与生产聚乙烯有关的系统和方法与流程

日期:2019-04-06 08:58:56


本申请要求2015年2月19日提交的第62/118,061号美国临时申请的权益,该申请以引用的方式整体并入本文。

背景

通过本领域中熟知且在世界各地广泛地商业化实施的方法,由煤或甲烷(天然气)可以很容易地生产合成气(H2和CO的混合物)。许多熟知的工业过程使用合成气来生产各种氧化的有机化学品。

在上世纪20年代最初发现了由合成气催化产生烃的费-托(Fischer-Tropsch)催化过程并进行了开发,并且在南非应用多年,用于生产作为汽车燃料的汽油系列烃。催化剂通常包含负载在氧化铝或二氧化钛上的铁或钴,并且有时与钴催化剂一起使用助催化剂,如铼、锆、锰等,以改善催化性能的各方面。产物通常是具有六个或更多个碳原子的汽油系列烃液体连同重质烃产物。

当今较低分子量的C1-C5烃(石蜡和/或烯烃)是所期望的,并且可经由费-托催化过程由合成气气体获得。需要将所获得的石蜡和/或烯烃转化成其它有用的化合物。

因此,对由合成气经由中低分子量的C1-C5烃(如由C2烃)生产有用的化合物的新的及改进的方法仍然存在着长期的市场需求。

因此,本文描述可用于生产聚乙烯的系统和方法。

发明概述

本文公开了一种系统,其包括:a)包括第一入口和第一出口的费-托反应器;b)包括第二入口和第二出口的脱乙烷塔;c)包括第三入口和第三出口的烯烃分离器;d)包括第四入口和第四出口的乙烷裂化器或包括第五入口和第五出口的乙烷脱氢器;e)包括第六入口和第六出口的环氧乙烷反应器,其中费-托反应器经由第一连接器与脱乙烷塔流体连通,其中第一连接器连接到费-托反应器的第一出口并连接到脱乙烷塔的第二入口,其中脱乙烷塔经由第二连接器与烯烃分离器流体连通,其中第二连接器连接到脱乙烷塔的第二出口并连接到烯烃分离器的第三入口,其中烯烃分离器经由第三连接器与乙烷裂化器或乙烷脱氢器流体连通,其中第三连接器连接到烯烃分离器的第三出口并连接到乙烷裂化器的第四入口或连接到乙烷脱氢器的第五入口,其中乙烷裂化器或乙烷脱氢器经由第四连接器与聚乙烯反应器流体连通,其中第四连接器连接到乙烷裂化器的第四出口或连接到乙烷脱氢器的第五出口并连接到聚乙烯反应器的第六入口。

本文还公开了包括以下步骤的方法:a)经由费-托反应由合成气产生烃流,其中所述烃流包含第一C2烃流,所述第一C2烃流包含乙烷和第一乙烯产物;b)从所述烃流中分离出第一C2烃流的至少一部分;c)从第一C2烃流中分离出第一乙烯产物的至少一部分,从而产生第二C2烃流;d)将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物;和e)由第二乙烯产物的至少一部分产生聚乙烯。

本文还公开了包括以下步骤的方法:a)经由费-托反应由合成气产生烃流,其中所述烃流包含第一C2烃流,所述第一C2烃流包含乙烷和第一乙烯产物;b)从所述烃流中分离出第一C2烃流的至少一部分;c)从所述C2烃流中分离出第一乙烯产物的至少一部分,从而产生第二C2烃流;d)将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物;e)将第一乙烯产物的至少一部分和第二乙烯产物的至少一部分合并,从而产生第三乙烯产物;和f)由第三乙烯产物的至少一部分产生聚乙烯。

另外的优点将部分地在随后的说明书中予以阐述,且部分地将由说明书显而易见,或者可通过实施下文描述的各方面而获知。借助于所附权利要求中特别指出的化学组成、方法及其组合将会实现及获得下文描述的优点。要理解的是,前述的一般性描述和以下的详细描述都只是示例性和解释性而不是限制性的。

附图描述

并入本说明书并构成其一部分的附图示出了若干方面,并与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1显示本文公开的方法和系统的流程图。

图2显示本文公开的方法和系统的流程图。

本发明另外的优点将部分地在随后的描述中予以阐述,且部分地将由描述显而易见,或者可通过实施本发明而获知。借助于所附权利要求中特别指出的要素及组合将会实现及获得本发明的优点。要理解的是,前述的一般性描述和以下的详细描述都只是示例性和解释性的,并非限制要求保护的本发明。

详述

本文公开的材料、化合物、组合物和组分可用于所公开的方法和组合物、可与所公开的方法和组合物结合使用、可用在所公开的方法和组合物的制备中或者是所公开的方法和组合物的产物。要理解的是,当公开这些材料的组合、子集、相互作用、基团等时,虽然不能明确地公开这些化合物具体所指的每一种不同的个别和共同组合及排列,但本文具体地设想和描述了每一者。这一概念适用于本公开的所有方面,包括但不限于制备和使用所公开的组合物的方法中的步骤。因此,如果有可执行的各种附加步骤,则可理解的是,可以就所公开的方法的任何具体方面或方面的组合来执行这些附加步骤中的每一步,且每一这种组合是具体设想的,并且应视为是公开的。

1.定义

在本说明书和在随后的权利要求中将参考若干术语,这些术语将被定义为具有以下含义:

必须指出的是,如在说明书和所附权利要求中所用,单数形式“一个/种”和“该/所述”包括复数指示项,除非上下文另有明确规定。因此,例如提到“烃”包括烃的混合物。

范围在本文中可表示为从“”一个特定值和/或至“”另一个特定值。当表示这种范围时,另一方面包括从该一个特定值和/或至该另一特定值。类似地,当通过使用先行词“,”将值表示为近似值时,可理解的是,特定的值形成另一方面。可进一步理解的是,每个范围的端点相对于另一端点是显著的并且独立于另一端点。

在说明书和最后的权利要求中提到组合物或制品中的特定元素或组分的重量份数表示该元素或组分与组合物或制品中用重量份表示的任何其它元素或组分之间的重量关系。因此,在含有2重量份组分X和5重量份组分Y的化合物中,X和Y以2:5的重量比存在,并且不管化合物中是否含有另外的组分都以这种比例存在。

除具体指出相反的情况外,组分的重量百分比是基于包括该组分的制剂或组合物的总重量的。

2.费-托催化过程

由合成气产生烃的费-托催化过程是本领域中已知的。在费-托过程中可发生若干反应,如费-托(FT)反应、水煤气变换反应和氢甲烷化,如方案1中所示。

方案1

FT反应: nCO+2n H2→(CH2)n+H2O

水煤气变换反应(WGS): CO+H2O→CO2+H2

甲烷化 CO+H2→CH4+H2O

在本文描述的费-托过程中被混合的气体包含H2和CO。到第一混合区的进料气体的H2/CO摩尔比可以为0.5至4。例如,H2/CO摩尔比可以为1.0至3.0,举例如1.5至3.0,或者在另一实例中为1.5至2.5。可理解的是,H2/CO摩尔比可控制所产生的烃的选择性。H2/CO的消耗摩尔比通常为约1.0至约2.5,举例如约1.5至2.1,只要水煤气变换反应是活跃的,此比例便增加,且因此采用低于消耗比的进料比将导致反应期间在可接受范围内的稳定的H2/CO比(通常低于2)。H2和CO在费-托反应中进行催化反应。

目标在于产生轻质烯烃(C2-C10烯烃)的费-托过程是所期望的,并且这种过程可产生显著量的包含乙烷和乙烯的C2烃流。如本文所公开,包含C2烃的烃流可经受处理以被转化成聚乙烯。

聚乙烯具有化学通式–(C2H4)n-。聚乙烯主要基于其密度和支化而分成若干不同的类别。其机械性质显著地取决于诸如支化的程度及类型、晶体结构和分子量的变量。聚乙烯等级的非限制性实例为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯和交联聚乙烯。本领域中已知如何生产不同类等级的聚乙烯。本文公开的系统和方法能够由在费-托过程中产生的烃流生产聚乙烯。

3.系统

本文公开了一种系统,其包括:a)包括第一入口和第一出口的费-托反应器;b)包括第二入口和第二出口的脱乙烷塔;c)包括第三入口和第三出口的烯烃分离器;d)包括第四入口和第四出口的乙烷裂化器或包括第五入口和第五出口的乙烷脱氢器;e)包括第六入口和第六出口的环氧乙烷反应器,其中费-托反应器经由第一连接器与脱乙烷塔流体连通,其中第一连接器连接到费-托反应器的第一出口并连接到脱乙烷塔的第二入口,其中脱乙烷塔经由第二连接器与烯烃分离器流体连通,其中第二连接器连接到脱乙烷塔的第二出口并连接到烯烃分离器的第三入口,其中烯烃分离器经由第三连接器与乙烷裂化器或乙烷脱氢器流体连通,其中第三连接器连接到烯烃分离器的第三出口并连接到乙烷裂化器的第四入口或连接到乙烷脱氢器的第五入口,其中乙烷裂化器或乙烷脱氢器经由第四连接器与聚乙烯反应器流体连通,其中第四连接器连接到乙烷裂化器的第四出口或连接到乙烷脱氢器的第五出口并连接到聚乙烯反应器的第六入口。

一方面,系统包括乙烷裂化器。

一方面,系统包括乙烷脱氢器。

一方面,系统还包括合成气生产反应器,所述合成气生产反应器包括第七出口,其中合成气生产反应器经由第五连接器与费-托反应器流体连通,其中费-托反应器还包括第八入口,其中第五连接器连接到合成气生产反应器的第七出口并连接到费-托反应器的第八入口。

一方面,烯烃分离器经由第六连接器与聚乙烯反应器流体连通。一方面,第七连接器连接到烯烃反应器的第八出口和聚乙烯反应器的第九入口。

可使用等温和/或绝热固定、移动或流化床反应器作为可实施对产生烯烃有选择性的费-托过程的费-托反应器。费-托反应器被构造成将合成气转化为烯烃。

费-托反应器可包含一种或多种费-托催化剂。费-托催化剂是本领域中已知的,并且可例如是Fe基催化剂和/或Co基催化剂和/或Ru基催化剂。这类催化剂描述于美国专利4,088,671和美国专利4,207,248中,这两篇专利具体就有关费-托催化剂的公开内容整体并入本文。

脱乙烷塔是本领域中已知的。脱乙烷塔从本文公开的烃流中分离出本文公开的C2烃流。脱乙烷塔可以是采用蒸馏分离技术进行烃分离的分馏塔。脱乙烷塔例如描述于美国专利7,554,002、欧洲专利1035094和美国专利5,791,161中,这些专利具体就有关脱乙烷塔的公开内容整体并入本文。

脱氢反应器是被构造成将链烷烃(即石蜡)转化为链烯烃(即烯烃)的容器。例如,脱氢反应器可以是固定床管式或管束反应器。链烷烃(即石蜡)转化为链烯烃(即烯烃)通常是催化过程。例如,脱氢反应器可将乙烷转化成乙烯。脱氢反应器可还包含脱氢催化剂,举例如Pd或V基催化剂。

一方面,催化过程可例如是非氧化性的,如美国7,417,173中所述。可以在流化床中在非均相催化下实施非氧化催化乙烷脱氢,如Chem.Eng.Sci.1992b,47(9-11)2313中所述。适当地,可并联操作两个流化床,其中一个通常处于再生的状态。工作压力通常为1至2巴,脱氢温度通常为550至600℃。通过将脱氢催化剂预加热至反应温度而将脱氢所需的热量引入反应系统。

另一方面,脱氢可以是氧化性的。诸如V基催化剂的脱氢催化剂例如描述于美国专利3,914,332中,该专利具体就有关氧化性催化剂的公开内容特此以引用的方式并入。

乙烷裂化器是被构造成将乙烷加热以热裂解乙烷而形成乙烯的反应器。乙烷裂化器是本领域中已知的。乙烷裂化器可例如是蒸汽裂化器。乙烷裂化器和蒸汽裂化器例如描述于美国专利5,990,370和美国专利5,785,739中,这两篇专利具体就有关乙烷裂化器和蒸汽裂化器的公开内容整体并入本文。

烯烃分离器是可将烯烃与石蜡及其它产物分离的分离器。烯烃分离器可以是采用低温能将烯烃与石蜡分离的分离器。例如,烯烃分离器可从C2烃流中分离出乙烯。烯烃分离器是本领域中已知的,并且还可包括蒸馏和膜分离或其组合。

聚乙烯反应器是被构造成实施由乙烯生产聚乙烯的容器。聚乙烯反应器可以是流化床反应器。例如,可经由催化反应由乙烯生产聚乙烯。催化反应通常是高度放热的。用于乙烯的聚合的常见类催化剂是氯化钛(III)型催化剂或所谓的齐格勒-纳塔型(Ziegler-Natta type)催化剂。另一种常用的催化剂是通过在诸如二氧化硅的载体材料上沉积氧化铬(VI)制备的菲利普斯催化剂(Phillips catalyst)。

合成气生产反应器可由一种或多种来源生产合成气。可通过与蒸汽或氧反应,由许多来源生产合成气,这些来源包括天然气、煤、生物质或几乎任何烃原料。例如,甲烷(或烃)的部分氧化(POX)是用于制备合成气的非催化大规模过程,并且产生H2/CO比为约2的合成气。在另一实例中,合成气反应器可将天然气转化成合成气。如此,合成气生产反应器可以是在一个过程中将甲烷和蒸汽重整及氧化相结合的自热重整(ATR)反应器。通过进料气体(天然气)的氧化而在反应器内部产生重整所需的热量。ATR也适合大规模生产用于气体到液体或大规模甲醇合成过程的合成气。

任选地,在各方面,可以在工业规模上操作或构造所公开的系统。一方面,本文描述的反应器可各自是工业尺寸的反应器。例如,费-托反应器可以是工业尺寸的反应器。在另一实例中,脱乙烷塔可以是工业尺寸的反应器。在又一实例中,脱氢反应器可以是工业尺寸的反应器。在又一实例中,烯烃分离器可以是工业尺寸的反应器。在又一实例中,脱氢器可以是工业尺寸的反应器。在又一实例中,乙烷裂化器可以是工业尺寸的反应器。在又一实例中,聚乙烯反应器可以是工业尺寸的反应器。在又一实例中,乙二醇反应器可以是工业尺寸的反应器。在又一实例中,合成气生产反应器可以是工业尺寸的反应器。

本文公开的反应器可具有至少约1,000升、约2,000升、约5,000升或约20,000升的体积。例如,反应器可具有约1,000升至约20,000升的体积。

一方面,费-托反应器可具有至少约1,000升、约2,000升、约5,000升或约20,000升的体积。例如,费-托反应器可具有约1,000升至约20,000升的体积。

一方面,脱乙烷塔可具有至少约1,000升、约2,000升、约5,000升或约20,000升的体积。例如,脱乙烷塔可具有约1,000升至约20,000升的体积。

一方面,烯烃分离器可具有至少约1,000升、约2,000升、约5,000升或约20,000升的体积。例如,烯烃分离器可具有约1,000升至约20,000升的体积。

一方面,乙烷裂化器可具有至少约1,000升、约2,000升、约5,000升或约20,000升的体积。例如,乙烷裂化器可具有约1,000升至约20,000升的体积。

一方面,脱氢器可具有至少约1,000升、约2,000升、约5,000升或约20,000升的体积。例如,脱氢器可具有约1,000升至约20,000升的体积。

一方面,聚乙烯反应器可具有至少约1,000升、约2,000升、约5,000升或约20,000升的体积。例如,聚乙烯反应器可具有约1,000升至约20,000升的体积。

一方面,合成气生产反应器可具有至少约1,000升、约2,000升、约5,000升或约20,000升的体积。例如,合成气生产反应器可具有约1,000升至约20,000升的体积。

一方面,系统每小时能够生产至少约100升、约500升、约1,000升、约10,000升或约100至约10,000升(如约250升至约1,000升)的聚乙烯。

现在参考图1,其显示本文公开的系统和方法的非限制示例性方面。图1显示系统(100)。系统(100)具有合成气生产反应器(102)。合成气生产反应器(102)与费-托反应器(104)流体连通。费-托反应器(104)与脱乙烷塔(106)进一步流体连通。脱乙烷塔(106)与烯烃分离器(108)进一步流体连通。烯烃分离器(108)与脱氢器(110)进一步流体连通。脱氢反应器(110)与聚乙烯反应器(112)进一步流体连通。合成气生产反应器(102)经由第五连接器(114)与费-托反应器(104)流体连通。费-托反应器(104)经由第一连接器(116)与脱乙烷塔(106)进一步流体连通。脱乙烷塔(106)经由第二连接器(118)与烯烃分离器(108)进一步流体连通。烯烃分离器(108)经由第三连接器(120)与脱氢器(110)进一步流体连通。脱氢反应器(110)经由第四连接器(122)与聚乙烯反应器(112)进一步流体连通。

现在参考图2,其显示本文公开的系统和方法的非限制示例性方面。图2显示系统(200)。系统(200)具有合成气生产反应器(202)。合成气生产反应器(202)与费-托反应器(204)流体连通。费-托反应器(204)与脱乙烷塔(206)进一步流体连通。脱乙烷塔(206)与烯烃分离器(208)进一步流体连通。烯烃分离器(208)与乙烷裂化器(210)进一步流体连通。乙烷裂化器(210)与聚乙烯反应器(212)进一步流体连通。合成气生产反应器(202)经由第五连接器(214)与费-托反应器(204)流体连通。费-托反应器(204)经由第一连接器(216)与脱乙烷塔(206)进一步流体连通。脱乙烷塔(206)经由第二连接器(218)与烯烃分离器(208)进一步流体连通。烯烃分离器(208)经由第三连接器(220)与乙烷裂化器(210)进一步流体连通。乙烷裂化器(210)经由第四连接器(222)与聚乙烯反应器(212)进一步流体连通。烯烃分离器(208)经由第六连接器(224)与聚乙烯反应器(212)进一步流体连通。

在图1和2中可理解的是,在两个系统中相应部件可以是完全相同的或相同的。例如,图1中的合成气生产反应器(102)可与图2中的合成气生产反应器(202)完全相同或相同。

4.方法

本文还公开了生产聚乙烯的方法。一方面,所述方法可进一步生产乙二醇。一方面,可通过本文公开的系统来实施所述方法。

本文公开了包括以下步骤的方法:a)经由费-托反应由合成气产生烃流,其中所述烃流包含第一C2烃流,所述第一C2烃流包含乙烷和第一乙烯产物;b)从所述烃流中分离出第一C2烃流的至少一部分;c)从第一C2烃流中分离出第一乙烯产物的至少一部分,从而产生第二C2烃流;d)将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物;和e)由第二乙烯产物的至少一部分产生聚乙烯。

本文还公开了包括以下步骤的方法:a)经由费-托反应由合成气产生烃流,其中所述烃流包含第一C2烃流,所述第一C2烃流包含乙烷和第一乙烯产物;b)从所述烃流中分离出第一C2烃流的至少一部分;c)从所述C2烃流中分离出第一乙烯产物的至少一部分,从而产生第二C2烃流;d)将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物;e)将第一乙烯产物的至少一部分和第二乙烯产物的至少一部分合并,从而产生第三乙烯产物;和f)由第三乙烯产物的至少一部分产生聚乙烯。

一方面,聚乙烯是低密度聚乙烯。低密度聚乙烯由密度范围是0.910–0.940g/cm3来定义。低密度聚乙烯具有高度的短链和长链支化,这意味着链不会也挤到晶体结构里。这导致较低的拉伸强度和增加的延展性。通常是通过自由基聚合制备低密度聚乙烯。低密度聚乙烯用于刚性容器和塑料薄膜应用,举例如塑料袋和薄膜包裹。

一方面,聚乙烯是中密度聚乙烯。中密度聚乙烯定义为具有0.926–0.940g/cm3的密度范围。可通过诸如铬/二氧化硅催化剂、齐格勒-纳塔催化剂或茂金属催化剂的催化剂产生中密度聚乙烯。中密度聚乙烯具有良好的抗冲击和抗跌落性质。中密度聚乙烯用在许多产品中,如但不限于气体管道及配件、麻袋、收缩薄膜、包装薄膜和手提袋。

一方面,聚乙烯是高密度聚乙烯。高密度聚乙烯定义为具有大于或等于0.941g/cm3的密度。高密度聚乙烯具有低的支化度,且因此具有低的分子间力和拉伸强度。可通过铬/二氧化硅催化剂、齐格勒-纳塔催化剂和茂金属催化剂来产生高密度聚乙烯。可通过采用适当的催化剂和反应条件来控制支化的缺乏,并因此控制高密度。这些是本领域中已知的。高密度聚乙烯用在许多产品中,如但不限于日常塑料产品,如牛奶壶、洗涤剂瓶、黄油桶、垃圾容器、塑料玩具和水管。

一方面,聚乙烯是超高分子量聚乙烯。超高分子量聚乙烯是分子量为约2,000,000至约6,000,000的聚乙烯。超高分子量聚乙烯通常具有0.930–0.935g/cm3的密度。可采用标准催化剂技术制备超高分子量聚乙烯,举例如采用齐格勒-纳塔型催化剂。超高分子量聚乙烯用在各种各样的应用中。这些包括但不限于机器部件、织机上的活动部件、轴承、齿轮、人造关节、溜冰场上的边缘保护件和切板。

一方面,将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物的步骤包括使第二C2烃流中的乙烷的至少一部分脱氢。

一方面,将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物的步骤包括将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分裂化。

一方面,由第二乙烯产物的至少一部分产生聚乙烯的步骤包括使第二乙烯产物与氧化物反应。例如,氧化物可以是H2O。

一方面,所述烃流还包含C3-C6烃,如C3-C6烯烃和石蜡。例如,所述烃流可还包含至少约30重量%的C3-C6烯烃和石蜡。在另一实例中,所述烃流可还包含至少约40重量%的C3-C6烯烃和石蜡。在又一实例中,所述烃流可还包含至少约50重量%的C3-C6烯烃和石蜡。在又一实例中,所述烃流可还包含至少约60重量%的C3-C6烯烃和石蜡。在又一实例中,所述烃流可还包含约30重量%至约70重量%的C3-C6烯烃和石蜡。

一方面,所述烃流包含至少约5重量%的包含乙烷和第一乙烯产物的第一C2烃流。一方面,所述烃流包含至少约10重量%的包含乙烷和第一乙烯产物的第一C2烃流。另一方面,所述烃流包含至少约15重量%的包含乙烷和第一乙烯产物的第一C2烃流。在又一方面,所述烃流包含至少约20重量%的包含乙烷和第一乙烯产物的第一C2烃流。在又一方面,所述烃流包含至少约25重量%的包含乙烷和第一乙烯产物的第一C2烃流。在又一方面,所述烃流包含至少约30重量%的包含乙烷和第一乙烯产物的第一C2烃流。

一方面,所述烃流包含约5重量%至约30重量%的包含乙烷和第一乙烯产物的第一C2烃流。另一方面,所述烃流包含约5重量%至约20重量%的包含乙烷和第一乙烯产物的第一C2烃流。在又一方面,所述烃流包含约5重量%至约15重量%的包含乙烷和第一乙烯产物的第一C2烃流。

一方面,第一C2烃流包含至少约30重量%的乙烷。另一方面,第一C2烃流包含至少约50重量%的乙烷。在又一方面,第一C2烃流包含至少约70重量%的乙烷。例如,第一C2烃流可包含至少约30重量%至约70重量%的乙烷。

一方面,第一C2烃流包含至少约30重量%的乙烯。另一方面,第一C2烃流包含至少约50重量%的乙烯。在又一方面,第一C2烃流包含至少约70重量%的乙烯。例如,第一C2烃流可包含至少约30重量%至约70重量%的乙烯。

一方面,第一C2烃流包含约30重量%至约70重量%的乙烷和约70重量%至约30重量%的第一乙烯产物。

可通过本文公开的脱乙烷塔实施从所述烃流中分离出第一C2烃流的至少一部分的步骤。一方面,从所述烃流中分离出所述烃流中的至少约60重量%的第一C2烃流。另一方面,从所述烃流中分离出所述烃流中的至少约80重量%的第一C2烃流。在又一方面,从所述烃流中分离出所述烃流中的约60重量%至约95重量%的第一C2烃流。

可通过本文公开的烯烃分离器实施从第一C2烃流中分离出第一乙烯产物的至少一部分、从而产生第二C2烃流的步骤。一方面,第二C2烃流包含至少约50重量%的乙烷。另一方面,第二C2烃流包含至少约60重量%的乙烷。在又一方面,第二C2烃流包含至少约70重量%的乙烷。在又一方面,第二C2烃流包含至少约80重量%的乙烷。在又一方面,第二C2烃流包含至少约90重量%的乙烷。在又一方面,第二C2烃流包含约50重量%至约99重量%的乙烷。

可例如通过本文公开的乙烷裂化器实施将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物的步骤。在另一实例中可通过本文公开的乙烷脱氢器实施将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物的步骤。

一方面,第二乙烯产物包含至少约80重量%的乙烯。另一方面,第二乙烯产物包含至少约85重量%的乙烯。在又一方面,第二乙烯产物包含至少约90重量%的乙烯。在又一方面,第二乙烯产物包含至少约95重量%的乙烯。在又一方面,第二乙烯产物包含至少约80重量%至约99重量%的乙烯。

可通过本文公开的聚乙烯反应器实施由第二乙烯产物的至少一部分产生聚乙烯的步骤。一方面,至少约80重量%的第二乙烯产物转化为聚乙烯。另一方面,至少约85重量%的第二乙烯产物转化为聚乙烯。在又一方面,至少约90重量%的第二乙烯产物转化为聚乙烯。在又一方面,至少约95重量%的第二乙烯产物转化为聚乙烯。在又一方面,至少约80重量%至约99重量%的第二乙烯产物转化为聚乙烯。

可通过如本文公开的从烯烃分离器到聚乙烯反应器的第六连接器实施将第一乙烯产物的至少一部分和第二乙烯产物的至少一部分合并、从而产生第三乙烯产物的步骤。

一方面,第三乙烯产物包含至少约80重量%的乙烯。另一方面,第三乙烯产物包含至少约85重量%的乙烯。在又一方面,第三乙烯产物包含至少约90重量%的乙烯。在又一方面,第三乙烯产物包含至少约95重量%的乙烯。在又一方面,第三乙烯产物包含至少约80重量%至约99重量%的乙烯。

可通过本文公开的聚乙烯反应器实施由第三乙烯产物的至少一部分产生聚乙烯的步骤。一方面,至少约80重量%的第三乙烯产物转化为聚乙烯。另一方面,至少约85重量%的第三乙烯产物转化为聚乙烯。在又一方面,至少约90重量%的第三乙烯产物转化为聚乙烯。在又一方面,至少约95重量%的第三乙烯产物转化为聚乙烯。在又一方面,至少约80重量%至约99重量%的第三乙烯产物转化为聚乙烯。

一方面,所述方法每小时可生产至少100升的聚乙烯。另一方面,所述方法每小时可生产至少500升的聚乙烯。在又一方面,所述方法每小时可生产至少1,000升的聚乙烯。在又一方面,所述方法每小时可生产至少10,000升的聚乙烯。例如,所述方法每小时可生产100至10,000升的聚乙烯。

5.各方面

鉴于所描述的催化剂及催化剂组成和方法及其变化,下文描述的是本发明的某些更特别描述的方面。然而,这些特别叙述的方面不应被解释为对含有本文描述的不同或更一般的教导的任何不同的权利要求具有任何有限效果,或者“特定的”方面在不同于其中照字面使用的语言和化学式的内在含义的某种意义上以某种方式在某种程度上受到限制。

第1方面:一种方法,其包括以下步骤:a)经由费-托反应由合成气产生烃流,其中所述烃流包含第一C2烃流,所述第一C2烃流包含乙烷和第一乙烯产物;b)从所述烃流中分离出第一C2烃流的至少一部分;c)从第一C2烃流中分离出第一乙烯产物的至少一部分,从而产生第二C2烃流;d)将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物;和e)由第二乙烯产物的至少一部分产生聚乙烯。

第2方面:如第1方面所述的方法,其中所述烃流包含至少约5重量%的第一C2烃流。

第3方面:如第1方面所述的方法,其中所述烃流包含至少约10重量%的第一C2烃流。

第4方面:如第1方面所述的方法,其中所述烃流包含至少约20重量%的第一C2烃流。

第5方面:如第1方面所述的方法,其中所述烃流包含约10重量%至约30重量%的第一C2烃流。

第6方面:如第1-5方面中任一项所述的方法,其中第一C2烃流包含约30重量%至约70重量%的乙烷和约70重量%至约30重量%的第一乙烯产物。

第7方面:如第1-6方面中任一项所述的方法,其中第二C2烃流包含至少约50重量%的乙烷。

第8方面:如第1-7方面中任一项所述的方法,其中所述烃流还包含约30重量%至约70重量%的C3-C6烃。

第9方面:如第1-8方面中任一项所述的方法,其中将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物的步骤包括使第二C2烃流中的乙烷的至少一部分脱氢。

第10方面:如第1-8方面中任一项所述的方法,其中将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物的步骤包括使第二C2烃流中的乙烷的至少一部分裂化。

第11方面:如第1-10方面中任一项所述的方法,其中由第二乙烯产物的至少一部分产生聚乙烯的步骤包括催化聚合第二乙烯产物。

第12方面:如第1-11方面中任一项所述的方法,其中聚乙烯是低密度聚乙烯。

第13方面:如第1-11方面中任一项所述的方法,其中聚乙烯是高密度聚乙烯。

第14方面:如第1-11方面中任一项所述的方法,其中聚乙烯是超高分子量聚乙烯。

第15方面:一种方法,其包括以下步骤:a)经由费-托反应由合成气产生烃流,其中所述烃流包含第一C2烃流,所述第一C2烃流包含乙烷和第一乙烯产物;b)从所述烃流中分离出第一C2烃流的至少一部分;c)从所述C2烃流中分离出第一乙烯产物的至少一部分,从而产生第二C2烃流;d)将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物;e)将第一乙烯产物的至少一部分和第二乙烯产物的至少一部分合并,从而产生第三乙烯产物;和f)由第三乙烯产物的至少一部分产生聚乙烯。

第16方面:如第15方面所述的方法,其中所述烃流包含至少约5重量%的第一C2烃流。

第17方面:如第15方面所述的方法,其中所述烃流包含至少约10重量%的第一C2烃流。

第18方面:如第15方面所述的方法,其中所述烃流包含至少约20重量%的第一C2烃流。

第19方面:如第15方面所述的方法,其中所述烃流包含约10重量%至约30重量%的C2烃流。

第20方面:如第15-19方面中任一项所述的方法,其中第一C2烃流包含约30重量%至约70重量%的乙烷和约70重量%至约30重量%的第一乙烯产物。

第21方面:如第15-20方面中任一项所述的方法,其中第二C2烃流包含至少约50重量%的乙烷。

第22方面:如第15-21方面中任一项所述的方法,其中所述烃流还包含约30重量%至约70重量%的C3-C6烃。

第23方面:如第15-22方面中任一项所述的方法,其中所述方法还包括由环氧乙烷的至少一部分产生乙二醇的步骤。

第24方面:如第15-23方面中任一项所述的方法,其中将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物的步骤包括使第二C2烃流中的乙烷的至少一部分脱氢。

第25方面:如第15-23方面中任一项所述的方法,其中将第二C2烃流中的乙烷的至少一部分转化为第二乙烯产物的步骤包括使第二C2烃流中的乙烷的至少一部分裂化。

第26方面:如第15-23方面中任一项所述的方法,其中由第三乙烯产物的至少一部分产生聚乙烯的步骤包括催化聚合第二乙烯产物。

第27方面:如第15-23方面中任一项所述的方法,其中聚乙烯是低密度聚乙烯。

第28方面:如第15-26方面中任一项所述的方法,其中聚乙烯是高密度聚乙烯。

第29方面:如第15-26方面中任一项所述的方法,其中聚乙烯是超高分子量聚乙烯。

第30方面:一种系统,其包括:a)包括第一入口和第一出口的费-托反应器;b)包括第二入口和第二出口的脱乙烷塔;c)包括第三入口和第三出口的烯烃分离器;d)包括第四入口和第四出口的乙烷裂化器或包括第五入口和第五出口的乙烷脱氢器;和e)包括第六入口和第六出口的聚乙烯反应器,其中费-托反应器经由第一连接器与脱乙烷塔流体连通,其中第一连接器连接到费-托反应器的第一出口并连接到脱乙烷塔的第二入口,其中脱乙烷塔经由第二连接器与烯烃分离器流体连通,其中第二连接器连接到脱乙烷塔的第二出口并连接到烯烃分离器的第三入口,其中烯烃分离器经由第三连接器与乙烷裂化器或乙烷脱氢器流体连通,其中第三连接器连接到烯烃分离器的第三出口并连接到乙烷裂化器的第四入口或乙烷脱氢器的第五入口,其中乙烷裂化器或乙烷脱氢器经由第四连接器与聚乙烯反应器流体连通,其中第四连接器连接到乙烷裂化器的第四出口或连接到乙烷脱氢器的第五出口并连接到聚乙烯反应器的第六入口。

第31方面:如第30方面所述的系统,其中所述系统包括乙烷裂化器。

第32方面:如第30方面所述的系统,其中所述系统包括乙烷脱氢器。

第33方面:如第30-32方面中任一项所述的系统,其中所述系统还包括合成气生产反应器,所述合成气生产反应器包括第七出口,其中合成气生产反应器经由第五连接器与费-托反应器流体连通,其中费-托反应器还包括第八入口,其中第五连接器连接到合成气生产反应器的第七出口并连接到费-托反应器的第八入口。

第34方面:如第30-33方面中任一项所述的系统,其中烯烃分离器经由第六连接器与聚乙烯反应器流体连通。

第35方面:如第30-34方面中任一项所述的系统,其中所述系统是工业规模上的。



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