專利名稱：生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法，和一種生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的集成系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年，地球上天然氣資源的開發(fā)和利用正引起越來(lái)越多的關(guān)注。與油類相關(guān)的天然氣的不利之處在于從氣源難以向市場(chǎng)運(yùn)輸大量天然氣。有效運(yùn)輸天然氣的一個(gè)方法是將天然氣液化和運(yùn)輸液化的天然氣(LNG)。另一個(gè)方法是利用氣轉(zhuǎn)化為油(GtL)方法將天然氣中的甲烷轉(zhuǎn)化成液體烴。GtL產(chǎn)品通常為液體且可以用與傳統(tǒng)油和油類產(chǎn)品類似的方法運(yùn)輸。除了甲烷之外，天然氣通常還包含其它烴類，如乙烷、丙烷和丁烷。這樣的天然氣被稱為濕氣。后兩者可以加入到LPG池中，但是，乙烷不可以。此外，由于多種原因，向LNG 或GtL方法供給的天然氣中乙烷含量受到限制，因此，向LNG或GtL方法供給天然氣之前必須從天然氣中去除大部分乙烷。盡管乙烷的應(yīng)用受到限制，但是，通常將乙烷在爐中燃燒以提供熱量；其對(duì)應(yīng)的烯烴乙烯為一種具有廣泛的用途的基本化學(xué)品，且具有巨大的商業(yè)價(jià)值。乙烷可以轉(zhuǎn)化為乙烯，例如，利用加熱裂化方法。隨后，乙烯可以用于生產(chǎn)例如聚乙烯、苯乙烯或單乙二醇。乙烷向乙烯的轉(zhuǎn)化是高度吸熱的并需要大量的能量輸入。此外，乙烷轉(zhuǎn)化為乙烯的方法(特別是在后端加工部分)和之后的乙烯轉(zhuǎn)化工藝的費(fèi)用高昂，并且需要最小的乙烯生產(chǎn)能力以使其經(jīng)濟(jì)。當(dāng)天然氣中的乙烷含量過(guò)低而無(wú)法得到足夠的乙烷時(shí)，乙烷/乙烯的轉(zhuǎn)化途徑就失去了吸引力。在從相對(duì)小的油藏中提取天然氣，特別是那些位于偏遠(yuǎn)隔絕地方的油藏(也稱為滯留天然氣)，上述問(wèn)題就變得越發(fā)顯著了。當(dāng)然，所述滯留天然氣可以轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG或GtL產(chǎn)品。然而，這需要滯留氣藏維持最小的每日生產(chǎn)水平，以使投資有價(jià)值。通常，這種滯留天然氣藏?zé)o法實(shí)現(xiàn)足夠的生產(chǎn)水平以維持GtL或LNG工廠。此外，同時(shí)產(chǎn)生出不足以維持乙烷轉(zhuǎn)化為乙烯的工藝和隨后的乙烯轉(zhuǎn)化工藝的乙烷。已經(jīng)有建議將乙燒蒸汽裂化裝置與含氧化合物(oxygenate)-至-烯烴(OTO)的方法相結(jié)合，這可以生產(chǎn)出額外的乙烯。例如，C. Eng等人(C. Eng, E. Arnold, E Vora,T.Fuglerud, S. Kvisle, H. Nilsen, Integration of the U0P/HYDR0 MTO Process intoEthylene plants, 10th Ethylene Producers' Conference, New Orleans, USA, 1998)已經(jīng)建議將UOP的甲醇-至-烯烴(MTO)的方法與石腦油或乙烷進(jìn)汽裂化裝置相結(jié)合。該建議中提到通過(guò)結(jié)合兩種方法可以生產(chǎn)足夠的乙烯，并且同時(shí)生產(chǎn)出有價(jià)值的丙烯。C. Eng等人提到的不利之處在于波動(dòng)的甲醇價(jià)格，而甲醇是MTO反應(yīng)的主要進(jìn)料。在WO 2009/039948 A2中，建議用結(jié)合的蒸汽裂化和0T0方法制備乙烯和丙烯。根據(jù)TO 2009/039948 A2，在該方法中，通過(guò)梳理兩種方法的后段，得到了特別的優(yōu)勢(shì)。所述甲醇原料由甲烷生產(chǎn)，因此需要足夠的甲烷供給。
在US2005/0038304中公開了一種用于由OTO系統(tǒng)和蒸汽裂化系統(tǒng)生產(chǎn)乙烯和丙烯的集成體系。根據(jù)US2005/0038304，在該方法中，通過(guò)梳理兩種方法的后段，得到了特別的優(yōu)勢(shì)。用于OTO方法的甲醇原料是由合成氣生產(chǎn)的。然而，根據(jù)US2005/0038304，由于合成氣生產(chǎn)工藝的吸熱性質(zhì)，由合成氣生產(chǎn)甲醇需要高能量,所述吸熱的合成氣生產(chǎn)工藝通常為蒸汽甲烷重整。如上文中所述，乙烯為生產(chǎn)單乙二醇的合適的中間體。單乙二醇在室溫下為液體，因此適合運(yùn)輸。單乙二醇是通過(guò)首先使環(huán)氧乙烷的乙烯氧化制成的。乙烯轉(zhuǎn)化為單乙二醇的缺點(diǎn)在于作為乙烯氧化工藝的副產(chǎn)物產(chǎn)生二氧化碳。該二氧化碳沒(méi)有更多的用途，因此必須將其回收或者將其捕獲并儲(chǔ)存，以減少二氧化碳對(duì)所述方法的不利后果。在本領(lǐng)域中，需要通過(guò)集成的乙烷 裂化和OTO工藝以減少二氧化碳產(chǎn)生的方式制備環(huán)氧乙烷和任選的單乙二醇的方法。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用環(huán)氧乙烷和任選的單乙二醇制備中產(chǎn)生的二氧化碳的至少一部分合成至少甲烷和/或DME (其可以用作OTO方法的原料)可以減少上述方法的二氧化
碳產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法，其包括a)裂化條件下，在裂化區(qū)裂化含乙烷的進(jìn)料以獲得烯烴(至少包括乙烯)和氫氣;b)在含氧化合物-至-烯烴的區(qū)使含氧化合物原料轉(zhuǎn)化以獲得烯烴(至少包括乙烯)；c)將步驟(a)和/或(b)得到的至少部分乙烯與含氧進(jìn)料一起提供給乙烯氧化區(qū)，并使乙烯氧化，以至少獲得環(huán)氧乙烷和二氧化碳；且其中通過(guò)將步驟(C)得到的二氧化碳和含氫進(jìn)料提供給含氧化合物合成區(qū)并合成含氧化合物，以獲得至少部分含氧化合物原料，所述含氫進(jìn)料包含步驟(a)得到的氫。


圖I是本發(fā)明的生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的集成體系的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的方法旨在生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，以及任選地生產(chǎn)單乙二醇(MEG)、低級(jí)烯烴(特別是乙烯和丙烯)和苯乙烯。在所述方法中，通過(guò)使乙烯氧化來(lái)獲得所述環(huán)氧乙烷。一些方法，如乙烷裂化或含氧化合物-至-烯烴(OTO)的方法可以生產(chǎn)乙烯。所述乙烷裂化和所述OTO方法通常由不同的原料生產(chǎn)乙烯。如果是乙烷裂化步驟，進(jìn)料優(yōu)選為含乙烷的進(jìn)料。相反，所述OTO步驟使用含有含氧化合物的進(jìn)料。優(yōu)選的含氧化合物包括烷基醇和烷基醚，更優(yōu)選甲醇、乙醇、丙醇和/或二甲醚(DME)，甚至更優(yōu)選甲醇和/或二甲醚(DME)。在本方法的步驟(a)中，含乙烷的進(jìn)料供給到裂化區(qū)并裂化。得到的裂化產(chǎn)物包括烯烴和氫氣。在本方法的步驟(b)中，含氧化合物進(jìn)料供給到含氧化合物-至-烯烴的區(qū)并轉(zhuǎn)化以至少獲得烯烴。在本發(fā)明的方法中，通過(guò)向乙烯氧化區(qū)(還被稱為EO區(qū))供給至少部分乙烯與含氧進(jìn)料，使得由乙烷裂化步驟(a)和/或OTO步驟(b)得到的，優(yōu)選由步驟(a)和(b)共同得到的乙烯的至少一部分氧化為環(huán)氧乙烷。優(yōu)選地，環(huán)氧乙烷進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為單乙二醇(MEG)。MEG為液體，因此可以比環(huán)氧乙烷更方便地運(yùn)輸并儲(chǔ)存。優(yōu)選地，所述EO區(qū)為較大的單乙二醇合成區(qū)的一部分，即第二含氧化合物合成區(qū)，還被稱為MEG區(qū)。優(yōu)選地，所述MEG區(qū)包括第一部分(包括EO區(qū)的)和環(huán)氧乙烷水解的第二部分。通過(guò)向環(huán)氧乙烷水解區(qū)供給環(huán)氧乙烷與含水進(jìn)料并將環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化為MEG，而合成MEG。任選地，所述環(huán)氧乙烷首先與二氧化碳反應(yīng)形成碳酸亞乙酯，隨后所述碳酸亞乙酯水解得到MEG和二氧化碳，此處參考例如US2008139853，其通過(guò)引用結(jié)合于本文中。通常，通過(guò)使乙烯氧化以形成環(huán)氧乙烷來(lái)使乙烯轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷。
環(huán)氧乙烷方法的副產(chǎn)物為二氧化碳。在乙烯與氧反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷的過(guò)程中，二氧化碳的形成是由于部分乙烯完全氧化為二氧化碳。所述二氧化碳通常作為部分EO區(qū)的流出物而獲得，所述流出物還包含環(huán)氧乙烷。這是廢二氧化碳，需要回收或者捕獲并存儲(chǔ)。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)包括乙烷裂化步驟和含氧化合物-至-烯烴(OTO)步驟的集成方法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，利用由環(huán)氧乙烷步驟(C)產(chǎn)生的至少部分二氧化碳(也被稱為步驟(C)得到的二氧化碳或來(lái)自EO的二氧化碳)來(lái)合成含氧化合物實(shí)現(xiàn)了原料的協(xié)同利用。這些含氧化合物隨后被送入OTO反應(yīng)以進(jìn)一步形成烯烴。由于用于生產(chǎn)含氧化合物的至少部分碳是由廢二氧化碳獲得的，因此通過(guò)利用來(lái)自EO的二氧化碳，降低了二氧化碳對(duì)生產(chǎn)含氧化合物的不利后果。通過(guò)向含氧化合物合成區(qū)提供部分來(lái)自EO的二氧化碳，可以減少合成含氧化合物所需的合成氣的量。所述合成氣通常利用基本上的純氧氣或至少富含氧的空氣由烴的部分氧化產(chǎn)生。純氧氣的生產(chǎn)是高耗能的，因此合成氣需求的減少也減少了對(duì)氧氣的需求，其結(jié)果導(dǎo)致降低能耗和減少二氧化碳產(chǎn)生。而且，由于需要較小的氧氣生產(chǎn)裝置，也可以減少投資。通過(guò)利用由步驟(a)中裂化含乙烷進(jìn)料產(chǎn)生的至少部分氫氣合成含氧化合物，獲得了進(jìn)一步的協(xié)同效果。通過(guò)向含氧化合物合成區(qū)提供由步驟(a)中裂化含乙烷進(jìn)料產(chǎn)生的部分氫氣，可以加入更多來(lái)自EO的二氧化碳，并因此可以捕獲更多來(lái)自EO的二氧化碳成為由本發(fā)明方法產(chǎn)生的甲醇、乙烯和其他產(chǎn)物的形式。在本發(fā)明的方法中，將至少部分來(lái)自EO的二氧化碳提供給含氧化合物合成區(qū)。優(yōu)選地，所述二氧化碳由OE區(qū)流出物中分離以獲得分離的含二氧化碳的流。優(yōu)選地，將所述EO區(qū)流出物進(jìn)一步處理，以在MEG區(qū)使環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化為MEG。由MEG區(qū)獲得MEG區(qū)流出物，其包含MEG和二氧化碳。適當(dāng)?shù)?，通過(guò)使MEG區(qū)流出物冷卻至MEG的沸點(diǎn)以下溫度，可以從MEG區(qū)流出物中分離出二氧化碳，該二氧化碳也被稱為來(lái)自MEG的二氧化碳。由于通過(guò)將環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化為MEG沒(méi)有產(chǎn)生額外的二氧化碳，因此來(lái)自MEG的二氧化碳與來(lái)自EO的二氧化碳相同。通過(guò)再利用二氧化碳合成含氧化合物，減少了二氧化碳對(duì)于生產(chǎn)EO的不利后果。進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)在于，來(lái)自EO或MEG區(qū)的含二氧化碳的流主要包含二氧化碳和(根據(jù)流的溫度)蒸汽。優(yōu)選地，所述流包含基于流的摩爾總量的SO-IOOmol %的二氧化碳和蒸汽。更優(yōu)選地，含二氧化碳的流基本上只包含二氧化碳，以及任選地包含蒸汽。由于沒(méi)有向含氧化合物合成區(qū)引入大量惰性氣體，例如014、隊(duì)和Ar，所述流特別適合用于含氧化合物合成方法。然而，如果含二氧化碳的流包含大量其他不需要的化合物(例如環(huán)氧乙烷)，那么優(yōu)選地，在引入含氧化合物合成區(qū)之前處理所述流以去除這種化合物。通常，在乙烯氧化為EO的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)少量氯化物。其結(jié)果，由EO或MEG區(qū)得到的含二氧化碳的流可能包含烷基氯化物。由EO或MEG區(qū)得到的含二氧化碳的流中的烷基氯化物含量可以利用已知的測(cè)定氣流組成的分析方法(如氣相色譜法)進(jìn)行測(cè)定。當(dāng)由EO或MEG區(qū)得到的含二氧化碳的流包含烷基氯化物時(shí)，優(yōu)選地，首先處理由EO或MEG區(qū)得到的含二氧化碳的流以去除烷基氯化物?？梢岳萌魏魏线m的從氣流中去除氯的方法去除所述氯。一種這類方法包括在萃取單元汽提或萃取烷基氯化物。其他合適的方法包括用膜去除烷基氯化物。與MEG合成集成的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)生產(chǎn)MEG的方法可以在MEG區(qū)除生成MEG之外，生成少量的其他含氧化合物，例如二乙二醇。這些含氧化合物可以適當(dāng)?shù)貜乃肕EG、區(qū)流出物中分離，并作為部分含氧化合物進(jìn)料提供給OTO區(qū)。本發(fā)明的方法中，通過(guò)利用來(lái)自EO的二氧化碳生成至少部分進(jìn)料到OTO區(qū)的含氧化合物達(dá)到了協(xié)同效果。其結(jié)果，所述來(lái)自EO的二氧化碳不再會(huì)消散在大氣中或被捕獲和儲(chǔ)存，而是用于生產(chǎn)有價(jià)值的含氧化合物。而且，所述來(lái)自EO的二氧化碳不會(huì)包含大量的惰性氣體如N2、Ar或CH4。這些惰性氣體通?？梢源嬖谟谔烊粴饣騼艋难鯕庵?提供這兩種氣體以生成用于生產(chǎn)甲醇的合成氣)。通過(guò)向含氧化合物合成區(qū)提供來(lái)自EO的二氧化碳作為部分進(jìn)料，可以減少該進(jìn)料中惰性氣體的含量。由于本發(fā)明的方法允許使用混合的原料(例如主要為甲烷/乙烷原料)生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，因此達(dá)到了進(jìn)一步的協(xié)同效果。在該例中，所述原料分成主要含乙烷的流，其裂化為乙烯，以及主要含甲烷的流，其轉(zhuǎn)化為合成氣并隨后轉(zhuǎn)化為甲醇和/或DME。利用OTO方法，所述甲醇和/或DME可以轉(zhuǎn)化為乙烯。其結(jié)果，所述乙烯和MEG生產(chǎn)不易受甲烷或乙烷的進(jìn)料供給變化的影響。如上所述，來(lái)自EO的二氧化碳用于生產(chǎn)步驟(b)中提供給OTO區(qū)的至少部分含氧化合物原料?？梢陨扇魏魏线m的含氧化合物或含氧化合物的混合物，特別是烷基醇和烷基醚，優(yōu)選甲醇和/或DME。在本發(fā)明的方法中，來(lái)自EO的二氧化碳和含氫進(jìn)料提供給含氧化合物合成區(qū)。在含氧化合物合成區(qū)，可由氫和二氧化碳直接生成甲醇。如下式，氫可與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇C02+3H2 — CH30H+H20。優(yōu)選地，含氫進(jìn)料還包含一氧化碳。如下式，所述氫還可與一氧化碳反應(yīng)也生成甲醇C0+2H2 — CH3OH。優(yōu)選地，向含氧化合物合成區(qū)提供二氧化碳、氫以及優(yōu)選的一氧化碳，其中摩爾比例范圍是2.0至3.0，優(yōu)選2.0至2. 2。此處摩爾比例定義為摩爾比例=(#mo I H2-# mo I CO2) / (#mol C0+#mol CO2)。當(dāng)存在一氧化碳以將氫氣轉(zhuǎn)化為甲醇時(shí)，優(yōu)選地，氫氣、一氧化碳和二氧化碳的混合物中二氧化碳的濃度是混合物中氫氣、一氧化碳和二氧化碳的總摩爾數(shù)的0. l-25mol%，優(yōu)選3-15mol%,更優(yōu)選4-10mol%。合成氣中二氧化碳的含量相對(duì)于CO應(yīng)足夠高以便保持適當(dāng)高的反應(yīng)溫度并使不需要的副產(chǎn)物(如石蠟)的量最小。同時(shí)，二氧化碳相對(duì)于一氧化碳的含量不應(yīng)該太高，以便基于供給到含氧化合物合成區(qū)的氫，二氧化碳與氫的反應(yīng)產(chǎn)生較少甲醇。此外，二氧化碳與氫的反應(yīng)還產(chǎn)生水。如果存在的水濃度高，則水會(huì)使含氧化合物的合成催化劑失活。在含氧化合物合成區(qū)，所述氫、二氧化碳以及優(yōu)選的一氧化碳在合適的催化劑存在下轉(zhuǎn)化為甲醇。所述催化劑為本領(lǐng)域中已知的，例如記載于WO 2006/020083(其通過(guò)引用結(jié)合于本文中)中的催化劑。適合于由氫、二氧化碳和優(yōu)選的一氧化碳合成甲醇的催化劑包括-選自銅、銀、鋅、硼、鎂、鋁、釩、鉻、錳、鎵、鈀、鋨和鋯中至少一種元素的氧化物。優(yōu)選地，所述催化劑為銅和鋅基催化劑，更優(yōu)選為銅、氧化銅和氧化鋅的形式。-銅基催化劑，其包含選自銀、鋅、硼、鎂、鋁、釩、鉻、錳、鎵、鈀、鋨和鋯中至少一種 元素的氧化物。優(yōu)選地，所述催化劑含有氧化銅以及選自鋅、鎂、鋁、鉻和鋯中至少一種元素的氧化物。-選自以下的催化劑氧化銅、氧化鋅和氧化鋁。更優(yōu)選地，所述催化劑包含銅和鋅的氧化物。-催化劑,其包含氧化銅、氧化鋅和至少一種其它氧化物。優(yōu)選地,所述至少一種其它氧化物選自氧化錯(cuò)、氧化鉻、氧化fL、氧化鎂、氧化招、氧化鈦、氧化鉿、氧化鑰、氧化鶴、氧化猛。特別合適的催化劑包括含有催化劑總重的10-70wt%的氧化銅的催化劑。優(yōu)選包含催化劑總重的15-68wt%的氧化銅,更優(yōu)選包含催化劑總重的20-65wt%的氧化銅。 優(yōu)選地，所述催化劑還可含有催化劑總重的3_30wt%的氧化鋅。優(yōu)選含有催化劑總重的4-27wt%的氧化鋅，更優(yōu)選含有催化劑總重的5-24wt%的氧化鋅。包含氧化銅和氧化鋅的催化劑優(yōu)選地以可在寬范圍內(nèi)變化的氧化銅與氧化鋅的比例包含氧化銅和氧化鋅。優(yōu)選地，所述催化劑包含氧化銅和氧化鋅，其中Cu Zn原子比的范圍是0.5 I至20 1，優(yōu)選0.7 I至15 1，更優(yōu)選0.8 : I至5 : I。所述催化劑可以根據(jù)常規(guī)方法制備。所述方法的實(shí)例可以在序列號(hào)為6，114，279、6，054，497,5, 767，039,5, 045，520,5, 254，520,5, 610，202,4, 666，945,4, 455，394、4，565，803、5，385，949的美國(guó)專利中找到，每個(gè)專利的內(nèi)容都通過(guò)弓I用全部結(jié)合于本文中?？赏ㄟ^(guò)任何常規(guī)的甲醇合成方法，在含氧化合物合成區(qū)合成甲醇。所述方法的實(shí)例包括間歇法和連續(xù)法。優(yōu)選連續(xù)法。管式床法和流化床法為連續(xù)法中特別優(yōu)選的類型。甲醇合成方法在寬的溫度范圍內(nèi)都有效。優(yōu)選地，在含氧化合物合成區(qū)，在150-450°C，較優(yōu)選175-350°C，更優(yōu)選200-300°C的溫度范圍內(nèi)，通過(guò)使氫、二氧化碳和優(yōu)選的一氧化碳與催化劑接觸合成甲醇。甲醇合成方法在寬的壓力范圍內(nèi)都有效。優(yōu)選地，在含氧化合物合成區(qū)，在15-125個(gè)大氣壓,較優(yōu)選20-100個(gè)大氣壓,更優(yōu)選25-75個(gè)大氣壓的壓力范圍內(nèi)，通過(guò)使氫、二氧化碳和優(yōu)選的一氧化碳與催化劑接觸合成甲醇。
對(duì)于甲醇的合成，在含氧化合物合成區(qū)，氣體的時(shí)空速度根據(jù)所用的連續(xù)法的類型而變化。優(yōu)選地，通過(guò)催化劑床層的氣體流的氣體時(shí)空速度是SOhr—1至50，OOOhr'優(yōu)選地，通過(guò)催化劑床層的氣體流的氣體時(shí)空速度是約250111"-1至25，OOOhr—1，更優(yōu)選為約500hr 1 至 10, OOOhr、如上文所述的甲醇合成方法可以生成多種作為副產(chǎn)物的含氧化合物，其包括醛類和其它醇類。所述副產(chǎn)物也是OTO反應(yīng)中適合的反應(yīng)物。必要的話，在向OTO區(qū)提供含氧化合物合成區(qū)流出物以形成至少部分含氧化合物進(jìn)料之前，可以從含氧化合物合成區(qū)的流出物中去除其它不太希望有的副產(chǎn)物。其他合適的且優(yōu)選的可在含氧化合物合成區(qū)合成的含氧化合物為二甲醚(DME)。DME可直接由步驟(a)得到的氫以及一氧化碳和二氧化碳中的至少一種合成，但是優(yōu)選由 甲醇合成，如上所述，其至少部分由步驟(a)得到的氫生成。任選地，DME由甲醇和氫、二氧化碳以及優(yōu)選的一氧化碳得到。甲醇向DME的轉(zhuǎn)化為本領(lǐng)域中已知的。該轉(zhuǎn)化為一種平衡反應(yīng)。在該轉(zhuǎn)化中，醇在升高的溫度下與催化劑接觸。在EP-A340576中，記載了一系列可能的催化劑。這些催化劑包括鐵、銅、錫、錳和鋁的氯化物，以及銅、鉻和鋁的硫酸鹽。還可以用鈦、鋁或鋇的氧化物。優(yōu)選的催化劑包括氧化鋁和硅酸鋁。氧化鋁為特別優(yōu)選的催化齊U，尤其是Y-氧化鋁。盡管甲醇可以在液相中，但是，優(yōu)選該方法在使得甲醇處于氣相的情況下進(jìn)行。在這種情況下，反應(yīng)適合在140至500°C，優(yōu)選200至400°C的溫度，以及I至50bar，優(yōu)選8-12bar的壓力下進(jìn)行，精確的選擇取決于催化劑的酸度。鑒于甲醇向DME轉(zhuǎn)化的放熱性質(zhì)，該轉(zhuǎn)化適當(dāng)進(jìn)行的同時(shí)使包含第一催化劑的反應(yīng)混合物冷卻以使DME收率最大。合適地，甲醇生成DME的反應(yīng)發(fā)生于含氧化合物合成區(qū)的單獨(dú)部分。在部分合成的甲醇轉(zhuǎn)化為DME的情況下，則含氧化合物區(qū)的流出物可能包含任何比例的甲醇和DME。優(yōu)選地，DME與甲醇的比例為重量比，其范圍是0. 5 I至100 1，更優(yōu)選2 : I至20 : I。合適地，甲醇向DME轉(zhuǎn)化的反應(yīng)為趨向平衡的反應(yīng)。這包括DME與甲醇的重量比可以從2 : I到6 : I變化。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以通過(guò)應(yīng)用不同的反應(yīng)條件和/或通過(guò)添加或取出任何反應(yīng)物，決定改變所述平衡。在本發(fā)明的方法中，至少部分含氧化合物進(jìn)料為通過(guò)使來(lái)自EO的二氧化碳與至少氫反應(yīng)生成的甲醇和/或DME。所述含氫進(jìn)料可以為任何可得的含氫進(jìn)料。特別合適的含氫進(jìn)料為包含由制備合成氣的方法得到的含合成氣的進(jìn)料。這種制備合成氣的方法優(yōu)選包括非催化的部分氧化法、催化的部分氧化法、蒸汽甲烷重整法、自熱重整法和水煤氣轉(zhuǎn)化法。盡管水煤氣轉(zhuǎn)化法在原則上并不是制備合成氣的方法，但是水煤氣轉(zhuǎn)化法的流出物通常包含氫一氧化碳、二氧化碳和氫。如上文中摩爾比例的定義所示的，所述水煤氣轉(zhuǎn)化不會(huì)影響所得的摩爾比例。所述含氫進(jìn)料還可包含由制備合成氣的多種方法得到的合成氣。優(yōu)選的含氫進(jìn)料是那些包含具有如上所定義的氫和一氧化碳和/或二氧化碳摩爾比的合成氣的進(jìn)料，所述摩爾比例高于合成甲醇的優(yōu)選比例，即碳不足的含氫進(jìn)料。優(yōu)選地，使用含少量二氧化碳或不含二氧化碳的合成氣。當(dāng)使用含少量二氧化碳或不含二氧化碳的合成氣時(shí)，可以加入更多來(lái)自EO的二氧化碳，并將較少的惰性氣體引入含氧化合物合成區(qū)，因此優(yōu)選這種含少量二氧化碳的合成氣是含合成氣總摩爾數(shù)的0-8mol %,更優(yōu)選0. l-3mol %,還更優(yōu)選0. 2-2. 5mol %的二氧化碳的合成氣。
所述低二氧化碳合成氣優(yōu)選由制備合成氣的非催化部分氧化法生產(chǎn)。部分氧化催化劑在水存在下，通常引起某些水煤氣轉(zhuǎn)化。其結(jié)果，一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳。另外的優(yōu)勢(shì)在于非催化部分氧化法不需要向工藝中加入大量的水。例如非催化部分氧化法。產(chǎn)生大量二氧化碳的方法包括，例如蒸汽甲烷重整。因此，不太優(yōu)選使用來(lái)自蒸汽甲烷重整法的合成氣。本發(fā)明的方法包括某些實(shí)施方式，其中提供來(lái)自EO的二氧化碳和/或使其與合成氣生產(chǎn)方法的流出物混合，以及隨后至少部分流出物，任選在水煤氣轉(zhuǎn)化步驟中處理后，用于含氧化合物的合成方法。使用一部分合成氣流(其剩余部分用作費(fèi)-托法的進(jìn)料)的另外優(yōu)勢(shì)在于，合成氣流中的二氧化碳可以主要導(dǎo)向含氧化合物合成法而不是費(fèi)-托法(在費(fèi)-托法中二氧化碳被看成不希望有的惰性氣體)方向進(jìn)行。含氫進(jìn)料含有本發(fā)明方法的步驟(a)產(chǎn)生的氫。該氫是作為聯(lián)產(chǎn)品得到的，且不會(huì)在為主要反應(yīng)產(chǎn)物乙烯所需之上再增加額外的二氧化碳。 其他合適的含氫進(jìn)料是包括本發(fā)明方法的步驟(b)產(chǎn)生的氫的進(jìn)料。所述氫是作為聯(lián)產(chǎn)品得到的，且不會(huì)在為主要反應(yīng)產(chǎn)物乙烯所需之上再增加額外的二氧化碳。如上所述，優(yōu)選同時(shí)使用二氧化碳和一氧化碳合成含氧化合物，然而，還優(yōu)選將來(lái)自EO的二氧化碳與富含氫的含氫進(jìn)料聯(lián)合,因此優(yōu)選合成氣至少與氫聯(lián)合(例如由本發(fā)明方法的步驟(a)得到的氫)以形成含氫進(jìn)料。例如主要含摩爾比例為1.6的氫和一氧化碳的合成氣，可以與氫聯(lián)合(例如由本發(fā)明方法的步驟(a)得到的氫)以形成含氫進(jìn)料，所述含氫進(jìn)料可以與至少部分來(lái)自EO的二氧化碳混合。優(yōu)選地，將足量的來(lái)自EO的二氧化碳加到合成氣中，以提供基于混合物中氫、一氧化碳和二氧化碳的摩爾總數(shù)的二氧化碳濃度為 0. l-25mol %，優(yōu)選為 3-15mol %，更優(yōu)選為 4-1OmoI %。如上所述，優(yōu)選地，使用含少量二氧化碳或不含二氧化碳的合成氣。所述來(lái)自EO的二氧化碳包含少量惰性氣體或不含惰性氣體，如Ar、N2或CH4。當(dāng)使用含少量二氧化碳或不含二氧化碳的合成氣時(shí)，可以加入更多來(lái)自EO的二氧化碳，并將較少惰性氣體引入含氧化合物合成區(qū)中。因此產(chǎn)生了較少的廢二氧化碳，否則需要回收或捕獲并儲(chǔ)存該廢二氧化碳。在本方法的步驟(a)中，產(chǎn)生烯烴(包括乙烯)，通常所述烯烴與任何其他化合物一起作為含烯烴(包括乙烯)的裂化區(qū)流出物離開裂化區(qū)。優(yōu)選地，在提供給MEG區(qū)之前，所述乙烯與裂化區(qū)流出物的剩余物(例如氫和丙烯)分離。所述乙烯可以利用本領(lǐng)域中任何合適的方法分離。例如可參考US2005/0038304。在本方法的步驟(b)中，也產(chǎn)生烯烴(包括乙烯)，其通常作為部分OTO區(qū)的流出物離開OTO區(qū)。至于步驟(a)中產(chǎn)生的乙烯，優(yōu)選地，向EO區(qū)提供任何乙烯之前，與OTO區(qū)流出物的剩余物分離。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有利的是，將至少部分裂化區(qū)流出物與OTO區(qū)流出物在分離乙烯之前合并形成結(jié)合的流出物。通過(guò)使乙烯從結(jié)合的流出物中，而不是從分離的流出物中分離，可以有效利用本方法的后端設(shè)備。通過(guò)使裂化區(qū)流出物和OTO區(qū)流出物結(jié)合，得到進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)。在本方法的步驟(a)中，產(chǎn)生大量的氫。然而,在本方法的步驟(b)中，也產(chǎn)生一些氫。因此，所述OTO區(qū)流出物也可以含少量的氫，通常是OTO區(qū)流出物中總烴含量的0. 05-lwt%。然而，OTO區(qū)流出物中的氫量相對(duì)較少，從OTO區(qū)流出物的剩余物中分離氫并不值得。通過(guò)使至少部分裂化區(qū)流出物和至少部分OTO區(qū)流出物結(jié)合成為結(jié)合的流出物，并隨后從結(jié)合的流出物中分離氫，不僅可以回收裂化區(qū)流出物中的部分或全部氫,還可以回收OTO區(qū)流出物中的至少部分氫。所述氫可以利用本領(lǐng)域已知的任何合適的方法(例如低溫蒸餾、變壓吸附)分離，由此優(yōu)先吸收含氫氣流中的氫，而沒(méi)有吸收雜質(zhì)，或通過(guò)氫滲透膜吸收。由結(jié)合的流出物中得到的氫可適合用于形成至少部分含氫進(jìn)料，與來(lái)自EO的二氧化碳一起提供給含氧化合物合成區(qū)。通過(guò)使裂化區(qū)和OTO區(qū)的流出物結(jié)合，也回收OTO區(qū)流出物中的氫。由此，加到提供給含氧化合物合成區(qū)以合成含氧化合物的油田二氧化碳和合成氣中的可利用氫量增加。因此，更多油田二氧化碳可以提供給含氧化合物合成區(qū)，并因此更多的二氧化碳以甲烷、乙烯和其他產(chǎn)物的形式被捕捉。通過(guò)使至少部分裂化區(qū)流出物和至少部分OTO區(qū)流出物結(jié)合形成結(jié)合的流出物，步驟(a)和步驟(b)中得到的至少部分烯烴也在一個(gè)流中結(jié)合。
從步驟(a)的裂化區(qū)得到的裂化區(qū)流出物主要包含乙烯，但也可以包含裂化區(qū)流出物中乙烯總重的最高達(dá)2wt%的丙烯。該丙烯的量不可經(jīng)濟(jì)地回收，然而，通過(guò)使由步驟(a)的裂化區(qū)得到的烯烴和由步驟(b)的OTO區(qū)得到的烯烴結(jié)合，S卩，使至少部分裂化區(qū)流出物和至少部分OTO區(qū)流出物結(jié)合形成結(jié)合的流出物，得到的結(jié)合的流出物包含結(jié)合的流出物中總烴含量的10-40%的丙烯。結(jié)合的流出物中高丙烯含量是由OTO區(qū)流出物中高丙烯含量引起的。OTO方法產(chǎn)生混合烯烴，其包含OTO區(qū)流出物中總烴含量的5-80wt%的乙烯和10-80wt%的丙烯。通過(guò)使裂化區(qū)和OTO區(qū)流出物結(jié)合，還可以經(jīng)濟(jì)地回收裂化區(qū)流出物中的丙烯。任選在處理去除雜質(zhì)之后，所述丙烯可以用作聚丙烯生產(chǎn)方法的原料。聚丙烯生產(chǎn)方法是本領(lǐng)域中熟知的。除烯烴和氫外，所述OTO方法還產(chǎn)生少量烷烴，特別是乙烷、丙烷和丁烷。通過(guò)向裂化區(qū)提供任何存在于OTO區(qū)流出物中的乙烷，可以獲得集成方法的進(jìn)一步協(xié)同效果。所述乙烷然后可在裂化區(qū)裂化為乙烯和氫，從而提供額外的乙烯和氫。所述氫隨后可用于合成含氧化合物。本發(fā)明方法產(chǎn)生的部分乙烯可用作除了合成EO的多種其他方法的原料，包括生
產(chǎn)苯乙烯單體。目前還發(fā)現(xiàn)，可以將這些產(chǎn)物的生產(chǎn)整合入本發(fā)明的方法以得到進(jìn)一步的協(xié)同效果。通過(guò)使步驟(a)、步驟(b)或優(yōu)選步驟(a)和(b)中產(chǎn)生的至少部分乙烯與苯轉(zhuǎn)化為乙苯，以及使至少部分乙苯轉(zhuǎn)化為苯乙烯單體和至少氫，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的集成。上文提到的每個(gè)轉(zhuǎn)化步驟都是本領(lǐng)域熟知的?？捎萌魏魏线m的方法。通常，通過(guò)在酸催化劑存在下使乙烯與苯反應(yīng)生成乙苯。例如，參考Kniel等人，Ethylene, Keystoneto the petrochemical industry, Marcel Dekker, Inc, New York, 1980,特別是 24 至 25頁(yè)3. 4. I節(jié)。通過(guò)在合適的催化劑存在下使乙苯催化脫氫產(chǎn)生苯乙烯，合適的催化劑的實(shí)例包括但不限于氧化鐵(III)基的脫氫催化劑。通過(guò)使本發(fā)明的方法與苯乙烯單體的生產(chǎn)集成，如上所述，除生產(chǎn)所需產(chǎn)物外還生產(chǎn)更多的氫。優(yōu)選地，使該氫與其他反應(yīng)產(chǎn)物分離，隨后作為部分含氫進(jìn)料提供含氧化合物合成區(qū)以制備進(jìn)料到本方法的步驟(b)的至少部分含氧化合物。通過(guò)向合成含氧化合物提供由乙烯經(jīng)乙苯轉(zhuǎn)化為苯乙烯得到的額外的氫，可以向含氧化合物合成區(qū)提供更多來(lái)自EO的二氧化碳，由此進(jìn)一步減少二氧化碳對(duì)于生產(chǎn)環(huán)氧乙燒的不利后果。此外，可以減少合成含氧化合物所需的合成氣的量。通常利用基本上純的氧或至少富含氧的空氣由烴類的部分氧化生產(chǎn)合成氣。純氧的生產(chǎn)是高耗能的，因此合成需求的減少也減少了對(duì)氧的需求，從而降低能耗和減少二氧化碳產(chǎn)生。而且，由于需要較小的氧生產(chǎn)單元，也可以減少投資。產(chǎn)生的苯乙烯單體可以用于生產(chǎn)聚苯乙烯。來(lái)自其他來(lái)源而不是環(huán)氧乙烯合成方法的二氧化碳也可以提供給含氧化合物合成區(qū)，特別在來(lái)自EO的二氧化碳量不足以滿足含氧化合物合成的全部二氧化碳需求的情況下。如上文提到的，例如一些額外的二氧化碳可以包含在作為部分含氫進(jìn)料提供給含氧 化合物合成的合成氣中。二氧化碳的其他合適來(lái)源可以包括-包含由地下天然氣或油藏中得到的二氧化碳的來(lái)源。所述二氧化碳也被稱為油田二氧化碳。某些地下天然氣或油藏包含由油層提取的氣體的總含量最高達(dá)70mol%的二氧化碳基本濃度。通過(guò)利用該二氧化碳合成含氧化合物以及隨后合成烯烴，捕獲該二氧化碳，從而減少了二氧化碳對(duì)于開發(fā)地下天然氣或油藏的不利后果。-包含由含二氧化碳的煙道氣流得到的二氧化碳的來(lái)源，特別是，由本發(fā)明的集成方法得到的或任選地由氧凈化單元或合成氣生產(chǎn)方法得到的煙道氣。乙烯氧化為環(huán)氧乙烷需要大量純凈氧。優(yōu)選地，首先使煙道氣濃縮以增加二氧化碳濃度。-包含由乙烷裂化爐的氧化脫焦得到的煙道氣的來(lái)源，通常使用于步驟(a)中生產(chǎn)烯烴的乙烷裂化爐之一。在利用純氧或在二氧化碳而非空氣中稀釋的純氧進(jìn)行裂化爐的氧化脫焦的情形，可以產(chǎn)生基本上純的二氧化碳流，其特別適合用于合成含氧化合物。盡管首先需要生產(chǎn)純氧，但不需要為了捕獲二氧化碳而后處理煙道氣。而且，在催化劑再生工藝中，可以用類似提供合適的含二氧化碳流的方式進(jìn)行OTO催化劑的脫焦。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明包括i)提供包含甲烷和乙烷的進(jìn)料；ii)使所述進(jìn)料至少分離為含甲烷的進(jìn)料和含乙烷的進(jìn)料；iii)向制備合成氣的工藝提供至少部分含甲烷的進(jìn)料以獲得合成氣；以及iv)向裂化區(qū)提供至少部分乙烷并向含氧化合物合成區(qū)提供至少部分合成氣。優(yōu)選地，通過(guò)使二氧化碳與氫至少轉(zhuǎn)化為甲醇和/或二甲醚，在含氧化合物合成區(qū)合成含氧化合物。在這種情況下，本發(fā)明允許由含甲烷和乙烷的進(jìn)料(例如天然氣或伴生氣)聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧乙烷、丙烯以及任選乙烯。通過(guò)使至少部分環(huán)氧乙烷與至少水轉(zhuǎn)化為MEG，也可以聯(lián)產(chǎn)MEG。此處參考的伴生氣為與油類生產(chǎn)聯(lián)產(chǎn)的Cl至C5烴類。本發(fā)明的第二種方法提供與上述第一種方法相同的優(yōu)點(diǎn)，并且可有利地與生產(chǎn)MEG的方法或生產(chǎn)苯乙烯單體的方法(如上述第一種方法)結(jié)合。在本發(fā)明中，在裂化條件下，含乙烷進(jìn)料在裂化區(qū)裂化以生成至少烯烴和氫。此外，形成少量丙烯。也可形成其他副產(chǎn)物，如丁烯、丁二烯、乙炔、丙炔和苯。所述裂化方法在升高的溫度下，優(yōu)選為650-1000°C，更優(yōu)選為750-950°C下進(jìn)行。通常，所述裂化是在水(蒸汽)作為稀釋劑存在下進(jìn)行的。通?；谙蛄鸦瘏^(qū)提供的乙烷的總摩爾數(shù)獲得40-75mOl%的乙烷轉(zhuǎn)化。優(yōu)選地，使未裂化的乙烷再循環(huán)回到裂化區(qū)。乙烷裂化方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的并不需要進(jìn)一步解釋。例如，參考Kniel等人，Ethylene, Keystoneto the petrochemical industry, Marcel Dekker, Inc, New York, 1980,特別是 6 章和 7
.iV.早。在本發(fā)明中，含氧化合物原料在含氧化合物-至-烯烴法中轉(zhuǎn)化，其中在含氧化合物轉(zhuǎn)化條件下，在OTO區(qū)含氧化合物原料與含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑接觸，獲得含低級(jí)烯烴的轉(zhuǎn)化流出物。在OTO區(qū)，至少部分進(jìn)料轉(zhuǎn)化為含一種或多種烯烴的產(chǎn)物，優(yōu)選地含低級(jí)烯烴，特別是乙烯和/或丙烯。
可以用于本方法步驟b)的含氧化合物原料的含氧化合物的實(shí)例包括醇類，如甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇；酮類，如丙酮和甲乙酮；醛類，如甲醛、乙醛和丙醛；醚類，如二甲醚、二乙醚、甲乙醚、四氫呋喃和二噁烷；環(huán)氧化物，如環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷；以及酸類，如乙酸、丙酸、甲酸和丁酸。其他實(shí)例為碳酸二烷酯，如碳酸二甲酯，或羧酸的烷基酯，如甲酸甲酯。這些實(shí)例中，優(yōu)選醇類和醚類。優(yōu)選的含氧化合物的實(shí)例包括醇類，如甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇；以及二烷基醚，如二甲醚、二乙醚、甲乙醚。環(huán)狀醚，如四氫呋喃和二噁烷也適合。用于本發(fā)明方法的含氧化合物優(yōu)選為至少包括氧結(jié)合的烷基的含氧化合物。所述烷基優(yōu)選是C1-C4烷基，即包含I至4個(gè)碳原子，更優(yōu)選包含I至2個(gè)碳原子且最優(yōu)選為一個(gè)碳原子的烷基。所述含氧化合物可包含一個(gè)或多個(gè)所述氧結(jié)合的C1-C4烷基。優(yōu)選地，所述含氧化合物包含一個(gè)或兩個(gè)氧結(jié)合的C1-C4烷基。更優(yōu)選地，使用具有至少一個(gè)Cl或C2烷基的含氧化合物，更優(yōu)選為至少一個(gè)Cl
烷基的含氧化合物。優(yōu)選地，所述含氧化合物選自烷醇類和二烷基醚類，包括二甲醚、二乙醚、甲乙醚、甲醇、乙醇和異丙醇及其混合物。最優(yōu)選地，所述含氧化合物為甲醇或二甲醚或其混合物。優(yōu)選地，所述含氧化合物原料包含總烴的至少50wt%的含氧化合物，特別是甲醇和/或二甲醚,更優(yōu)選至少80wt %,最優(yōu)選至少90wt %。所述含氧化合物原料可以由使甲醇至少部分轉(zhuǎn)化為二甲醚的預(yù)反應(yīng)器獲得。在該方法中，可以通過(guò)蒸餾去除水，因此在含氧化合物-轉(zhuǎn)化為-烯烴的過(guò)程中，較少出現(xiàn)水，這有利于工藝設(shè)計(jì)并降低催化劑暴露于水熱條件的嚴(yán)重性。所述含氧化合物原料可以包含適量的稀釋劑，如水或蒸汽。如上所述，用于使含氧化合物(例如甲醇或二甲醚)轉(zhuǎn)化為含烯烴產(chǎn)物的各種OTO方法都是已知的。上述方法之一記載于WO-A 2006/020083中，其通過(guò)引用結(jié)合于此，特別在
-
段中。由合成氣生產(chǎn)含氧化合物及其轉(zhuǎn)化為低級(jí)烯烴的集成方法記載于US2007/0203380A1 和 US2007/0155999A1 中。記載于WO A 2006/020083中的催化劑適用于使本發(fā)明步驟(b)中的含氧化合物原料轉(zhuǎn)化。所述催化劑優(yōu)選包含分子篩催化劑成分。適合的分子篩為硅磷酸鋁(sAPo)jnSAP0-17, -18、-34、-35、-44，還有 SAP0-5、-8、-11、-20、-31、-36、-37、-40、-41、-42、-47和-56。或者，含氧化合物原料的轉(zhuǎn)化可以通過(guò)利用鋁硅酸鹽催化劑完成，特別是沸石。合適的催化劑包括那些含ZSM組的沸石的催化劑，特別是MFI型，如ZSM-5，MTT型，如ZSM-23，TON型，如ZSM-22，MEL型，如ZSM-11，F(xiàn)ER型。其他合適的沸石為，例如STF型的沸石，如SSZ-35，SFF型，如SSZ-44和EU-2型，如ZSM-48。當(dāng)向含氧化合物轉(zhuǎn)化區(qū)聯(lián)合進(jìn)料烯烴與含氧化合物時(shí)，為了增加乙烯和丙烯的產(chǎn)量，優(yōu)選鋁硅酸鹽催化劑。含氧化合物轉(zhuǎn)化的反應(yīng)條件包括那些在WO-A 2006/020083中提到的條件。因此，200-1000°C 的反應(yīng)溫度(優(yōu)選 25O-75Ot:)，以及 0. IkPa(Imbar)-5MPa(5Obar)的壓力(優(yōu)選IOOkPa(Ibar)-L 5MPa(15bar))的壓力為適合的反應(yīng)條件?，F(xiàn)將說(shuō)明用于本發(fā)明步驟(b)的特別優(yōu)選的OTO方法。該方法提供含氧化合物進(jìn)料和再循環(huán)聯(lián)合進(jìn)料到乙烯和丙烯的極高轉(zhuǎn)化。在這方面還可以參考W02007/135052、W02009/065848、W02009/065875、W02009/065870、W02009/065855、W02009/065877，在上述這些方法中，使用了包含具有一維10元環(huán)孔道的鋁硅酸鹽或沸石的催化劑，以及烯烴聯(lián)合進(jìn)料和/或再循環(huán)進(jìn)料。在該方法中，所述含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑包含一種或多種具有一維10元環(huán)孔道的沸石，所述孔道不與其他孔道交叉，優(yōu)選該催化劑中總沸石的至少50% wt為所述沸石。優(yōu)選的實(shí)例為MTT和/或TON型的沸石。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，除了一種或多種具有10元環(huán)孔道的一維沸石(如MTT和/或TON型的沸石)之外，所述催化劑還包含多維沸石，具體為MFI型的沸石，更具體為ZSM-5或MEL型的沸石，如沸石ZSM-II。上述其他沸石(分子篩)對(duì)于OTO方法的過(guò)程中和水熱條件下催化劑的穩(wěn)定性具有有益效果。具有多維孔道的第二種分子篩在至少兩個(gè)方向具有交叉孔道。因此，例如，孔道結(jié)構(gòu)在第一方向由基本平行的孔道形成，并在第二方向上由基本平行的孔道形成，其中孔道在第一和第二方向交叉。還可以與其他孔道類型交叉。優(yōu)選地，在至少一個(gè)方向上的孔道為10元環(huán)孔道。優(yōu)選的MFI型沸石的硅-鋁比SAR至少為60，優(yōu)選至少80，更優(yōu)選至少100，甚至更優(yōu)選至少150。含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑包含含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑中總分子篩的至少的具有多維孔道的第二分子篩，優(yōu)選至少5wt %，更優(yōu)選至少Swt %，而且可包括含少于35wt %的其他分子篩，在某些實(shí)施方式中少于20wt%,或少于18wt%,如少于15wt%。尤其當(dāng)含氧化合物轉(zhuǎn)化在含MTT或TON型鋁硅酸鹽的催化劑上進(jìn)行時(shí)，在將含氧化合物進(jìn)料引入該區(qū)時(shí)，將含烯烴的聯(lián)合進(jìn)料與含氧化合物進(jìn)料(如富含二甲醚或富含甲醇的進(jìn)料)一起，向OTO區(qū)加入是有利的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)甲醇和/或二甲醚與催化劑接觸中存在烯烴時(shí)，促進(jìn)含氧化合物(特別是甲醇和DME)向乙烯和丙烯的催化轉(zhuǎn)化。因此，適合地，將烯烴的聯(lián)合進(jìn)料與含氧化合物原料一起加入到該反應(yīng)區(qū)中。在具體實(shí)施方式
中，在正常操作過(guò)程中，通過(guò)使來(lái)自O(shè)TO轉(zhuǎn)化流出物的C3+或C4+烯烴餾分再循環(huán)流形成至少70wt %烯烴的聯(lián)合進(jìn)料，優(yōu)選至少90wt %，更優(yōu)選至少99wt%，最優(yōu)選烯烴的聯(lián)合進(jìn)料通過(guò)所述再循環(huán)流在正常的操作過(guò)程中形成。在一個(gè)實(shí)施 方式中，所述烯烴的聯(lián)合進(jìn)料可以包含至少5(^1:%的C4烯烴,和至少總計(jì)為7(^1:%的C4烴物質(zhì)。還可包含丙烯。所述OTO轉(zhuǎn)化流出物可包含流出物中總烴的10wt%或更少，優(yōu)選5wt %或更少，更優(yōu)選Iwt %或更少的C6-C8芳烴。特別地，烯烴聯(lián)合進(jìn)料和再循環(huán)蒸汽的至少一種可包含烯烴聯(lián)合進(jìn)料中總烴的少于20Wt%，優(yōu)選少于IOwt^的C5烯烴。
為了最大化乙烯和丙烯的產(chǎn)量，需要最大化C4烯烴的再循環(huán)。在一個(gè)獨(dú)立的過(guò)程中(即未與裂化裝置集成)，來(lái)自O(shè)TO流出物的C4餾分的最大再循環(huán)會(huì)受到限制。其某些部分，如l-5wt%的部分，需要作為排出物去除，否則將在OTO反應(yīng)條件下基本上無(wú)法轉(zhuǎn)化的飽和C4餾分(丁烷)累積。在優(yōu)選的方法中，當(dāng)OTO轉(zhuǎn)化在大于450°C的溫度(優(yōu)選在460°C或更高溫度，更優(yōu)選在480°C或更高溫度，特別在500°C或更高溫度，更特別在550°C或更高溫度，或570°C或更高溫度)進(jìn)行時(shí)，獲得最佳的輕烯烴收率。所述溫度通常低于700°C，或低于650°C。壓力通常在0. 5-15bar之間，特別在l_5bar之間。 在具體實(shí)施方式
中，含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑包含含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑中總分子篩的多于50wt% (優(yōu)選至少65wt% )的具有10元環(huán)孔道的一維分子篩。在一個(gè)實(shí)施方式中，氫型分子篩用于含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑，例如，HZSM-22、HZSM-23、和HZSM-48、HZSM-5。優(yōu)選地，所用分子篩總量的至少50% w/w(更優(yōu)選至少90%w/w，還更優(yōu)選至少95% w/w,以及最優(yōu)選100% )為氫型。在有機(jī)陽(yáng)離子存在下制備分子篩時(shí)，可以通過(guò)在惰性氣體或氧化氣氛中加熱活化所述分子篩以去除有機(jī)陽(yáng)離子，例如，在超過(guò)500°C的溫度下加熱I小時(shí)或更長(zhǎng)。通常得到鈉型或鉀型的所述沸石。然后可通過(guò)與銨鹽的離子交換過(guò)程接著進(jìn)行其他熱處理得到氫型，例如在惰性氣體或氧化氣氛中在超過(guò)500°C的溫度下熱處理I小時(shí)或更長(zhǎng)。離子交換后得到的分子篩也稱為銨型。所述分子篩本身可使用或用于如下制劑中如在與所謂粘合劑材料和/或填充劑材料，以及任選地還與活性基質(zhì)組分的混合物或組合中。其他組分也可以出現(xiàn)在所述制劑中。如果一種或多種分子篩以其本身使用(特別是當(dāng)沒(méi)有使用粘合劑、填充劑或活性基質(zhì)材料時(shí))，所述分子篩本身被稱為含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑。在制劑中，分子篩與混合物的其他組分(如粘合劑和/或填充劑材料)結(jié)合稱為含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑。由于在工業(yè)環(huán)境下，催化劑經(jīng)常經(jīng)歷劇烈的操作，使催化劑易于破碎成為粉狀材料，因此需要提供具有良好機(jī)械或壓碎強(qiáng)度的催化劑。催化劑的破碎會(huì)引起工藝中的問(wèn)題。因此，優(yōu)選地，所述分子篩結(jié)合在粘合劑材料中。制劑中合適材料的實(shí)例包括活性的和非活性的材料，以及合成的或天然出現(xiàn)的沸石，還有無(wú)機(jī)材料如粘土、二氧化硅、氧化鋁、硅-鋁氧化物、二氧化鈦、氧化鋯和鋁硅酸鹽。對(duì)于本目的，優(yōu)選低酸性的非活性材料(如二氧化硅)，由于其可以防止不需要的副反應(yīng)，所述副反應(yīng)可以在使用更多酸性材料(如氧化鋁或硅-鋁氧化物)的情況下發(fā)生。通常含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑在本方法的過(guò)程中失活?？梢圆捎贸Ｒ?guī)的催化劑再生技術(shù)。用于本發(fā)明方法的催化劑顆粒可以具有本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適于上述目的形狀，可以是噴霧干燥的催化劑顆粒狀、球狀、片狀、環(huán)狀、擠出物狀。擠出的催化劑可以應(yīng)用于各種形狀，如柱狀和三葉狀。如果需要，使用過(guò)的含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑可以再生并在本發(fā)明的方法中再循環(huán)。優(yōu)選允許用于流化床或提升管反應(yīng)器系統(tǒng)中的噴霧干燥的顆粒。通常通過(guò)噴霧干燥得到球形顆粒。優(yōu)選地，平均粒徑在1-200 u m,優(yōu)選50-100 y m的范圍內(nèi)。上述步驟(b)的優(yōu)選實(shí)施方式,優(yōu)選在包含流化床或移動(dòng)床(例如快速流化床或提升管反應(yīng)器系統(tǒng))的OTO區(qū)進(jìn)行，盡管通常對(duì)于OTO方法，特別是對(duì)于MTP方法，也可以使用固定床反應(yīng)器或管式反應(yīng)器?？梢圆捎么?lián)反應(yīng)器系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述OTO區(qū)包括多個(gè)連續(xù)反應(yīng)部分。含氧化合物可以加到至少兩個(gè)連續(xù)反應(yīng)部分中。當(dāng)使用多個(gè)反應(yīng)區(qū)時(shí)，烯烴的聯(lián)合進(jìn)料有利地加入到通過(guò)第一反應(yīng)區(qū)的富含二甲醚的進(jìn)料部分中。提供給OTO轉(zhuǎn)化區(qū)的含氧化合物原料中的含氧化合物與烯烴聯(lián)合進(jìn)料中的烯烴的優(yōu)選摩爾比取決于所用的具體含氧化合物和其中的活性氧結(jié)合的烷基的數(shù)量。優(yōu)選地，總進(jìn)料中含氧化合物與烯烴的摩爾比為20 : I至I : 10，更優(yōu)選地為18 I至I : 5以及還更優(yōu)選地為15 I至I : 3。稀釋劑也可與含氧化合物和/或聯(lián)合進(jìn)料 (如果存在的話)混合進(jìn)料到OTO區(qū)，或單獨(dú)提供給OTO區(qū)。盡管也可用其他惰性稀釋劑，但是優(yōu)選的稀釋劑為蒸汽。在一個(gè)實(shí)施方式中，含氧化合物與稀釋劑的摩爾比為10 : I至I : 10，優(yōu)選為4 : I至I : 2，最優(yōu)選為3 I至I : 1，如1.5 1，特別是當(dāng)含氧化合物為甲醇而稀釋劑為水(蒸汽)時(shí)。乙烯向環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化可以通過(guò)至少產(chǎn)生環(huán)氧乙烷和二氧化碳的任何乙烯氧化方法進(jìn)行。在EO區(qū)，至少一部分乙烯被部分氧化形成環(huán)氧乙烷。優(yōu)選地，乙烯的氧化發(fā)生在EO區(qū)，乙烯和含氧進(jìn)料提供到該區(qū)。優(yōu)選地，所述含氧進(jìn)料為富含氧的空氣，或更優(yōu)選為純氧。乙烯的氧化可以在存在于第一部分的催化劑上進(jìn)行，優(yōu)選銀基催化劑。例如，參考Kniel 等人，Ethylene, Keystone to the petrochemical industry, Marcel Dekker, Inc,New York，1980，特別是20頁(yè)。二氧化碳作為乙烯氧化為環(huán)氧乙烷的副產(chǎn)物而形成。不希望受任何理論的束縛，二氧化碳的產(chǎn)生被認(rèn)為是源于乙烯和結(jié)合了氧原子的催化劑的反應(yīng)。其結(jié)果提供給EO區(qū)的乙烯總量的14-20mol%轉(zhuǎn)化為二氧化碳。環(huán)氧乙烷向MEG的轉(zhuǎn)化可以利用任何使用環(huán)氧乙烷的MEG生產(chǎn)方法進(jìn)行。通常，用水將環(huán)氧乙烷水解為MEG。任選地，所述環(huán)氧乙烷與二氧化碳首先轉(zhuǎn)化為碳酸亞乙酯，其隨后水解為MEG和二氧化碳。水作為含水進(jìn)料(優(yōu)選純凈水或蒸汽)提供給MEG區(qū)。MEG產(chǎn)物作為含MEG的流出物由MEG區(qū)得到。用于環(huán)氧乙烷和MEG生產(chǎn)的合適方法記載于例如US2008139853、US2009234144、US2004225138、US20044224841 和 US2008182999 中，其通過(guò)引用結(jié)合于此，然而，用于生產(chǎn)環(huán)氧乙烷并將環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化為MEG的任何合適的方法都可用。本發(fā)明的生產(chǎn)烯烴的第一工藝的步驟(a)的含乙烷進(jìn)料可以為任何含乙烷的進(jìn)料。此處參考送入新鮮進(jìn)料的含乙烷進(jìn)料，所述新鮮進(jìn)料供給到所述方法中，進(jìn)入裂化區(qū)之前，含乙烷的進(jìn)料可以與一種或多種來(lái)自本方法的裂化區(qū)、OTO區(qū)或者其他任何來(lái)源的再循環(huán)工藝蒸汽結(jié)合。除了乙烷之外，所述含乙烷進(jìn)料還可包含更高級(jí)的烷烴，如丙烷和丁烷。優(yōu)選地，含乙烷的進(jìn)料包含含乙烷的進(jìn)料的摩爾總數(shù)的50-100mol%的乙烷，更優(yōu)選80-99mol% 的乙烷。優(yōu)選地，從天然氣或伴生氣中得到含乙烷進(jìn)料。向本發(fā)明的生產(chǎn)烯烴的第一工藝步驟(b)提供的含氧化合物原料可以為任何含有含氧化合物的原料。所述含氧化合物原料至少包含甲醇和/或DME，所述甲醇和/或DME是通過(guò)向含氧化合物合成區(qū)提供來(lái)自裂化裝置的氫和含一氧化碳和/或二氧化碳的進(jìn)料以及將氫與一氧化碳和/或二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇和/或二甲醚得到的。所述含氧化合物原料還可含有含氧化合物，例如其他醇類、其他醚類、醛類、酮類和酯類。優(yōu)選地，所述含氧化合物原料包含水作為稀釋劑。所述含氧化合物原料還可包含不同于水和含氧化合物的化合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述含氧化合物作為合成氣的反應(yīng)產(chǎn)物而得到。例如，合成氣可以由化石燃料產(chǎn)生，例如由天然氣或石油產(chǎn)生，或者由煤的氣化產(chǎn)生。例如，適于該目的的方法在 Industrial Organic Chemistry,Klaus Weissermehl and Hans-Jiirgen Arpe,第3版，Wiley，1997，13_28頁(yè)中作了論述。這本書在28-30頁(yè)還記載了由合成氣生產(chǎn)甲醇。在另一個(gè)實(shí)施方式中，由生物材料得到含氧化合物，例如通過(guò)發(fā)酵。例如通過(guò)記載于DE-A-10043644中的方法。優(yōu)選地，通過(guò)使甲烷轉(zhuǎn)化為合成氣并向含氧化合物合成區(qū)提供合成氣得到至少部分含氧化合物進(jìn)料以合成含氧化合物。所述甲烷優(yōu)選由天然氣或伴生氣得到，更優(yōu)選為相 同的天然氣或伴生氣，用于裂化裝置的輕質(zhì)烷烴進(jìn)料由所述天然氣或伴生氣得到。可以直接由一個(gè)或多個(gè)含氧化合物合成區(qū)提供所述含氧化合物原料，然而，也可由中央含氧化合物儲(chǔ)存設(shè)備提供該原料。任選與含氧化合物原料一起向OTO區(qū)提供的烯烴的聯(lián)合進(jìn)料可含有一種烯烴或烯烴的混合物。除了烯烴之外，所述烯烴的聯(lián)合進(jìn)料可含有其他烴類化合物，例如烷烴化合物、烷基芳烴化合物、芳烴化合物或其混合物。優(yōu)選地，所述烯烴的聯(lián)合進(jìn)料包含大于50wt%,更優(yōu)選大于60wt%,還更優(yōu)選大于70wt%的烯烴懼分,所述烯烴懼分由烯烴組成。所述烯烴的聯(lián)合進(jìn)料可基本由烯烴組成。烯烴的聯(lián)合進(jìn)料中的任何非烯烴化合物優(yōu)選為烷烴化合物。如果烯烴的聯(lián)合進(jìn)料包含任何非烯烴的烴類，這些烴類優(yōu)選為烷烴化合物。優(yōu)選地，所述烷烴化合物以
0-50wt %,更優(yōu)選0_40wt %,還更優(yōu)選0_30wt %的量存在。烯烴被認(rèn)為是含有雙鍵連結(jié)的至少兩個(gè)碳原子的有機(jī)化合物?？梢允褂酶鞣N烯烴。所述烯烴可以為具有一個(gè)雙鍵的單烯烴，或具有兩個(gè)或多個(gè)雙鍵的多烯烴。優(yōu)選地存在于烯烴的聯(lián)合進(jìn)料中的烯烴為單烯烴。所述烯烴可以為直鏈的、支鏈的或環(huán)狀的烯烴。優(yōu)選地，存在于烯烴的聯(lián)合進(jìn)料中的烯烴為直鏈的或支鏈的烯烴。優(yōu)選的烯烴具有2至12個(gè)，優(yōu)選3至10個(gè)，更優(yōu)選4至8個(gè)碳原子。烯烴的聯(lián)合進(jìn)料中可含有的合適的烯烴實(shí)例包括乙烯、丙烯、丁烯(I-丁烯、2-丁烯和/或異丁烯(2-甲基-I-丙烯)的一種或多種)、戊烯(I-戊烯、2-戊烯、2-甲基-I- 丁烯、2-甲基-2- 丁烯、3-甲基-I- 丁烯和/或環(huán)戊烯的一種或多種)、己烯(I-己稀、2_己稀、3_己稀、2_甲基-I-戍稀、2_甲基_2_戍稀、3_甲基-I-戍稀、3_甲基_2_戍稀、4_甲基-I-戍稀、4_甲基-2-戍稀、2, 3_ 二甲基-I- 丁稀、2, 3_ 二甲基_2 丁稀、3, 3_ 二甲基-I- 丁烯、甲基環(huán)戊烯和/或環(huán)己烯中的一種或多種)、庚烯、辛烯、壬烯和癸烯。對(duì)于烯烴的聯(lián)合進(jìn)料中具體烯烴的優(yōu)選取決于本方法的目的。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述烯烴的聯(lián)合進(jìn)料優(yōu)選包含具有4個(gè)或更多碳原子的烯烴(即C4+烯烴)，如丁烯、戊烯、己烯和庚烯。更優(yōu)選地，烯烴的聯(lián)合進(jìn)料的烯烴餾分包含至少5(^1:%的丁烯和/或戍烯,更優(yōu)選地,至少50wt%的丁烯，以及最優(yōu)選地,至少90wt%的丁烯。所述丁烯可以為I-丁烯、2-丁烯或異丁烯。最方便地，所述丁烯為上述丁烯的混合物。優(yōu)選地，使甲烷轉(zhuǎn)化為合成氣并向含氧化合物合成區(qū)提供所述合成氣得到了至少部分含氧化合物進(jìn)料以合成含氧化合物。所述甲烷優(yōu)選由天然氣或伴生氣獲得，更優(yōu)選由相同的天然氣或 伴生氣獲得，由該天然氣或伴生氣得到含乙烷的進(jìn)料。用于使乙烯轉(zhuǎn)化為乙苯的苯可以為任何可用的苯。所述苯可以為本發(fā)明方法步驟(a)中產(chǎn)生的苯。如US 6677496公開的，乙烷裂化方法通常產(chǎn)生最高達(dá)總乙烷進(jìn)料的
0.6wt%的苯。然而，所述苯還可由任何其他來(lái)源獲得。優(yōu)選地，所述苯由更高級(jí)的烴類產(chǎn)生，如丙烷和丁烷，更優(yōu)選地是由天然氣或伴生氣中作為濃縮物或LPG得到的丙烷或丁烷，甚至更優(yōu)選相同的天然氣或伴生氣，由該天然氣或伴生氣得到含乙烷的進(jìn)料。用于生產(chǎn)本發(fā)明烯烴的第二種方法的進(jìn)料可以為任何含甲烷和乙烷的進(jìn)料。優(yōu)選地，含甲烷和乙烷的進(jìn)料為天然氣或伴生氣。優(yōu)選地，含甲烷和乙烷的進(jìn)料包含總進(jìn)料的l_20mol%的乙烷。在另一方面，本發(fā)明提供用于生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的集成系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括a)蒸汽裂化系統(tǒng)，其具有一個(gè)或多個(gè)含乙烷原料和蒸汽的進(jìn)口，以及含烯烴(至少包括乙烯)和氫的裂化裝置流出物的出口；b)含氧化合物-至-烯烴的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其具有一個(gè)或多個(gè)用于接收含氧化合物原料的進(jìn)口，并包括在含氧化合物轉(zhuǎn)化條件下使含氧化合物原料與含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑接觸的反應(yīng)區(qū)，以及含烯烴(至少包括乙烯)的含氧化合物-至-烯烴的流出物的出口 ；c)加工系統(tǒng)，設(shè)置為接收至少部分裂化裝置流出物和至少部分含氧化合物-至-烯烴流出物以得到結(jié)合的流出物，所述加工區(qū)包括分離系統(tǒng)、乙烯的出口和氫的出
n ；d)乙烯氧化系統(tǒng)，具有至少乙烯的進(jìn)口和氧的進(jìn)口，以及環(huán)氧乙烷的出口和二氧化碳的出口，并包括用于使乙烯氧化為環(huán)氧乙烷和二氧化碳的乙烯氧化區(qū)；e)含氧化合物合成系統(tǒng)，其具有一個(gè)或多個(gè)含氫進(jìn)料的進(jìn)口和二氧化碳的進(jìn)口，以及含氧化合物原料的出口 ；以及從乙烯氧化系統(tǒng)的二氧化碳出口向含氧化合物合成系統(tǒng)的二氧化碳入口提供二氧化碳的裝置和從加工區(qū)的氫出口向含氧化合物合成系統(tǒng)的含氫進(jìn)料入口提供氫的裝置。任選地，所述來(lái)自EO的二氧化碳與含氫進(jìn)料在進(jìn)入含氧化合物合成系統(tǒng)之前混合。在該情況下，含氫進(jìn)料的進(jìn)口和含氧化合物合成系統(tǒng)的二氧化碳進(jìn)口可以是相同的進(jìn)口。優(yōu)選地，所述乙烯氧化系統(tǒng)與環(huán)氧乙烷水解系統(tǒng)一起形成較大的MEG合成系統(tǒng)的一部分。在該情況下，乙烯氧化系統(tǒng)的二氧化碳出口可以是MEG合成系統(tǒng)的二氧化碳出口。所述環(huán)氧乙燒水解系統(tǒng)優(yōu)選地包括環(huán)氧乙燒的進(jìn)口，水的進(jìn)口和MEG的出口，進(jìn)一步包括用于使環(huán)氧乙烷水解為MEG的環(huán)氧乙烷水解區(qū)。在更進(jìn)一步的方面，本發(fā)明提供由乙烷裂化為乙烯以生產(chǎn)含氧化合物進(jìn)料的方法得到的氫的用途，所述含氧化合物進(jìn)料用于含氧化合物-至-烯烴的方法。圖I是根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的集成體系的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。在圖I的系統(tǒng)中，含乙烷的進(jìn)料和蒸汽經(jīng)過(guò)管道I和3分別提供給蒸汽裂化系統(tǒng)5，所述蒸汽裂化系統(tǒng)5包括用于使乙烷蒸汽裂化為乙烯的裂化區(qū)。經(jīng)過(guò)管道7從蒸汽裂化系統(tǒng)5回收裂化區(qū)流出物。在圖I中，含一氧化碳和/或二氧化碳的進(jìn)料(例如合成氣)，經(jīng)過(guò)管道9也提供給含氧化合物合成系統(tǒng)11，所述含氧化合物合成系統(tǒng)11包括用于由氫、二氧化碳和一氧化碳合成含氧化合物的含氧化合物合成區(qū)。經(jīng)過(guò)管道13從含氧化合物合成系統(tǒng)11回收含氧化合物原料。所述含氧化合物原料提供給含氧化合物-至-烯烴的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)15，所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)15包括使含氧化合物轉(zhuǎn)化為低級(jí)烯烴(例如乙烯和丙烯)的OTO區(qū)。任選地，烯烴的聯(lián)合進(jìn)料(未顯示)與含氧化合物原料一起提供給含氧化合物-至-烯烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)15。經(jīng)過(guò)管道17從含氧化合物-至-烯烴轉(zhuǎn)化系統(tǒng)13回收OTO區(qū)流出物。所述裂化區(qū)流出物和OTO區(qū)流出物在管道19中結(jié)合為結(jié)合的流出物并提供給加工區(qū)21。加工區(qū)21至少包括分離系統(tǒng)以便從結(jié)合的流出物中分離乙烯。此外，氫從結(jié)合的流出物中分離并經(jīng)過(guò)管道23提供給含氧化合物合成系統(tǒng)11。任選地，所述氫還可以在進(jìn)入含氧化合物合成系統(tǒng)11之前，在管道9中與合成氣結(jié)合。從加工區(qū)21單獨(dú)回收所述乙烯并經(jīng)過(guò)管道25提供給乙烯氧化系統(tǒng)27，所述乙烯氧化系統(tǒng)27包括用于使乙烯氧化為環(huán)氧乙烷的氧化區(qū)。氧經(jīng)過(guò)管道29提供給乙烯氧化系統(tǒng)27。經(jīng)過(guò)管道31從乙烯氧化系統(tǒng)27、回收環(huán)氧乙烷，并提供給環(huán)氧乙烷水解系統(tǒng)33，所述環(huán)氧乙烷水解系統(tǒng)33包括環(huán)氧乙烷水解為MEG的環(huán)氧乙燒水解區(qū)。水經(jīng)過(guò)管道35提供給環(huán)氧乙燒水解系統(tǒng)33。乙烯氧化系統(tǒng)27和環(huán)氧乙烷水解系統(tǒng)33包括在MEG合成系統(tǒng)37中。經(jīng)過(guò)管道39從MEG合成系統(tǒng)37中回收含MEG的流出物，以及經(jīng)過(guò)管道41回收二氧化碳。所述二氧化碳經(jīng)過(guò)管道41提供給管道9并與合成氣混合。以下通過(guò)非限制性的精心設(shè)計(jì)的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例I 在該實(shí)施例中，通過(guò)模型計(jì)算的方式，將實(shí)施本發(fā)明的多個(gè)選項(xiàng)與對(duì)比例進(jìn)行了比較。作為實(shí)施例la-g的基礎(chǔ)，采用了集成的OTO/乙烷裂化方法的模型。在表I中，提供了進(jìn)料輸入和計(jì)算的產(chǎn)物的綜述。利用模擬裂化工藝的基于Spyro的模型與模擬OTO轉(zhuǎn)化的專有模型結(jié)合，進(jìn)行了計(jì)算。該模型的關(guān)鍵輸入如下裂化:蒸汽與乙燒的比為0. 35wt%。USC線圈用于Spyro計(jì)算。在線圈輸出I. 77bar絕對(duì)壓力下，在65%乙烷轉(zhuǎn)化和0. 24秒停留時(shí)間的情況下計(jì)算。OTO 轉(zhuǎn)化:MeOH 5012噸/天與1384噸/天再循環(huán)的和過(guò)熱的蒸汽以及1775噸/天再循環(huán)的C4流一起提供給OTO反應(yīng)器中。所述模型在小規(guī)模實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行校準(zhǔn)，以確定用于單程OTO轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品分布。其中，提供給OTO反應(yīng)器的所有組分已經(jīng)蒸發(fā)并加熱，使得反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制在550-600°C。反應(yīng)器內(nèi)的壓力為2bar絕對(duì)壓力。在重量時(shí)空速度(WHSV)為4-lOtT1的條件下，OTO催化劑在反應(yīng)介質(zhì)中流化，由此WHSV定義為每小時(shí)相對(duì)于催化劑重量的進(jìn)料流的總重量。使用了以下催化劑組成和制備32wt^^^ZSM-23SAR 46、8被％的ZSM-5SAR 280、36wt%的高嶺土、24被％的氧化硅溶膠，以及噴霧干燥顆粒的銨型煅燒后，*H3P04浸潰引入了 1.5Wt%的P。所述催化劑在550°C再次煅燒。所述蒸汽和C4再循環(huán)流不包含在產(chǎn)物組成表中。部分得到的乙烯轉(zhuǎn)化為MEG。乙烯氧化為環(huán)氧乙烷假設(shè)具有80%選擇性，即80%的乙烯轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷而20%轉(zhuǎn)化為二氧化碳。為了便于計(jì)算，環(huán)氧乙烷的選擇性假設(shè)為100%。由于相同的原因，乙烯和環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化假設(shè)為100%。
利用至少部分來(lái)自EO的二氧化碳或在該特別的實(shí)例中利用來(lái)自MEG區(qū)的二氧化碳，即來(lái)自MEG的二氧化碳，合成提供給OTO方法的甲醇(約5000噸/天，見(jiàn)表I)。通過(guò)使由一個(gè)或多個(gè)合成氣生產(chǎn)方法得到的合成氣和任選來(lái)自裂化裝置的氫結(jié)合，制備所述含氫進(jìn)料。通過(guò)Aspen模型計(jì)算甲醇的收率。為了在合成氣再循環(huán)中保持約40wt %的惰性氣體濃度，調(diào)整了來(lái)自再循環(huán)的排出流的量。來(lái)自裂化裝置的氫和來(lái)自MEG的二氧化碳的合成都被看作99. 9%以上純。還可以用由結(jié)合的流出物得到的氫代替來(lái)自裂化裝置的氫。這樣將具有如下效果需要從外部提供更少的氫，因此為生產(chǎn)甲醇需要提供更少的合成氣。天然氣組成為天然氣流中總摩爾數(shù)的94. 3mol %的CH4、0. 6mol %的C2H6、
4.6mol % 的 N2、0. 4mol % 的 CO2 和 0. Imol 的 Ar。所用的合成氣為 -來(lái)自天然氣的非催化部分氧化(Shell氣化方法)的合成氣。所述SGP合成氣包含其總摩爾數(shù)的61. 2mol%的氫、34. Omol %的一氧化碳、2. Imol %的二氧化碳和2. 5mol%的惰性氣體(N2、Ar和CH4)。-來(lái)自天然氣的自熱重整法(ATR)的合成氣。所述ATR合成氣包含其總摩爾數(shù)的65. 5mol %的氫、26. 7mol %的一氧化碳、6. 4mol %的二氧化碳和I. 7mol %的惰性氣體(N2、Ar 和 CH4)。-來(lái)自蒸汽甲烷重整(SMR)和SGP合成氣的合成氣混合物。所述混合物包含其總摩爾數(shù)的65. 811101%的氫、25. 6mol %一氧化碳、4. 411101%的二氧化碳和3. 811101%的惰性氣體(N2、Ar 和 CH4)。表2a提供了向MEG合成提供的進(jìn)料(即乙烯、氧和水)的概況。表2b提供了向甲醇合成提供的進(jìn)料(即來(lái)自MEG的二氧化碳和含氫進(jìn)料)的概況。表2c提供了向甲醇合成提供的進(jìn)料組成的概況。表3提供了生產(chǎn)合成氣所需的原料(即天然氣、氧和水)的概況。表4顯示了基于廢二氧化碳的甲醇產(chǎn)量。實(shí)驗(yàn)Ia:(非本發(fā)明)提供給OTO方法的甲醇進(jìn)料是由SGP和SMR合成氣的混合物合成的。生產(chǎn)足夠的甲醇需要2949噸/天的天然氣。實(shí)驗(yàn)Ib:(非本發(fā)明)提供給OTO方法的甲醇進(jìn)料是由部分來(lái)自裂化裝置的氫和SGP合成氣的混合物合成的。生產(chǎn)足夠的甲醇需要2722噸/天的天然氣。此外，由于由乙烷裂化裝置得到的氫稀釋了 SGP合成氣，與實(shí)驗(yàn)Ia顯示的水平比較，提供給甲醇合成的進(jìn)料中惰性氣體(N2、Ar和CH4)的濃度降低了。實(shí)驗(yàn)Ic:約581噸/天的乙烯，以及氧和水分別提供給MEG區(qū)，并轉(zhuǎn)化為MEG和二氧化碳。提供給OTO方法的甲醇進(jìn)料是由來(lái)自MEG的二氧化碳、來(lái)自裂化裝置的氫和SGP合成氣的混合物合成的。通過(guò)加入來(lái)自MEG生產(chǎn)單元的純凈二氧化碳，二氧化碳含量增加到提供給甲醇合成的總進(jìn)料的3. 3m0l%?；趯?shí)驗(yàn)Ia和Ib中生產(chǎn)甲醇所需的天然氣，用于生產(chǎn)甲醇的天然氣消耗量分別下降了 12wt%和5wt%。此外，基于廢二氧化碳(即來(lái)自MEG的二氧化碳，即不是作為制備合成氣的部分方法產(chǎn)生的，需要被回收或者被捕獲并儲(chǔ)存)生產(chǎn)了 255噸/天的甲醇。其結(jié)果，減少了二氧化碳對(duì)所述方法的不利后果。再次，惰性氣體(N2、Ar和CH4)的濃度進(jìn)一步降低。實(shí)驗(yàn)Id:約2520噸/天的乙烯，以及氧和水分別提供給MEG區(qū)，并轉(zhuǎn)化為MEG和二氧化碳。提供給OTO方法的甲醇進(jìn)料是由來(lái)自MEG的二氧化碳、來(lái)自裂化裝置的氫和SGP合成氣的混合物合成的，并且加入額外的氫(例如來(lái)自第二或其他乙烷裂化單元，或苯乙烯生產(chǎn)單元)。通過(guò)加入來(lái)自MEG生產(chǎn)單元的純凈二氧化碳，二氧化碳的含量增加到提供給甲醇合成總進(jìn)料的7. 9m0l%。用于生產(chǎn)甲醇的天然氣消耗量分別比實(shí)驗(yàn)Ia和Ib中生產(chǎn)甲醇所需的天然氣量下降了 27wt%和21wt%。此外，基于廢二氧化碳(來(lái)自MEG的二氧化碳)生產(chǎn)了 1062噸/天的甲醇。 再次，惰性氣體(N2、Ar和CH4)的濃度進(jìn)一步降低。實(shí)驗(yàn)Ie:(非本發(fā)明)提供給OTO方法的甲醇進(jìn)料是由部分來(lái)自裂化裝置的氫和ATR合成氣的混合物合成的。生產(chǎn)足夠的甲醇需要2933噸/天的天然氣。實(shí)驗(yàn)If 約633噸/天的乙烯，以及氧和水分別提供給MEG區(qū)，并轉(zhuǎn)化為MEG和二氧化碳。提供給OTO方法的甲醇進(jìn)料是由來(lái)自MEG的二氧化碳、來(lái)自裂化裝置的氫和ATR合成氣的混合物合成的。通過(guò)加入來(lái)自MEG生產(chǎn)單元的純凈二氧化碳，二氧化碳的含量增加到提供給甲醇合成總進(jìn)料的7. lmol%。生產(chǎn)甲醇所需的天然氣消耗量比基于實(shí)驗(yàn)Ia和Ie中用于生產(chǎn)甲醇所需的天然氣分別下降了 6wt%和5wt%。此外，基于廢二氧化碳(即來(lái)自MEG的二氧化碳)生產(chǎn)了 273噸/天的甲醇。其結(jié)果，減少了二氧化碳對(duì)所述方法的不利后果。再次，惰性氣體(N2、Ar和CH4)的濃度進(jìn)一步降低。實(shí)驗(yàn)Ig 約1010噸/天的乙烯，以及氧和水分別提供給MEG區(qū)，并轉(zhuǎn)化為MEG和二氧化碳。提供給OTO方法的甲醇進(jìn)料是由來(lái)自MEG的二氧化碳、來(lái)自裂化裝置的氫和ATR合成氣的混合物合成的。通過(guò)加入來(lái)自MEG生產(chǎn)單元的純凈二氧化碳，二氧化碳的含量增加到提供給甲醇合成的總進(jìn)料的7. 9m0l%。生產(chǎn)甲醇所需的天然氣消耗量，比實(shí)驗(yàn)Ia和Ie中用于生產(chǎn)甲醇的所需的天然氣分別下降了 9Wt^^P8.9wt%。此外，基于廢二氧化碳，生產(chǎn)了 443噸/天的甲醇。其結(jié)果，減少了二氧化碳對(duì)所述方法的不利后果。再次，惰性氣體(N2、Ar和CH4)的濃度進(jìn)一步降低。表I
OTO乙烷裂化裝置~ 集成的OTO/乙烷裂化裝置~
103kg/ 天 103kg/ 天103kg/ 天
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)環(huán)氧乙燒的方法，其包括 a.裂化條件下，在裂化區(qū)使含乙烷進(jìn)料裂化以獲得烯烴和氫，所述烯烴至少包括乙烯； b.使含氧化合物原料在含氧化合物-至-烯烴的區(qū)轉(zhuǎn)化以獲得烯烴，所述烯烴至少包括乙烯； c.向乙烯氧化區(qū)提供至少部分步驟(a)和/或(b)得到的乙烯和含氧進(jìn)料，并使乙烯氧化以至少獲得環(huán)氧乙烷和二氧化碳；其中通過(guò)向含氧化合物合成區(qū)提供步驟(C)得到的二氧化碳和含氫進(jìn)料并合成含氧化合物，以獲得至少部分含氧化合物原料，所述含氫進(jìn)料包含步驟(a)得到的氫。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在步驟(a)中得到了包含乙烯和氫的裂化區(qū)流出物以及在步驟(b)中得到了包含烯烴和氫的OTO區(qū)流出物，并且通過(guò)使至少部分裂化區(qū)流出物與至少部分OTO區(qū)流出物結(jié)合，并從結(jié)合的流出物分離氫得到了含氫進(jìn)料中的至少部分氫。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其包括使至少部分所得環(huán)氧乙烷與水轉(zhuǎn)化為單乙二醇。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中，步驟a)和/或b)中所得烯烴進(jìn)一步包含丙烯。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述含氫進(jìn)料還包含一氧化碳。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其包括以2.O至3. O、優(yōu)選2. O至2. 2的摩爾t匕，向含氧化合物合成區(qū)提供二氧化碳、氫以及優(yōu)選的一氧化碳。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，基于所述二氧化碳、氫以及優(yōu)選的一氧化碳的總摩爾數(shù)，二氧化碳的濃度為O. l-25mol %，優(yōu)選3-10mol %，更優(yōu)選4_8mol %。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其包括使在步驟a)與b)中所得的至少部分烯烴結(jié)合在一股流中。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述含氫進(jìn)料包含合成氣。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述二氧化碳是作為含二氧化碳的流得到的，其還包含氯，以及在向含氧化合物合成區(qū)提供含二氧化碳的流之前處理含二氧化碳的流以去除氯。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中，步驟a)和/或b)所得烯烴包括乙烯，且所述方法包括 -使至少部分乙烯與苯轉(zhuǎn)化以得到苯乙烯單體和氫；且 -向含氧化合物合成區(qū)提供包含于含氫進(jìn)料中的至少部分氫。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其包括 i)提供含甲燒和乙燒的進(jìn)料； )使所述進(jìn)料至少分離為含甲烷的進(jìn)料和含乙烷的進(jìn)料； iii)向制備合成氣的工藝提供至少部分含甲烷的進(jìn)料以獲得合成氣；以及 iv)向裂化區(qū)提供至少部分乙烷并向含氧化合物合成區(qū)提供至少部分合成氣。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述含甲烷和乙烷的進(jìn)料為天然氣或伴生氣。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，所述含甲烷和乙烷的進(jìn)料包含總進(jìn)料的l-20mol%的乙烷。
15.一種用于生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的集成系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 a)蒸汽裂化系統(tǒng)，其具有一個(gè)或多個(gè)用于含乙烷的原料和蒸汽的進(jìn)口，以及用于包含烯烴和氫的裂化裝置流出物的出口，所述烯烴至少包括乙烯； b)含氧化合物-至-烯烴的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其具有一個(gè)或多個(gè)用于接收含氧化合物原料的進(jìn)口，并包括在含氧化合物轉(zhuǎn)化條件下用于使含氧化合物原料與含氧化合物轉(zhuǎn)化催化劑接觸的反應(yīng)區(qū)，和用于含氧化合物-至-烯烴的含烯烴流出物的出口，所述烯烴至少包括乙烯； c)加工系統(tǒng)，其設(shè)置用于接收至少部分裂化裝置流出物和至少部分含氧化合物-至-烯烴的流出物以得到結(jié)合的流出物，所述加工區(qū)包括分離系統(tǒng)、乙烯的出口和氫的出口 ； d)乙烯氧化系統(tǒng),其至少具有乙烯的進(jìn)口和氧的進(jìn)口，以及環(huán)氧乙烷的出口和二氧化碳的出口，并包括用于使乙烯氧化為環(huán)氧乙烷和二氧化碳的乙烯氧化區(qū)； e)含氧化合物合成系統(tǒng)，其具有一個(gè)或多個(gè)含氫進(jìn)料的進(jìn)口和二氧化碳的進(jìn)口，以及含氧化合物原料的出口 ；以及從乙烯氧化系統(tǒng)的二氧化碳出口向含氧化合物合成系統(tǒng)的二氧化碳進(jìn)口提供二氧化碳的裝置和從加工區(qū)的氫的出口向含氧化合物合成系統(tǒng)的含氫進(jìn)料的入口提供氫的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法，其包括a.裂化條件下，在裂化區(qū)裂化含乙烷的進(jìn)料以獲得烯烴和氫，所述烯烴至少包括乙烯；b.在含氧化合物-至-烯烴的區(qū)使含氧化合物原料轉(zhuǎn)化以獲得烯烴，所述烯烴至少包括乙烯；c.向乙烯氧化區(qū)提供步驟(a)和/或(b)中得到的至少部分乙烯和含氧進(jìn)料，并使乙烯氧化以至少獲得環(huán)氧乙烷和二氧化碳；其中通過(guò)向含氧化合物合成區(qū)提供步驟(c)得到的二氧化碳和含氫進(jìn)料并合成含氧化合物以獲得至少部分含氧化合物原料，所述含氫進(jìn)料包含步驟(a)得到的氫。另一方面，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的集成系統(tǒng)。
文檔編號(hào)C07D301/08GK102666513SQ201080058433
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者H·亨利, J·范維斯特恩南, L·A·丘特爾 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司