[发明专利]包括氧化脱氢单元的综合体

说明书

本发明涉及包括氧化脱氢单元的综合体。本发明公开用于链烷烃氧化脱氢(ODH)成烯烃的化工综合体和方法。所述化工综合体包括蒸汽裂化器、C2分离塔和去除乙炔的氢化单元，其中使氧化脱氢单元与C2分离塔或去除乙炔的氢化单元整合。氧化脱氢过程可整合到常规蒸汽裂化器的后端分离过程，以提高生产能力和/或提供制备烯烃的较低能量途径，从而减少成本。氧化脱氢过程可与化工设备中的一些过程整合，例如聚合过程和二醇、羧酸及酯的制备。

本申请是申请号为201480025091.2母案的分案申请。该母案的申请日为2014年1月24日；发明名称为“包括氧化脱氢单元的综合体”。

技术领域

本发明涉及改进具有乙烷裂化器和C₂分离塔的化工综合体。乙烷和天然气液体的可用性有显著增加，特别是在南美，例如，非常规页岩油。有一些提议建立化工综合体以裂化乙烷，并制备石油化工产品。在裂化乙烷中，有很多高能量步骤。裂化炉作为下游分离列为能量密集的，因为需要分离低且接近的分子量的化合物，例如甲烷、乙烷和乙烯。设备管理人员和工程师倾向于保守，不太可能转向较低能量的氧化脱氢过程，因为它们未在任何程度上工业实行过。裂化器或冷却列的渐增扩充花费大。在设备扩充时，以减小的成本提高生产能力的方法是在裂化器和分离列中间安装氧化脱氢单元，或使氧化脱氢反应器与分离列(例如，C₂分离塔)组合。包含乙烷和乙烯的再循环流可在不需要扩充裂化器下通过氧化脱氢单元，然后可能通到分离阶段，而不使冷却列处于过度负载。

背景技术

在二十世纪六十年代后期颁发的转让给Petro-Tex Chemical Corporation公司的一些美国专利公开在蒸汽裂化器中用不同的铁酸盐从链烷烃制备烯烃。这些专利包括以Woskow等人名义的美国专利3,420,911和3,420,912。这些专利教授在氧化脱氢中使用铁酸盐，例如，铁酸锌、铁酸镉和铁酸锰(即，与铁氧化物的混合氧化物)。铁酸盐在约250℃至约750℃温度小于100psi(689kPa)的压力引入脱氢区域小于2秒时间，一般0.005至0.9秒。反应似乎在蒸汽存在下进行，蒸汽可倾向于以“错误的”方向改变平衡。另外，反应在非本发明的催化剂存在下进行。

在Petro-Tex专利中，使金属铁酸盐(例如，MFeO₄，其中M为例如Mg、Mn、Co、Ni、Zn或Cd)循环通过脱氢区域，然后通到再生区域，在此使铁酸盐重新氧化，然后送回到脱氢区域。

英国专利1,213,181，似乎部分对应以上Petro-Tex专利，公开可在氧化脱氢过程中使用铁酸镍。反应条件可与以上提到的Petro-Tex专利相当。

2005年5月10日颁予Liu的转让给Symyx Technologies, Inc.公司的美国专利6,891,075教授一种用于链烷烃(烷烃)例如乙烷的氧化脱氢的催化剂。气体原料包含至少烷烃和氧，但也可包括稀释剂(例如，氩、氮等)或其它组分(例如，水或二氧化碳)。脱氢催化剂包含至少约2%重量NiO和宽范围其它元素，优选Nb、Ta和Co。虽然NiO存在于催化剂，但它似乎不是烷烃(乙烷)氧化脱氢的氧源。

2003年2月18日颁予Ozkan等的转让给俄亥俄州立大学(Ohio State University)的美国专利6,521,808教授用于乙烷氧化脱氢成乙烯的溶胶-凝胶负载型催化剂。催化剂似乎为混合二氧化硅/氧化钛载体上的混合金属系统，例如Ni-Co-Mo、V-Nb-Mo，可掺有少量Li、Na、K、Rb和Cs。催化剂不提供氧化脱氢所用的氧，而是在进料中包含气态氧。

1984年5月22日颁予Eastman等的转让给Phillips Petroleum Company公司的美国专利4,450,313教授一种组成为Li₂O-TiO₂的催化剂，其特征为不超过10%的低乙烷转化率，尽管有生成乙烯的相当高选择性(92%)。这种催化剂的主要缺陷是氧化脱氢过程的高温接近或高于650℃。