專利名稱：用于轉(zhuǎn)化由使用氫氣的化學(xué)反應(yīng)器設(shè)備產(chǎn)生的含氫氣態(tài)流體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于有價(jià)值地回收由使用氫氣的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生的基于氫氣的流出物的方法。
許多石油化工工藝采用氫化步驟，其中使用富氫氣體。在直接由石油烴合成具有高化學(xué)活性的結(jié)構(gòu)單元化合產(chǎn)物時(shí)就是這種情況。涉及大量富氫氣體的主要結(jié)構(gòu)單元化學(xué)品如下-氨，甲醇，-芳族烴苯、甲苯、二甲苯，-環(huán)己烷，苯胺，甲苯二胺(TDA)，-己二酸，六亞甲基二胺(HMDA)，己內(nèi)酰胺，-羰基合成醇，丁二醇(BDO)，過(guò)氧化氫，-氯，苯乙烯，直鏈烷基苯(LAB)，甲乙酮(MEK)。
合成這些結(jié)構(gòu)單元化學(xué)品的方法一般具有至少三個(gè)特征。首先，它們都在結(jié)構(gòu)單元化學(xué)品的合成中采用氫化步驟。其次，這些方法都使用富含氫氣(50-95體積％)的氣體循環(huán)。最后，為了再循環(huán)富氫氣體，這些方法都在其回路中進(jìn)行了局部排放，以便限制惰性物質(zhì)在回路中的積聚。因化學(xué)消耗或因機(jī)械損失、溶解或排放而損失的氫氣通過(guò)富氫的補(bǔ)充氣體補(bǔ)償，后者的組成隨生產(chǎn)方法變化。雖然操作條件和被處理的化合物隨方法而變化，但是通常表現(xiàn)為-與要?dú)浠漠a(chǎn)物重量相比，氫氣的總消耗量較高，-氫氣/烴之比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于該反應(yīng)所必需的理論氫氣量，-補(bǔ)充氫氣必須具有高純度以便限制由排放引起的氫氣損耗。
因而在這些不同方法中，有必要的是不僅利用高純度的補(bǔ)充氫氣，而且還要通過(guò)放出再循環(huán)回路而除去那些仍然富含氫氣的氣體。在許多工業(yè)情況下，石化設(shè)備的性能和(尤其是)所得產(chǎn)品的等級(jí)都受到進(jìn)料氫氣純度的限制。而且，在針對(duì)再循化氣體進(jìn)行的排出操作的影響下，氫氣的消耗隨著補(bǔ)充氣體純度的下降而增加；這樣導(dǎo)致了附加的設(shè)備操作成本。
為了避免這些問(wèn)題，已經(jīng)提出了提高反應(yīng)區(qū)域中氫氣分壓的建議。第一種解決方案在于排出小部分的再循化氣體以限制其中的惰性物質(zhì)(輕質(zhì)烴、痕量的反應(yīng)物或氫化產(chǎn)物等)的濃度。但是，這種高壓排出操作中存在許多缺點(diǎn)-對(duì)氫氣分壓的影響一般相當(dāng)?shù)汀?br> -由于所述再循環(huán)氣體富含氫氣，排出操作的一個(gè)后果是使燃料氣體系統(tǒng)損失氫氣。這種氫氣然后以小程度被有價(jià)值地回收用作燃料氣體。
-由于這種損失，必須引入大量的補(bǔ)充氣體。
第二種方案在于利用PSA類型的吸附技術(shù)提純來(lái)自再循環(huán)回路的氣體。這種方法僅在一定程度上適用于石油化學(xué)，因?yàn)橹挥刑幚磉^(guò)的氣體才是中等純度(70-90％)的，并且純度超過(guò)99體積％時(shí)獲得的收率中等偏下。因此，氫氣的損失致使吸附不是非常有吸引力。
第三方案，例如在專利US6 179 996中所公開(kāi)，在于用反向選擇膜處理富氫流出物。與氫選擇性膜相比，這種膜的優(yōu)點(diǎn)是能將氫氣保持在壓力下。另一方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在期望的氫氣純度和收率之間存在折衷。因而，可以對(duì)來(lái)自將苯氫化以生產(chǎn)環(huán)己烷過(guò)程中的氣態(tài)流出物進(jìn)行處理以將氫氣純度由75體積％改變?yōu)?0體積％，條件是損失大約30％的被處理的氫氣。同樣，在氫化硝基苯以生產(chǎn)苯胺的情況下，氫氣純度由83％改變?yōu)?5％的結(jié)果是損失接近40％的被處理的氫氣。
各種石化工藝需要的補(bǔ)充氣體的氫氣純度一般大于99體積％。事實(shí)上，并不總是存在著靠近具體工藝(催化重整、蒸汽裂解等)的可利用氫源，因此氫氣必須通過(guò)專門生產(chǎn)商以期望的純度提供。如果氫源是就近可用的，提純所產(chǎn)生的氫氣以滿足補(bǔ)充氣體的規(guī)定。用于提純補(bǔ)充氣體的技術(shù)與上述用于再循環(huán)氣體的技術(shù)相似。兩種用于提純富氫氣體的基本路徑仍然保留吸附(PSA)或低溫分離，之后進(jìn)行甲烷化，原因在于化合物CO和CO2對(duì)于石化工業(yè)使用的大多數(shù)催化劑都是有毒的。
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決上述問(wèn)題，更確切的是降低采用氫化步驟的石化工藝的總氫氣消耗量。
另一個(gè)目的是通過(guò)提純主要的補(bǔ)充氣體和/或回收在排出操作中損失的氫分子來(lái)消除采用氫化步驟的一些石化工藝的瓶頸或提高其處理能力。
本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)閱讀下述描述逐漸明確。本發(fā)明的實(shí)施方式作為非限定性實(shí)例提供，并通過(guò)下述


-圖1是本發(fā)明的流程圖，-圖2是本發(fā)明可選擇形式的流程圖。
在這些目的下，本發(fā)明涉及有價(jià)值地回收從至少兩個(gè)消耗氫氣的反應(yīng)設(shè)備R1和R2產(chǎn)生的以氫氣為基礎(chǔ)的氣態(tài)流出物的方法，設(shè)備R2產(chǎn)生在壓力P下的富氫氣態(tài)流出物和任選地貧氫氣態(tài)流出物，設(shè)備R1產(chǎn)生至少一種貧氫氣態(tài)流出物，在所述方法中進(jìn)行下述步驟-在步驟a)期間，混合所有的從R1和任選從R2產(chǎn)生的貧氫氣態(tài)流出物以使獲得的混合物顯示壓力P，-在步驟b)期間，將在步驟a)期間調(diào)節(jié)到壓力P的、所有由R1和任選R2產(chǎn)生的貧氫氣態(tài)流出物的混合物在由設(shè)備R2產(chǎn)生的富氫氣態(tài)流出物供給的氣體分離設(shè)備U中進(jìn)行處理，從而在第一出口提供氫濃度大于由設(shè)備R2產(chǎn)生的富氫氣態(tài)流出物的氫濃度的富集物流，和在第二出口提供廢物流，-在步驟c)期間，將來(lái)自設(shè)備U的第一出口的富集物流再注入消耗氫氣的反應(yīng)設(shè)備R3中。
本發(fā)明包括位于數(shù)個(gè)使用氫氣的反應(yīng)設(shè)備的氫氣系統(tǒng)之間的氣體分離設(shè)備U的裝置，例如石油化工現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備。所述氣體分離設(shè)備U處理來(lái)自設(shè)備R1和R2的具有不同氫氣純度的含氫氣體，以便用高純度氫氣供給反應(yīng)設(shè)備R3或提純來(lái)自該反應(yīng)設(shè)備R3的再循環(huán)氫氣，且不損失收率。本發(fā)明通過(guò)利用來(lái)自數(shù)個(gè)消耗氫氣的反應(yīng)設(shè)備、特別是至少兩個(gè)反應(yīng)設(shè)備R1和R2的含氫流出物而使達(dá)到所設(shè)定的目標(biāo)成為可能。術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)設(shè)備”被理解為代表進(jìn)行反應(yīng)的生產(chǎn)場(chǎng)所；所述反應(yīng)設(shè)備等同于反應(yīng)器如收集來(lái)自生產(chǎn)操作的各種流出物的槽的組合。這些設(shè)備必須經(jīng)過(guò)選擇以使它們的流出物顯示一定的特性，根據(jù)本發(fā)明應(yīng)該理解的是，可以僅處理各種流出物的一部分。所述兩種設(shè)備R1和R2各自必須產(chǎn)生至少一種以不同濃度包含氫氣的流出物。設(shè)備R2產(chǎn)生的含氫流出物的氫濃度高于其他所有由R1和R2產(chǎn)生的含氫流出物。因而，術(shù)語(yǔ)“富氫流出物”代表從反應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生的顯示最高氫純度的流出物。一般而言，這種富氫流出物顯示的氫濃度在50-99體積％之間。這種由設(shè)備R2產(chǎn)生的富氫流出物可以顯示至少5巴、優(yōu)選至少15巴的壓力P。從設(shè)備R1和R2產(chǎn)生的其他氣態(tài)流出物是“貧氫流出物”，這意味著，對(duì)于每種流出物，它們的氫濃度值比富氫濃度流出物的氫濃度低至少10％，優(yōu)選低至少15％，更優(yōu)選低15-50％。根據(jù)本發(fā)明，R2產(chǎn)生至少一種貧氫氣態(tài)流出物，這種貧氫流出物顯示出接近壓力P的壓力。根據(jù)本發(fā)明的方法，可以由R1或R2產(chǎn)生其他另外的貧氫氣態(tài)流出物。根據(jù)本發(fā)明，貧氫流出物或貧氫流出物的混合物的壓力可以調(diào)節(jié)到接近P。如果只有R1產(chǎn)生貧氫流出物，則可通過(guò)壓縮或落差損失來(lái)調(diào)節(jié)壓力。如果R1和/或R2產(chǎn)生多種貧氫流出物，則它們被全部混合以使它們的混合物顯示等于P的壓力。為了獲得這種壓力，用低于壓力P的壓力壓縮一部分貧氫流出物可能是必要的。但是，如果所述貧氫流出物中的至少一種顯示高于P的壓力，則這種壓縮可以是非必要的。另外，如果一種貧氫流出物的壓力高于P，可以通過(guò)例如落差損失降低其壓力。本發(fā)明還包括一種方法，其中由R2產(chǎn)生的貧氫流出物或由R1和任選R2產(chǎn)生的貧氫流出物的混合物已經(jīng)顯示出接近P的壓力；在這些情況下，沒(méi)有調(diào)節(jié)壓力的必要。通過(guò)處理這些不同的流出物，本發(fā)明使得有可能富集由R2產(chǎn)生的富氫流出物，從而能夠在消耗氫氣的反應(yīng)設(shè)備中使用它。這種富集通過(guò)耗盡貧氫流出物來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述設(shè)備因而產(chǎn)生一般顯示氫純度高于99體積％的富集物流，并且該設(shè)備還產(chǎn)生具有低氫純度且低壓力的廢物流，其可以被輸送到燃料氣體系統(tǒng)。廢物流的壓力和氫濃度分別低于進(jìn)入設(shè)備U的所有流出物的壓力和氫濃度值。
根據(jù)本發(fā)明的具體可選擇形式，消耗氫的反應(yīng)設(shè)備R3可以是反應(yīng)設(shè)備R2。在這種情況下，本發(fā)明使得既能夠回收由反應(yīng)設(shè)備R2產(chǎn)生的富氫氣態(tài)流出物，又能夠使用從R1產(chǎn)生的貧氫氣態(tài)流出物使其富集氫，從而能夠在設(shè)備R2中再循環(huán)這種富集的流出物。在這種可選擇形式中，對(duì)于由設(shè)備R3(或R2)產(chǎn)生的富氫氣態(tài)流出物來(lái)說(shuō)，可能有必要的是在供給氣體分離設(shè)備(U)之前壓縮該流出物。
根據(jù)本發(fā)明，所述氣體分離設(shè)備(U)優(yōu)選是吸附類型的。優(yōu)選地，所述氣體分離設(shè)備(U)是一種與集成壓縮機(jī)組合的變壓吸附設(shè)備(PSA)，對(duì)于該設(shè)備的每個(gè)吸附劑，使用包括一系列階段的變壓周期，這些階段定義了吸附、降壓、吹掃和再加壓階段，使得-在吸附階段●在第一步驟期間，使由設(shè)備R2產(chǎn)生的顯示壓力P的富氫氣態(tài)流出物與吸附劑床接觸，并且●在第二步驟期間，由以下組成的具有壓力P的混合物被引入而與吸附劑床接觸.一方面，在步驟a)期間被調(diào)整到壓力P的由R1和任選由R2產(chǎn)生的所有貧氫氣態(tài)流出物的混合物，.另一方面，來(lái)自PSA的再循環(huán)氣體，從而吸附除氫之外的化合物并在吸附劑床的頭部產(chǎn)生氫濃度高于由R2產(chǎn)生的富氫氣態(tài)流出物的氫濃度的富集物流，-在降壓階段，產(chǎn)生來(lái)自PSA的廢物流，-在吹掃階段，產(chǎn)生吹掃氣體，-并且其中來(lái)自PSA的再循環(huán)氣體是由被壓縮到壓力P的廢物流和/或被壓縮到壓力P的吹掃氣體組成。根據(jù)該P(yáng)SA方法，在第一吸附階段，來(lái)自R2的富氫氣態(tài)流出物與PSA的第一吸附劑床接觸，并且在第二階段，來(lái)自設(shè)備R1和R2的其他貧氫流出物與來(lái)自PSA的再循環(huán)氣體的混合物與第一吸附劑系統(tǒng)接觸。所述再循環(huán)氣體可以由兩種氣體組成，單獨(dú)或作為混合物已經(jīng)被壓縮的來(lái)自PSA的廢氣和已經(jīng)被壓縮的來(lái)自PSA的吹掃氣體。優(yōu)選地，其為吹掃氣體而不是廢氣。所述廢氣是來(lái)自PSA降壓階段的最終步驟，并利用安裝在CPSA處理裝置的PSA中的壓縮機(jī)被部分地壓縮，而吹掃氣體是來(lái)自PSA的吹掃階段，并且在用作再循環(huán)氣體之前利用安裝在PSA中的相同壓縮機(jī)被部分地壓縮。這兩種氣體都包含氫氣和必要的雜質(zhì)。一旦壓縮，它們與來(lái)自R1和/或R2的貧氫流出物混合。根據(jù)來(lái)自R1和R2的貧氫流出物的壓力值，這種混合可以按照各種方式進(jìn)行。顯示非常低壓力的一種或多種貧氫流出物可以與廢氣或與吹掃氣體混合，然后利用安裝在PSA中的壓縮機(jī)將該混合物壓縮到壓力P。如果貧氫流出物顯示高于P的壓力，則對(duì)其他貧氫流出物的壓縮可以避免；在這種情況下，只有廢氣或吹掃氣體被壓縮以形成再循環(huán)氣體。所有這些混合氣體在壓力P下引入吸附劑床允許它們進(jìn)行再處理。在吸附階段，所述氣態(tài)流出物以“同向”方向引入所述床的底部。在該接觸階段，除氫氣之外的最能吸附的化合物被吸附在吸附劑上，并且主要包含氫氣的氣體在通過(guò)大約1巴落差降低的壓力P下生產(chǎn)。在該步驟期間，所產(chǎn)生的氫氣一般具有大于至少99摩爾％的純度，優(yōu)選大于至少99.5摩爾％。這種氫氣因此可應(yīng)用于另外的氫化反應(yīng)設(shè)備，例如R3。
為了實(shí)現(xiàn)有效的提純，PSA床的吸附劑尤其必須能夠吸附并解吸雜質(zhì)。吸附劑床一般由各種吸附劑的混合物組成，所述混合物包含例如至少兩種選自下列的吸附劑活性炭、硅膠、氧化鋁或分子篩。優(yōu)選地，硅膠應(yīng)顯示在0.4cm3/g和0.8cm3/g之間的孔體積和大于600m2/g的比表面積。優(yōu)選地，氧化鋁顯示大于0.2cm3/g的孔體積和大于220m2/g的比表面積。沸石優(yōu)選具有小于4.2的孔徑，具有小于5的Si/Al摩爾比，并且包含Na和K?；钚蕴?jī)?yōu)選顯示大于800m2/g的比表面積和在8和20之間的微孔直徑。根據(jù)優(yōu)選形式，PSA的每個(gè)吸附劑床由至少三層不同性質(zhì)的吸附劑組成。PSA的每個(gè)吸附劑床可包含在底部中，由氧化鋁和/或硅膠組成的保護(hù)層，被活性炭和/或分子篩的層和任選地在頂部被分子篩層圍繞。它們的比例根據(jù)要處理的氣體混合物的性質(zhì)(特別是根據(jù)CH4和C3+烴的百分比)變化。例如，包含75摩爾％H2、5摩爾％C3+和20摩爾％的輕質(zhì)烴(C1-C2)、CO和N2的無(wú)水氣體混合物可以用在底部床中具有至少10體積％氧化鋁和15體積％硅膠、其余為活性炭的吸附設(shè)備處理。
在PSA的降壓階段，產(chǎn)生廢氣。所述廢氣可通過(guò)在低于壓力P的壓力下引發(fā)的逆流降壓產(chǎn)生。該廢氣包含雜質(zhì)，并且顯示出低于來(lái)自R1和R2的所有流出物的氫濃度。這種廢氣可從工藝中排放和焚燒，或如上所述作為再循化氣體再應(yīng)用于CPSA。
達(dá)到循環(huán)的低壓后，進(jìn)行吹掃階段以完成吸附劑的再生。在吹掃階段期間，將氣體逆流引入吸附劑并產(chǎn)生吹掃氣體。在吹掃階段逆流引入吸附劑的氣體是由降壓階段的步驟之一產(chǎn)生的氣體物流。所述吹掃氣體一般在再加壓后用作再循環(huán)氣體。
在再加壓階段，通過(guò)逆流引入包含氫氣的氣體物流，例如在降壓階段的各個(gè)步驟產(chǎn)生的氣體，來(lái)提高吸附劑的壓力。
與集成壓縮機(jī)組合的變壓吸附設(shè)備(CPSA)的使用顯示出能夠同時(shí)處理所有的含氫流出物并且達(dá)到的氫回收收率優(yōu)于每個(gè)物流單獨(dú)使用變壓吸附設(shè)備處理時(shí)的收率的優(yōu)勢(shì)。另外，由于CPSA是由兩個(gè)單獨(dú)的流出物供給，可以為了第三反應(yīng)設(shè)備而保持均勻地生產(chǎn)氫氣。這是因?yàn)樗鰞煞N設(shè)備R1和R2可以根據(jù)它們產(chǎn)生的流出物彼此補(bǔ)充。一般地，只有部分來(lái)自R1和R2的流出物被處理。
本發(fā)明可通過(guò)組合在同一現(xiàn)場(chǎng)建立的各種設(shè)備R1、R2和R3來(lái)實(shí)施。因而，本發(fā)明特別涉及這樣的情況其中設(shè)備R1是環(huán)己烷合成中氫化苯的設(shè)備，設(shè)備R2是氫化苯酚或合成ε-己內(nèi)酰胺的設(shè)備，并且R3是合成羥基胺的設(shè)備，苯酚的氫化和羥基胺的合成是合成己內(nèi)酰胺的兩個(gè)步驟。本發(fā)明可使用若干R1設(shè)備和一個(gè)R2設(shè)備實(shí)施。本發(fā)明因而涉及這樣的情況存在兩個(gè)反應(yīng)設(shè)備R1，其中一個(gè)是用于甲苯的加氫脫烷基化，另一個(gè)是用于生產(chǎn)環(huán)己烷；并且設(shè)備R2是用于加氫歧化二甲苯或甲苯的設(shè)備。
圖1說(shuō)明了本發(fā)明方法的具體實(shí)施方式
。兩個(gè)使用氫氣的反應(yīng)設(shè)備R1和R2存在于所示的石油化工現(xiàn)場(chǎng)。它們一般用氫氣2、3和純氫源1供給。之后的反應(yīng)在設(shè)備R1和R2中進(jìn)行
-R2產(chǎn)生兩種含氫流出物；富含氫氣且顯示壓力P的流出物6，以及氫貧乏且顯示低于P的壓力的流出物7，-R1產(chǎn)生兩種含氫流出物氫貧乏且顯示壓力P的流出物5，以及氫貧乏且顯示低于P的壓力的流出物4。
這四種含氫流出物通過(guò)分離設(shè)備U處理，該設(shè)備是PSA和壓縮機(jī)的組合。富氫流出物6在PSA頭部引入并除去其中存在的雜質(zhì)。來(lái)自PSA的吹掃氣體10與流出物7和4混合，所述的流出物缺乏氫并且顯示低于P的壓力。三種流出物10、4和7的混合物任選通過(guò)設(shè)備U的壓縮機(jī)壓縮直到達(dá)到壓力P，并且使被壓縮的混合物與來(lái)自設(shè)備R1的流出物5混合，以使流出物4、5和7與吹掃氣體10的混合物顯示壓力P并且在吸附階段的步驟之一期間通過(guò)PSA處理。PSA產(chǎn)生了物流9，其顯示高于流出物6的氫濃度和接近于P的壓力。物流9用于反應(yīng)設(shè)備R3，該設(shè)備使用或不使用高純度氫源1。PSA還產(chǎn)生包含雜質(zhì)的低壓廢物流8，其中含有的雜質(zhì)是來(lái)自反應(yīng)設(shè)備R1和R2產(chǎn)生的各種含氫流出物。
圖2說(shuō)明了本發(fā)明方法可選擇方式的具體實(shí)施方式
。所顯示的石油化工現(xiàn)場(chǎng)存在著三種使用氫氣的反應(yīng)設(shè)備R11、R12和R2。R11和R12是等同的它們用富氫源供給并產(chǎn)生供給設(shè)備U的含氫流出物。R11一般用氫氣21和純氫源1供給。R12用氫氣22以及所述氫源1供給?？偟臍湓?還可以供給反應(yīng)設(shè)備R2。隨后在設(shè)備R11、R12和R2中進(jìn)行反應(yīng)-R2產(chǎn)生含氫流出物；即流出物6，其富集氫氣且顯示初始?jí)毫，-R11產(chǎn)生兩種含氫流出物氫貧乏且顯示大于或等于P的壓力的流出物51，以及氫貧乏且顯示低于P的壓力的流出物41，-R12產(chǎn)生兩種含氫流出物氫貧乏且顯示大于或等于P的壓力的流出物52，以及氫貧乏且顯示低于P的壓力的流出物42。
這六種含氫流出物通過(guò)分離設(shè)備U處理，該設(shè)備是PSA和壓縮機(jī)的組合。流出物6在PSA頭部引入并除去其中存在的雜質(zhì)。來(lái)自PSA的吹掃氣體10與貧氫流出物41和42混合。這些流出物10、41和42的混合物可以任選地通過(guò)設(shè)備U的壓縮機(jī)壓縮直到達(dá)到壓力P，使這種被壓縮并且與來(lái)自設(shè)備R11和R12的流出物51和52混合的混合物顯示壓力P。根據(jù)一種可選擇形式，流出物51和/或52中的至少一種可顯示高于P的壓力；在這種情況下，如果流出物41、42、51和52以及吹掃氣體10的簡(jiǎn)單混合能夠直接獲得在壓力P下的混合物，則可以證明使用壓縮機(jī)是非必要的。這種在壓力P下的、流出物41、42、51和52以及吹掃氣體10的混合物在吸附階段中通過(guò)PSA處理。PSA產(chǎn)生了物流9，其顯示高于流出物6的氫濃度和接近于P的壓力。該物流9在反應(yīng)設(shè)備R2中再循環(huán)，所述設(shè)備使用或不使用高純度氫源1補(bǔ)充。PSA還產(chǎn)生包含雜質(zhì)的低壓廢物流8，其中的雜質(zhì)來(lái)自從反應(yīng)設(shè)備R11、R12和R2產(chǎn)生的各種含氫流出物。根據(jù)本發(fā)明，不是必須具有兩個(gè)R1設(shè)備。根據(jù)所研究的石油化工現(xiàn)場(chǎng)，單個(gè)R1設(shè)備或多于兩個(gè)的R1設(shè)備可應(yīng)用于本發(fā)明方法。通過(guò)使用上述定義的裝置，反應(yīng)設(shè)備R1、R2和R3所處的石油化工現(xiàn)場(chǎng)的操作人員可以提高在各種設(shè)備中使用的含氫氣體的質(zhì)量并減少補(bǔ)充氫氣的消耗量，原因在于不再必須排放(圖2中的排放11)，從該排放操作中回收氫分子。如果在使用本發(fā)明的同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)繼續(xù)引入含氫補(bǔ)充氣體，本發(fā)明方法還允許操作人員去除這些反應(yīng)設(shè)備中的某些瓶頸。
與現(xiàn)有技術(shù)的方案相比，本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，本發(fā)明能夠在氫化反應(yīng)設(shè)備的出口有價(jià)值地回收數(shù)種含氫氣體，而這些氣體一般用作燃料。因此，借助本發(fā)明，可以提純含氫的再循環(huán)氣體，其中具有下述優(yōu)點(diǎn)-在該再循化氣體的提純期間獲得的氫氣收率可以超過(guò)100％(氫氣收率對(duì)應(yīng)于從設(shè)備U的第一出口獲得的物流(9)的氫流速與富氫氣態(tài)流出物(6)的氫流速之比)，-排出(11)可以省卻，-所述設(shè)備可以去除瓶頸或者其產(chǎn)物性能可得到改善。另外，“新鮮”氫氣的貢獻(xiàn)顯著降低。而且，本發(fā)明還使得在相同的變壓吸附循環(huán)中處理高氫純度的氣體混合物、中等氫純度的高壓混合物和低氫純度的低壓混合物成為可能。最后，本發(fā)明方法產(chǎn)生了處于復(fù)合燃料氣體系統(tǒng)壓力下的廢物流，其可因此被送入該系統(tǒng)。
實(shí)施例1-通過(guò)苯酚的氫化合成ε-己內(nèi)酰胺(生產(chǎn)尼龍的現(xiàn)場(chǎng))圖1顯示的流程適用于通過(guò)苯酚氫化合成ε-己內(nèi)酰胺工藝的各個(gè)階段，設(shè)備R1是環(huán)己烷合成中用于氫化苯的設(shè)備，設(shè)備R2是ε-己內(nèi)酰胺合成中用于氫化苯酚的設(shè)備，設(shè)備R3是用于合成“羥基胺”的設(shè)備。這些設(shè)備可建立在生產(chǎn)尼龍的同一現(xiàn)場(chǎng)。
各種流出物的特性總結(jié)在下表1中。
表1
被引入和從包含PSA與壓縮機(jī)的提純?cè)O(shè)備U產(chǎn)生的各種物流的特性總結(jié)在下表2中。
表2
本發(fā)明方法使得對(duì)于該現(xiàn)場(chǎng)的燃料系統(tǒng)降低氫氣損耗成為可能。在不使用本發(fā)明時(shí)，三種設(shè)備的運(yùn)行導(dǎo)致經(jīng)由排出操作損失6200Nm3/h。用于處理富氫流出物6的傳統(tǒng)PSA的裝置使得該損失可降低到大約1850Nm3/h。借助本發(fā)明，可以將這種氫損失降低到600Nm3/h。因此，用于操作設(shè)備R3所必需的高純度補(bǔ)充氫氣的消耗被降低45％，從12500Nm3/h改變?yōu)?900Nm3/h。
實(shí)施例2-生產(chǎn)芳族配合物的現(xiàn)場(chǎng)圖2顯示的流程使用兩個(gè)反應(yīng)設(shè)備R1和一個(gè)設(shè)備R2實(shí)施，R1稱為R11和R12，其中一個(gè)是用于甲苯的加氫脫烷基化的設(shè)備，另一個(gè)用于生產(chǎn)環(huán)己烷的設(shè)備；R2為加氫歧化二甲苯或甲苯的設(shè)備。這些設(shè)備可在生產(chǎn)用于制備例如聚酯的芳族原料的過(guò)程中建立在同一現(xiàn)場(chǎng)。
用于加氫歧化二甲苯或甲苯的設(shè)備R2產(chǎn)生了氫純度接近80體積％的含氫流出物。本發(fā)明能夠提純?cè)摿鞒鑫锊⑵湓傺h(huán)到設(shè)備R2。
各種流出物的特性總結(jié)在下表3中。
表3
被引入和從包含PSA和壓縮機(jī)的提純?cè)O(shè)備產(chǎn)生的各種物流的特性總結(jié)在下表4中。
表2
本發(fā)明方法能夠?qū)⒓託淦缁磻?yīng)設(shè)備R2中的氫分壓提高15-20％。因而，能夠使該設(shè)備去除瓶頸(提高處理異構(gòu)化烴的能力)。還能夠在相同的裝填速率下減少裂化反應(yīng)并改善異構(gòu)化產(chǎn)物的選擇性。
最后，利用本發(fā)明，能夠省卻所有的氣體排出，并且補(bǔ)充氫氣的貢獻(xiàn)受到極度控制。因而，省卻排出操作能夠節(jié)約1300Nm3/h，并且補(bǔ)充物質(zhì)的減少能夠節(jié)約1500Nm3/h。
權(quán)利要求
1.一種有價(jià)值地回收從至少兩個(gè)消耗氫氣的反應(yīng)設(shè)備R1和R2產(chǎn)生的以氫氣為基礎(chǔ)的氣態(tài)流出物的方法，設(shè)備R2產(chǎn)生在壓力P下的富氫氣態(tài)流出物(6)和任選地貧氫氣態(tài)流出物(7)，設(shè)備R1產(chǎn)生至少一種貧氫氣態(tài)流出物(4，5)，其特征在于進(jìn)行下述步驟-在步驟a)期間，混合所有的從R1和任選地從R2產(chǎn)生的貧氫氣態(tài)流出物(5，4，7)，使得獲得的混合物顯示壓力P，-在步驟b)期間，將在步驟a)期間調(diào)節(jié)到壓力P的、所有由R1和任選地由R2產(chǎn)生的貧氫氣態(tài)流出物(5，4，7)的混合物在由設(shè)備R2產(chǎn)生的富氫氣態(tài)流出物(6)供給的氣體分離設(shè)備U中進(jìn)行處理，從而在第一出口提供氫濃度大于由設(shè)備R2產(chǎn)生的富氫氣態(tài)流出物(6)的氫濃度的富集物流(9)，和在第二出口提供廢物流(10)，-在步驟c)期間，將來(lái)自設(shè)備U的第一出口的富集物流(9)再注入消耗氫氣的反應(yīng)設(shè)備R3中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從設(shè)備R2產(chǎn)生的富氫流出物(6)顯示至少5巴的壓力。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于從設(shè)備R2產(chǎn)生的富氫流出物(6)顯示至少15巴的壓力。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于從設(shè)備R2產(chǎn)生的富氫流出物(6)顯示50-99體積％的氫濃度。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于從設(shè)備R1和任選從設(shè)備R2產(chǎn)生的貧氫氣態(tài)流出物(4，5，7)顯示的氫濃度比富氫流出物的氫濃度值低至少10％。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述消耗氫氣的反應(yīng)設(shè)備R3是反應(yīng)設(shè)備R2。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述氣體分離設(shè)備(U)是吸附型的。
8.如前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述氣體分離設(shè)備(U)是一種與集成壓縮機(jī)組合的變壓吸附設(shè)備(PSA)，其中對(duì)于該設(shè)備的每個(gè)吸附劑，使用包括一系列階段的變壓周期，這些階段定義了吸附、降壓、吹掃和再加壓階段，使得-在吸附階段●在第一步驟期間，使由設(shè)備R2產(chǎn)生的顯示壓力P的富氫氣態(tài)流出物(6)與吸附劑床接觸，并且●在第二步驟期間，由以下組成的具有壓力P的混合物被引入與吸附劑床接觸.一方面，在步驟a)期間被調(diào)整到壓力P的、所有由R1和任選由R2產(chǎn)生的貧氫氣態(tài)流出物(5，4，7)的混合物，.另一方面，來(lái)自PSA的再循環(huán)氣體，從而吸附除氫之外的化合物并在吸附劑床的頭部產(chǎn)生氫濃度高于由設(shè)備R2產(chǎn)生的富氫氣態(tài)流出物(6)的氫濃度的富集物流，-在降壓階段，產(chǎn)生來(lái)自PSA的廢物流(10)，-在吹掃階段，產(chǎn)生吹掃氣體，-并且其中來(lái)自PSA的再循環(huán)氣體是被壓縮到壓力P的廢物流(10)或被壓縮到壓力P的吹掃氣體。
9.如權(quán)利要求1-5和7或8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于設(shè)備R1是用于在環(huán)己烷合成中氫化苯的設(shè)備，設(shè)備R2是用于在ε-己內(nèi)酰胺合成中氫化苯酚的設(shè)備，設(shè)備R3是用于合成羥基胺的設(shè)備。
10.如權(quán)利要求6和7或8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于其包括兩個(gè)反應(yīng)設(shè)備R1，其中一個(gè)是用于苯或甲苯的加氫脫烷基化的設(shè)備，另一個(gè)是用于生產(chǎn)環(huán)己烷的設(shè)備；并且設(shè)備R2是用于加氫歧化二甲苯或甲苯的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種回收從至少兩個(gè)消耗氫氣的反應(yīng)設(shè)備R1和R2產(chǎn)生的以氫氣為基礎(chǔ)的氣態(tài)流出物的方法。所述流出物具有不同程度的氫純度。所述不同的含氫流出物在用于所述不同含氫流出物的氣體分離設(shè)備U中處理，由此可以獲得高純氫氣并且可用于供給附加反應(yīng)設(shè)備R3。設(shè)備U還產(chǎn)生具有低氫氣純度的殘流，其可送入石化設(shè)備的可燃?xì)怏w網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)C07C5/00GK1875070SQ200480032091
公開(kāi)日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者F-X·豪勒, P·特羅默 申請(qǐng)人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究的具有監(jiān)督和管理委員會(huì)的有限公司