(57)【要約】  ＣＯ、Ｈ２、メタン、及びメタンより重い炭化水素を含有する流れから、ＣＯ及び必要に応じて水素を回収するための方法を記載する。本発明の方法は、供給原料からのＣ２以上の炭化水素の２段階除去（３，６）により特徴付けられる。第１の工程においては、供給ガス（１）が第１のＣ２以上の炭化水素が除去された流れ（５）及び第１のＣ２以上の炭化水素が濃縮された流れ（４）に分離（３）される。第１のＣ２以上の炭化水素が濃縮された流れ（４）は、精留されて（６）第２のＣ２以上の炭化水素が除去された流れが生成される。第１及び第２のＣ２以上の炭化水素が除去された流れ（５，９）は、深冷系（１０）に送られてＣＯ（１２）及び随意に水素（１１）が回収される。
2009502714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一酸化炭素、水素、メタン及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む処理流から、一酸化炭素及び必要に応じて水素を分離する方法であって、
ａ）前記処理流を第１の分離工程に流して、前記処理流を２以上の炭素原子を有する炭化水素並びに削減された量の一酸化炭素、水素及びメタンとを含む第１の中間流と、一酸化炭素、水素及びメタン並びに削減された量の２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む第２の中間流とに分離し、
ｂ）第１の中間流を第２の分離工程に流して、前記第１の中間流を２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流と、一酸化炭素、水素及びメタンを含む第３の中間流とに分離し、
ｃ）前記第２及び第３の中間流を共に深冷分離系で処理し、その中の一酸化炭素及び必要に応じて水素を分離すること、を含む方法。
【請求項２】
前記方法が、精製一酸化炭素流、精製水素流、精製メタン流、及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流を生成する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の分離工程が、前記処理流を一部凝縮し、続いてフラッシュドラム又は蒸留塔で蒸気／液体分離することを含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の分離工程が、デフレグメーター、副凝縮器付き蒸留塔、又は高度熱一体型精留塔系のような精留及び冷却を組み合わせた処理を含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
前記第１の分離工程が、初めの処理流中に存在した２以上の炭素原子を有する炭化水素の少なくとも７５モル％を含む第１の中間流と、２以上の炭素原子を有する炭化水素を１．０モル％未満含む第２の中間流とを生成する、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の分離工程が、フラッシュドラム又は蒸留塔で蒸気／液体分離することを含む、請求項1〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の分離工程が、デフレグメーター、副凝縮器付き蒸留塔、又は高度熱一体型精留塔系のような精留及び冷却を組み合わせた処理を含む、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の分離工程が、精留部及びストリッピング部の両方を備える蒸留塔を含む、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の分離工程が、前記第１の中間流中に存在した２以上の炭素原子を有する炭化水素の少なくとも９０モル％を含む生成物流と、２以上の炭素原子を有する炭化水素を１．０モル％未満含む第３の中間流とを生成する、請求項1〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
工程（ｃ）において、
（ｉ）前記第２の中間流の少なくとも一部をメタン洗浄塔に流し、前記一部をメタンと接触させて、主に水素を含む塔頂流と一酸化炭素及びメタンを含む塔底流とを与え、
（ii）次に、前記塔底流を前記第３の中間流と共に、水素ストリッパー塔及び一酸化炭素精製塔を含む一酸化炭素回収処理に流す、請求項1〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記塔底流及び前記第３の中間流の両方を、前記第３の中間流を還流液流として用いて前記水素ストリッパー塔に流し、一酸化炭素及びメタンに富む前記水素ストリッパー塔からの塔底流を一酸化炭素精製塔に流して、一酸化炭素及びメタンをそれぞれ一酸化炭素に富む生成物流及びメタンに富む生成物流に分離する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
工程（ｃ）において、前記第２及び第３の中間流が共通の一酸化炭素精製塔に入るまで、これらを別々に処理する、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
（ｉ）前記第２の中間流を精留塔に流し、これを前記精留塔からの塔頂流からそれ自体分離された一酸化炭素を含む還流液流と接触させて、第１の水素に富む流れと、いくらかの水素と共に主にメタン及び一酸化炭素を含む塔底流とを生成し、
（ii）前記精留塔からの塔底流を水素ストリッパー塔に流して、第２の水素に富む流れと一酸化炭素及びメタンに富む第１の流れとを回収し、
（iii）前記第３の中間流を処理してその中の水素を除去し、第３の水素に富む流れと一酸化炭素及びメタンに富む第２の流れとを生成し、
（iv）前記一酸化炭素及びメタンに富む第１及び第２の流れを一酸化炭素精製塔に流し、一酸化炭素及びメタンをそれぞれ一酸化炭素に富む生成物流及びメタンに富む生成物流とに分離する方法。
【請求項１４】
一酸化炭素、水素、メタン及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む前記処理流が、オレフィン生産用の自己熱分解の生成物流に由来する、請求項1〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
（ａ）自己熱分解反応器において、炭化水素含有供給原料及び酸素含有ガスを多燃料可燃限界を超えて燃焼を助けることが可能な担持触媒上で自己熱的に分解して、オレフィン、未反応炭化水素、水素、一酸化炭素及びメタン、並びに少量のアセチレン、芳香族及び二酸化炭素、を含む生成物流を生成し、
（ｂ）前記自己熱分解反応器から前記生成物流中の反応生成物が出てくる際にこれらを水で急冷し、
（ｃ）前記生成物流から二酸化炭素を除去し、
（ｄ）この生成物流の全部又は一部を第１の分離工程に流して、前記生成物流を２以上の炭素原子を有する炭化水素と削減された量の一酸化炭素、水素及びメタンとを含む第１の中間流と、一酸化炭素、水素及びメタン並びに削減された量の２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む第２の中間流とに分離し、
（ｅ）前記第１の中間流を第２の分離工程に流して、前記第１の中間流を２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流と、一酸化炭素、水素及びメタンを含む第３の中間流とに分離し、
（ｆ）深冷分離系で前記第２及び第３の中間流両方を処理して、その中に含まれる一酸化炭素及び必要に応じて水素を分離すること、を含む請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米国エネルギー協力協定（Energy Cooperative Agreement）省、第DE-FC07-01ID-14090号のもとで、政府支援により成された。
オレフィンの生成方法
本発明は、一酸化炭素、水素、メタン、及びメタンより重い（即ち、２以上の炭素原子を有する）炭化水素を含む処理流から、一酸化炭素及び必要に応じて水素を回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一酸化炭素及び水素は、炭化水素、特にメタン又はナフサ範囲の炭化水素の吸熱流改質を含む、数多くの方法により形成される。このような水素及び一酸化炭素は、水素、一酸化炭素、及び典型的にはメタンを含む混合ガスとして得られ、これを処理することにより水素及び一酸化炭素に富む生成物を別々に回収することができる。工業規模の操作では、これらの水素及び一酸化炭素生成物を回収及び精製するために深冷蒸留が最も頻繁に用いられるが、圧ガススウィング吸着法も採用することができる。
混合ガスから一酸化炭素及び水素を回収する深冷系の多くは、段塔又は充填塔中で一酸化炭素及び水素含有混合ガス（処理流）をメタンに富む液状流と接触させるメタン洗浄塔を利用している。混合ガスに含まれる一酸化炭素及びメタンのほとんどがメタンに富む吸着剤に溶解し、主に一酸化炭素、メタン、及び溶解水素を含有する塔底液と、主に水素と一酸化炭素及びメタンの残留量とを含有する塔頂生成物が生成される。典型的には、塔底液は、一又は複数のストリップ塔で水素を剥離され、得られた剥離液体は、深冷一酸化炭素精製塔で（典型的には）ガス状の一酸化炭素塔頂生成物及び液状のメタン塔底生成物に分離される。このような方法は、例えば、ＵＳ４，８８８，０３５、ＵＳ５，１３３，７９３、ＵＳ５，５９２，８３１、ＵＳ６，０８２，１３４、ＵＳ６，２６９，６５７及びＵＳ２００２／０１３４２４３に記載されている。
メタン洗浄塔を利用せずに、一部凝縮及びストリッピング工程に依存するその他の一酸化炭素及び水素の回収用深冷系は、例えば、ＵＳ５，５０９，２７１及びＵＳ６，１７３，５８５に記載されている。
【０００３】
上記の何れの文献においても、メタンより重い（即ち、２以上の炭素原子を有する）炭化水素を含む混合ガスからの一酸化炭素及び水素の回収の問題については取り扱っていない。２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む処理流は、例えば、一酸化炭素及び水素含有混合ガスが、精製所の排ガス、及び酸化的脱水素化による軽質オレフィンの生成中に発生する分解ガス等のその他の源から生じる場合に得られる。処理流が一酸化炭素及び酸素回収処理に充填される前に、このような２以上の炭素原子を有する炭化水素の少なくとも一部を処理流から除去することが有利である。２以上の炭素原子を有する炭化水素を深冷回収処理から除去することにより、該処理のエネルギー効率を高めると共に、深冷蒸留系における発泡の危険性を低減することができる。さらに、例えば、メタンと混合して燃焼した場合、２以上の炭素原子を有する炭化水素自体が、燃料流として以上に精製物としてさらに貴重なものになり得る。
【０００４】
ＵＳ６，５７８，３７７は、一酸化炭素、水素、メタン、及びメタンより重い炭化水素（２以上の炭素原子を有する炭化水素）を含む混合ガスから水素及び一酸化炭素を回収する方法を教示している。この方法は、混合ガスを２以上の炭素原子を有する炭化水素を除去した流れと、２以上の炭素原子を有する炭化水素が濃縮された除去流（reject stream）とに分離し、２以上の炭素原子を有する炭化水素を除去した流れをメタン洗浄塔に送り、ＣＯが濃縮された塔頂生成物及びメタンが濃縮された液状塔底生成物を深冷蒸留系から回収し、該メタン濃縮液の少なくとも一部を使用して、メタンに富む還流をメタン洗浄塔に供給する工程を含む。
ＵＳ６，５７８，３７７の一部凝縮法は、気体相中の２以上の炭素原子を有する炭化水素のメタンに対するモル比が、０．０５未満、好ましくは０．０２未満になるように、除去液相中の２以上の炭素原子を有する炭化水素を濃縮している。しかし、この方法には、一酸化炭素及び２以上の炭素原子を有する炭化水素の分離において比較的非効率的であるという欠点がある。即ち、一部凝縮の温度が低下するとともに、未凝縮の蒸気中の２以上の炭素原子を有する炭化水素の量が低下するが、一酸化炭素の未凝縮の蒸気への回収率もまた低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、一酸化炭素、水素、メタン及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む混合ガス供給原料中の２以上の炭素原子を有する炭化水素から、一酸化炭素を分離するための改良（即ち、より効率的な）方法を提供するものであって、この方法により、より多くの一酸化炭素がＣＯ回収処理に流入することを可能とし、同時に該処理に２以上の炭素原子を有する炭化水素が流入することを阻止することが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の局面において、本発明は、一酸化炭素、水素、メタン及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む処理流から一酸化炭素を分離する方法を提供するものであって、前記方法は、
ａ）処理流を第１の分離工程に流して、処理流を２以上の炭素原子を有する炭化水素と削減された量の一酸化炭素、水素及びメタンとを含む第１の中間流と、一酸化炭素、水素及びメタン並びに削減された量の２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む第２の中間流とに分離し、
ｂ）第１の中間流を第２の分離工程に流して、第１の中間流を２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流と、一酸化炭素、水素及びメタンを含む第３の中間流とに分離し、
ｃ）第２及び第３の中間流を共に深冷分離系（cryogenic separation system）で処理し、その中の一酸化炭素及び必要に応じて水素を分離すること、を含む。
【０００７】
本発明の方法の工程（ａ）及び（ｂ）は、混合ガス供給原料のメタン、一酸化炭素及び水素成分から２以上の炭素原子を有する炭化水素を分離するための「２段階」分離を提供することにより、２以上の炭素原子を有する炭化水素と残りの一酸化炭素、水素及びメタン混合物の高い分離率が得られる。したがって、本発明は、一酸化炭素の高回収率、及び２以上の炭素原子を有する炭化水素の、２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流（「重質」炭化水素流）としての高回収率を提供する。本発明の好ましい態様においては、複数の水素及びメタンを含有する流れが生成され、精製一酸化炭素流、精製水素流、精製メタン流、及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流の、生成され得る４つの異なる生成物を与えてもよい。本発明の目的のために、精製一酸化炭素流は、一酸化炭素の濃度が少なくとも９０モル％、水素の濃度が２モル％未満、メタンの濃度が１０モル％未満であるものと考えられる。精製メタン流は、メタンの濃度が少なくとも８５モル％、メタンより重い成分の濃度が５モル％未満であるものと考えられる。精製水素流は、水素の濃度が少なくとも８０モル％であるものと考えられる。
【０００８】
本発明の方法の工程（ａ）は、一酸化炭素、水素、メタン及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む処理流を第１の分離工程に流して、処理流を２以上の炭素原子を有する炭化水素と削減された量の一酸化炭素、水素及びメタンとを含む第１の中間流と、一酸化炭素、水素及びメタン並びに削減された量の２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む第２の中間流とに分離することを含む。
第１の分離工程は、処理流を例えば熱交換器で冷却し、続いてフラッシュドラム又は精留塔（蒸気に蒸気から凝縮された逆流する液体を接触させることにより蒸気を精製するか又は一酸化炭素、水素及びメタンを濃縮させる）で蒸気／液体分離することにより、一部凝縮することを含むことが好ましい。
あるいは、第１の分離工程は、デフレグメーター、副凝縮器（side condenser）付き蒸留塔、又はＵＳ６，３４３，４８７に記載されるような高度熱一体型精留塔系（advanced heat integrated rectifier system）等の精留及び冷却を組み合わせた処理を含んでもよい。
【０００９】
本発明の方法の工程（ａ）は、２以上の炭素原子を有する炭化水素及び削減された量の一酸化炭素を含む第１の中間流を生成する。工程（ａ）において必要な分離量は、工程（ａ）への処理流中の２以上の炭素原子を有する炭化水素の実際の量に依存するが、一般的には、第１の中間流は、初めの処理流中に存在した２以上の炭素原子を有する炭化水素の典型的には少なくとも７５モル％、例えば、該２以上の炭素原子を有する炭化水素の少なくとも９０モル％を含む。工程（ａ）への処理流が、比較的より多くの２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む場合には、第１の中間流においてより高い割合の２以上の炭素原子を有する炭化水素を必要とし、したがって第２の中間流中においてはより低い割合を必要とするため、第２の中間流中に残る２以上の炭素原子を有する炭化水素の絶対量は、適度に低いレベルに維持される。典型的には、第２の中間流は、２以上の炭素原子を有する炭化水素を１．０モル％未満含む。
典型的には（即ち、第２の中間流中の２以上の炭素原子を有する炭化水素の割合が上記未満になるために必要な温度を用いた場合）、第１の中間流は、初めの処理流中に存在した一酸化炭素の少なくとも２％を含み、初めの処理流中に存在したメタンの少なくとも１０％、通常は少なくとも２０％を含む。さらに、第１の中間流は、通常初めの処理流中に存在した水素の１％未満を含む。
次に、第１の中間流を処理して、その中のメタン、一酸化炭素及び水素を回収する。したがって、本発明の方法の工程（ｂ）においては、第１の中間流を第２の分離工程に流して、第１の中間流を２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流と、一酸化炭素、水素及びメタンを含む第３の中間流とに分離する。
【００１０】
第２の分離工程は、フラッシュドラム又は精留塔における蒸気／液体分離を含んでもよい。
あるいは、第２の分離工程は、デフレグメーター、副凝縮器付き蒸留塔、又はＵＳ６，３４３，４８７に記載されるような高度熱一体型精留塔系のような精留及び冷却を組み合わせた処理を含んでもよい。
好ましくは、第２の分離工程は、精留部及びストリッピング部の両方を備え、且つ脱メタン塔として機能する蒸留塔を含む。
本発明の方法の工程（ｂ）は、２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流を生成する。工程（ａ）と同様に、工程（ｂ）において必要な分離量は、第１の中間流中の２以上の炭素原子を有する炭化水素の実際の量に依存するが、一般的には、２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流は、典型的には、第１の中間流中に存在した２以上の炭素原子を有する炭化水素の少なくとも９０モル％、例えば、該２以上の炭素原子を有する炭化水素の少なくとも９５モル％を含み、第１の中間流に存在した一酸化炭素、水素及びメタンの１％未満を含む。一般的に、２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流は、水素及び一酸化炭素を０．１重量％未満含む。
【００１１】
２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流から精製エチレン流を生成する場合には、２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流が、水素を１０モルｐｐｍ未満、一酸化炭素を５モルｐｐｍ未満、及びメタンを１０００モルｐｐｍ未満含むことが好ましい。
典型的には、第３の中間流は、２以上の炭素原子を有する炭化水素を１．０モル％未満含む。
【００１２】
前述の通り、本発明の方法の工程（ａ）及び（ｂ）は、混合ガス供給原料のメタン、一酸化炭素及び水素成分からの２以上の炭素原子を有する炭化水素の「２段階」分離を提供する。工程（ａ）及び（ｂ）は、任意の好適な圧力で実施すればよい。典型的には、工程（ａ）は工程（ｂ）よりも高い圧力で実施され、このような条件において、「２段階」分離は１段階処理（一般的に、効率的な分離を達成するためには工程（ａ）と同様のより高い圧力で操作する必要がある）に比べて、消費するエネルギーが著しく減少する。
工程（ａ）は、１０〜４０bargの範囲の圧力で実施されることが好ましい。
工程（ｂ）は、２〜２０bargの範囲の圧力で実施されることが好ましい。
第２及び第３の中間流を合わせると、実質的に、初めの処理流に存在した一酸化炭素、水素及びメタンの全て（並びに、通常は２以上の炭素原子を有する炭化水素を０．５モル％未満）が含まれる。
本発明の方法の工程（ｃ）においては、これらの流れが深冷分離系で処理され、その中の一酸化炭素及び必要に応じて水素が分離される。さらに、精製メタン流を得てもよい。
【００１３】
一つの態様においては、第２の中間流をメタン洗浄塔に流し、そこで前記中間流をメタンと接触させて、主に水素（燃料として使用しても、水素含有生成物流として回収しても、水素回収処理に送って水素流をさらに精製してもよい）を含む塔頂流と、一酸化炭素及びメタンを含む塔底流とを与える。次に、塔底流は、第３の中間流の少なくとも一部と共に、水素ストリッパー塔及び一酸化炭素精製塔を備える一酸化炭素回収処理へ流される。
塔底流及び第３の中間流の両方を、第３の中間流を還流液流として用いて、水素ストリッパー塔に流すことが好ましい。水素に富む流れが水素ストリッパーの塔頂から回収され、一酸化炭素及びメタンに富む塔底流が一酸化炭素精製塔に流されて、これらの一酸化炭素及びメタンがそれぞれ一酸化炭素及びメタンに富む生成物流に分離される。水素ストリッパーの塔頂から回収された水素に富む流れは、燃料として使用しても、水素回収処理に送って精製水素流を生成してもよい（メタン洗浄塔から分離された水素に富む流れと合流させた後でもよい）。
【００１４】
第二の態様においては、第２及び第３の中間流が共通の一酸化炭素精製塔に入るまで、これらを別々に処理する。この態様は、第２及び第３の中間流を生成するための２以上の炭素原子を有する炭化水素の２工程分離が、いくらかのメタン及び一酸化炭素もまた分離することを利用している（第３の中間流は、初めの処理流に比べて高いメタンと一酸化炭素の比率を有し、第２の中間流は低いメタンと一酸化炭素の比率を有している）。第二の態様の一例においては、第２の中間流を精留塔に流し、これを精留塔からの塔頂流からそれ自体分離された一酸化炭素を含む還流液流と接触させる。これは、精留塔からの水素及び一酸化炭素（並びに僅かなメタン）を主に含む塔頂流を一部凝縮し、水素に富む流れ（燃料として使用しても、水素回収処理に送って水素流をさらに精製してもよい）及び少なくとも一部を還流液として使用することが可能な一酸化炭素に富む流れに分離することにより達成される。精留塔からの塔底流は、いくらかの水素と共に主にメタン及び一酸化炭素を含み、水素ストリッパー塔に流される。水素に富む流れを水素ストリッパーの塔頂から回収し、一酸化炭素及びメタンに富む塔底流を一酸化炭素精製塔に流して、そこで一酸化炭素及びメタンをそれぞれ一酸化炭素及びメタンに富む生成物流に分離する。
【００１５】
また、第３の中間流もその中の水素を除去するために、好ましくはフラッシュドラムで処理されて、水素に富む流れと一酸化炭素及びメタンに富む流れとが生成される。水素に富む流れは、燃料として使用しても、水素回収処理に送って精製水素流を生成してもよい（第２の中間流の処理から分離された水素に富む流れと合流させた後でもよい）。一酸化炭素及びメタンに富む流れは、一酸化炭素精製塔に送られて、一酸化炭素及びメタンはそれぞれ一酸化炭素及びメタンに富む生成物流に分離される。
２以上の炭素原子を有する炭化水素は、典型的には２〜３０モル％の範囲で、好ましくは２〜２０モル％の範囲で、処理流中に存在する。
一酸化炭素、水素及びメタンの典型的な濃度は、一酸化炭素２〜５０モル％、例えば５〜４０モル％、水素５〜８０モル％、例えば２０〜７０モル％、及びメタン５〜６０モル％、  例えば１０〜４０モル％である。
【００１６】
本発明の好ましい態様においては、一酸化炭素、水素、メタン及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む処理流が、オレフィン生産用の自己熱分解（autothermal cracking）の生成物流に由来する。
自己熱分解とは、炭化水素含有供給原料を酸素と混合して自己熱分解触媒上に流すオレフィンの生成法の一つである。自己熱分解触媒は、多燃料可燃限界（fuel rich limit of flammability）を超えて燃焼を助けることが可能である。燃焼は触媒表面上で開始され、反応物を処理温度まで上昇させ、且つ吸熱クラッキング処理を実施するための熱がその場で発生する。一般的には、炭化水素含有供給原料及び酸素を、多燃料可燃限界を超えて燃焼を助けることが可能な担持触媒上に流す。自己熱分解処理については、ＥＰ３３２２８９Ｂ、ＥＰ−５２９７９３Ｂ、ＥＰ−Ａ−０７０９４４６及びＷＯ００／１４０３５に記載されている。
通常、多燃料可燃限界を超えて燃焼を助けることが可能な担持触媒は、その触媒成分として第VIII族金属を含む。好適な第VIII族金属としては、プラチナ、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウム及びイリジウムが含まれる。ロジウム、また特に、プラチナ及びパラジウムが好ましい。典型的な第VIII族金属の添加量は、触媒の全乾燥重量に対して、０．０１〜１００重量％の範囲であり、好ましくは０．０１〜２０重量％、より好ましくは０．０１〜１０重量％の範囲である。
【００１７】
第VIII族触媒を使用する場合、触媒促進剤と共に使用することが好ましい。触媒促進剤は、第IIIＡ族金属、第IVＡ金属及び／又は第ＶＡ金属であってもよい。または、触媒促進剤は遷移金属であってもよく、該遷移金属の触媒促進剤は、第VIII族遷移金属の触媒成分として採用されるものとは異なる金属であってもよい。
自己熱分解は、液状及びガス状の炭化水素の両方をオレフィンに変換するために用いられてもよい。好適な液状炭化水素としては、ナフサ、軽油、真空軽油及びこれらの混合物が含まれる。しかし、エタン、プロパン、ブタン及びこれらの混合物等のガス状炭化水素を採用することが好ましい。
炭化水素を含有する供給原料は、任意の好適な酸素含有ガスと共に供給されてもよい。該酸素含有ガスとしては、分子酸素、空気及び／又はこれらの混合物が適当である。該酸素含有ガスを窒素又はアルゴン等の不活性ガスと混合してもよい。
【００１８】
炭化水素を含有する供給原料及び酸素含有ガスは、炭化水素が二酸化炭素及び水に完全燃焼するために必要な炭化水素の酸素含有ガスに対する理論混合比である、炭化水素の酸素含有ガスに対する比率５〜１６倍、好ましくは５〜１３．５倍、より好ましくは６〜１０倍で、自己熱分解装置に供給されることが好ましい。
炭化水素は、気体１時間当たり空間速度１０，０００時間-1（ｈ-1）超、好ましくは２０，０００時間-1（ｈ-1）超、最も好ましくは１００，０００時間-1（ｈ-1）超で、触媒上に流されることが好ましい。しかし、最適な気体１時間当たり空間速度が、圧力及び供給ガス組成の性質に依存することは、理解されるべきである。
追加の供給成分として、水素、一酸化炭素、二酸化炭素又は蒸気等を自己熱分解装置に共に供給してもよい。炭化水素を含有する供給原料及び酸素含有ガスと共に、水素が自己熱分解装置に供給されることが好ましい。水素の酸素含有ガスに対するモル比は、０．２〜４の範囲が好適である。
触媒存在下では、水素が炭化水素と比べて優先的に燃焼することにより、処理全体のオレフィン選択性を増加させるため、水素を共に供給することが有利となる。
【００１９】
自己熱分解処理は、触媒出口温度６００〜１２００℃、好ましくは８５０〜１０５０℃、最も好ましくは９００〜１０００℃で好適に行われる。更に反応が起きることを避けるために、自己熱分解生成物流を、生成後２０ミリ秒以内に、典型的には７５０〜６００℃まで冷却することにより速やかに冷却するべきである。自己熱分解処理を２０bargより高い圧力で操作する場合、自己熱分解生成物を、生成後１０ミリ秒以内に７５０〜６００℃まで冷却することが有利である。
反応生成物が自己熱分解装置から出てくる際に、典型的には好適な急冷塔で、水により急冷する。自己熱分解生成物流は、オレフィンに加えて、典型的には、未反応炭化水素、水素、一酸化炭素及びメタン、並びに少量のアセチレン、芳香族及び二酸化炭素を含み、これらを所望のオレフィンから分離する必要がある。
典型的には、例えばＭＥＡ又はＴＥＡ（又はこれら両方の混合物）等のアミン系の吸着系、又はその他市販のＣＯ2除去処理を使用することにより、自己熱分解生成物流からまず二酸化炭素を除去する。
次に、残留水があれば除去してもよい。任意の好適な乾燥処理を使用してもよく、例えば、好適なモレキュラーシーブを使用してもよい。
【００２０】
次に、この自己熱分解生成物流の全てまたは一部を（二酸化炭素除去の後及び水分除去の後に）、一酸化炭素、水素、メタン及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む処理流として流し、本発明の第一の局面と同様に、二酸化炭素及び必要に応じて水素を除去するために処理してもよい。
一つの好ましい態様においては、二酸化炭素及び／又は水を除去する処理後の自己熱分解生成物流（又はその一部）を、本発明の第一の局面と同様に処理流として処理するために流す前に、冷却及び一部凝縮が行われる一又は複数の段階を含む冷却列（chilling train）に流すことができる。
冷却列の各段階内では、冷却及び一部凝縮に続き、液体及び蒸気分離が行われる。得られた蒸気は、次の冷却／一部凝縮段階（もしあれば）に流され、最終の冷却／一部凝縮段階からの蒸気流が、本発明の第一の局面と同様に、処理流として処理するために流される一酸化炭素、水素、メタン及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む処理流となる。該冷却列の一又は複数の段階からの一又は複数の分離された液状流を、例えば、本発明の第一の局面の工程（ｂ）の第２の分離工程への追加供給流として、合流させて別々に処理してもよい。
【００２１】
幾つかの態様においては、前述の二酸化炭素及び／又は水の除去処理、及び冷却及び一部凝縮が行われる一つ以上の段階を含む冷却列の前に、フロントエンドの（front-end）精留塔を含むことが望ましい。フロントエンドの精留塔は、自己熱分解生成物流が２以上の炭素原子を有する炭化水素を大量に含み、これらの炭化水素の中でより重いものの幾つかを除去することが望ましい場合に望ましい。例えば、自己熱分解生成物流からＣ３及びより重い炭化水素、又はＣ４及びより重い炭化水素を、フロントエンドの脱エタン塔又はフロントエンドの脱プロパン塔をそれぞれ用いることにより除去することが望ましい。一般的には、二酸化炭素及び／又は水除去処理後の自己熱分解生成物流（又はその一部）を冷却してフロントエンドの精留塔に流し、例えばＣ３及びより重い炭化水素、又はＣ４及びより重い炭化水素等のより重い成分を塔底流として除去してもよい。塔底流は必要に応じて別々に処理することができる。
【００２２】
自己熱分解生成物流の残りの成分は、フロントエンドの精留塔から塔頂流として回収され、次に、フロントエンドの精留塔に入る水素及びＣＯの大部分を含有するこの塔頂流は、冷却列に入り、次に、前述の通り、本発明の第一の局面と同様に、処理流としての処理のために流される。
自己熱分解生成物流（又はその一部分）は、その少なくとも一部を一酸化炭素、水素、メタン及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む処理流として本発明の第一の局面の方法に流す前に、圧縮する必要がある場合もある。圧縮は、任意の都合の良い段階において、好適な圧縮器により行われればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明を図面及び実施例に関して説明する。
図１において、主に水素、一酸化炭素、メタン及びより重い炭化水素を含む処理流（１）を交換器（２）に流し、処理流を冷却して一部凝縮させ、次に、ドラムである第１の分離工程（３）に流し、液体相及び蒸気相をそれぞれ第１の中間流（４）及び第２の中間流（５）として分離する。第１の中間流（４）は、２以上の炭素原子を有する炭化水素と削減された量の一酸化炭素、水素及びメタンとを含み、精留部及びストリッピング部の両方を収容し、且つ脱メタン塔として機能する蒸留塔である第２の分離工程（６）に流される。
第２の分離工程（６）にはさらに、処理流（１）の生成の前に自己熱分解生成物流を流した冷却列の一つ以上の段階からの液状流から等、処理全体の他の部分からの炭化水素を含む液状流（７）を流してもよい。
この第２の分離工程（６）は、２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む処理流（８）と一酸化炭素、水素及びメタンを含む第３の中間流とを生成し、第３の中間流は、第２の中間流（５）と共に、深冷分離部である１０に流され、そこで精製水素流（１１）、精製一酸化炭素流（１２）及び精製メタン流（１３）が生成される。
【００２４】
図２を参照すると、第２の中間流（５）は冷却されて（図示せず）精留塔（１４）に流され、そこで逆流流下している還流液流と接触し、水素及び一酸化炭素に富む塔頂蒸気流（１５）といくらかの水素と共に主にメタン及び一酸化炭素を含む液状塔底流（１６）とが生成される。還流液流自体が、精製水素流（１１）及び、その一部（１８）が還流液として再利用される一酸化炭素に富む流れを生成する分離工程（１７）中で、塔頂蒸気（１５）を凝縮することにより生成される。一酸化炭素に富む流れの残りの部分（１９）は、例えば水素を分離するために処理されてもよい（２０）（詳細は図示せず）。
精留塔（１４）からの液状塔底流（１６）は、水素ストリッパー塔（２１）に流されて、主に水素を含む塔頂生成物流（２２）とメタン及び一酸化炭素を含む塔底液（２３）が生成される。ストリッピング蒸気は、塔底液（２３）の一部をリボイラー（図示せず）を介して水素ストリッパー塔に戻すことにより発生させてもよい。希望に応じて、還流液として、メタンに富む液体（図示せず）を水素ストリッパー塔（２１）中で使用してもよい。
【００２５】
第３の中間流（９）は一部凝縮され、より低い圧力に素早く晒されて（図示せず）、次に分離ドラム（２４）に流され、主に水素と共に少量のメタン及び一酸化炭素を含む塔頂蒸気流（２５）と、主にメタン及び一酸化炭素を含む塔底液流（２６）とが生成される。
流れ（２３）及び（２６）は共に一酸化炭素精製塔（２７）の別々の地点に流されて、精製一酸化炭素流（１２）及び精製メタン流（１３）が生成される。
図２の態様は、主に水素を含むがいくらかの一酸化炭素及びメタンも含む、水素に富む排出流を多く生成する（（２２）、（２５）及び必要に応じて流れ（１９）から回収される水素）。希望に応じて、これらの流れのうち一つ又は全てを冷却して一部凝縮することにより一酸化炭素含有液を得ることができ、必要に応じて、該一酸化炭素含有液を一酸化炭素精製塔（２７）に導き、さらに精製することもできる。
【００２６】
図３は、本発明の第一の態様の説明的な描写を含む。主要な分離、加熱及び冷却工程の全てが示されている。蒸気−液体分離ドラム、処理制御弁、ポンプ等の当業者に周知の処理設計である一部の詳細は、本発明の重要な概念をより明確に示すために、図面から省略している。なお、理解し易いように、この詳細な説明の熱交換器は全て、個別の交換器として示す。当業者には周知である通り、実際には、これらを合体して一つ以上の多段深冷熱交換器とすることが好ましい。
図３において、流れ１０１として、主に水素、一酸化炭素、メタン及びより重い炭化水素を含む炭化水素混合加圧流が入る。これが交換器１０２において冷却されて一部凝縮され、流れ１０３となる。流れ１０３はドラム１０４に入り、蒸気及び液体に分離される。塔頂蒸気流１０５は、ＣＯが比較的濃縮されており、且つメタンより重い炭化水素が比較的除去されている。液状流１０６は、メタンより重い炭化水素が比較的濃縮されており、ＣＯが比較的除去されているが、流れ１０６は、経済的に回収可能なＣＯを大量に含んでいる。
【００２７】
流れ１０１を、ＣＯが比較的濃縮された流れ及びＣＯが比較的除去された一又は複数の流れに分離するためには、多くの設計の選択肢が存在することは、当業者には明らかである。図３においては、この分離は単純な一部凝縮及び分離ドラムにより達成される。または、この分離を精留により操作することも可能であり、精留及び冷却操作を組み合わせることも可能である。このような組み合わされた冷却及び精留の選択肢には、デフレグメーター、副凝縮器付き蒸留塔、又は米国特許６，３４３，４８７号及び米国特許４，４９６，３８１号等の設計の高度熱一体型精留塔系が含まれるが、これらに限定されない。
流れ１０６は、典型的には一酸化炭素、メタン、より重い炭化水素及びいくらかの溶存水素を含む。流れ１０６は、流れ１０８として、第２の分離装置１０９に送られる前に、必要に応じて交換器１０７により加熱又は冷却されてもよい。原則として、１０９は、流れ１０８の蒸気及び液体が分離される単純なフラッシュドラムであり得る。または、１０９は精留により操作されるか、または、デフレグメーター又は副凝縮器付き蒸留塔等の精留及び冷却操作を組み合わせたものでもあり得る。
【００２８】
図３においては、分離装置１０９は精留部及びストリッピング部の両方を含み、且つ脱メタン塔として機能する蒸留塔である。分離装置１０９の圧力がドラム１０４の圧力よりも著しく低い場合には、図示するバルブ１１０等の調節手段を使用できる。流れ１０８は、脱メタン塔１０９の上部と下部の接触トレーの間の何処かの中間点に入る。流れ１１１によって示される通り、本処理の他の部分からの他の供給材料も１０９に入ってよい。塔底流１１２は、２以上の炭素原子を有する炭化水素を含み、メタン又はより軽質な成分を含むとしても僅かしか含まない生成物流である。ストリッピング蒸気は、リボイラー１１３により分離装置１０９に供給される。１０９は、図３においては内部凝縮器として示される一部凝縮器１１４により凝縮される。
塔頂流１１５は、１１６において一部凝縮され、この一部凝縮流がバルブ１１７を介して素早く低圧に晒され、低圧に晒して得られた流れ中の蒸気及び液体がドラム１１８で分離される。蒸気流１１９は、主成分の水素と共にいくらかのメタン及び一酸化炭素を含む。蒸気流１１９は水素回収処理に送られることも、温めて燃料として使用することもできる。液状流１２０は温められて１２１において一部気化され、次に、流れ１２２としてＣＯ精製塔１２３に導かれる。液状流１２０のその他の処理法として、これを分割して、１２３に入る前にその僅か一部のみを温めること等も構想し得る。このような選択肢は本発明の範囲内である。
【００２９】
ドラム１０４の塔頂蒸気である流れ１０５は、１２４において冷却されて一部凝縮され流れ１２５となる。流れ１２５は、ＣＯ精留塔１２６の底部に入る。または、蒸気及び液体を分離して、流れ１２５の蒸気部分のみを１２６に送ることも可能である。ＣＯ精留塔１２６においては、上昇する蒸気が流下する還流液に接触し、ＣＯ及びメタンが分離され、全体の塔頂蒸気流１２７には主に水素及びＣＯと、僅かなメタンが含まれる。流れ１２７は還流再接触ドラム１２８に導かれる。塔頂蒸気流１２９は、１３０において冷却され一部凝縮される。得られた流れ中の蒸気及び液体は、還流ドラム１３１において分離される。
流れ１３２は１３１からの蒸気であり、ＣＯ精留塔１２６の最終的な塔頂蒸気を構成する。流れ１３２は、主に水素と少量の一酸化炭素を含む。これは、精製水素生成物として回収することも、更なる精製工程に送ることも、温めて燃料として使用することもできる。
【００３０】
液状流１３３は、還流再接触ドラム１２８に導かれる。そこで、蒸気流１２７と合流して接触する。このような還流再接触は、１２８の塔頂蒸気流を冷却しつつ、残りの液体を温める機能を果たす。温められた液状流１３４は二つの流れに分割される。一方の流れ１３５は、還流液として１２６の頂部に戻され、他方は流れ１３６として引き抜かれる。実際には、ドラム１２８及び塔１２６を合体して一つの容器にすることが可能であり、また１２８内に幾つかの蒸気／液体接触段階を設けることも有益であろうことは、当業者には明らかであろう。このような場合、流れ１３６は、塔１２６の一番目のトレー又は上部の幾つかのトレーのうちの一つから引き出された液状生成物である。これらの二つの容器は、本発明の還流再接触操作の概念をより簡単に示すために、図３においては別々の容器として示されている。
流れ１３６はバルブ１３７に素早く流されて、得られた流れ中の蒸気及び液体はドラム１３８において分離される。蒸気流１３９は主成分の水素と共にいくらかの一酸化炭素を含む。蒸気流１３９は、水素回収処理に送ることも、温めて燃料として使用することも可能である。１３８からの液体は、流れ１４０であり、この少なくとも一部が還流液流１４１として１２３の頂部に導かれる。流れ１４０中に、１２３への還流液として必要以上の液体が含まれている場合、液状ＣＯ流１４２が回収されてもよい。この流れは、典型的には気化されて冷却値（refrigeration value）を回復するために再加熱され、次に、最終ＣＯ生成物の一部として圧縮される。
【００３１】
塔１２６の塔底流１４３は、主に一酸化炭素、メタン及びいくらかの溶存水素を含む。塔底流１４３はバルブ１４４に素早く流されて、水素ストリッパー塔１４５の頂部に供給原料として入る。水素ストリッパー塔１４５は、塔底流１４３から溶存水素を除去する。ストリッピング蒸気はリボイラー１４６により発生する。塔頂生成物流１４７は、主に水素を含み、水素回収処理に送ることも、温めて燃料として使用することもできる。従来技術に開示されるように、希望に応じて、図３中に流れ１４８として示すメタンに富む液体を１４５の頂部に還流液として導くこともできる。ストリッピングされた塔底液状流１４９は、主に一酸化炭素及びメタンを含む。塔底液状流１４９はＣＯ精製塔１２３に導かれ、供給流１２２より上で供給流１４１より下の位置に入る。塔底液状流１４９のその他の処理法として、１２３に入る前にその全て又は一部を温めるか又は冷却する等が構想され得る。
【００３２】
ＣＯ精製塔は、塔頂流１５０としての精製ＣＯ生成物及び精製メタン塔底流１５１を生成する。ストリッピング蒸気はリボイラー１５２により塔の底部に供給されるが、必要に応じて、流れ１５０の一部凝縮により又はＣＯ冷却系の一部として、流れ１５３を介して更なる還流液を供給することも可能である。
図３の態様は、多くの水素に富む排出流、特に排出流１１９、１３９及び１４７を生成する。これらの排出流は主に水素を含むが、いくらかのメタン及び／又はＣＯも含む。希望に応じて、これらの流れの一つ又は全てを冷却し一部凝縮して、ＣＯ含有液体を与え、このＣＯ含有液体を必要に応じて更に精製するために、ＣＯ精製塔１２３に導いてもよい。
図４は、図３の態様から得られた水素に富む蒸気を処理する好ましい方法を示す。この方法は、高圧水素流及び低圧水素流の両方を生成する。高圧水素流は、製品として販売したり、例えば自己熱分解工程等のオレフィン生成工程に再利用したり、その他の適当な用途に向けられる。低圧水素流は工場の燃料として使用できる。
【００３３】
図４は図３に現れる流れ及び処理装置を一部含む。これらの共通の要素の流れ及び処理装置の番号は、図３及び４において同一である。図３において単純な交換器として示される交換器１３０は、図４中では、図４の方法をより明確に示すために多段交換器として示されている。図４の方法では、流れ１３２は２つの流れに分割される。流れ１５４は高圧水素流を構成する。流れ１３２は１３０で再び温められて冷却値を回復する。温められた高圧水素生成物流１５５は、処理中に何処かで更に温められて、精製水素生成物として回収される。熱交換器１３０に更なる冷却が必要な場合、さらに外部冷媒流１５６を１３０に送ることもできる。
【００３４】
流れ１３２のもう一方の流れ１５７は膨張器１５８に導かれる。膨張器は流れ１５７の圧力を低下させることにより、これを冷却及び一部凝縮する。流れ１５７の圧力を低下させる他の手段として、単純なバルブ等を採用することもできる。より低圧で、一部凝縮された流れ１５９は、ドラム１６０に導かれて蒸気及び液体が分離される。液状流１６１は、一酸化炭素が凝縮されて、精製ＣＯ生成物として回収される。例えば、液状流１６１は、精製一酸化炭素を作動流体として利用する冷却サイクルの低圧側に導かれることができる。このような冷却サイクルは、当業者には周知である。蒸気流１６２は主に水素から成り、低圧水素流を構成する。必要に応じて、蒸気流１６２は、図４中では単一の流れ１６３として示される一又は複数の他の水素排出流と合流させて、交換器１３０で温めることにより、温められた低圧水素流１６４を生成することも可能である。この低圧水素流１６４は、処理中何処かでさらに温めて、燃料又は精製水素生成物として使用することができる。
本発明の概念を任意に変更して、３つ以上の水素流を与えたり、これらの水素流を異なる量及び最終圧力で生成することが可能である。
【００３５】
図５は、メタン洗浄塔を利用した、本発明の方法の第２の態様を示す。主に水素、一酸化炭素、メタン及びより重い炭化水素を含む加圧炭化水素混合流が、流れ２０１として本処理に入る。流れ２０１は交換器２０２で冷却されて一部凝縮され、流れ２０３となる。流れ２０３はドラム２０４に入る。原則として、ドラム２０４は図示する単純なフラッシュドラムであるか、又は上昇する蒸気を流下する液体に接触させる精留により操作することができる。さらに、ドラム２０４は、デフレグメーター、副凝縮器付き蒸留塔、又は米国特許６，３４３，４８７号及び米国特許４，４９６，３８１号の高度熱一体型精留塔設計等のように、精留及び冷却操作を組み合わせることもできる。
液状流２０５は、一酸化炭素、メタン、より重い炭化水素及びいくらかの溶存水素を含む。液状流２０５は、流れ２０７として第２の分離装置２０８に送られる前に、交換器２０６により必要に応じて加熱又は冷却されることができる。原則として、第２の分離装置２０８は、流れ２０８の蒸気及び液体が分離される単純なフラッシュドラムであり得る。または、上昇する蒸気を流下する液体に接触させる精留により操作することができる。さらには、デフレグメーター又は副凝縮器付き蒸留塔等のように、精留及び冷却操作を組み合わせることもできる。
【００３６】
図５において、分離装置２０８は、精留部及びストリッピング部の両方を含み、且つ脱メタン塔として機能する蒸留塔である。分離装置２０８の圧力がドラム２０４の圧力よりも著しく低い場合には、図示のバルブ２０９等の調節手段を使用することができる。流れ２０７は、脱メタン塔２０８の上部と下部の接触トレーの間の何処かの中間点に入る。また、図５中の流れ２１０により示す通り、本処理の他の部分からのその他の供給原料も２０８に入ってもよい。塔底流２１１は、２以上の炭素原子を有する炭化水素と、メタン又はより軽質の成分を含むとしても僅かに含む生成物流を構成する。ストリッピング蒸気は、リボイラー２１２により分離装置２０８に供給される。塔頂流２１３はドラム２１４で一部凝縮されて、蒸気及び液体がドラム２１５で分離される。蒸気流２１６は主に水素といくらかのメタン及び一酸化炭素を含む。蒸気流２１６は水素回収処理に送っても、温めて燃料として使用してもよい。液状流２１７は、二つの流れに分割される。一部の流れ２１８は、還流として塔２０８に戻される。残りの流れ２１９は、ＣＯ回収処理に導かれる。
ドラム２０４からの蒸気である流れ２２０は、メタン洗浄塔２２１に送られる。流れ２２０は交換器２２２に示されるように、まず冷却されて一部凝縮されてもよい。この場合、希望に応じて、蒸気及び液体をドラム２２３で分離することもできる。蒸気流２２４は、メタン洗浄塔２２１の底部に入る。液状流２２５はバルブ２２６を介して膨張され、得られた蒸気及び液体は、ドラム２２７で分離される。蒸気流２２８は水素に富み、水素回収処理に送るか、温めて燃料として使用することもできる。また、従来開示されている通り（ＵＳ６，２６９，６５７号）、水素ストリッパー塔２２９に送ることもできる。ドラム２２７からの液状流は、ＣＯ精製塔２３０に入る。
【００３７】
冷却されたメタンに富む洗浄液状流２３１は、メタン洗浄塔２２１の頂部に入り、流れ２２４から上昇する蒸気に逆流して接触する。メタン及び一酸化炭素の大部分が流下する液体に溶融するため、塔頂流２３２は精製水素生成物となる。図５に交換器２３３として示すように、メタン洗浄塔において一又は複数の中間冷却器を使用してもよい。この中間冷却器の目的は、凝縮熱とメタン洗浄塔２２１で凝縮されているメタン及び一酸化炭素の溶液の熱とを一部除去することにより、吸収体塔底流２３４への所望のＣＯ回収率を達成するために必要な液状メタン吸着剤２３１の量を減らすことである。
塔底流２３４は、バルブ２３５に流して圧力を低下させ、次に、流れ２３６として水素ストリッパー塔２２９に入る。流れ２１９は、バルブ２３８で流量調節された後、還流液流２３７として水素ストリッパー塔２２９の頂部に入る。図５中に流れ２３９として示すように、必要に応じて他のメタンに富む還流液を塔２２９の頂部に導くこともできる。還流液を塔２２９に流す目的は、塔頂流２４０に失われる一酸化炭素量を減らすためである。脱メタン塔からの塔頂液状流２１９は、特に水素ストリッパー塔２２９への還流液としての使用に非常に適していることが分かっている。
【００３８】
塔頂流２４０は主に水素を含み、水素回収処理に送るか、又は温めて燃料として使用することが可能である。塔底流２４１は主に一酸化炭素及びメタンを含み、水素又はより重い炭化水素を含むとしても僅かである。ストリッピング蒸気は、リボイラー２４２により塔２２９の底部に供給される。流れ２４１はＣＯ精製塔２３０に導かれる。希望に応じて、流れ２４１を一又は複数の流れに分割して、図示の通り一部２４３で加熱してもよい。
ＣＯ精製塔は、塔頂流２４４として精製一酸化炭素生成物を、塔底流２４５として精製液状メタン生成物を生成する。還流液は、流れ２４６を介して、塔頂流２４４の凝縮により又はＣＯ冷却系の一部としてＣＯ精製塔に供給される。ストリッピング蒸気はリボイラー２４７で生成される。当業者には周知であるように、流れ２４５中のメタン濃縮液状生成物の一部を冷却して、流れ２３９及び／又は２３１のメタンに富む液体として使用してもよい。
【実施例】
【００３９】
（実施例１）
市販の処理シミュレーションソフトウェアを使用して、図３の態様に基づくＣＯ回収をシミュレートした。炭化水素混合供給材料は、主に水素、一酸化炭素、エチレン及びエタンを含み、自己熱分解反応器の排水に由来する。重要な流れの組成を表１に示す。表１の流れ１１１は、脱メタン塔１０９に入る三種類の別々の液状流の合計である。これらの三種類の流れは、温度が−４０〜１００℃の範囲にあり、自己熱分解反応器の排水を漸次的冷却（progressive chilling）及び一部凝縮することにより得られるものである。個々の熱交換器の仕事率（duty）を表２に示す。全ての場合において、流れ番号及び装置番号は図３に示すものに対応している。
第１の分離工程のみ（１０４）により、２以上の炭素原子を有する炭化水素の大部分を含む第１の中間流（流れ１０６）が生成される一方で、この流れもまた大量のメタン及び一酸化炭素を含むことが指摘される。反対に、本発明の２段階処理は、一酸化炭素（及びメタン）の回収率を高め、また純度の高い別々の生成物流を生成する。
【００４０】
特に、本発明の処理における重い炭化水素の２段階除去により、一酸化炭素及びメタンより重い炭化水素の両方について、精製生成物流への非常に高い回収率が可能になることが分かる。ＣＯの生成物流１４２及び１５０への回収率は、９０．２％である。図４の方法による流れ１６１へのさらなるＣＯ回収により、全体のＣＯ回収率は９２．６％まで増加する。メタンより重い炭化水素の生成物流１１２への回収は、９９．８％である。このように、ＣＯ及びメタンより重い炭化水素の最終生成物流への高い回収率が同時に両方得られることは、従来技術より提供されていない本発明の重要な利益である。さらに、第２の分離工程（１０９）を第１の分離工程より（また、回収率の向上を試みる１段階処理と比べて）低い圧力で操作することにより、多大なエネルギーが節約される。
さらに、本処理における重い炭化水素の２段階除去により、供給流に存在する一酸化炭素及びメタンのある程度の予備分離が達成されることが指摘される。このことは、表１の流れ１０１、流れ１０５及び流れ１１５の組成を比較することにより明らかに分かる。一酸化炭素のメタンに対するモル比は、流れ１０５（１．７９）において流れ１１５（０．２６）よりも著しく高い。本発明の方法により、このような一酸化炭素及びメタンの予備分離は、幾つかの中間処理工程の後にこれらをＣＯ精製塔１２３の異なる地点に導くことによって有利に用いられる。
【００４１】
【表１】
2009502714.tif 000003
【００４２】
【表２】
2009502714.tif 000004
【００４３】
【表３】
2009502714.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、一酸化炭素、水素、メタン及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む処理流から一酸化炭素を分離する好ましい構成を模式化して示す。
【図２】図２は、水素、メタン及び一酸化炭素を含む処理流を生成するための深冷分離工程（ｃ）の好ましい構成を模式化して示す。
【図３】図３は、本発明の第一の態様をより詳細に示す。
【図４】図４は、図３の態様から得られる水素に富む蒸気を処理する好ましい方法を示す。
【図５】図５は、メタン洗浄塔を利用した本発明の方法の第二の態様を示す。
【図１】
2009502714.tif 000006
【図２】
2009502714.tif 000007
【図３】
2009502714.tif 000008
【図４】
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【図５】
2009502714.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月28日(2008.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一酸化炭素、水素、メタン及び２〜３０モル％の２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む処理流から、一酸化炭素及び必要に応じて水素を分離する方法であって、
ａ）前記処理流を第１の分離工程に流して、前記処理流を、処理流中に存在した２以上の炭素原子を有する炭化水素の少なくとも９０モル％並びに削減された量の一酸化炭素、水素及びメタンとを含む第１の中間流と、一酸化炭素、水素及びメタン並びに削減された量の２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む第２の中間流とに分離し、
ｂ）第１の中間流を第２の分離工程に流して、前記第１の中間流を、第１の中間流中に存在した２以上の炭素原子を有する炭化水素の少なくとも９０モル％を含む生成物流と、第１の中間流に存在した一酸化炭素、水素及びメタンの１％未満を含む第３の中間流とに分離し、
ｃ）前記第２及び第３の中間流を共に深冷分離系で処理し、その中の一酸化炭素及び必要に応じて水素を分離すること、を含む方法。
【請求項２】
前記方法が、精製一酸化炭素流、精製水素流、精製メタン流、及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流を生成する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の分離工程が、前記処理流を一部凝縮し、続いてフラッシュドラム又は蒸留塔で蒸気／液体分離することを含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の分離工程が、デフレグメーター、副凝縮器付き蒸留塔、又は高度熱一体型精留塔系のような精留及び冷却を組み合わせた処理を含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
前記第１の分離工程が、２以上の炭素原子を有する炭化水素を１．０モル％未満含む第２の中間流を生成する、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の分離工程が、フラッシュドラム又は蒸留塔で蒸気／液体分離することを含む、請求項1〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の分離工程が、デフレグメーター、副凝縮器付き蒸留塔、又は高度熱一体型精留塔系のような精留及び冷却を組み合わせた処理を含む、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の分離工程が、精留部及びストリッピング部の両方を備える蒸留塔を含む、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の分離工程が、２以上の炭素原子を有する炭化水素を１．０モル％未満含む第３の中間流を生成する、請求項1〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
工程（ｃ）において、
（ｉ）前記第２の中間流の少なくとも一部をメタン洗浄塔に流し、前記一部をメタンと接触させて、主に水素を含む塔頂流と一酸化炭素及びメタンを含む塔底流とを与え、
（ii）次に、前記塔底流を前記第３の中間流と共に、水素ストリッパー塔及び一酸化炭素精製塔を含む一酸化炭素回収処理に流す、請求項1〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記塔底流及び前記第３の中間流の両方を、前記第３の中間流を還流液流として用いて前記水素ストリッパー塔に流し、一酸化炭素及びメタンに富む前記水素ストリッパー塔からの塔底流を一酸化炭素精製塔に流して、一酸化炭素及びメタンをそれぞれ一酸化炭素に富む生成物流及びメタンに富む生成物流に分離する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
工程（ｃ）において、前記第２及び第３の中間流が共通の一酸化炭素精製塔に入るまで、これらを別々に処理する、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
（ｉ）前記第２の中間流を精留塔に流し、これを前記精留塔からの塔頂流からそれ自体分離された一酸化炭素を含む還流液流と接触させて、第１の水素に富む流れと、いくらかの水素と共に主にメタン及び一酸化炭素を含む塔底流とを生成し、
（ii）前記精留塔からの塔底流を水素ストリッパー塔に流して、第２の水素に富む流れと一酸化炭素及びメタンに富む第１の流れとを回収し、
（iii）前記第３の中間流を処理してその中の水素を除去し、第３の水素に富む流れと一酸化炭素及びメタンに富む第２の流れとを生成し、
（iv）前記一酸化炭素及びメタンに富む第１及び第２の流れを一酸化炭素精製塔に流し、一酸化炭素及びメタンをそれぞれ一酸化炭素に富む生成物流及びメタンに富む生成物流とに分離する方法。
【請求項１４】
一酸化炭素、水素、メタン及び２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む前記処理流が、オレフィン生産用の自己熱分解の生成物流に由来する、請求項1〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
（ａ）自己熱分解反応器において、炭化水素含有供給原料及び酸素含有ガスを多燃料可燃限界を超えて燃焼を助けることが可能な担持触媒上で自己熱的に分解して、オレフィン、未反応炭化水素、水素、一酸化炭素及びメタン、並びに少量のアセチレン、芳香族及び二酸化炭素、を含む生成物流を生成し、
（ｂ）前記自己熱分解反応器から前記生成物流中の反応生成物が出てくる際にこれらを水で急冷し、
（ｃ）前記生成物流から二酸化炭素を除去し、
（ｄ）この生成物流の全部又は一部を第１の分離工程に流して、前記生成物流を２以上の炭素原子を有する炭化水素と削減された量の一酸化炭素、水素及びメタンとを含む第１の中間流と、一酸化炭素、水素及びメタン並びに削減された量の２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む第２の中間流とに分離し、
（ｅ）前記第１の中間流を第２の分離工程に流して、前記第１の中間流を２以上の炭素原子を有する炭化水素を含む生成物流と、一酸化炭素、水素及びメタンを含む第３の中間流とに分離し、
（ｆ）深冷分離系で前記第２及び第３の中間流両方を処理して、その中に含まれる一酸化炭素及び必要に応じて水素を分離すること、を含む請求項１４記載の方法。
【国際調査報告】
2009502714.tif 000011
2009502714.tif 000012
2009502714.tif 000013