生產乙炔和合成氣的方法
【專利說明】生產乙炔和合成氣的方法
[0001] 描述
[0002] 本發明涉及一種通過用氧氣部分氧化烴而制備乙炔和合成氣的方法。
[0003] 上述部分氧化是高溫反應，其通常在包括混合單元、燒嘴磚（burner block) 和驟冷單元的反應器體系中進行，并例如在Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (第五版，第Al卷，第97-144頁）中描述。
[0004] 根據 Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (第五版，第 Al 卷，第 97-144頁），使原料在預熱器中分開地加熱。使經加熱的原料在混合單元中混合，經由混合 擴散器供應給燃燒器，并且進一步供應給燃燒室。在燃燒室下游，使用噴嘴將含水驟冷介質 供應給裂解氣體，使其快速冷卻到約80-90°C。通過合適選擇氧氣比λ ( λ〈〇. 31)，實施該 方法以使乙炔基于干燥裂解氣體的收率最佳（>8%)。就此而言，氧氣比λ應理解為意指 實際存在的氧氣的量與充分燃燒原料所要求的氧氣的以化學計量方式必需的量的比例。同 時，裂解氣體的煙灰載荷也是最大的。使在燃燒室中由氣相形成的煙灰在下游冷卻塔和下 游靜電過濾器中通過驟冷而部分沉淀。將包含有價值的產物的產物氣體料流經由冷卻塔分 開地移除。在靜電過濾器下游，在剩余裂解氣體（不含有價值的產物）中的煙灰濃度已降 到約lmg/m 3。存在于來自驟冷、冷卻塔和靜電過濾器的工藝過程水中的煙灰具有高烴含量 并因此是疏水性的，這導致其漂浮在工藝過程水上。因此，使該負載煙灰的工藝過程水通過 具有表面顆粒狀沉淀劑的所謂的開放式煙灰通道。將漂浮的煙灰組分移除并送去燃燒。隨 后使在其中經清潔的工藝過程水穿過（run through)開放式冷卻塔并由此冷卻。在該過程 中，且在預先固-液分離期間，使在工藝過程水中呈液態和氣態形式結合的大部分烴，特別 是芳族化合物、炔烴、苯-甲苯-二甲苯等，連同部分工藝過程水排放到環境空氣中。隨后， 因此導致的工藝過程水的損失通過添加而補償且水循環在冷卻塔和驟冷方向上閉合。
[0005] 然而，由冷卻塔排出來自工藝過程水的烴（即以開放式工藝過程水模式）在可適 用的環境保護條例下已不可接受。閉合式工藝過程水模式也不是可接受的解決方案，因為 該烴將在此積累并導致聚合和設備的堵塞。
[0006] 另一排出源為開放式煙灰通道。在煙灰通道中沉積的來自工藝過程水的固體在可 市售前必須以復雜方式干燥，這使得它們不受關注。
[0007] 另一種通過用氧氣部分氧化烴而制備乙炔和合成氣的方法在US5, 824, 834中描 述。這是閉合式水驟冷方法，其對于煙灰量是最佳的且用貧進料料流操作，具體而言，用氧 氣比λ >0.31的進料料流。然而，該方法的缺點在于有價值的乙炔產物的收率降低。
[0008] 在該方法的變形中，同樣借助噴嘴將含水驟冷介質供應給裂解氣體，使其快速冷 卻到約80_90°C。使在燃燒室中由氣相形成的煙灰通過驟冷、用再循環水操作的下游冷卻 塔和下游靜電過濾器部分沉淀。將包含有價值的產物的產物氣體料流經由冷卻塔分開地移 除。在此通過選擇氧氣比λ (λ>〇. 31)操作該方法以使得在裂解氣體中得到的煙灰量非常 小使得僅排出由焚化得到的反應水能夠確保是穩態操作。然而，與上述方法相比，這使干燥 裂解氣體中的乙炔含量降低2個百分點至約6體積％。這使閉合式水驟冷模式，即與環境隔 離的一種模式成為可能。因此上述方法的變形的優點是可閉合操作而無需其他分離裝置。 缺點是基于有價值的乙炔產物和目標產物的收率損失。此外，同樣情況是由工藝過程水分 離出的固體在可市售前必須以復雜方式干燥，這使它們不受關注。
[0009] 通過用氧氣部分氧化烴而制備乙炔和合成氣的第三種方法在EP-A12171956中描 述。這是一種結合了上述兩種方法的優點，即根據Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry，第五版，第Al卷，第97-144頁的有價值的乙炔產物的最佳收率以及根據US 5, 824, 834的符合可適用的環境保護條例的方法，并且其闡述的目的是使缺點，即上述第一 種方法中的過時且不符合環境保護條例以及上述第二種方法中明顯收率損失最小化。在 此應指出，根據 Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (第五版，第 Al 卷，第 97-144頁），在氧氣比λ〈〇.31的操作模式的情況下，得到的煙灰、焦炭和焦油以及高級炔 和萘的量都以大于比例的形式升高，且不再能夠通過US5, 824, 834中描述的分離概念以足 夠的程度移除和保留以滿足可適用的環境保護條例。
[0010] 通過用氧氣部分氧化烴而制備乙炔和合成氣的另一方法在EP-A 1 989 160中描 述。這是US 5, 824, 834的方法的延伸，使得產物氣體中殘留的非常精細的固體組分（煙灰、 焦油、焦炭）借助產物氣體壓縮機分離。在該情況下，在已經預純化的產物氣體中得到的固 體在直接注入產物氣體壓縮機的冷卻水中分離出來并從其中排出。然而，缺點在于在此排 出所得到的固體被束縛在水中。對于市售（干燥）固體，這意味著以干燥形式不方便且昂 貴的后處理，其由于成本原因通常對于市售不受關注。
[0011] 因此，在申請號EP 12171956. 1的歐洲專利申請的正文中，基本描述了來自 Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (第五版，第 Al 卷，第 97-144 頁）、 US5, 824, 834和EP-A 1 989 160的三種方法概念的組合。此外描述了借助部分蒸發（閃 蒸）分離液態和氣態的不希望的副產物（基本是高級炔烴和萘）。
[0012] 然而，上述現有技術對于煙灰、焦炭和焦油的出現增多的問題，以及如何使這些可 以以干燥形式分離沒有給出任何指示。
[0013] 因此本發明的目的是提供一種通過部分氧化烴而制備乙炔和合成氣的方法，其通 過充分分離和保留不希望的氣態和/或液態副產物而組合了上述方法的優點，即確保有價 值的乙炔產物的高收率并符合可適用的環境保護條例，且此外其能夠充分干燥地移除和保 留不希望的固體副產物（焦油、焦炭、煙灰）。
[0014] 該目的由一種通過用氧氣部分氧化烴而制備乙炔和合成氣的連續方法來實現，其 中使包含一種或多種烴的第一輸入料流和包含氧氣的第二輸入料流
[0015] -在預熱器中分開地加熱，在混合單元中以對應于小于或等于0. 31的氧氣比的第 二輸入料流與第一輸入料流的質量流量比例混合，其中氧氣比應理解為意指實際存在于第 二輸入料流中的氧氣的量與化學計量所需且充分燃燒存在于第一輸入料流中的一種或多 種烴所要求的氧氣的量的比例，
[0016] -經由燒嘴磚供應給在其中進行烴的部分氧化的燃燒室，
[0017] -以得到第一裂解氣體料流Ig，
[0018] 其中
[0019] -使第一裂解氣體料流Ig在預驟冷中通過注射含水驟冷介質冷卻到100-1000°C 的溫度以得到第二裂解氣體料流Iig，
[0020] -在固-氣分離裝置中，將存在于第二裂解氣體料流118中的50-90%的固體從其 中移除以得到固體料流If和第三裂解氣體料流in g，
[0021] -使第三裂解氣體料流1118在總驟冷中通過注射水冷卻到80-90°C以得到第四裂 解氣體料流1'和第一工藝過程水料流I liq，
[0022] -使第四裂解氣體料流IVg在一個或多個洗滌裝置中經受精細地移除固體以得到 一個或多個工藝過程水料流11叫、111 11(1和產物氣體料流￥18，
[0023] _使工藝過程水料流111(1、1111(1、111 11(1合并以得到合并工藝過程水料流1￥11(1，
[0024] -將合并工藝過程水料流IVliq部分作為料流V liq再循環至總驟冷并使其余部分作 為料流VIliq通過在單級閃蒸容器中部分蒸發而經受清潔，其中使料流VI liq基于其總重量 以0. 01-10重量％的比例蒸發，以得到清潔工藝過程水料流VIIliq,使清潔工藝過程水料流 VIIliq借助再冷卻設備冷卻，部分