生产乙炔和合成气的方法
【专利说明】生产乙炔和合成气的方法
[0001] 描述
[0002] 本发明涉及一种通过用氧气部分氧化烃而制备乙炔和合成气的方法。
[0003] 上述部分氧化是高温反应，其通常在包括混合单元、烧嘴砖（burner block) 和骤冷单元的反应器体系中进行，并例如在Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (第五版，第Al卷，第97-144页）中描述。
[0004] 根据 Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (第五版，第 Al 卷，第 97-144页），使原料在预热器中分开地加热。使经加热的原料在混合单元中混合，经由混合 扩散器供应给燃烧器，并且进一步供应给燃烧室。在燃烧室下游，使用喷嘴将含水骤冷介质 供应给裂解气体，使其快速冷却到约80-90°C。通过合适选择氧气比λ ( λ〈〇. 31)，实施该 方法以使乙炔基于干燥裂解气体的收率最佳（>8%)。就此而言，氧气比λ应理解为意指 实际存在的氧气的量与充分燃烧原料所要求的氧气的以化学计量方式必需的量的比例。同 时，裂解气体的烟灰载荷也是最大的。使在燃烧室中由气相形成的烟灰在下游冷却塔和下 游静电过滤器中通过骤冷而部分沉淀。将包含有价值的产物的产物气体料流经由冷却塔分 开地移除。在静电过滤器下游，在剩余裂解气体（不含有价值的产物）中的烟灰浓度已降 到约lmg/m 3。存在于来自骤冷、冷却塔和静电过滤器的工艺过程水中的烟灰具有高烃含量 并因此是疏水性的，这导致其漂浮在工艺过程水上。因此，使该负载烟灰的工艺过程水通过 具有表面颗粒状沉淀剂的所谓的开放式烟灰通道。将漂浮的烟灰组分移除并送去燃烧。随 后使在其中经清洁的工艺过程水穿过（run through)开放式冷却塔并由此冷却。在该过程 中，且在预先固-液分离期间，使在工艺过程水中呈液态和气态形式结合的大部分烃，特别 是芳族化合物、炔烃、苯-甲苯-二甲苯等，连同部分工艺过程水排放到环境空气中。随后， 因此导致的工艺过程水的损失通过添加而补偿且水循环在冷却塔和骤冷方向上闭合。
[0005] 然而，由冷却塔排出来自工艺过程水的烃（即以开放式工艺过程水模式）在可适 用的环境保护条例下已不可接受。闭合式工艺过程水模式也不是可接受的解决方案，因为 该烃将在此积累并导致聚合和设备的堵塞。
[0006] 另一排出源为开放式烟灰通道。在烟灰通道中沉积的来自工艺过程水的固体在可 市售前必须以复杂方式干燥，这使得它们不受关注。
[0007] 另一种通过用氧气部分氧化烃而制备乙炔和合成气的方法在US5, 824, 834中描 述。这是闭合式水骤冷方法，其对于烟灰量是最佳的且用贫进料料流操作，具体而言，用氧 气比λ >0.31的进料料流。然而，该方法的缺点在于有价值的乙炔产物的收率降低。
[0008] 在该方法的变形中，同样借助喷嘴将含水骤冷介质供应给裂解气体，使其快速冷 却到约80_90°C。使在燃烧室中由气相形成的烟灰通过骤冷、用再循环水操作的下游冷却 塔和下游静电过滤器部分沉淀。将包含有价值的产物的产物气体料流经由冷却塔分开地移 除。在此通过选择氧气比λ (λ>〇. 31)操作该方法以使得在裂解气体中得到的烟灰量非常 小使得仅排出由焚化得到的反应水能够确保是稳态操作。然而，与上述方法相比，这使干燥 裂解气体中的乙炔含量降低2个百分点至约6体积％。这使闭合式水骤冷模式，即与环境隔 离的一种模式成为可能。因此上述方法的变形的优点是可闭合操作而无需其他分离装置。 缺点是基于有价值的乙炔产物和目标产物的收率损失。此外，同样情况是由工艺过程水分 离出的固体在可市售前必须以复杂方式干燥，这使它们不受关注。
[0009] 通过用氧气部分氧化烃而制备乙炔和合成气的第三种方法在EP-A12171956中描 述。这是一种结合了上述两种方法的优点，即根据Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry，第五版，第Al卷，第97-144页的有价值的乙炔产物的最佳收率以及根据US 5, 824, 834的符合可适用的环境保护条例的方法，并且其阐述的目的是使缺点，即上述第一 种方法中的过时且不符合环境保护条例以及上述第二种方法中明显收率损失最小化。在 此应指出，根据 Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (第五版，第 Al 卷，第 97-144页），在氧气比λ〈〇.31的操作模式的情况下，得到的烟灰、焦炭和焦油以及高级炔 和萘的量都以大于比例的形式升高，且不再能够通过US5, 824, 834中描述的分离概念以足 够的程度移除和保留以满足可适用的环境保护条例。
[0010] 通过用氧气部分氧化烃而制备乙炔和合成气的另一方法在EP-A 1 989 160中描 述。这是US 5, 824, 834的方法的延伸，使得产物气体中残留的非常精细的固体组分（烟灰、 焦油、焦炭）借助产物气体压缩机分离。在该情况下，在已经预纯化的产物气体中得到的固 体在直接注入产物气体压缩机的冷却水中分离出来并从其中排出。然而，缺点在于在此排 出所得到的固体被束缚在水中。对于市售（干燥）固体，这意味着以干燥形式不方便且昂 贵的后处理，其由于成本原因通常对于市售不受关注。
[0011] 因此，在申请号EP 12171956. 1的欧洲专利申请的正文中，基本描述了来自 Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (第五版，第 Al 卷，第 97-144 页）、 US5, 824, 834和EP-A 1 989 160的三种方法概念的组合。此外描述了借助部分蒸发（闪 蒸）分离液态和气态的不希望的副产物（基本是高级炔烃和萘）。
[0012] 然而，上述现有技术对于烟灰、焦炭和焦油的出现增多的问题，以及如何使这些可 以以干燥形式分离没有给出任何指示。
[0013] 因此本发明的目的是提供一种通过部分氧化烃而制备乙炔和合成气的方法，其通 过充分分离和保留不希望的气态和/或液态副产物而组合了上述方法的优点，即确保有价 值的乙炔产物的高收率并符合可适用的环境保护条例，且此外其能够充分干燥地移除和保 留不希望的固体副产物（焦油、焦炭、烟灰）。
[0014] 该目的由一种通过用氧气部分氧化烃而制备乙炔和合成气的连续方法来实现，其 中使包含一种或多种烃的第一输入料流和包含氧气的第二输入料流
[0015] -在预热器中分开地加热，在混合单元中以对应于小于或等于0. 31的氧气比的第 二输入料流与第一输入料流的质量流量比例混合，其中氧气比应理解为意指实际存在于第 二输入料流中的氧气的量与化学计量所需且充分燃烧存在于第一输入料流中的一种或多 种烃所要求的氧气的量的比例，
[0016] -经由烧嘴砖供应给在其中进行烃的部分氧化的燃烧室，
[0017] -以得到第一裂解气体料流Ig，
[0018] 其中
[0019] -使第一裂解气体料流Ig在预骤冷中通过注射含水骤冷介质冷却到100-1000°C 的温度以得到第二裂解气体料流Iig，
[0020] -在固-气分离装置中，将存在于第二裂解气体料流118中的50-90%的固体从其 中移除以得到固体料流If和第三裂解气体料流in g，
[0021] -使第三裂解气体料流1118在总骤冷中通过注射水冷却到80-90°C以得到第四裂 解气体料流1'和第一工艺过程水料流I liq，
[0022] -使第四裂解气体料流IVg在一个或多个洗涤装置中经受精细地移除固体以得到 一个或多个工艺过程水料流11叫、111 11(1和产物气体料流￥18，
[0023] _使工艺过程水料流111(1、1111(1、111 11(1合并以得到合并工艺过程水料流1￥11(1，
[0024] -将合并工艺过程水料流IVliq部分作为料流V liq再循环至总骤冷并使其余部分作 为料流VIliq通过在单级闪蒸容器中部分蒸发而经受清洁，其中使料流VI liq基于其总重量 以0. 01-10重量％的比例蒸发，以得到清洁工艺过程水料流VIIliq,使清洁工艺过程水料流 VIIliq借助再冷却设备冷却，部分