JP2022538981A - オレフィンを生成するための化学処理システムの統合中にアセチレン水素化単位を操作するための方法 - Google Patents
オレフィンを生成するための化学処理システムの統合中にアセチレン水素化単位を操作するための方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、2019年6月24日に出願された米国仮特許出願第62/865,583号に対する優先権を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
軽質オレフィンは、多くの種類の商品および材料を製造するためのベース材料として利用することができる。例えば、エチレンは、ポリエチレン、塩化エチレン、またはエチレンオキシドを製造するために利用することができる。このような生成物は、製品の包装、建設、繊維等に利用できる。したがって、エチレン、プロピレン、およびブテン等の軽質オレフィンに対する業界の需要がある。
実施例1では、FCDh流出物が生成され、C3+化合物およびC3-化合物に関する組成について分析された。プロパン脱水素は、改良されたDavison Circulating Riser(DCR)パイロット装置で実施され、このパイロット装置では、再生セクションにおいてその場で燃料燃焼が実施される。おおよそ4100グラムのGa-Pt担持触媒が循環システムに充填され、約90gの触媒が常時反応器内に存在するものとして計算された。ライザー(反応器)への流入温度は630℃に制御され、圧力は90キロパスカル(kPa)のゲージ圧(13psigまたは191kPa/27.7psiaの絶対圧力)に設定された。高純度プロパンをシステムに注入して、1時間当たり約3.5のプロパンの重量空間速度(WHSV)を達成した。窒素(N2)は、主に触媒のキャリアガスとしてシステムに同時供給された。プロパンの分圧は、ゲージ圧で約30kPa(4.3psig)程度であった。触媒再生の温度は、700℃~750℃の範囲であった。高純度メタン(CH4)は、再生器で燃料ガスとして使用され、1時間当たり50標準リットルの速度で注入された。
アセチレン水素化単位でよく実施されている経験的モデルが、FCDhシステムからのFCDh流出物と蒸気分解システムからの分解されたガスとが組み合わせられたときのアセチレン水素化単位内のアセチレン転化率変化を評価するために、使用される。分解されたガスに対するFCDh流出物の比率の変動、分解されたガス中のCOレベル、アセチレン水素化単位の個々のアセチレン水素化反応器間の転化率の分配、および分離システム構成に関して調査を実施した。経験的モデルでは、便宜上、FCDh流出物中のCO濃度を1200ppmvに設定した。FCDh流出物中のアセチレンの濃度は、その超低濃度に起因して含めなかった。
実施例3では、FEDE構成を有する蒸気分解システムと統合されたFCDhシステムを含む、オレフィンを生成するための統合プロセスを、第1の水素化反応器内のアセチレン転化率を96.5%超に維持するためにモデル化した(それを下回る転化率では、アセチレンが貫流してエチレンを仕様外にする高い可能性が存在する)。モデリングを、実施例2で説明されたプロセスに従って実施した。実施例3では、FEDE構成のための流量比Rは、4%に等しかった。図7を参照すると、FCDh流出物の統合後に少なくとも96.5%のアセチレン転化率を結果的に維持する第1の水素化反応器内の閾値アセチレン転化率が、水素化供給原料中の分解されたガスがもたらしたCO濃度の関数として示されている。結果は、一般的に用いられているCO範囲内で、第1の水素化反応器内のアセチレン転化率が99%以上であり、アセチレン転化率がFCDh流出物の統合後に少なくとも96.5%を維持することを確保し得ることを示している。
Claims (15)
- オレフィンを生成するための統合システムのアセチレン水素化単位を操作するための方法であって、
分離システムにおいて、第1のオレフィン生成プロセスからの第1のプロセス流出物を少なくとも水素化供給原料とアセチレン枯渇ストリームとに分離することであって、前記水素化供給原料が、少なくともアセチレン、一酸化炭素、および水素を含む、分離することと、
第2のオレフィン生成プロセスからの第2のプロセス流出物の少なくとも一部分を前記分離システムに導入すること、または
前記第2のプロセス流出物の前記少なくとも一部分を、前記分離システムの上流の前記第1のプロセス流出物と組み合わせることであって、
前記第2のプロセス流出物の前記一部分を前記分離システムに導入すること、前記第2のプロセス流出物の前記一部分を前記第1のプロセス流出物と組み合わせること、もしくはそれらの両方が、前記水素化供給原料中の一酸化炭素の濃度を増加させる、導入すること、もしくは組み合わせることのうちの一方または両方と、
前記アセチレン水素化単位において前記水素化供給原料をアセチレン水素化触媒と接触させることであって、前記水素化供給原料中の前記アセチレンの少なくとも一部分の水素化を引き起こして、水素化流出物を生成する、接触させることと、を含み、
前記水素化供給原料中の高濃度の一酸化炭素が、前記アセチレンの前記水素化の反応速度を低減させ、前記反応速度の前記低減が、温度に依存せず、
前記水素化供給原料中の前記高濃度の一酸化炭素が、前記第2のプロセス流出物の前記一部分に起因し、
前記アセチレン水素化単位が、通常の操作温度に対して高温で操作され、通常の操作温度は、前記第2の流出物の前記一部分が、前記分離システムに導入されていないか、前記第1のプロセス流出物と組み合わせられていないか、またはそれらの両方であるときに起こり、前記水素化流出物中のアセチレンの濃度が、閾値アセチレン濃度未満である、方法。 - 前記水素化流出物中のアセチレンの前記濃度が、前記第2のプロセス流出物の前記一部分を前記分離システムに導入する間か、前記第2のプロセス流出物の前記一部分を前記第1のプロセス流出物と組み合わせる間か、またはそれらの両方で、前記閾値アセチレン濃度を上回って増加しない、請求項1に記載の方法。
- 前記閾値アセチレン濃度が、2.0ppmv以下、または1.0ppmv以下である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記アセチレン水素化単位が、少なくとも第1の水素化反応器、および前記第1の水素化反応器の下流にある第2の水素化反応器を含み、
前記アセチレン水素化単位の前記高温が、前記第2のプロセス流出物の前記一部分を統合する直前に、前記第1の水素化反応器内のアセチレン転化率を、閾値アセチレン転化率を超えるまで増加させるために十分であり、前記閾値アセチレン転化率が、前記第2のプロセス流出物の前記一部分の統合前に、前記第1の水素化反応器内で最小のアセチレン転化率であり、それを上回る場合、前記水素化流出物中の前記アセチレン濃度が、前記第2のプロセス流出物の前記一部分を統合した後に、前記閾値アセチレン濃度以下に維持される、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記分離システムが、フロントエンド脱プロパン塔であり、前記第1の水素化反応器内の前記閾値アセチレン転化率が、1/12以下の流量比で0.95以上であり、前記流量比が、前記第2のプロセス流出物がもたらした前記水素化供給原料の一部分の質量流量を、前記第1のプロセス流出物がもたらした前記水素化供給原料の別の部分の質量流量で除算したものである、請求項4に記載の方法。
- 前記分離システムが、フロントエンド脱プロパン塔であり、
流量比が、1/12~1/2であり、前記流量比が、前記第2のプロセス流出物がもたらした前記水素化供給原料の一部分の質量流量を、前記第1のプロセス流出物がもたらした前記水素化供給原料の別の部分の質量流量で除算したものであり、
前記第1の水素化反応器内の前記閾値アセチレン転化率が、min[(-0.00024×CCO+0.5×R+0.942),0.99]から計算された値以上であり、式中、CCOが、前記水素化供給原料の体積百万分率における分解されたガスがもたらした前記水素化供給原料中の一酸化炭素濃度であり、Rが、流量比である、請求項4に記載の方法。 - 前記分離システムが、フロントエンド脱エタン塔であり、前記第1の水素化反応器内の前記閾値アセチレン転化率が、1/2以下の流量比で0.99以上であり、前記流量比が、前記第2のプロセス流出物がもたらした前記水素化供給原料の一部分の質量流量を、前記第1のプロセス流出物がもたらした前記水素化供給原料の別の部分の質量流量で除算したものである、請求項4に記載の方法。
- 前記第2のプロセス流出物の第1の部分を前記分離システムに導入すること、前記第2のプロセス流出物の前記第1の部分を前記分離システムの上流の前記第1のプロセス流出物と組み合わせること、またはそれらの両方であって、前記第2のプロセス流出物の第1の部分を前記分離システムに導入すること、前記第2のプロセス流出物の前記第1の部分を前記第1のプロセス流出物と組み合わせること、もしくはそれらの両方が、前記水素化供給原料中の一酸化炭素の濃度を増加させ、前記アセチレン水素化単位内のアセチレンの転化率を低減させる、導入すること、組み合わせること、またはそれらの両方と、
前記第2のプロセス流出物の残りの部分を前記第2のオレフィン生成プロセスに戻して再循環させることと、
前記アセチレン水素化単位の温度を上昇させて、前記アセチレン水素化単位内のアセチレンの前記転化率を増加させることと、
前記第2のプロセス流出物の少なくとも第2の部分を前記分離システムに送ること、前記第2のプロセス流出物の少なくとも第2の部分を、第1のプロセス流出物および前記分離システムの上流の前記第2のプロセス流出物の前記第1の部分と組み合わせること、またはそれらの両方であって、前記第2のプロセス流出物の少なくとも第2の部分を統合することが、前記水素化供給原料中の前記一酸化炭素の濃度をさらに増加させ、前記アセチレン水素化単位内の前記アセチレンの転化率を低減させる、送ること、組み合わせること、またはそれらの両方と、をさらに含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第2のプロセス流出物の前記第1の部分がもたらした前記炭化水素供給原料の一部分の質量流量が、前記第1のプロセス流出物がもたらした前記水素化供給原料の別の部分の前記質量流量の0%超、かつ12%以下である、請求項8に記載の方法。
- 前記第2のプロセス流出物の少なくとも一部分を導入する前に、前記第1のプロセス流出物の一酸化炭素濃度を増加させることをさらに含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2のプロセス流出物の前記一部分を導入した後、前記第1のプロセス流出物中の一酸化炭素の濃度を減少させることをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記アセチレン水素化単位が、前記第2の水素化反応器の下流の第3の水素化反応器を含む、請求項4~11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水素化供給原料が、少なくとも1つの生成物を含み、前記少なくとも1つの生成物が、エチレン、プロピレン、メタン、エタン、プロパン、またはこれらの組み合わせのうちの1つ以上を含む、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1のプロセス流出物が、蒸気分解システムからの分解されたガスであり、前記第2のプロセス流出物が、流動接触分解(FCDh)システムからの流動接触分解流出物である、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。
- 流動接触脱水素(FCDh)システムからの流動接触脱水素(FCDh)流出物を統合する蒸気分解システムのアセチレン水素化単位を操作するための方法であって、
蒸気分解単位内の第1の炭化水素供給原料の少なくとも一部分を分解して、分解されたガスを生成することと、
前記分解されたガスを、分離システムにおいて、少なくとも水素化供給原料とアセチレン枯渇ストリームとに分離することであって、前記水素化供給原料が、少なくともアセチレン、一酸化炭素、水素、および少なくとも1つの生成物を含む、分離することと、
少なくとも第1の水素化反応器および第2の水素化反応器を含む前記アセチレン水素化単位において、前記水素化供給原料をアセチレン水素化触媒と接触させることであって、前記水素化供給原料中の前記アセチレンの少なくとも一部分の水素化を引き起こして、水素化流出物を生成する、接触させることと、
前記第1の水素化反応器内のアセチレンの転化率が、閾値アセチレン転化率以上であるように、前記水素化供給原料の温度を上昇させることであって、前記閾値アセチレン転化率が、前記FCDh流出物の前記一部分の統合前に、前記第1の水素化反応器内で最小のアセチレン転化率であり、それを上回る場合、前記水素化流出物中の前記アセチレン濃度が、前記FCDh流出物の前記一部分を統合した後に、前記閾値アセチレン濃度以下に維持される、上昇させることと、
前記FCDhシステム内の第2の炭化水素供給原料の少なくとも一部分を脱水素化して、前記FCDh流出物を生成することであって、前記FCDh流出物が、前記分解されたガス中の一酸化炭素の濃度よりも高い一酸化炭素の濃度を有する、生成することと、
前記FCDh流出物の少なくとも一部分を前記分離システムに導入すること、前記FCDh流出物の少なくとも一部分を前記分離システムの上流の前記分解されたガスと組み合わせること、またはそれらの両方であって、前記FCDh流出物の少なくとも一部分を前記分離システムに導入すること、前記FCDh流出物の少なくとも一部分を前記分解されたガスと組み合わせること、またはそれらの両方が、前記水素化供給原料中の一酸化炭素の濃度を増加させる、導入すること、組み合わせること、またはそれらの両方と、を含み、
前記FCDhの前記一部分に起因する前記水素化供給原料中の高濃度の一酸化炭素が、前記アセチレンの前記水素化の反応速度を低減させ、前記反応速度の前記低減が、温度に依存せず、
通常の操作温度に対して前記高温の前記アセチレン水素化単位が、水素化流出物中のアセチレンの前記濃度を閾値アセチレン濃度以下に維持し、通常の操作温度は、前記FCDh流出物の前記一部分が、前記分離システムに導入されていないとき、分解されたガスと組み合わせられていないとき、またはそれらの両方のときに生じる、方法。
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