Установка и способ производства этилена

Установка и способ производства этилена

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к установке для производства этилена, в особенности путем окислительной конденсации метана в соответствии с вводной частью п. 1 формулы изобретения. Изобретение также относится к способу производства этилена.

Такое оборудование включает реактор, в который вводятся кислород и метан, для осуществления окислительной конденсации метана. В этой реакции радикалы метила первоначально формируются при высоких температурах (примерно 600-880°C) в реакторе над каталитической поверхностью (например, двух- или многокомпонентным окиднометаллическим катализатором, включающим щелочные элементы, щелочноземельные элементы и/или элементы, отобранные из группы редкоземельных металлов), которые затем повторно объединяются в газовой фазе для образования этана, который преобразуется в этилен при дальнейшем течении реакции, в результате получается первый массовый поток, содержащий по меньшей мере этан и этилен. Установка дополнительно содержит секцию обработки, гидравлически соединенную с реактором и выполненную с возможностью разделения первого массового потока по меньшей мере на С_1- массовый поток, содержащий углеводороды, имеющие один атом углерода, и дополнительно содержащий СО и Н₂, и на поток этиленового продукта. Указанная установка также дополнительно содержит секцию разделения (например, короткоцикловой адсорбер), соединенную с секцией обработки и выполненную с возможностью разделения С_1- массового потока на обогащенный водородом поток водородного продукта и на поток обедненного водородом остаточного газа, который, как правило, сжигается.

Способ и аппарат для каталитической конверсии метана в углеводороды, имеющие по меньшей мере два атома углерода, описаны в NL9300168.

Другой существующий метод получения этилена или олефина - паровой крекинг. Это включает смешивание углеводородсодержащего сырья с паром и, обычно, пропускание сформированного таким образом газа через металлические трубы крекинг-печи для получения эффекта крекинга, указанные трубы нагреваются снаружи горелками для обеспечения необходимой высокой температуры для эндотермического процесса крекинга. Таким образом, полученный поток олефин- и водородсодержащего сырого газа обычно подвергается очистке и фракционированию на желаемые олефины, в частности этилен.

Проблема, решаемая данным изобретением, является проблемой дальнейшего улучшения установки и способа типа, процитированного вначале.

Эта проблема решается установкой, включающей особенности по п. 1 формулы изобретения.

Изобретение соответственно предоставляет паровой крекер для получения потока олефин- и водородсодержащего сырого газа, который соединен с секцией обработки, которая выполнена с возможностью разделения потока сырого газа наряду с первым массовым потоком по меньшей мере на С_1- массовый поток и на поток этиленового продукта, где указанная установка также выполнена с возможностью рециркуляции по меньшей мере одной части потока остаточного газа в OCM реактор в качестве сырья. Первый массовый поток и поток остаточного газа предпочтительно объединяются в секции обработки, и индивидуальные потоки могут быть предварительно очищены перед объединением. С_1- массовый поток и поток этиленового продукта затем предпочтительно удаляются из объединенного потока.

Соединение реактора OCM с паровым крекером в соответствии с изобретением является преимущественным, так как водород, произведенный при паровом крекинге и переработанный в реакторе OCM, обеспечивает энергией в реакторе OCM посредством водородного сгорания и также активирует катализатор в реакторе и уменьшает коксование в реакторе.

Паровой крекер, который может включать одну или несколько крекинг-печей для парового крекинга, предпочтительно оснащен для крекинга углеводородного сырья, например, этана, пропана, конденсатов природного газа и/или относительно тяжелого сырья, например, лигроина, в присутствии пара, чтобы сформировать сырой газ, содержащий в особенности водород и этилен.

Секция обработки, кроме того, предпочтительно оснащена таким образом, что обеспечивает удаление из первого массового потока, произведенного во время окислительной конденсации метана, и из потока сырого газа, произведенного во время парового крекинга, обогащенного этаном и пропаном массового потока, который вводится в качестве сырья в паровой крекер, который также гидравлически связан с секцией обработки.

Кроме того, предпочтительно, чтобы, когда секция обработки также гидравлически связана с паровым крекером, установка была оснащена для введения, по крайней мере, части потока остаточного газа в паровой крекер, который оснащен для совместного сжигания указанной части потока остаточного газа для обеспечения высокой температуры, требуемой для парового крекинга вышеупомянутого сырья (например, этана и/или относительно тяжелого сырья, например, лигроина) или для внесения вклада в достижение указанной высокой температуры.

Установка по изобретению может, кроме того, быть оснащена для переработки подпотока потока водородного продукта в секции обработки и использования там указанного подпотока, в особенности для гидрогенезирования углеводородов.

Проблема, рассматриваемая в изобретении, кроме того, решается способом производства этилена и включает особенности п. 7 формулы изобретения.

Способ согласно изобретению соответственно включает привнесение кислорода и метана в реактор, осуществление окислительной конденсации метана в реакторе для образования первого массового потока, паровой крекинг углеводородсодержащего сырья в установке парового крекинга для получения потока олефин- и водородсодержащего сырого газа, разделение указанного первого массового потока наряду с потоком сырого газа на поток этиленового продукта и на С_1- массовый поток в секции обработки, разделение С_1- массового потока на поток водородного продукта и поток обедненного водородом остаточного газа в секции разделения и переработку по меньшей мере подпотока потока остаточного газа в реакторе в качестве сырья.

Предпочтительно дополнительно удалить из указанного первого массового потока и/или потока сырого газа обогащенный этаном и пропаном массовый поток, который поступает в устройство парового крекинга в качестве сырья.

Является предпочтительным, когда дополнительно по меньшей мере подпоток потока остаточного газа совместно сжигается для получения тепла для указанного парового крекинга.

Является тем более предпочтительным, когда подпоток потока водородного продукта перерабатывается в секции обработки с целью использования там, например, для гидрогенезирования углеводородов.

Для раскрытия дальнейших деталей и преимуществ изобретения теперь будет более подробно описан иллюстративный вариант осуществления изобретения со ссылкой на фигуру и относящееся к нему описание.

Фиг. 1 - схематическая диаграмма установки и способа по изобретению для производства этилена.

Фиг. 1 показывает установку 1 для производства этилена, которая включает реактор 2 для осуществления окислительной конденсации метана (известный как OCM реактор), секцию обработки 3, секцию разделения (например, короткоцикловой адсорбер) 4 и установку парового крекинга 5, содержащую по крайней мере одну крекинг-печь.

CH₄ и O₂ вводятся в реактор 2 для осуществления окислительной конденсации метана при повышенных температурах над каталитической поверхностью в реакторе 2. Это формирует первый массовый поток S, содержащий, среди прочего, этилен и этан.

Установка 1 дополнительно включает паровой крекер 5, в который вводится сырье I, состоящее из, например, этана и/или лигроина и пара, указанное сырье I подвергается крекингу в установке парового крекинга 5 для производства потока сырого газа C, содержащего, среди прочего, олефины, в особенности этилен и водород.

В аппарате обработки 3, расположенном снизу от реактора 2, указанный первый, произвольно предварительно очищенный, массовый поток S и, произвольно предварительно очищенный, поток сырого газа C объединяются и разделяются на C₃₊ массовый поток (углеводороды, включающие три или больше атома углерода), поток этиленового продукта P, обогащенный этаном и пропаном массовый поток S'' и C_1- массовый поток; C_1- массовый поток вводится в секцию разделения 4, чтобы получить поток водородного продукта H.

Обогащенный этаном и пропаном массовый поток S'', удаленный в аппарате обработки 3, переходит в установку парового крекинга 5 в качестве дополнительного сырья.

C_1- массовый поток разделяется на поток водородного продукта H и на обедненный водородом поток остаточного газа С в секции разделения 3. Это может быть осуществлено, используя, например, короткоцикловую адсорбцию, при которой C_1- массовый поток проходит через, по крайней мере, один поглотитель при повышенном давлении таким образом, что водород проходит по крайней мере через один поглотитель, чтобы сформировать указанный поток водородного продукта H и относительно тяжелые компоненты, например CH₄ и CO, адсорбируются по крайней мере одним поглотителем и десорбируются при относительно низком давлении, для получения обедненного водородом потока остаточного газа С (который содержит, в частности, также водород от подпотока потока водородного продукта H, который использовался, чтобы произвести чистку по крайней мере одного поглотителя).

Поток остаточного газа С затем возвращается в реактор 2 в качестве сырья. Часть потока остаточного газа S' может, кроме того, быть направлена в установку парового крекинга 5 для совместного сжигания для выработки тепла, требуемого для парового крекинга или для способствования получению указанной высокой температуры. Предпочтение, кроме того, дается совместному сжиганию с использованием CH₄, который может быть отведен вверх от реактора 2.

Наконец, часть потока водородного продукта H может использоваться, чтобы гидрогенезировать компоненты первого массового потока S и/или потока сырого газа C (например, в секции обработки 3).

Список ссылочных позиций

1	Установка
2	Реактор OCM
3	Секция обработки
4	Секция разделения (например, короткоцикловой адсорбер)
5	Установка парового крекинга
I	Сырье для парового крекинга
S	Первый массовый поток
S'	Водородсодержащий поток остаточного газа
S''	Обогащенный этаном и пропаном массовый поток
C	Олефин- и водородсодержащий поток сырого газа
P	Поток этиленового продукта
H	Поток водородного продукта

1. Установка для производства этилена, содержащая

- реактор (2), предназначенный и предусматривающий осуществление окислительной конденсации метана,

- секцию обработки (3), соединенную с реактором (2), оснащенную для разделения первого массового потока (S), произведенного во время окислительной конденсации метана, по меньшей мере на C_1- массовый поток и на поток этиленового продукта (Р), и

- секцию разделения (4), соединенную с секцией обработки (3), оснащенную для разделения C_1- массового потока по меньшей мере на богатый водородом поток продукта (Н) и обедненный водородом поток остаточного газа (S'),

отличающаяся тем, что

установка оборудована паровым крекером (5) для получения потока олефин- и водородсодержащего сырого газа (С), который соединен с секцией обработки (3), которая выполнена с возможностью разделения потока сырого газа (С) наряду с первым массовым потоком (S) по меньшей мере на C_1- массовый поток и на поток этиленового продукта (Р), где установка (1) выполнена с возможностью переработки по меньшей мере части потока остаточного газа (S') в реакторе (2) в качестве сырья.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что паровой крекер (5) оснащен для крекинга в присутствии пара сырья (I), состоящего из одного или нескольких из нижеследующих веществ: этана, пропана, конденсатов природного газа и лигроина, для получения указанного потока сырого газа (С).

3. Установка по любому одному из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что секция обработки (3) дополнительно оснащена для удаления обогащенного этаном и пропаном массового потока (S'') из первого массового потока (S), произведенного во время окислительного связывания метана, и/или из потока сырого газа (С).

4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что секция обработки (3) соединена с паровым крекером (5) таким образом, что названный обогащенный этаном и пропаном массовый поток (S'') из секции обработки (3) может быть направлен в паровой крекер (5) в качестве сырья.

5. Установка по любому одному из пп. 1, 2 или 4, отличающаяся тем, что секция разделения (4) соединена с паровым крекером (5) таким образом, что по меньшей мере часть потока остаточного газа (S') может быть направлена в паровой крекер (5), где паровой крекер (5) оснащен для сжигания указанной части потока остаточного газа (S') в паровом крекере (5) для получения тепла.

6. Установка по любому одному из пп. 1, 2 или 4, отличающаяся тем, что секция разделения (4) является секцией короткоцикловой адсорбции, оснащенной для разделения C_1- массового потока на богатый водородом поток продукта (Н) и обедненный водородом поток остаточного газа (S') способом короткоцикловой адсорбции.

7. Способ получения этилена, в частности, с использованием установки по любому из предшествующих пунктов, включающий

- введение кислорода и метана в реактор (2),

- осуществление окислительной конденсации метана в реакторе (2) для получения первого массового потока (S),

- паровой крекинг углеводородсодержащего сырья (I) в паровом крекере для получения потока олефин- и водородсодержащего сырого газа (С),

- разделение указанного первого массового потока (S) наряду с потоком сырого газа (С) на поток этиленового продукта (Р) и C_1- массовый поток в секции обработки (3),

- разделение C_1- массового потока на поток водородного продукта (Н) и на обедненный водородом поток остаточного газа (S') в секции разделения (4) и

- переработку по меньшей мере части потока остаточного газа (S') в реакторе (2) в качестве сырья.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что он дополнительно включает удаление из указанного первого массового потока (S) и/или потока сырого газа (С) в секции обработки (3) богатого этаном и пропаном массового потока (S''), который поступает в паровой крекер (5) в качестве сырья.

9. Способ по любому одному из пп. 7 или 8, отличающийся тем, что по меньшей мере подпоток потока остаточного газа (S') сжигается в паровом крекере (5) для получения тепла для парового крекинга.

10. Способ по любому одному из пп. 7 или 8, отличающийся тем, что C_1- массовый поток разделяется на богатый водородом поток продукта (Н) и обедненный водородом поток остаточного газа (S') способом короткоцикловой адсорбции в секции разделения (4).

11. Способ по любому одному из пп. 7 или 8, отличающийся тем, что сырье (I) для парового крекинга состоит из одного или более из нижеследующих веществ: этана, пропана, конденсатов природного газа и/или лигроина.