Способ получения этиленоксида

Способ получения этиленоксида

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу производства этиленоксида и к интегрированной системе для производства этиленоксида.

В последние годы уделяется все больше внимания исследованию и использованию ресурсов природного газа во всем мире. Недостаток природного газа по сравнению с нефтью заключается в трудности транспортировки больших объемов природного газа от источника до рынка. Один способ эффективной транспортировки природного газа заключается в сжижении природного газа и транспортировки сжиженного природного газа (LNG). Другой способ представляет собой конверсию метана в природном газе в жидкие углеводороды с использованием процесса превращения газа в жидкость (GtL). Продукты GtL, как правило, представляют собой жидкости, и их можно транспортировать способом, аналогичным транспортировке традиционной нефти и нефтепродуктов.

Помимо метана, природный газ обычно включает другие углеводороды, такие как этан, пропан и бутаны. Такой природный газ называется термином «влажный газ». Два последних углеводорода могут входить в состав LPG, однако, этан не может. Кроме того, по различным причинам содержание этана в природном газе, поставляемом в процесс LNG или GtL, является ограниченным, и, таким образом, значительная часть этана должна быть отделена от природного газа перед направлением природного газа в процесс LNG или GtL.

Хотя применение этана является ограниченным, и, как правило, этан сжигают в печи для производства тепла, его соответствующий олефин этилен представляет собой основное химическое вещество, которое широко применяется и имеет большое промышленное значение. Этан можно конвертировать в этилен, например, используя процесс термического крекинга.

После этого этилен можно использовать, чтобы производить, например полиэтилен, стирол или моноэтиленгликоль. Конверсия этана в этилен является в высокой степени эндотермической и требует значительных энергетических затрат. Кроме того, высоки капитальные затраты процесса конверсии этана в этилен, в частности, секции заключительной переработки и последующего процесса конверсии этилена, и требуется минимальная мощность производства этилена, чтобы сделать его экономически жизнеспособным.

Когда содержание этана в природном газе является чрезмерно низким, и, соответственно, присутствует недостаточное количество этана, процесс конверсии этана в этилен становится бесперспективным.

Эта проблема становится еще более выраженной в том случае, когда природный газ добывают из относительно мелких месторождений, особенно тех, которые расположены в отдаленных изолированных местах, также называемый «труднодоступный природный газ». Разумеется, этот труднодоступный природный газ можно конвертировать в продукты LNG или GtL. Однако для этого требуется, чтобы труднодоступное газовое месторождение сохраняло минимальный уровень суточной производительности, оправдывая капиталовложения. Как правило, такие труднодоступные месторождения природного газа не способны достигать достаточного уровня производительности, чтобы снабжать производство GtL или LNG. Кроме того, совместно производится недостаточное количество этана, чтобы обеспечивать этан для получения этилена и последующих процессов конверсии этилена.

Было предложено сочетать установку парового крекинга этана с процессами конверсии оксигенатов в олефины (OTO), которые могут производить дополнительный этилен. Например, C. Eng и др. (C. Eng, E. Arnold, E. Vora, T. Fuglerud, S. Kvisle, H. Nilsen, «Интеграция процессов UOP/HYDRO MTO с установками по производству этилена», 10 конференция производителей этилена, Новый Орлеан, США, 1998 г.) предложили сочетать процесс конверсии метанола в олефины (MTO) фирмы UOP с установкой парового крекинга исходной нафты или этана. Отмечено, что путем объединения двух процессов можно производить достаточное количество этилена, попутно производя ценный пропилен. Недостаток, отмеченный C. Eng и др., заключается в колебаниях цены метанола, который представляет собой основной исходный материал для реакции MTO.

В патентной заявке WO 2009/039948 A2 предлагается объединять паровой крекинг и процесс OTO для производства этилена и пропилена. Согласно заявке WO 2009/039948 A2, в данном способе особое преимущество достигается путем объединения заключительных стадий обоих процессов. Исходный метанол производят из метана, для чего требуется достаточное снабжение метаном.

В патентной заявке США № 2005/0038304 описана интегрированная система для производства этилена и пропилена, которую составляют система OTO и система парового крекинга. Согласно заявке US 2005/0038304, в данном способе особое преимущество достигается путем объединения заключительных стадий обоих процессов. Исходный метанол для процесса OTO производят из синтез-газа. Однако согласно заявке US 2005/0038304 производство метанола из синтез-газа имеет высокое потребление энергии вследствие эндотермической природы процесса производства синтез-газа, и указанный эндотермический способ производства синтез-газа обычно представляет собой паровой реформинг метана.

Как отмечено выше в настоящем документе, этилен представляет собой подходящий промежуточный продукт для производства моноэтиленгликоля. Моноэтиленгликоль является жидкостью при комнатной температуре, и, таким образом, его можно транспортировать соответствующим образом. Моноэтиленгликоль производят, окисляя сначала этилен в этиленоксид. Недостаток конверсии этилена в моноэтиленгликоль заключается в том, что диоксид углерода образуется в качестве побочного продукта в процессе окисления этилена. Этот диоксид углерода не находит дальнейшего применения, и, таким образом, его необходимо секвестрировать или иным образом отделять и хранить в целях сокращения штрафных санкций за выбросы диоксида углерода.

В технике существует потребность в способе производства этиленоксида и необязательно моноэтиленгликоля путем интегрирования процесса крекинга этана и OTO с уменьшенным производством диоксида углерода.

В настоящее время обнаружено, что можно сократить производство диоксида углерода в данном процессе, используя, по меньшей мере, часть диоксида углерода, образующегося в производстве этиленоксида и необязательно моноэтиленгликоля, чтобы синтезировать, по меньшей мере, метанол и/или DME, которые можно использовать в качестве исходного материала для процесса OTO.

Соответственно, настоящее изобретение предлагает способ получения этиленоксида, включающий:

a) крекинг этансодержащего исходного материала в зоне крекинга в условиях крекинга с получением олефинов, включая, по меньшей мере, этилен, и водород;

b) конверсию исходного оксигената в зоне конверсии оксигенатов в олефины с получением олефинов, включая, по меньшей мере, этилен;

c) направление, по меньшей мере, части этилена, полученного на стадии (a) и/или (b), в зону окисления этилена с исходным материалом, содержащим кислород, и окисление этилена для получения, по меньшей мере, этиленоксида и диоксида углерода; и

где, по меньшей мере, часть исходного оксигената получают, направляя диоксид углерода, полученный на стадии (c), и исходный материал, содержащий водород, в зону синтеза оксигенатов и синтезируя оксигенаты, причем исходный материал, содержащий водород, включает водород, полученный на стадии (a).

Фиг.1 схематически представляет вариант осуществления интегрированной системы для получения этиленоксида согласно настоящему изобретению.

Способ согласно настоящему изобретению предназначен для получения этиленоксида и необязательно моноэтиленгликоля (MEG), низшие олефины, в частности этилен и пропилен, и стирол. В данном способе этиленоксид получают окислением этилена.

Этилен можно получать несколькими способами, такими как крекинг этана или конверсия оксигенатов в олефины (OTO). В процессах крекинга этана и OTO обычно производят этилен из различных исходных материалов. В случае стадии крекинга этана исходный материал предпочтительно представляет собой включающий этан исходный материал. С другой стороны, на стадии OTO используют включающий оксигенаты исходный материал. Оксигенаты включают предпочтительно алкилспирты и простые алкилэфиры, предпочтительнее метанол, этанол, пропанол и/или диметиловый эфир (DME), наиболее предпочтительно метанол и/или диметиловый эфир (DME).

На стадии (a) способа этансодержащий исходный материал направляют в зону крекинга и подвергают крекингу. Полученный продукт крекинга включает олефины и водород.

На стадии (b) способа включающий оксигенаты исходный материал направляют в зону конверсии оксигенатов в олефины и подвергают конверсии, чтобы получить, по меньшей мере, олефины.

В способе согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, часть полученного этилена со стадии крекинга этана (a) и/или стадии OTO (b), предпочтительно с обеих стадий (a) и (b) окисляют в этиленоксид, направляя, по меньшей мере, часть этилена с исходным материалом, содержащим кислород, в зону окисления этилена, далее называемую «зона EO».

Предпочтительно этиленоксид затем конвертируют в моноэтиленгликоль (MEG). MEG представляет собой жидкость и, таким образом, его удобнее транспортировать и хранить, чем этиленоксид. Предпочтительно зона EO представляет собой часть более крупной зоны синтеза моноэтиленгликоля, т.е. второй зоны синтеза оксигенатов, далее называемой «зона MEG». Предпочтительно зона MEG тогда включает первую секцию, включающую зону EO, и вторую секцию гидролиза этиленоксида. MEG синтезируют, направляя этиленоксид с исходным материалом, содержащим воду, в зону гидролиза этиленоксида и конвертируя этиленоксид в MEG. Необязательно этиленоксид сначала реагирует с диоксидом углерода, образуя этиленкарбонат, который затем гидролизуют для получения MEG и диоксид углерода; как указано, например, в патентной заявке США № 2008139853, включенной в настоящий документ посредством ссылки.

Этилен обычно конвертируют в этиленоксид, окисляя этилен с образованием этиленоксида.

Побочный продукт процесса получения этиленоксида представляет собой диоксид углерода. Во время реакция этилена и кислорода с образованием этиленоксида образуется диоксид углерода, поскольку часть этилена полностью окисляется до диоксида углерода. Диоксид углерода обычно получают как часть потока из зоны EO, который также включает этиленоксид. Этот ненужный диоксид углерода требуется секвестрировать или другим способом улавливать и хранить.

В настоящее время обнаружено, что при производстве этиленоксида интегрированным способом, включающим стадия крекинга этана и стадию конверсии оксигенатов в олефины (OTO), синергетическое использование исходного материала достигается путем применения, по меньшей мере, части диоксида углерода, который образуется на стадии этиленоксида (c) (далее также называется «диоксид углерода, полученный на стадии (c)» или «диоксид углерода от EO»), для синтеза оксигенатов. Эти оксигенаты затем направляют в реакцию OTO для получения из них олефинов. При использовании диоксида углерода от EO сокращаются штрафные санкции за выбросы диоксида углерода в производстве оксигенатов, поскольку, по меньшей мере, часть углерода, требуемого для производства оксигенатов, получают из отходов диоксида углерода.

Направляя часть диоксида углерода от EO в зону синтеза оксигенатов, можно сократить количество синтез-газа, требуемого для синтеза оксигенатов. Синтез-газ обычно производят частичным окислением углеводородов, используя, главным образом, чистый кислород или, по меньшей мере, обогащенный кислородом воздух. Производство чистого кислорода требует значительных затрат энергии, таким образом, уменьшение потребляемого синтез-газа также уменьшает потребление кислорода, что, в свою очередь, приводит к уменьшению потребления энергии и образования диоксид углерода. Кроме того, можно сократить капиталовложения, поскольку требуется меньшая установка для производства кислорода.

Дополнительный синергетический эффект получают, используя, по меньшей мере, часть водорода, образующегося при крекинге включающего этан исходного материала на стадии (a), для синтеза оксигенатов. Направляя часть водорода, образующегося при крекинге включающего этан исходного материала на стадии (a), в зону синтеза оксигенатов, можно добавлять больше диоксид углерода от EO, и, таким образом, больше диоксида углерода от EO можно использовать для образования метанола, этилена и других продуктов, производимых способом согласно настоящему изобретению.

В способе согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, часть диоксида углерода от EO направляют в зону синтеза оксигенатов. Предпочтительно диоксид углерода отделяют от потока из зоны EO, получая отдельный включающий диоксид углерода поток. Предпочтительно поток из зоны EO далее перерабатывают, чтобы конвертировать этиленоксид в MEG в зоне MEG. Из зоны MEG получают поток из зоны MEG, включающий MEG и диоксид углерода. Соответственно, диоксид углерода можно отделять от потока из MEG путем охлаждения потока из зоны MEG до температуры ниже температуры кипения MEG, и этот диоксид углерода также называют «диоксид углерода от MEG. Поскольку никакой дополнительный диоксид углерода не образуется при конверсии этиленоксида в MEG, диоксид углерода от MEG точно совпадает с диоксидом углерода от EO. За счет повторного использования диоксида углерода для синтеза оксигенатов уменьшаются штрафные санкции за выбросы диоксида углерода для производства EO. Дополнительное преимущество заключается в том, что поток, включающий диоксид углерода, полученный из зоны EO или MEG, включает, главным образом, диоксид углерода и, в зависимости от температуры потока, пар. Предпочтительно поток включает от 80 до 100 мол.% диоксида углерода и пара в расчете на суммарное число моль вещества в потоке. Предпочтительнее поток, включающий диоксид углерода, включает, главным образом, только диоксид углерода и необязательно пар. Такой поток является особенно подходящим для использования в процессе синтеза оксигенатов, поскольку он не вводит значительные количества инертных газов, например CH₄, N₂ и Ar, в зону синтеза оксигенатов. Однако если поток, включающий диоксид углерода, включает значительные количества других, нежелательных, соединений, например, этиленоксид, поток предпочтительно обрабатывают для отделения указанных соединений перед его введением в зону синтеза оксигенатов. Как правило, небольшие количества хлорированных соединений присутствуют во время окисления этилена до EO. В результате поток, включающий диоксид углерода, полученный из зоны EO или MEG, может включать алкилхлориды. Содержание алкилхлоридов в потоке, включающем диоксид углерода, полученный из зоны EO или MEG, можно определять, используя известные методы анализа для определения состава газового потока, такие как газовая хроматография. В том случае, если поток, включающего диоксид углерода, полученный из зоны EO или MEG, включает алкилхлориды, поток, включающий диоксид углерода, полученный из зоны EO или MEG, предпочтительно сначала обрабатывают, чтобы отделить алкилхлориды. Хлор можно отделять, используя любой подходящий способ для отделения хлора от газового потока. Один такой способ включает стриппинг или экстракцию алкилхлоридов в экстракционном блоке. Другой подходящий способ включает отделение алкилхлоридов с помощью мембраны.

Другое преимущество интеграции с синтезом MEG заключается в том, что, помимо MEG, может образоваться небольшое количество других оксигенатов в зоне MEG в процессе производства MEG, например, таких как диэтиленгликоль. Эти оксигенаты можно соответствующим образом отделять от полученного потока из зоны MEG и направлять в зону OTO как часть исходных оксигенатов.

Синергетический эффект достигается в способе согласно настоящему изобретению путем использования диоксида углерода от EO для получения, по меньшей мере, части исходных оксигенатов для зоны OTO. В результате диоксид углерода от EO больше не выбрасывают в атмосферу, не улавливают и не хранят, но вместо этого используют для производства ценных оксигенатов. Кроме того, диоксид углерода от EO не включает в значительных количествах инертные газы, такие как N₂, Ar или CH₄. Эти инертные газы могут обычно присутствовать в природном газе или очищенном кислороде, направляемом для производства синтез-газа, в целях производства метанола. Направляя диоксид углерода от EO как часть исходного материала в зону синтеза оксигенатов, можно сократить содержание инертных газов в этом исходном материале.

Дополнительный синергетический эффект достигается, поскольку способ согласно настоящему изобретению позволяет использовать смешанные исходные материалы, например, главным образом, содержащий метан и этан исходный материал, для производства этиленоксида. В таком случае исходный материал разделяют на поток, включающий, главным образом, этан, из которого путем крекинга получают этилен, и поток, включающий, главным образом, метан, который конвертируют в синтез-газ и затем метанол и/или DME. Метанол и/или DME можно конвертировать в этилен, используя процесс OTO. В результате производство этилена и MEG становится менее чувствительным к изменениям содержания метана или этана в исходном материале.

Как отмечено выше в настоящем документе, диоксид углерода от EO используют для производства, по меньшей мере, части исходного оксигената, направляемого в зону OTO на стадии (b). Можно производить любой подходящий оксигенат или смесь оксигенатов, в частности алкилспирты и простые алкилэфиры, предпочтительно метанол и/или DME.

В способе согласно настоящему изобретению диоксид углерода от EO и исходный материал, содержащий водород, направляют в зону синтеза оксигенатов.

Метанол можно производить непосредственно из водорода и диоксида углерода в зоне синтеза оксигенатов. Водород может реагировать с диоксидом углерода, образуя метанол в следующей реакции:

CO₂ + 3H₂ → CH₃OH + H₂O.

Предпочтительно исходный материал, содержащий водород, также включает моноксид углерода. Водород может затем также реагировать с моноксидом углерода, также образуя метанол в следующей реакции:

CO + 2H₂ → CH₃OH.

Предпочтительно диоксид углерода, водород и предпочтительно моноксид углерода направляют в зону синтеза оксигенатов в молярном соотношении, составляющем от 2,0 до 3,0, предпочтительно от 2,0 до 2,2. Молярное соотношение в настоящем документе определяют следующим образом:

Молярное соотношение = (число моль H₂ - число моль CO₂)/(число моль CO + число моль CO₂).

В том случае, когда моноксид углерода присутствует, чтобы конвертировать водород в метанол, предпочтительная концентрация диоксида углерода в смеси водорода, моноксида углерода и диоксида углерода составляет от 0,1 до 25 мол.%, предпочтительно от 3 до 15 мол.%, предпочтительнее от 4 до 10 мол.% в расчете на суммарное число моль водорода, моноксида углерода и диоксида углерода в смеси. Содержание диоксида углерода по сравнению с содержанием CO в синтез-газе должно быть достаточно высоким, чтобы поддерживать соответствующую высокую температуру реакции и сводить к минимуму количество нежелательных побочных продуктов, таких как парафины. В то же время, соотношение содержания диоксид углерода и моноксида углерода не должно быть чрезмерно высоким, чтобы в реакции диоксида углерода с водородом не образовалось меньше метанола в расчете на водород, направляемый в зону синтеза оксигенатов. Кроме того, в реакции диоксида углерода с водородом образуется вода. Если вода присутствует в высокой концентрации, она может дезактивировать катализатор синтеза оксигенатов.

В зоне синтеза оксигенатов водород, диоксид углерода и предпочтительно моноксид углерода конвертируются в метанол в присутствии подходящего катализатора. Такие катализаторы известны в технике и описаны, например, в патентной заявке WO 2006/020083, которая включена в настоящий документ посредством ссылки. Подходящие катализаторы для синтеза метанола из водорода, диоксид углерода и предпочтительно моноксида углерода включают:

- оксид, по меньшей мере, одного элемента, выбранного из группы, которую составляют медь, серебро, цинк, бор, магний, алюминий, ванадий, хром, марганец, галлий, палладий, осмий и цирконий.

Предпочтительно, катализатор представляет собой катализатор на основе меди и цинка, предпочтительнее в виде меди, оксид меди и оксид цинка.

- Катализатор на основе меди, который включает оксид, по меньшей мере, одного элемента, выбранного из группы, которую составляют серебро, цинк, бор, магний, алюминий, ванадий, хром, марганец, галлий, палладий, осмий и цирконий.

Предпочтительно, катализатор содержит оксид меди и оксид, по меньшей мере, одного элемента, выбранного из группы, которую составляют цинк, магний, алюминий, хром, и цирконий.

- Катализатор, выбранный из группы, которую составляют: оксиды меди, оксиды цинка и оксиды алюминия.

Предпочтительнее, катализатор содержит оксиды меди и цинк.

- Катализатор, включающий оксид меди, оксид цинка и, по меньшей мере, еще один оксид.

Предпочтительно, по меньшей мере, еще один оксид выбран из группы, которую составляют оксид циркония, оксид хрома, оксид ванадия, оксид магния, оксид алюминия, оксид титана, оксид гафния, оксид молибдена, оксид вольфрама и оксид марганца.

Особенно подходящие катализаторы включают катализаторы включают от 10 до 70 масс.% оксида меди в расчете на суммарную массу катализатора. Предпочтительно, включающий от 15 до 68 масс.% оксида меди, и предпочтительнее от 20 до 65 масс.% оксида меди в расчете на суммарную массу катализатора.

Такой катализатор может предпочтительно также содержать от 3 до 30 масс.% оксида цинка в расчете на суммарную массу катализатора. Предпочтительно, он содержит от 4 до 27 масс.% оксида цинка, предпочтительнее от 5 до 24 масс.% оксида цинка в расчете на суммарную массу катализатора.

Катализаторы, одновременно включающие оксид меди и оксид цинка, предпочтительно включают оксид меди и оксид цинка в соотношении оксида меди и оксида цинка, которое может изменяться в широком интервале. Предпочтительно, такие катализаторы включают оксид меди и оксид цинка с атомным соотношением Cu:Zn, которое составляет от 0,5:1 до 20:1, предпочтительно от 0,7:1 до 15:1, предпочтительнее от 0,8:1 до 5:1.

Катализатор можно изготовить согласно традиционным способам. С примерами таких способов можно ознакомиться в патентах США №№ 6114279; 6054497; 5767039; 5045520; 5254520; 5610202; 4666945; 4455394; 4565803; 5385949, причем описание каждого из них полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

Метанол можно синтезировать в зоне синтеза оксигенатов, используя любой традиционный процесс синтез метанола. Примеры таких процессов включают периодические процессы и непрерывные процессы. Непрерывные процессы являются предпочтительными.

Процессы в трубчатом реакторе со слоем катализатора и процессы с псевдоожиженным слоем представляют собой особенно предпочтительные типы непрерывных процессов.

Процесс синтеза метанола эффективно проходит в широком интервале температур. Предпочтительно, метан синтезируют в зоне синтеза оксигенатов при контакте водорода, диоксида углерода и предпочтительно моноксида углерода с катализатором при температуре, составляющей от 150 до 450°C, предпочтительнее от 175 до 350°C, наиболее предпочтительно от 200 до 300°C.

Процесс синтеза метанола эффективно проходит в широком интервале давлений. Предпочтительно, метанол синтезируют при контакте водорода, диоксида углерода и предпочтительно моноксида углерода с катализатором в зоне синтеза оксигенатов при давлении, составляющем от 15 до 125 атмосфер (1,5-2,5 МПа), предпочтительнее от 20 до 100 атмосфер (2-10 МПа), наиболее предпочтительно от 25 до 75 атмосфер (2,5-7,5 МПа).

Для синтеза метанола, часовая объемная скорость потока газа в зоне синтеза оксигенатов изменяется в зависимости от используемого типа непрерывного процесса. Предпочтительно, часовая объемная скорость потока газа через слой катализаторов составляет от 50 ч^-1 до 50000 ч^-1.

Предпочтительно часовая объемная скорость потока газа через слой катализатора составляет приблизительно от 250 ч^-1 до 25 000 ч^-1, предпочтительнее приблизительно от 500 ч^-1 до 10000 ч^-1.

Способом синтеза метанола, который описан выше в настоящем документе, можно получать несколько оксигенатов в качестве побочных продуктов, включая другие спирты и альдегиды. Такие побочные продукты также представляют собой подходящие реагенты в реакции OTO. Другие менее желательные побочные продукты можно отделять от потока из зоны синтеза оксигенатов, если это требуется, перед направлением в потока из зоны синтеза оксигенатов в зону OTO, чтобы образовать, по меньшей мере, части исходных оксигенатов.

Другой подходящий и предпочтительный оксигенат, который можно синтезировать в зоне синтеза оксигенатов представляет собой диметиловый эфир (DME). DME можно синтезировать непосредственно из водорода, полученного на стадии (a) и, по меньшей мере, одного вещества из моноксида углерода и диоксида углерода, но его предпочтительно синтезировать из метанола, который был, по меньшей мере, частично получен из водорода, полученного на стадии (a), как описано выше в настоящем документе. Необязательно DME получают из метанола, водорода, диоксида углерода и предпочтительно моноксида углерода. Конверсия метанола в DME известна в технике. Эта конверсия представляет собой равновесную реакцию. При конверсии спирт вступает в контакт с катализатором при повышенной температуре. В патентной заявке EP-A 340576 приведен список потенциальных катализаторов. Эти катализаторы включают хлориды железа, меди, олова, марганца и алюминия и сульфаты меди, хрома и алюминий. Также можно использовать оксиды титана, алюминия или бария. Предпочтительные катализаторы включают оксиды алюминия и силикаты алюминия. В качестве катализатора является наиболее предпочтительным оксид алюминия, особенно γ-модификация оксида алюминия. Хотя метанол может находиться в жидкой фазе, процесс предпочтительно осуществлять таким образом, чтобы метанол находился в паровой фазе. В связи с этим контексте реакцию целесообразно осуществлять при температуре от 140 до 500°C, предпочтительно от 200 до 400°C, и при давлении от 1 до 50 бар (0,1-5 МПа), предпочтительно от 8 до 12 бар (0,8-1,2 МПа), причем точный выбор зависит от кислотности катализатора. Учитывая экзотермическую природу конверсии метанола в DME, конверсию целесообразно осуществлять при охлаждении реакционной смеси, включающей первый катализатор, чтобы повысить до максимума выход DME. Соответственно, реакция конверсии метанола в DME происходит в отдельной секции зоны синтеза оксигенатов.

В том случае, где часть синтезированного метанола конвертируют в DME, поток из зоны оксигенатов может включать метанол и DME в любом соотношении. Предпочтительно, массовое соотношение DME и метанола составляет от 0,5:1 до 100:1, предпочтительнее от 2:1 до 20:1. Соответственно, реакция конверсии метанола в DME представляет собой реакцию, приходящую в равновесие. Это включает условие, что массовое соотношение DME и метанола может составлять от 2:1 до 6:1. Очевидно, специалист может решить, как влияет на равновесие применение различных условий реакции и/или введение или удаление каких-либо из реагентов.

В способе согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, часть исходных оксигенатов представляет собой метанол и/или DME, полученные в реакции диоксида углерода от EO и, по меньшей мере, водорода.

Исходный материал, содержащий водород, может представлять собой любой доступный исходный материал, содержащий водород. Особенно подходящий исходный материал, содержащий водород, представляет собой исходный материал, включающий синтез-газ, полученный в процессе получения синтез-газа. Такие процессы получения синтез-газ предпочтительно включают процессы некаталитического частичного окисления, процессы каталитического частичного окисления процессы, процессы парового реформинга метана, процессы автотермического реформинга и процессы конверсии водяного газа. Хотя процесс конверсии водяного газа, в принципе, не представляет собой способ получения синтез-газ, поток от процесса конверсии водяного газа обычно включает водород, моноксид углерода, диоксид углерода и водород. Как можно видеть выше в определении молярного соотношения в настоящем документе, такая конверсия водяного газа не влияет на получаемое молярное соотношение. Исходный материал, содержащий водород, может также включать синтез-газ, полученный из нескольких процессов получения синтез-газа.

Предпочтительные исходные материалы, содержащие водород, представляют собой те, которые включают синтез-газ, содержащий водород и моноксид углерода и/или диоксид углерода в молярном соотношении, как определено выше в настоящем документе, которое превышает соотношение, предпочтительное для синтеза метанол, т.е. исходные материалы, содержащие водород, которые являются дефицитными по углероду.

Предпочтительно используют синтез-газ, включающий небольшое или нулевое количество диоксида углерода. Когда используют синтез-газ, включающий небольшое или нулевое количество диоксида углерода, можно добавлять больше диоксида углерода от EO, и меньше количество инертных газов поступает в зону синтеза оксигенатов, и такие включающие малое количество диоксида углерода синтез-газы являются, таким образом, предпочтительными; предпочтительнее синтез-газы, включающие диоксид углерода в концентрации от 0 до 8 мол.%, еще предпочтительнее от 0,1 до 3 мол.%, наиболее предпочтительно от 0,2 до 2,5 мол.% в расчете на суммарное число моль вещества синтез-газа.

Такие содержащие малое количество диоксида углерода синтез-газы предпочтительно производят в процессах некаталитического частичного окисления для получения синтез-газа. катализатор частичного окисления обычно вызывает некоторую конверсию водяного газа в присутствии воды. В результате равновесие сдвигается от моноксида углерода к диоксиду углерода. Дополнительное преимущество заключается в том, что процессы некаталитического частичного окисления не требуют добавления в процесс значительного количества воды. Таковы процессы некаталитического частичного окисления. Процессы производства значительного количества диоксида углерода включают, например паровой реформинг метана. Таким образом, использование синтез-газа от процесса парового реформинга метана является менее предпочтительным.

Способ согласно настоящему изобретению включает варианты осуществления, в которых диоксид углерода от EO поступает в чистом виде и/или смешивается с потоком от процесса производства синтез-газа, и после этого, по меньшей мере, часть выходящего потока, необязательно после переработки на стадии конверсии водяного газа, используют для процесса синтеза оксигенатов.

Использование части потока синтез-газа, из которого остаток используют в качестве исходного материала для процесса Фишера-Тропша (Fischer-Tropsch), имеет такое дополнительное преимущество, что диоксид углерода в потоке синтез-газа можно направлять, главным образом, процесс синтеза оксигенатов, а не в процесс Фишера-Тропша, в котором диоксид углерода рассматривается как нежелательный инертный газ.

Содержащий водород исходный материал содержит водород, полученный на стадии (a) способа согласно настоящему изобретению. Этот водород получается в качестве сопутствующего продукта и не приводит к образованию дополнительного диоксида углерода, что требуется для этилена как основного продукта реакции.

Еще один подходящий исходный материал, содержащий водород, представляет собой исходный материал, включающий водород, полученный на стадии (b) способа согласно настоящему изобретению. Этот водород получается в качестве сопутствующего продукт и не приводит к образованию дополнительного диоксида углерода, что требуется для этилена как основного продукта реакции.

Как отмечено выше в настоящем документе, предпочтительно одновременно использовать диоксид углерода и моноксид углерода, чтобы синтезировать оксигенаты, в то время как предпочтительно также объединять диоксид углерода от EO с исходным материалом, содержащим водород, который обогащен водородом, таким образом, предпочтительно объединять синтез-газ и, по меньшей мере, водород, например, полученный на стадии (a) способа согласно настоящему изобретению, чтобы получить исходный материал, содержащий водород. Например, синтез-газ включающий, главным образом, водород и моноксид углерода при молярном соотношении 1,6, можно объединять с водородом, например, полученным на стадии (a) способа согласно настоящему изобретению, чтобы получить исходный материал, содержащий водород, который можно смешивать, по меньшей мере, с частью диоксида углерода от EO. Предпочтительно, достаточный диоксид углерода от EO вводят в синтез-газ, чтобы создать концентрацию диоксида углерода в интервале от 0,1 до 25 мол.%, предпочтительно 3 до 15 мол.%, предпочтительнее от 4 до 10 мол.% в расчете на суммарное число моль водорода, моноксида углерода и диоксида углерода в смеси.

Как указано выше, предпочтительно используют синтез-газ, включающий небольшое или нулевое количество диоксида углерода. Диоксид углерода от EO включает небольшое или нулевое количество инертных газов, таких как Ar, N₂ или CH₄. Когда используют синтез-газ с небольшим или нулевым количеством диоксида углерода, можно добавлять больше диоксида углерода от EO, и меньше инертных газов поступает в зону синтеза оксигенатов. Таким образом, получается меньше отходов диоксида углерода, который в противном случае потребовалось бы секвестрировать или улавливать и хранить.

На стадии (a) способа производят олефины, включая этилен; как правило, олефины вместе с любыми другими соединениями выходят из зоны крекинга как поток из зоны крекинга, включающий олефины, в том числе этилен. Предпочтительно этилен отделяют от остальных компонентов потока из зоны крекинга, таких как, например, водород и пропилен, перед направлением в зону MEG. Этилен можно отделять, используя любой подходящий способ, известный в технике. Описание приведено, например, в патентной заявке США № 2005/0038304.

На стадии (b) способа также получают олефины, включая этилен, которые обычно выходят из зоны OTO как часть потока из зоны OTO. Как и в случае этилена, получаемого на стадии (a), предпочтительно отделять этилен от остальной части поток из зоны OTO перед направлением какого-либо этилена в зону EO.

Было обнаружено преимущество объединения, по меньшей мере, части потока из зоны крекинга и потока из зоны OTO, чтобы получать объединенный поток перед отделением этилена. При отделении этилена от объединенного потока, а не от отдельных исходящих потоков, можно эффективно использовать средства конечной обработки данных процессов.

Дополнительное преимущество получают путем объединения потока из зоны крекинга и потока из зоны OTO. На стадии (a) способа получают водород в значительных количествах. Однако на стадии (b) способа также получают некоторое количество водорода. Поток из зоны OTO может, таким образом, включать также и небольшие количества водорода, обычно составляющие от 0,05 до 1 масс.% в расчете на суммарное содержание углеводородов в потоке из зоны OTO. Количество водорода в потоке из зоны OTO, однако, является относительно небольшим, что делает нецелесообразным отделение водорода от остальной части потока из зоны OTO. Объединяя, по меньшей мере, часть потока из зоны крекинга и, по меньшей мере, часть потока из зоны OTO в объединенный поток и отделяя затем водород от указанного объединенного потока, можно возвратить не только часть или всю массу водорода в потоке из зоны крекинга, но также, по меньшей мере, часть водорода в потоке из зоны OTO. Водород можно отделять, используя любой подходящий способ, известный в технике, например, криогенную дистилляцию, адсорбцию при переменном давлении, в результате чего водород в содержащем водород потоке поглощается преимущественно на примесях или на проницаемых для водорода мембранах.

Водород, получаемый из объединенного потока, можно соответствующим образом использовать для образования, по меньшей мере, части исходного материала, содержащего водород, напра