应是在前脱丙烷塔的热泵回路中进行的。

如此，本发明者意想不到地发现可以减少使C₂炔烃完全加氢的前加氢反应装置的数目，还发现该加氢装置能更好地容许一氧化碳和乙炔浓度的偏离，以及脱丙烷塔的不正常现象。而且，在操作时，反应器可模似一种等温反应器，提供了一种改善的加氢选择性和安全性。

实例

参见图1，在管线2中的含有烯烃的气相原料流，例如从原油蒸汽裂解装置中得到的，在热交换器4中由凉水冷却。管线6中已冷却的原料在热交换器8中通过与C₃冷冻剂进行热交换进一步冷却并部分冷凝，然后通过管线10进料到分离塔12中。含有大部分重组分原料流的液体通过管线14从分离塔12排出，并经泵16通过管线18泵入到聚结器20中。从聚结器20排出的液体经管线22进料到干燥器24中，然后干燥的物流通过管线26进料到高压脱丙烷塔36的下部。

含有大部分轻组分的原料流气相流通过管线28从分离塔12排出并进入到干燥器30。已干燥的气相流通过管线32从干燥器30抽出。在管线32中的气相流然后与管线38中的气相流进行间接热交换（在下文更具体地描述）并通过管线34进料到高压脱丙烷塔36的上部。

高压脱丙烷塔36的操作压力范围为150磅/平方英寸～300磅/平方英寸，并装备有再沸器39。含有基本上所有的C₄₊组分和部分C₃组分的液体通过管线37从高压脱丙烷塔36抽出去进一步加工，例如送至低压脱丙烷塔的下游。

含有诸如甲烷、乙烯、丙烯、丙烷和乙炔的轻组分的气相流从脱丙烷塔36经管线38抽出，该物流与来自分离塔12的气相流在热交换器40中进行热交换。脱丙烷塔气相排出物然后通过管线42直接进入到压缩机44中。

压缩机44中的气相排出物通过管线46排出，在管线48中与从管线96来的循环液体进行混合，在热交换器50中，由冷却水进行冷却和部分冷凝，然后通过管线52直接进入到混合相乙炔加氢反应器54中。如此，前脱丙烷塔为混合相乙炔加氢反应器提供冷却和液洗。

混合相乙炔加氢反应器54在相对低的温度范围（约0℃～约40℃）和相对中等的压力范围（约200磅/平方英寸～约600磅/平方英寸）下，在Ⅷ族金属加氢催化剂，更好为铝载钯催化剂存在下进行操作。

混合相产物流出物通过管线56从混合相乙炔加氢反应器54抽出并通过冷却器57和管线58引入到分离塔59而分离成一种液相流和一种气相流。从分离塔59分离出的管道60中的富含C₃组分的液体然后引入到高压脱丙烷塔36的顶部作为回流液。

从分离塔59分离出的气相从管线64抽出，在热交换器66中如用蒸汽进行加热，并通过管道68进入到气相加氢反应器70中。

任何熟知的选择性乙炔加氢催化剂都可用在本发明气相加氢反应器70中。第Ⅷ族金属加氢催化剂是最普遍使用的，而且是目前较好的催化剂。第Ⅷ族金属加氢催化剂通常与一种载体，如氧化铝缔合。一种已成功应用的催化剂是浸渍了约0.1%重量铂的低表面积的粒状氧化铝。可使用的其它催化剂的例子包括阮内镍、载钌氧化铝、载砷化镍氧化铝等以及它们的混合物。催化剂通常含有按催化剂总重量计约0.01%～约1%范围的第Ⅷ族金属，这些和其它催化剂已居文献中更具体地公开了。

按照本发明，在气相乙炔加氢反应器70中采用的加氢处理条件可根据被处理物流的组成性质而适当变化。通常地，温度和压力要足以完成进料到气相加氢反应器70的物流中所含的基本上所有的C₂乙炔的加氢。一般地，加氢工艺在温度范围为约10℃～约200℃和压力范围为约200磅/平方英寸～600磅/平方英寸下进行操作。在加氢过程中，氢气的流量至少能够满足使乙炔转化成乙烯的化学计量的要求，而且一般地在约1～100摩尔氢气/1摩尔乙炔的范围。反应时间可从几秒到几小时不等，而且一般地在约1～6秒的范围。可采用固定床催化剂或精通本技术的人们所熟知的其它类型的接触方法进行工艺过程。

通过管线72从气相乙炔加氢反应器70抽出流出物并使其通过由热交换器74和78组成的冷箱，在冷箱中的流出物由C₃冷却剂进行冷却和部分冷凝。管线80里的已冷却的流出物随后进入到分离塔80中从而分离成一种气相物流和一种液相物流。

富含包括有乙烯、甲烷和氢气的轻组分的气相从分离塔82通过管线84排出并送到下游的脱甲烷塔和/或脱乙烷塔和其它用于进一步分离各个组分的分离设备。

将富含丙烯和丙烷的液体从分离塔82通过管线86抽出并通过管线90由泵88进行泵送。管线90中的部分液体可以通过管线94按所要求的，在管线62中与管线60中的物流合并，作为高压脱丙烷塔的回流液。管线90中的部分液体可通过管线96与管线46中的物流在管线48中合并，作为混合相加氢反应器54的进料。过量的液体可通过管线85作为下游分离系统的进料。

对于熟悉本技术的人可根据以上详细描述得到启发从而对本发明做各种改变。例如，可采用任何已知的加氢催化剂。而且，反应器可以是固定床形式或其它对乙炔加氢工艺有用的形式。另一方面，本发明还仔细考虑了在烯烃装置的前端可以使用混合相加氢反应器而不使用前脱丙烷塔。参见图2，其中为便于理解，相似的部分用图1中对应的编号表示。所有这类显而易见的改变均在附录的权利要求所要求的范围内。

上面所提及的专利、专利申请和出版物均作为参考文献，特此收编。

Claims (17)

1、一种用于烯烃生产装置中乙炔加氢的工艺，依次包括下列步骤：

(Ⅰ)将烯烃装置的原料流流经脱丙烷塔以生成富含C₄组分的液相流和富含C₃及轻组份并含有乙炔的气相流，

(Ⅱ)将所说的气相流与作为所说的脱丙烷塔的回流液进行混合并流经混合相加氢反应区以进行所说气相流中的至少一部分乙炔的选择性加氢，

(Ⅲ)将来自混合相加氢反应区的流出物进料到气相加氢反应器；和

(Ⅳ)将来自气相加氢反应区的流出物进料到进一步的分离区。

2、如权利要求1所定义的工艺，其中所说的烯烃装置的原料流是来自蒸汽热裂解装置的产物流。

3、如权利要求1所定义的工艺，其中所说的烯烃装置原料流来自催化裂解炼油装置的排放气。

4、如权利要求1所定义的工艺，其中所说的烯烃装置原料流含有丁烷、丁烯、丙烷、丙烯、乙烷、乙烯、乙炔、甲烷、氢气、一氧化碳和它们的混合物。

5、如权利要求1所定义的工艺，其中所说的脱丙烷塔在约150磅/平方英寸～300磅/平方英寸的范围的高压下进行操作。

6、如权利要求1所定义的工艺，其中所说的混合相加氢反应区在约10℃～约40℃温度和在约200磅/平方英寸～约600磅/平方英寸的压力下，在第Ⅷ族金属加氢催化剂存在下进行操作。

7、如权利要求6所定义的工艺，其中所说的混合相加氢反应催化剂选自阮内镍、载钯氧化铝、载钌氧化铝、载砷化镍氧化铝和它们的混合物那一类。

8、如权利要求1所定义的工艺，其中所说的进一步分离区包括脱甲烷、脱乙烷以及它们的组合等区。

9、如权利要求1所定义的工艺，其中所说的气相加氢反应在含有第Ⅷ族金属加氢催化剂的催化剂存在下进行操作。

10、如权利要求9所定义的工艺，其中所说的气相加氢催化剂含有按催化剂载体上总的催化剂重量计其量为约0.01～约1%的第Ⅷ族金属。

11、如权利要求10所定义的工艺，其中所说的气相加氢催化剂选自阮内镍、载钯氧化铝、载钌氧化铝、载砷化镍氧化铝和它们的混合物那一类。

12、如权利要求10所定义的工艺，其中所说的气相加氢催化剂是浸渍有约0.1%重量钯的低表面积粒状氧化铝。

13、如权利要求1所定义的工艺，其中所说的气相加氢反应区在范围为约10℃～约200℃的温度和范围为约200磅/平方英寸～约600磅/平方英寸压力下进行操作。

14、如权利要求8所定义的工艺，其中来自所说的混合相加氢反应区的流出物分离成一种液相物流和一种气相物流，液相物流作为回流液循环回到脱丙烷塔区的顶部而气相物流则通到气相加氢反应区。

15、在包含乙炔加氢的烯烃生产装置中，改进之处包括使唤脱丙烷塔区的下游和进一步分离区的上游进行乙炔加氢反应。

16、在烯烃生产装置中用于乙炔加氢的工艺，包括以下步骤：

（a）将含有烯烃的原料通过冷箱以使所说的原料冷却并至少部分冷凝;

（b）将所说的已冷却和部分冷凝的原料进料到分离区以生成第一液相物流和第一气相物流;

（c）将所说的第一液相物流进料到脱丙烷塔的下部;

（d）将所说的第一气相物流进料到所说的脱丙烷塔的上部;

（e）在所说的脱丙烷塔中将所说的第一液相物流和所说的第一气相物流分离成富含C₄组分的第二液相物流和富含C₃和较轻组分的第二气相物流，所说的脱丙烷塔在150磅/平方英寸～300磅/平方英寸范围的压力下进行操作;

（f）将所说的富含C₃和较轻组分的第二气相物流进行冷却和部分冷凝并将所说的已冷却和部分冷凝的物流进料到混合相加氢反应区;

（g）在所说的混合相加氢反应区将至少一部分乙炔进行选择性加氢。

（h）在步骤（g）中将来自所说的混合相加氢反应区的流出物通到一个分离区使所说的流出物分离成第三液相物流和第三气相物流;

（i）将所说的第三液相物流作为回流液循环到脱丙烷塔的顶部;

（j）所说的第三气相物流通到气相加氢反应区以便将所说的第三气相物流中所含的几乎所有剩余的乙烃进行选择性加氢;

（k）将来自所说的气相加氢反应区的流出物进行冷却和部分冷凝;

（l）将来自步骤（k）的已冷却和部分冷凝的流出物分离成第四液相物流和第四气相物流;

（m）将所说的第四液相物流作为回流液循环回到所说的脱丙烷塔中，或作为原料流循环回到所说的混合相加氢反应区;和

（n）将第四气相物流进料到包含脱甲烷塔、脱乙烷塔或它们组合的下游分离区。

17、一种用于烯烃生产装置中的乙炔加氢的工艺，包括以下步骤：

（a）将含有烯烃的原料通到混合相加氢反应区以便将所说的含有烯烃的原料中的至少一部分乙炔进行选择性加氢;

（b）将来自（a）步骤的流出物通到气相加氢反应器中以便将所说的流出物中几乎所有剩余的乙炔进行选择性加氢从而形成第二流出物;

（c）使来自（b）步骤的所说的第二流出物冷却并部分冷凝以形成一种气相和一种液相;

（d）将所说的气相和液相进行分离;和

（e）使至少一部分所说的液相循环到所说的混合相加氢反应区。

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