Способ удаления оксигенатов из газообразного потока

Номер патента: 13786

Опубликовано: 30.06.2010

Авторы: Фудер Франц, Уилсон Дейвид Чарлз

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ удаления оксигенатов из газообразного потока, также содержащего диоксид углерода, который включает следующие стадии:

а) обработку газообразного потока, содержащего один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, путем контактирования этого потока с водным потоком и с потоком жидких углеводородов, и

б) последующую обработку газообразного потока для удаления содержащегося в нем диоксида углерода, причем на стадии (б) удаляют большую часть диоксида углерода первого газообразного потока.

2. Способ по п.1, в котором каждый из водного потока и потока жидких углеводородов содержит меньше 2 мас.% всех компонентов, которые могли бы взаимодействовать или образовывать с диоксидом углерода комплекс.

3. Способ по п.1 или 2, в котором водный поток включает по меньшей мере 95 мас.% воды.

4. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором поток жидких углеводородов включает по меньшей мере 95 мас.% жидких углеводородов.

5. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором газообразный поток, содержащий один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, представляет собой поток продуктов, получаемый из процесса автотермического крекинга, который включает частичное сжигание смеси углеводородного сырья и содержащего молекулярный кислород газа в контакте с катализатором, способным поддерживать горение за нормальным верхним пределом воспламеняемости топлива.

6. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором газообразный поток, содержащий один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, получают под манометрическим давлением по меньшей мере 5 бар и контактирование газообразного потока с водным потоком и с потоком жидких углеводородов осуществляют под манометрическими давлениями по меньшей мере 5 бар.

7. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором газообразный поток, содержащий один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, включает также молекулярный кислород.

8. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором оксигенаты включают по меньшей мере один из альдегида, кетона, сложного эфира и карбоновой кислоты или их смесь.

9. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором поток жидких углеводородов представляет собой бензин, дизельное топливо или газойли.

Текст

Смотреть все

013786 Объектом настоящего изобретения является способ удаления оксигенатов из газообразного потока,также включающего один или несколько моноолефинов (олефинов) и диоксид углерода, а особенно способ удаления оксигенатов из потока продуктов, получаемого в результате процесса автотермического крекинга. Автотермический крекинг является путем к олефинам, на котором углеводородное сырье смешивают с кислородом и пропускают над катализатором автотермического крекинга. На поверхности катализатора инициируют горение и in situ генерируют тепло, необходимое для нагрева реагентов до технологической температуры и проведения эндотермического процесса крекинга. Поток продуктов из процесса автотермического крекинга как правило образует газообразный поток, включающий один или несколько олефинов, оксигенаты, диоксид углерода и моноксид углерода. Такой способ описан, например,в ЕР-В-332289, ЕР-В-529793, ЕР-А-0709446 и WO 00/14035. Проблемы, связанные с присутствием оксигенатов в системах удаления диоксида углерода, известны. В WO 01/64609, например, описаны проблемы образования полимеров в установке выделения кислых газов с использованием алканоламинов для удаления диоксида углерода. В WO 01/64609 описано применение тяжелых ароматических растворителей в сочетании с водным раствором алканоламинов в установке выделения кислых газов для удаления образующихся полимеров и минимизации загрязнения верхних фракций из этой установки. Как в US 2005/224394, так и в ЕР-А 2-0264280 также описаны проблемы карбонильных соединений,таких как ацетальдегид, образующих полимеры в установках промывки каустической содой или аминами, обычно применяемых для удаления диоксида углерода. В обоих этих документах описано добавление ингибиторов непосредственно в установку удаления диоксида углерода для ингибирования образования полимеров и удаления оксигенатов. Как изложено в US 2005/224394, существуют многочисленные проблемы, связанные с использованием либо ароматических растворителей, либо ингибиторов в таких установках. Тяжелые ароматические растворители, например, могут стать загрязненными основными материалами, такими как каустическая сода и алканоламины, которые предотвращают дальнейшую обработку растворителя. Выполнение настоящего изобретения позволяет избежать проблем упомянутых выше технических решений предложением отдельной стадии удаления оксигенатов, которую осуществляют перед удалением диоксида углерода. Применение промывок каустической содой для реакции с оксигенатами в данной области техники известно хорошо. Однако такие потоки могут также взаимодействовать с оксидами углерода и, следовательно, менее приемлемы для применения, когда имеются большие количества диоксида углерода. Применение бисульфита натрия для выделения оксигенатов, таких как альдегиды, посредством образования комплексов в данной области техники также хорошо известно и изложено, например, в US 3816478, US 5157205 и US 6037516. Однако при этом также существуют проблемы, которые должны быть устранены при его применении для газообразных потоков, также содержащих значительные количества диоксида углерода. Таким образом, требуется альтернативный способ удаления оксигенатов из газообразного потока,также содержащего диоксид углерода, с получением газообразного потока с более низким содержанием оксигенатов. Соответственно, объектом настоящего изобретения является способ удаления оксигенатов из газообразного потока, также содержащего диоксид углерода, который включает следующие стадии: а) подготовку первого газообразного потока, содержащего один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода,б) обработку первого газообразного потока с получением второго газообразного потока, содержащего один или несколько моноолефинов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, с пониженным содержанием оксигенатов, где упомянутая обработка включает контактирование первого газообразного потока с первым водным потоком и с первым потоком жидких углеводородов, и в) следующую обработку второго газообразного потока для удаления содержащегося в нем диоксида углерода. В предпочтительном варианте первый газообразный поток, включающий один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн (массовых частей на миллион) одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, получают под манометрическим давлением по меньшей мере 5 бар, например в интервале от 5 до 35 бар, наиболее предпочтительно от 10 до 30 бар. В обоих случаях контактирование первого газообразного потока с первым водным потоком и первого газообразного потока с первым потоком жидких углеводородов в предпочтительном варианте осуществляют под давлением, максимально возможно близким к этому давлению, хотя небольшой перепад давления обычно неизбежен. Таким образом, каждое контактирование первого газообразного потока с первым водным потоком и первого газообразного потока с первым потоком жидких углеводородов в предпочтительном варианте осуществляют под манометрическими давлениями по меньшей мере 5 бар, в частности в пределах от 5 до 35 бар, а наиболее предпочтительно под манометрическими давлениями в интервале-1 013786 от 10 до 35 бар. В предпочтительном варианте выполнения изобретения первый газообразный поток, включающий один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, представляет собой поток продуктов, получаемый в результате процесса автотермического крекинга, который включает частичное сжигание смеси углеводородного сырья и содержащего молекулярный кислород газа в контакте с катализатором, способным поддерживать горение за нормальным верхним пределом воспламеняемости топлива. Поток продуктов из реакции автотермического крекинга, как правило, включает этен, пропен, бутен, более высокомолекулярные моноолефины, диены, оксигенаты, моноксид углерода и диоксид углерода. Кроме того, поток продуктов обычно также включает алканы, такие как метан и этан, ацетилены,ароматические соединения, воду и водород. Следовательно, в предпочтительном варианте объектом настоящего изобретения является способ автотермического крекинга для получения одного или нескольких моноолефинов, который включает следующие стадии: а) автотермический крекинг смеси углеводородного сырья и содержащего молекулярный кислород газа введением упомянутой смеси в контакт с катализатором, способным поддерживать горение за нормальным верхним пределом воспламеняемости топлива, с получением первого газообразного потока,включающего один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода,б) обработку первого газообразного потока с получением второго газообразного потока, включающего один или несколько моноолефинов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, с пониженным содержанием оксигенатов, где упомянутая обработка включает контактирование первого газообразного потока с первым водным потоком и с первым потоком жидких углеводородов и в) следующую обработку второго газообразного потока для удаления содержащегося в нем диоксида углерода. В предпочтительном варианте процесс автотермического крекинга проводят под манометрическим давлением выше 5 бар, например в интервале от 5 до 35 бар, наиболее предпочтительно от 10 до 30 бар, с получением первого газообразного потока с давлением в этих интервалах. В обоих случаях контактирование первого газообразного потока с первым водным потоком и газообразного потока с первым потоком жидких углеводородов также в предпочтительном варианте осуществляют под давлением, максимально возможно близким к этому давлению, как изложено выше. Первый газообразный (продукт) поток из реакции автотермического крекинга в качестве основных компонентов обычно включает, в дополнение ко всем оксигенатам, от 1 до 5 мас.% водорода, меньше 0,5 мас.% кислорода, от 5 до 30 мас.% метана, от 10 до 25 мас.% моноксида углерода, от 0,1 до 5 мас.% диоксида углерода, от 20 до 40 мас.% этена, от 10 до 40 мас.% этана и от 1 до 15 мас.% пропена (во всех случаях, если не указано иное, все концентрации в настоящем описании приведены в массовых процентах или массовых частях на миллион (мас.ч./млн. Таким образом, первый газообразный поток, включающий один или несколько моноолефинов, один или несколько оксигенатов и диоксид углерода, может также включать молекулярный кислород. Так,например, когда первый газообразный поток представляет собой поток продуктов, получаемый в результате процесса автотермического крекинга, упомянутый поток может включать молекулярный кислород,если молекулярный кислород, подаваемый в процесс, не полностью расходуется в реакции автотермического крекинга. После контактирования первого газообразного потока с первым водным потоком и первым потоком жидких углеводородов в соответствии с стадией (б) способа по настоящему изобретению получают второй газообразный поток с пониженным содержанием оксигенатов, который может быть направлен на обычные стадии обработки крекированного газа, такие как удаление кислорода (когда необходимо), удаление диоксида углерода, и стадии разделения олефинов. Стадия (б) способа по настоящему изобретению включает ряд этапов контактирования газообразного потока с соответствующими жидкими потоками, включающими первый водный поток и первый поток жидких углеводородов, и необязательно другие потоки, как это дополнительно изложено ниже. Каждый из различных этапов контактирования может быть осуществлен в отдельной контактной башне, но в предпочтительном варианте по меньшей мере некоторые этапы контактирования осуществляют в контактной башне, в которой имеются многочисленные секции, в которых могут происходить соответствующие этапы контактирования. В более предпочтительном варианте все этапы контактирования можно осуществлять в одной контактной башне с многочисленными контактными секциями. Следовательно, для того чтобы избежать сомнений, несмотря на то, что контактирование на каждом этапе контактирования по настоящему изобретению в дальнейшем описано со ссылкой на "контактную башню", это описание в равной мере применимо в отношении единственной секции в контактной башне с многочисленными контактными секциями. Каждая контактная башня в предпочтительном варианте включает насадочную или тарельчатую колонну. Каждая контактная башня обычно обладает одной или несколькими теоретическими ступеня-2 013786 ми, предпочтительно больше чем 1 теоретической ступенью, а более предпочтительно больше 5. Как правило, каждая контактная башня спроектирована таким образом, чтобы обладать низким перепадом давления, например на каждом этапе контактирования 500 мбар или ниже. Эта башня (башни) спроектирована таким образом, что поддерживается такая скорость потока жидкости, при которой в случае тарельчатой колонны уровни жидкости на тарелках исключают затопление или в случае насадочной колонны сохранялось адекватное смачивание насадки без захлебывания колонны, как правило в пределах от 20 до 80% степеней захлебывания. Для того чтобы избежать каких-либо сомнений, на стадии (б) количество удаляемого диоксида углерода обычно сводят к минимальному, причем основную часть диоксида углерода удаляют в дальнейшем на стадии (в). Таким образом, первый водный поток и первый поток жидких углеводородов должны быть, по существу, свободными от любых компонентов, которые с диоксидом углерода взаимодействовали бы или образовывали бы комплекс на стадии (б), причем под этим имеют в виду, что каждый из упомянутых потоков обычно должен содержать меньше 2 мас.% любого из таких компонентов. Так, например, первый водный поток в целесообразном варианте представляет собой относительно чистую воду, под которой подразумевают то, что она включает по меньшей мере 95 мас.% воды, в частности по меньшей мере 98 мас.% воды. Подобным же образом первый поток жидких углеводородов в целесообразном варианте включает по меньшей мере 95 мас.% жидких углеводородов, в частности по меньшей мере 98 мас.% жидких углеводородов. На стадии (в) способа по настоящему изобретению второй газообразный поток, включающий один или несколько моноолефинов и диоксид углерода с пониженным содержанием оксигенатов, в дальнейшем обрабатывают для удаления содержащегося в нем диоксида углерода. Удаление диоксида углерода можно осуществлять по любому подходящему методу, предпочтительно введением в контакт с абсорбционной системой на основе амина, такого как МЭА или ДГА (дигликольамин), или ТЭА (или смесей). Таким образом, при осуществлении способа по настоящему изобретению удаляют как оксигенаты,так и диоксид углерода с получением потока продуктов, включающего целевой моноолефин (олефины). Оксигенаты, содержащиеся в первом газообразном потоке, включающем один или несколько моноолефинов, один или несколько оксигенатов и диоксид углерода, обычно включают по меньшей мере один из простого эфира, альдегида, кетона, сложного эфира, карбоновой кислоты, спирта и их смеси. Предпочтительные оксигенаты включают по меньшей мере один из альдегида, кетона, сложного эфира, карбоновой кислоты и их смеси. В том случае, когда оксигенат представляет собой кетон, оксигенатом может быть по меньшей мере один из ацетона, 2-бутанона, 2-пентанона, 3-пентанона. В том случае, когда оксигенат представляет собой альдегид, оксигенатом может быть по меньшей мере один из формальдегида, ацетальдегида, пропионового альдегида, масляного альдегида, изомасляного альдегида, кротонового альдегида и их смеси. В том случае, когда оксигенат представляет собой сложный эфир, оксигенатом может быть по меньшей мере один из метилформиата, этилформиата, пропилформиата, бутилформиата, изобутилформиата, метилацетата, этилацетата, пропилацетата, бутилацетата, изобутилацетата и их смеси. В том случае, когда оксигенат представляет собой карбоновую кислоту, оксигенатом может быть по меньшей мере один из муравьиной кислоты, уксусной кислоты, пропионовой кислоты, масляной кислоты, изомасляной кислоты и их смеси. В предпочтительном варианте один или несколько оксигенатов включают один или несколько альдегидов, а наиболее предпочтительно ацетальдегид, формальдегид, кротоновый альдегид или их смеси. Один или несколько оксигенатов обычно содержатся в первом газообразном потоке (перед обработкой) в общей концентрации по меньшей мере 200 мас.ч./млн, в частности по меньшей мере 500 мас.ч./млн. Один или несколько оксигенатов, как правило, содержатся в первом газообразном потоке(перед обработкой) в общей концентрации до 10000 мас.ч./млн, в частности до 5000 мас.ч./млн. Так, например, в случае, когда один или несколько оксигенатов включают один или несколько альдегидов, отдельные альдегиды как правило могут содержаться в следующих интервалах: формальдегид - от 10 до 200 мас.ч./млн, ацетальдегид - от 100 до 1000 мас.ч./млн, ацетон - от 10 до 500 мас.ч./млн и кротоновый альдегид - от 1 до 200 мас.ч./млн. При осуществлении стадии (б) способа по настоящему изобретению как правило удаляют по меньшей мере 80 мас.% оксигенатов, содержащихся в первом газообразном потоке, предпочтительно по меньшей мере 95 мас.%. Диоксид углерода содержится в первом газообразном потоке, который должен быть обработан, в количестве по меньшей мере 0,1 мас.%, обычно по меньшей мере 0,25 мас.%. Диоксид углерода, как правило, содержится в первом газообразном потоке, который должен быть обработан, в количестве до 5 мас.%. Аналогичным образом диоксид углерода содержится во втором газообразном потоке в количестве по меньшей мере 0,1 мас.%, обычно по меньшей мере 0,25 мас.%. Диоксид углерода как правило содержится во втором газообразном потоке в количестве до 5 мас.%.-3 013786 В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения стадия (б) способа по настоящему изобретению также включает контактирование первого газообразного потока (который может представлять собой поток продуктов из процесса автотермического крекинга) с водой в качестве предварительной стадии удаления оксигенатов перед обработкой первым водным потоком и первым потоком жидких углеводородов. На этой предварительной стадии удаления оксигенатов удаляют некоторое количество оксигенатов с получением газообразного потока, включающего один или несколько моноолефинов, оставшиеся оксигенаты и диоксид углерода, который в дальнейшем обрабатывают первым водным потоком и первым потоком жидких углеводородов. Обычно на предварительной стадии удаления оксигенатов удаляют оксигенатные компоненты, которые наиболее легко растворимы в воде, и уменьшают количество удаляемых оксигенатов, для которых требуется последующая обработка. Обычно чем ниже температура водной промывки, тем больше оксигената, который удаляют на этой стадии, и, следовательно, меньше оксигената, который должен быть удален в дальнейшем. Как правило, предварительную стадию удаления оксигенатов осуществляют при температуре (температура охлаждающей воды) в интервале от 5 до 190 С, предпочтительно при температуре ниже 50 С, а наиболее предпочтительно в интервале от 25 до 40 С. Давление на предварительной стадии удаления оксигенатов в предпочтительном варианте по существу такое же, как давление подготовленного первого газообразного потока, хотя этому может быть присущ небольшой перепад давления. Таким образом, предварительную стадию удаления оксигенатов, как правило, осуществляют под манометрическим давлением по меньшей мере 5 бар, в частности от 5 до 35 бар, а наиболее предпочтительно под манометрическим давлением в интервале от 10 до 35 бар. Вода, удаляемая с предварительной стадии удаления оксигенатов, включает оксигенаты. В предпочтительном варианте перед возвратом воды в процесс и ее повторным использованием вновь в качестве промывной воды на предварительной стадии удаления оксигенатов по меньшей мере часть этой воды обрабатывают для удаления по меньшей мере некоторого количества содержащихся в ней оксигенатов. Предпочтительный метод обработки заключается в направлении воды, включающей оксигенаты, в секцию отгонки воды, в которой упомянутую воду вводят в контакт с отгоночным газом, таким как воздух и азот, но предпочтителен водяной пар, для удаления по меньшей мере некоторого количества упомянутых оксигенатов. Удаляемые оксигенаты можно сжигать, например, в приемлемой печи для сжигания отходов. Секцию отгонки воды эксплуатируют, как правило, под давлением до 5 бар (приемлемое давление для отходящего потока, который должен быть направлен в приемлемую топливную систему или печь для сжигания отходов) с использованием водяного пара низкого давления при температуре до 150 С, в частности от 120 до 150 С. Перед направлением воды, включающей оксигенаты, в секцию отгонки воды в предпочтительном варианте ее обрабатывают для удаления всей органической фазы, которая может содержаться, например,для удаления всех углеводородов, которые предварительно захватываются водой во время контактирования воды с первым газообразным потоком. Этого как правило достигают с использованием декантатора. Перед обработкой для удаления оксигенатов воду, включающую оксигенаты, удаляемую на предварительной стадии удаления оксигенатов, можно объединять с другими водными потоками, включающими оксигенаты, которые получают в способе по настоящему изобретению, примеры которых представлены ниже, и обрабатывать объединенный поток для удаления содержащихся в нем оксигенатов, предпочтительно декантацией, с целью удалить всю органическую фазу с последующей отгонкой в секции отгонки воды, как это представлено выше. В способе по настоящему изобретению первый газообразный поток, включающий один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, необязательно после любой предварительной стадии удаления оксигенатов вводят в контакт, предпочтительно введением в противоточный контакт, с первым водным потоком и с первым потоком жидких углеводородов. Это контактирование можно осуществлять в любом приемлемом порядке. Таким образом, первый газообразный поток вначале может быть введен в контакт с первым потоком жидких углеводородов, предпочтительно введением в противоточный контакт, а в дальнейшем - с первым водным потоком также предпочтительно введением в противоточный контакт. По другому варианту и в предпочтительном варианте первый газообразный поток вначале может быть введен в контакт с первым водным потоком, предпочтительнее введением в противоточный контакт, а в дальнейшем - с первым потоком жидких углеводородов также предпочтительно введением в противоточный контакт. Во время контактирования первого газообразного потока, включающего один или несколько моноолефинов, оксигенаты и диоксид углерода, с первым водным потоком этот первый водный поток обычно абсорбирует оксигенаты и образует второй водный поток с повышенным содержанием оксигенатов и газообразный поток с пониженным содержанием оксигенатов. Как уже отмечено, первый водный поток в целесообразном варианте представляет собой относительно чистую воду, под которой подразумевают то, что она включает по меньшей мере 95 мас.% воды, в частности по меньшей мере 98 мас.% воды, и должна быть, по существу, свободной от любых компонентов, которые с диоксидом углерода взаимодействовали бы или образовывали бы комплекс на стадии (б).-4 013786 Однако вода может содержать компоненты, которые содействуют удалению оксигенатов, лишь бы такие компоненты не взаимодействовали или не образовывали в сколько-нибудь значительной степени комплекс с диоксидом углерода в условиях, создаваемых на ступени контактирования. Как правило, первый поток жидких углеводородов абсорбирует меньше полярных оксигенатов, которые могут содержаться в первом газообразном потоке, причем упомянутыми абсорбируемыми в меньших количествах полярными оксигенатами являются те, которые наиболее вероятно абсорбируются первым водным потоком с образованием второго потока жидких углеводородов с повышенным содержанием оксигенатов и газообразного потока с пониженным содержанием оксигенатов. Эти оксигенаты, как правило, представляют собой оксигенаты с более длинными углеводородными цепями, которые обычно более олеофильны, чем оксигенаты с более короткими цепями. Первый поток жидких углеводородов в предпочтительном варианте представляет собой поток одного или нескольких углеводородов, которые при 40 С (под атмосферным давлением) являются жидкостями. Таким образом, первый поток жидких углеводородов может представлять собой единственный(жидкий) углеводород. Однако в предпочтительном варианте используют смесь углеводородов. Этот углеводород (углеводороды) в предпочтительном варианте обладает низкой летучестью. Приемлемыми смесями являются бензин, дизельное топливо, газойли и смеси, обладающие свойствами, аналогичными свойствам таких потоков (в дальнейшем ссылка на бензин, дизельное топливо и газойли охватывает ссылку на смеси, обладающие свойствами, аналогичными свойствам таких потоков). Когда первый газообразный поток представляет собой поток продуктов из процесса автотермического крекинга, первый поток жидких углеводородов в предпочтительном варианте включает, по меньшей мере частично, "тяжелый погон" углеводородов, полученных в самом процессе автотермического крекинга, под которыми подразумевают те, которые получены в процессе автотермического крекинга и обладают точкой кипения по меньшей мере 40 С, как дополнительно изложено ниже. Первый поток жидких углеводородов обычно также абсорбирует по меньшей мере некоторое количество из всех компонентов "тяжелого погона" углеводородов, содержащихся в первом газообразном потоке. Типичные компоненты тяжелого погона, которые могут содержаться, когда первый газообразный поток представляет собой поток продуктов из процесса автотермического крекинга, включают парафиновые, ароматические и олефиновые более тяжелые углеводороды, чем С 5, такие как гексан, толуол, нафталин и бензол. Если их не удалить из первого газообразного потока, эти компоненты проявляют тенденцию к накоплению на последующих стадиях обработки. Применение первого потока жидких углеводородов в соответствии со способом по настоящему изобретению обладает тем преимуществом, что такие компоненты тяжелого погона в общем более растворимы в первом потоке жидких углеводородов чем в воде, и следовательно более эффективно удаляются из первого газообразного потока, чем при использовании воды. Контактирование газообразного потока, включающего один или несколько моноолефинов, оксигенаты и диоксид углерода, с первым водным потоком в такой башне приводит к образованию второго водного потока с повышенным содержанием оксигенатов, которые нужно удалить из упомянутой башни. Второй водный поток может быть удален из любой точки в такой башне. В предпочтительном варианте удаление второго водного потока осуществляют из основания башни, в которой проводят контактирование газообразного потока с первым водным потоком. Второй водный раствор (включающий оксигенаты) может быть возвращен в башню в качестве первого водного потока. Часть упомянутого рециклового потока может быть удалена как отход при очистке, а удаленный раствор заменен свежей водой с целью предотвратить накопление оксигенатов и сохранить объем раствора. В предпочтительном варианте по меньшей мере часть этого второго водного потока перед его возвратом в процесс и повторным использованием в качестве первого водного потока обрабатывают для удаления по меньшей мере некоторого количества содержащихся в нем оксигенатов. Предпочтительный метод обработки заключается в подаче второго водного потока, включающего оксигенаты, в секцию отгонки воды, в которой упомянутую воду вводят в контакт с отгоночным газом, таким как воздух или азот, но предпочтителен водяной пар, для удаления по меньшей мере некоторого количества упомянутых оксигенатов так, как изложено для обработки воды, включающей оксигенаты, удаленной с любой первой предварительной стадии удаления оксигенатов. Перед направлением второго водного потока, включающего оксигенаты, в секцию отгонки воды его в предпочтительном варианте обрабатывают для удаления всей органической фазы, которая может содержаться, как правило, с использованием декантатора. В наиболее предпочтительном варианте перед обработкой для удаления оксигенатов второй водный поток, включающий оксигенаты, можно объединять с другими водными потоками, включающими оксигенаты, которые могут быть получены в способе по настоящему изобретению, и объединенный поток обрабатывать для удаления содержащихся в нем оксигенатов. Контактирование первого газообразного потока, включающего один или несколько моноолефинов,оксигенаты и диоксид углерода, с первым потоком жидких углеводородов в башне приводит к образованию второго потока жидких углеводородов с повышенным содержанием оксигенатов, который из упомянутой башни нужно удалить. Второй поток жидких углеводородов может быть удален из любой точки в башне. В предпочти-5 013786 тельном варианте удаление второго потока жидких углеводородов производят из основания башни, в которой можно осуществлять контактирование первого газообразного потока с первым потоком жидких углеводородов. Второй поток жидких углеводородов (включающий оксигенаты и компоненты "тяжелого погона" углеводородов) может быть возвращен в башню в качестве первого потока жидких углеводородов. В предпочтительном варианте по меньшей мере часть этого второго потока жидких углеводородов перед ее возвратом в процесс и повторным использованием в качестве первого потока жидких углеводородов обрабатывают для удаления по меньшей мере некоторого количества содержащихся в ней оксигенатов. Так, например, с целью предотвращения накопления оксигенатов часть упомянутого рециклового потока может быть удалена как отход при очистке и удаленный раствор заменен свежим потоком жидких углеводородов. Удаленный поток жидких углеводородов (как отход при очистке) может быть сожжен в печи для сжигания отходов. Однако в предпочтительном варианте скорее используют, чем сжигают максимально возможное количество потока жидких углеводородов. Так, например, когда первый поток жидких углеводородов представляет собой поток бензина или дизельного топлива, тогда удаляемый второй поток жидких углеводородов может быть обработан для удаления содержащихся в нем оксигенатов и в дальнейшем использован как таковой. Наиболее предпочтительный метод обработки второго потока жидких углеводородов заключается в подаче этого второго потока жидких углеводородов в подходящую контактную башню, включающую насадочную или тарельчатую колонну, в которой упомянутый поток вводят в контакт, предпочтительно в противоточный, с водой, а затем в дистилляционную колонну. Контактная башня обладает одной или несколькими теоретическими ступенями, предпочтительно больше чем 1 теоретической ступенью, а более предпочтительно больше 5. Водный поток, удаляемый из этой башни, включает оксигенаты, и по меньшей мере часть этого потока обрабатывают для удаления содержащихся в нем оксигенатов, предпочтительно направлением упомянутого потока в секцию отгонки воды, в которой упомянутый поток вводят в контакт с отгоночным газом, таким как воздух или азот, но предпочтителен водяной пар, для удаления упомянутых оксигенатов так, как изложено ранее. Перед направлением водного потока, включающего оксигенаты, в отгоночную секцию в предпочтительном варианте его обрабатывают для удаления всей органической фазы, которая может содержаться, как правило, с использованием декантатора. В наиболее предпочтительном варианте перед обработкой для удаления оксигенатов воду объединяют с другими водными потоками, включающими оксигенаты, которые могут быть получены в способе по настоящему изобретению, и объединенный поток обрабатывают для удаления содержащихся в нем оксигенатов. При контактировании с первым газообразным потоком первый поток жидких углеводородов также может абсорбировать из него по меньшей мере некоторые его компоненты "головного погона", под которыми подразумевают компоненты с точкой кипения под атмосферным давлением ниже 15 С. Типичные компоненты представляют собой С 2-С 4 олефины и -алканы, например этан и этилен. Упомянутые компоненты необходимо выделять и, таким образом, в предпочтительном варианте после контактирования с водой второй поток жидких углеводородов направляют в дистилляционную колонну, в которой его обрабатывают с получением потока легкой фракции, включающего головные погоны из первого газообразного потока, которые были абсорбированы при контактировании с первым потоком жидких углеводородов, и очищенного потока жидких углеводородов. В предпочтительном варианте очищенный поток жидких углеводородов удаляют из дистилляционной колонны в виде двух отдельных фракций, причем по меньшей мере часть этого очищенного потока жидких углеводородов удаляют из процесса, а остальную часть очищенного потока жидких углеводородов, предпочтительно по меньшей мере часть "более тяжелой" фракции, возвращают в процесс в качестве первого потока жидких углеводородов. Это обладает дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что ценные компоненты"тяжелого погона" углеводородов из потока продуктов автотермического крекинга, которые приемлемы для других целей применения, например в моторном бензине, из процесса выделяют и используют как таковые. Поток этой фракции может быть вновь объединен со вторым газообразным потоком с пониженным содержанием оксигенатов, получаемым после контактирования первого газообразного потока с первым водным потоком и первым потоком жидких углеводородов в соответствии со способом по настоящему изобретению. Поток легкой фракции может быть вновь объединен со вторым газообразным потоком с пониженным содержанием оксигенатов на любой подходящей стадии и полученный поток направлен на обычные стадии обработки крекированного газа, такие как удаление диоксида углерода, и стадии разделения олефинов. Однако поскольку поток легкой фракции также свободен от оксигенатов, как свободен от диоксида углерода, такие головные погоны в предпочтительном варианте вновь объединяют со вторым газообразным потоком с пониженным содержанием оксигенатов, после того как упомянутый второй газообразный поток с пониженным содержанием оксигенатов проходит через стадию удаления диоксида углерода, в частности в аминовой установке. Как изложено ранее, тяжелые погоны содержат компоненты с точкой кипения под атмосферным-6 013786 давлением выше 40 С, как правило, включая парафиновые, ароматические и олефиновые более тяжелые углеводороды, чем С 5, такие как гексан, бензол, толуол и нафталин. Для того чтобы улучшить разделение в дистилляционной колонне, первый поток жидких углеводородов в наиболее предпочтительном варианте обладает интервалом точек кипения, у которого имеется промежуток до компонентов головных погонов, которые должны быть выделены, наиболее предпочтительно интервалом от 60 до 120 С под атмосферным давлением. Контактирование первого газообразного потока с первым водным потоком, как правило, проводят при температуре в пределах от 5 до 100 С, предпочтительно при температуре ниже 50 С, а наиболее предпочтительно в интервале от 15 до 40 С. Контактирование первого газообразного потока с первым потоком жидких углеводородов, как правило, проводят при температуре в пределах от 5 до 100 С, предпочтительно при температуре ниже 50 С,а наиболее предпочтительно в интервале от 15 до 40 С. В предпочтительном варианте контактирование первого газообразного потока с первым водным потоком и с первым потоком жидких углеводородов осуществляют при той же температуре или при более низкой температуре, чем на любой предварительной стадии удаления оксигенатов, которые могут содержаться, благодаря чему перед упомянутыми контактированиями никакого дополнительного нагрева не требуется. Контактирование второго потока жидких углеводородов с водой, как правило, проводят при температуре в пределах от 5 до 100 С, предпочтительно в интервале от 5 до 60 С, а наиболее предпочтительно в интервале от 15 до 40 С. В предпочтительном варианте давление аналогично давлению на стадии, на которой вводят в контакт первый поток жидких углеводородов и первый газообразный поток, и, таким образом, предпочтительно под манометрическим давлением в интервале от 5 до 35 бар, а наиболее предпочтительно под давлением в интервале от 10 до 35 бар. Дистилляцию второго потока жидких углеводородов после контактирования с водой, как правило,проводят под давлением, аналогичным давлению на ступени контактирования второго потока жидких углеводородов и воды, и, таким образом, предпочтительно под манометрическим давлением в интервале от 5 до 35 бар, а наиболее предпочтительно под манометрическим давлением в интервале от 10 до 35 бар. Когда первый газообразный поток, включающий один или несколько олефинов, один или несколько оксигенатов и диоксид углерода, представляет собой поток продуктов, получаемый в результате процесса автотермического крекинга, парафиновым углеводородным исходным материалом для автотермического реактора в целесообразном варианте может служить этан, пропан или бутаны. Он может быть,по существу, чистым или может находиться в смеси с другими углеводородами и необязательно другими материалами, например с метаном, азотом, моноксидом углерода, диоксидом углерода, водяным паром или водородом. Целесообразным содержащим молекулярный кислород газом служит либо кислород, либо воздух. В предпочтительном варианте водород направляют в автотермическую реакцию с углеводородным сырьем, содержащим молекулярный кислород газом и любыми другими компонентами исходного материала. В целесообразном варианте значение молярного отношения водорода к кислороду находится в интервале от 0,2 до 4, предпочтительно в интервале от 0,2 до 3. Углеводород и кислородсодержащий газ могут быть введены в контакт с катализатором при любом приемлемом молярном соотношении при условии, что получают поток продуктов АТК, включающий олефины. Предпочтительное значение стехиометрического отношения углеводорода к кислороду составляет от 5 до 16, предпочтительнее от 5 до 13,5 крата, более предпочтительно от 6 до 10 крат стехиометрического отношения углеводорода к кислороду, необходимого для полного сжигания углеводорода до диоксида углерода и воды. Как правило, реагенты пропускают над катализатором под давлением, зависящим от среднечасовой скорости подачи газа больше 10000 ч-1 манометрический бар-1, предпочтительно больше 20000 ч 1 манометрический бар-1, а наиболее предпочтительно больше 100000 ч-1 манометрический бар-1. Так,например, под манометрическим давлением 20 бар наиболее предпочтительная среднечасовая скорость подачи газа составляет больше 2000000 ч-1. В целесообразном варианте стадия автотермического крекинга может быть осуществлена при температуре на выходе из катализатора в интервале от 600 до 1200 С. В целесообразном варианте температура на выходе из катализатора составляет по меньшей мере 720 С, в частности по меньшей мере 750 С. В предпочтительном варианте стадию автотермического крекинга осуществляют при температуре на выходе из катализатора в интервале от 850 до 1050 С, а наиболее предпочтительно в интервале от 850 до 1000 С. Наиболее предпочтительные давления на любой предварительной стадии удаления оксигенатов,при контактировании первого газообразного потока (продуктов) с первым водным потоком и с первым потоком жидких углеводородов и на последующих других стадиях обработки, представленных в настоящем описании, обычно основаны на давлении при реакции автотермического крекинга. Обычно в-7 013786 предпочтительном варианте давления на последующих стадиях обработки, насколько это возможно, приближаются к давлению реакции автотермического крекинга, благодаря чему любое сжатие последующих рецикловых потоков (например, непрореагировавших углеводородов) для реакции автотермического крекинга сводится к минимальному, но на практике фактическое давление по мере прохождения газообразного потока через стадии обработки уменьшается благодаря характеристическим перепадам давления. Катализатором автотермического крекинга может быть любой катализатор, способный поддерживать горение за верхним пределом воспламеняемости топлива. Катализатор в качестве своего каталитического компонента может включать металл группы VIII. Приемлемые металлы группы VIII включают платину, палладий, рутений, родий, осмий и иридий. Предпочтителен родий, а более предпочтительны платина и палладий. Поток продуктов, как только он появляется из реакционной камеры, обычно резко охлаждают с целью избежать протекания дальнейших реакций, и температуру потока понижают до уровня в пределах от 750 до 600 С. В предпочтительном варианте выполнения изобретения и когда первый газообразный поток, включающий один или несколько моноолефинов, один или несколько оксигенатов и диоксид углерода, представляет собой поток продуктов из автотермического реактора, перед обработкой на стадии (б) способа по настоящему изобретению этот газообразный поток пропускают через теплообменник. Настоящее изобретение далее дополнительно описано со ссылкой на фиг. 1, на которой приведена принципиальная схема предпочтительного варианта в соответствии с настоящим изобретением. Согласно фиг. 1 парафиновый углеводородный исходный материал высокого давления, включающий в основном этан, направляют по линии (1) в автотермическую крекинг-установку (2). В автотермическую крекинг-установку по линии (3) направляют также кислород. В автотермической крекингустановке (2) поддерживают условия, в которых проводят реакцию с получением потока продуктов,включающего этен, пропен, метан, этан, диоксид углерода, моноксид углерода, водород и оксигенаты. Этот поток продуктов выходит из автотермической крекинг-установки (2) по линии (4), и его направляют в колонну (5) резкого охлаждения с целью понизить температуру получаемого газа до примерно 600 С, а в дальнейшем дополнительно охлаждают (6) до приблизительно 30 С. Затем газообразную часть охлажденного потока продуктов направляют в башню (7) резкого охлаждения, включающую четыре контактные секции. В первой контактной секции (7 а) охлажденный газообразный поток в качестве предварительной стадии удаления оксигенатов вводят в контакт с водой (8 а, 8b) в насадочной колонне с получением потока, включающего один или несколько моноолефинов, оставшиеся оксигенаты и диоксид углерода. На второй ступени (7b) контактирования охлажденный газообразный поток вводят в непосредственный контакт в противотоке с первым потоком (9 а, 9b) углеводородов в насадочной колонне. Далее этот поток направляют в третью контактную секцию (7 с), включающую насадочную колонну, в которой он контактирует непосредственно в противотоке с первым водным потоком (10 а, 10b), а в дальнейшем - в четвертую контактную секцию (7d), в которой поток вводят в контакт с дополнительным водным потоком (11 а, 11b). Конечный газообразный поток продуктов, включающий этен, пропен, метан, этан, диоксид углерода, моноксид углерода и водород при значительно пониженном содержании оксигенатов, выходит из верхней части башни (12), и его направляют в зону (13) удаления диоксида углерода. Пример. В данном примере применяли аппарат, который показан на фиг. 1. Этан в качестве парафинового углеводорода подвергали автотермическому крекированию в присутствии водорода и кислорода под манометрическим давлением 10 бар. Полученный поток продуктов резко охлаждали и газообразную часть(при приблизительно 30 С) направляли в колонну с четырьмя контактными секциями так, как представлено на фиг. 1. Каждая секция контактной колонны работала в следующих условиях манометрического давления и температуры: приблизительно 10 бар и 30 С. Углеводород, использованный для ступени контактирования углеводородов, представлял собой дизельное топливо. Результаты представлены в таблице, которая показывает содержание оксигенатов (ч./млн) в охлажденном газообразном потоке, поступающем в колонну с четырьмя секциями контактирования, и данные анализа выходившего из колонны в виде верхней фракции газообразного потока.-8 013786 Обработка водой и дизельным топливом приводит к значительному снижению (85%) содержания оксигенатов в потоке продуктов. По существу, полностью диоксид углерода и этилен (99%) остаются в потоке верхней фракции, демонстрируя ничтожное удаление диоксида углерода или этилена обработкой для удаления оксигенатов. В соответствии с вышеприведенными данными анализ потока воды после контактирования демонстрировал абсорбцию "более легких" оксигенатов, включая ацетальдегид, ацетон, пропаналь, спирты(включая метанол, этанол и пропанол) и кислоты (включая уксусную кислоту и пропионовую кислоту). Анализ дизельного топлива после контактирования также демонстрировал некоторую абсорбцию"более легких" оксигенатов, хотя и в более низких концентрациях, чем в воде, а также абсорбцию "более высокомолекулярных" углеводородов, включая толуол, этилбензол, ксилолы и стирол. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ удаления оксигенатов из газообразного потока, также содержащего диоксид углерода, который включает следующие стадии: а) обработку газообразного потока, содержащего один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, путем контактирования этого потока с водным потоком и с потоком жидких углеводородов, и б) последующую обработку газообразного потока для удаления содержащегося в нем диоксида углерода, причем на стадии (б) удаляют большую часть диоксида углерода первого газообразного потока. 2. Способ по п.1, в котором каждый из водного потока и потока жидких углеводородов содержит меньше 2 мас.% всех компонентов, которые могли бы взаимодействовать или образовывать с диоксидом углерода комплекс. 3. Способ по п.1 или 2, в котором водный поток включает по меньшей мере 95 мас.% воды. 4. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором поток жидких углеводородов включает по меньшей мере 95 мас.% жидких углеводородов. 5. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором газообразный поток, содержащий один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, представляет собой поток продуктов, получаемый из процесса автотермического крекинга, который включает частичное сжигание смеси углеводородного сырья и содержащего молекулярный кислород газа в контакте с катализатором, способным поддерживать горение за нормальным верхним пределом воспламеняемости топлива. 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором газообразный поток, содержащий один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, получают под манометрическим давлением по меньшей мере 5 бар и контактирование газообразного потока с водным потоком и с потоком жидких углеводородов осуществляют под манометрическими давлениями по меньшей мере 5 бар. 7. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором газообразный поток, содержащий один или несколько моноолефинов, по меньшей мере 100 мас.ч./млн одного или нескольких оксигенатов и по меньшей мере 0,1 мас.% диоксида углерода, включает также молекулярный кислород. 8. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором оксигенаты включают по меньшей мере один из альдегида, кетона, сложного эфира и карбоновой кислоты или их смесь. 9. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором поток жидких углеводородов представляет собой бензин, дизельное топливо или газойли.

МПК / Метки

МПК: B01D 53/50, C10G 70/06, B01D 53/72

Метки: потока, способ, газообразного, оксигенатов, удаления

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/11-13786-sposob-udaleniya-oksigenatov-iz-gazoobraznogo-potoka.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ удаления оксигенатов из газообразного потока</a>

Похожие патенты