(57)【要約】  本発明は、エタンの酸化脱水素のためのプロセスに関し、このプロセスは、（ａ）エタンを含む流れを酸化脱水素条件に供するステップと、（ｂ）ステップ（ａ）から生じる流出物の少なくとも一部から水を除去するステップと、（ｃ）任意に、（ｂ）ステップ（ｂ）から生じるエチレン、未変換エタン、二酸化炭素、任意に未変換酸素、任意に一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流れの少なくとも一部から、未変換酸素および／または一酸化炭素および／またはアセチレンを除去するステップと、（ｄ）ステップ（ｂ）または（ｃ）から生じるエチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部から、錯化分離法によりエチレンを除去するステップと、（ｅ）ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部から、二酸化炭素を部分的かつ選択的に除去するステップと、（ｆ）ステップ（ｅ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部をステップ（ａ）に再循環させるステップと、を含む。
2020531445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エタンの酸化脱水素のためのプロセスであって、
（ａ）エタンを含む流れを酸化的脱水素条件に供するステップであって、混合金属酸化物を含む触媒の存在下で前記エタンを酸素と接触させることを含み、二酸化炭素を含む希釈剤がステップ（ａ）に供給され、結果として、エチレン、任意に酢酸、未変換エタン、水、二酸化炭素、任意に未変換酸素、任意に一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流出物をもたらす、ステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）から生じる前記流出物の少なくとも一部から水を除去し、結果として、エチレン、未変換エタン、二酸化炭素、任意に未変換酸素、任意に一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流れと、水および任意に酢酸を含む流れとをもたらすステップと、
（ｃ）任意に、ステップ（ｂ）から生じるエチレン、未変換エタン、二酸化炭素、任意に未変換酸素、任意に一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む前記流れの少なくとも一部から、未変換酸素および／または一酸化炭素および／またはアセチレンを除去し、結果として、エチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れをもたらすステップと、
（ｄ）ステップ（ｂ）または（ｃ）から生じるエチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む前記流れの少なくとも一部から、前記流れの少なくとも一部を、錯化剤を含む液体溶媒と接触させることを含む錯化分離法によりエチレンを除去し、結果として、エチレンを含む流れと、未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れとをもたらすステップと、
（ｅ）ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む前記流れの少なくとも一部から二酸化炭素を部分的かつ選択的に除去し、未変換エタンおよび二酸化炭素を含み、二酸化炭素含有量が減少した流れをもたらすステップと、
（ｆ）ステップ（ｅ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む前記流れの少なくとも一部をステップ（ａ）に再循環させるステップと、を含む、プロセス。
【請求項２】
ステップ（ｄ）が、
（ｄ１）ステップ（ｂ）または（ｃ）から生じるエチレン、未変換エタンおよび二酸化炭素を含む前記流れの少なくとも一部を、前記錯化剤を含む前記液体溶媒と接触させ、未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れであって、その少なくとも一部がステップ（ｅ）に供給される流れと、溶媒、錯化剤、および錯化エチレンを含む液体流とをもたらすことと、
（ｄ２）ステップ（ｄ１）から生じる溶媒、錯化剤、および錯化エチレンを含む前記液体流の少なくとも一部から錯化エチレンを脱着し、結果として、脱着エチレンを含む流れと、溶媒および錯化剤を含む液体流とをもたらすことと、
（ｄ３）ステップ（ｄ２）から生じる溶媒および錯化剤を含む前記液体流の少なくとも一部をステップ（ｄ１）に再循環させることと、を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
ステップ（ｄ１）から生じる前記液体流が、溶媒、錯化剤、錯化エチレン、ならびに吸着された未変換エタンおよび二酸化炭素を含み、吸着された未変換エタンおよび二酸化炭素は、エチレンを含む流れと接触することにより前記液体流の少なくとも一部からストリッピングされ、結果として、エチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れであって、その少なくとも一部がステップ（ｄ１）に供給される流れと、溶媒、錯化剤、および錯化エチレンを含む液体流であって、その少なくとも一部がステップ（ｄ２）に供給される液体流とをもたらす、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
ステップ（ｄ）への前記供給において、二酸化炭素の量が、エチレン、未変換エタン、および二酸化炭素の総量に基づいて、１〜９９体積％、好ましくは５〜９５体積％、より好ましくは１０〜９０体積％、より好ましくは２０〜８５体積％、より好ましくは３０〜８０体積％、より好ましくは４０〜７５体積％、最も好ましくは５０〜７０体積％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
ステップ（ｄ）の前記錯化剤が、金属塩である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記金属塩が、銀（Ｉ）イオンまたは銅（Ｉ）イオン、好ましくは銀（Ｉ）イオンを含有する、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
前記金属塩が、硝酸銀である、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
ステップ（ｄ）の前記液体溶媒が、水、有機溶媒、イオン性液体、またはそれらの混合物、好ましくは水である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む前記流れの少なくとも一部が、少なくとも２つの副流に分割され、１つの分割された副流の少なくとも一部が、ステップ（ｅ）に供給され、１つの分割された副流の少なくとも一部がステップ（ａ）に再循環される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
（ｉ）ステップ（ｅ）で除去される二酸化炭素および（ｉｉ）再循環の前に再循環流の一部がパージされる任意のステップで除去される二酸化炭素の総量が、ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れからの二酸化炭素の量の１〜１５％、より好ましくは３〜１２％、最も好ましくは５〜１０％である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エタンの酸化脱水素（ＯＤＨ）のためのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化脱水素（オキシ脱水素；ＯＤＨ）プロセスでエタンを酸化的に脱水素することが知られている。触媒および他のプロセス条件を含むエタンＯＤＨプロセスの例は、例えばＵＳ７０９１３７７、ＷＯ２００３／０６４０３５、ＵＳ２００４／０１４７３９３、ＷＯ２０１０／０９６９０９、およびＵＳ２０１０／０２５６４３２に開示されている。金属としてモリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、および任意にテルル（Ｔｅ）を含有する混合金属酸化物触媒は、エタンオキシ脱水素触媒として使用され得る。
【０００３】
さらに、そのようなエタンＯＤＨプロセスにおける希釈剤として二酸化炭素を使用することが知られている。二酸化炭素を含む希釈剤をエタンＯＤＨステップに供給することは、例えばＵＳ２０１６／０３２６０７０に開示されている。エチレンおよび水に加えて、そのようなエタンＯＤＨステップから生じる流出物は、未変換エタンおよび二酸化炭素も含む。未変換エタンおよび二酸化炭素希釈剤の両方をエタンＯＤＨステップに再循環させることが望ましい。しかしながら、ＵＳ２０１６／０３２６０７０のプロセスの欠点（図１〜５を参照）は、二酸化炭素と未変換エタンが２つの異なるステップでエタンＯＤＨ流出物から分離されることである。ＵＳ２０１６／０３２６０７０の図１のプロセスから生じるエタンＯＤＨ流出物から水が除去された後、二酸化炭素が、例えばスクラビングによって除去され、反応器に再循環される。最後に、該プロセスの別のステップで、エタンは、Ｃ２スプリッターにおいてエチレンから分離され、エタンは、二酸化炭素とは別に反応器に再循環される。
【０００４】
本発明の目的は、希釈剤として二酸化炭素をエタンＯＤＨステップに供給することを含むエタンＯＤＨプロセスを提供することであり、このプロセスでは、未変換のエタンおよび二酸化炭素希釈剤は、エタンＯＤＨステップに再循環され得、エチレン生成物は、技術的に有利、単純、効率的、および手頃な価格となり得る様式で回収され得る。特に、未返還エタンを可能な限り再循環することが望ましい。そのような技術的に有利なプロセスは、好ましくは、より低いエネルギー需要および／またはより低い資本支出をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７０９１３７７号明細書
【特許文献２】国際公開第２００３／０６４０３５号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／０１４７３９３号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１０／０９６９０９号
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１０／０２５６４３２号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１６／０３２６０７０号明細書
【発明の概要】
【０００６】
驚くべきことに、上記の目的は、未変換エタンおよび二酸化炭素希釈剤を一緒に分離し、同時に、錯化分離を含み、該エタン、二酸化炭素およびエチレンを含む流れの少なくとも一部を、錯化剤を含む液体溶媒と接触させることであって、エチレンを含む流れならびに未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れをもたらし、その後、その後者の流れから二酸化炭素が部分的および選択的に除去される、接触させることと、二酸化炭素含有量が低減した得られた流れを、エタンＯＤＨステップに再循環することとを含むステップにより、エチレン生成物を回収することにより得ることができることがわかった。
【０００７】
したがって、本発明は、エタンの酸化脱水素のためのプロセスに関し、このプロセスは、
（ａ）エタンを含む流れを酸化脱水素条件に供するステップであって、混合金属酸化物を含む触媒の存在下でエタンを酸素と接触させることを含み、二酸化炭素を含む希釈剤がステップ（ａ）に供給され、結果として、エチレン、任意に酢酸、未変換エタン、水、二酸化炭素、任意に未変換酸素、任意に一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流出物をもたらすステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）から生じる該流出物の少なくとも一部から水を除去し、結果として、エチレン、未変換エタン、二酸化炭素、任意に未変換酸素、任意に一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流れと、水および任意に酢酸を含む流れとをもたらすステップと、
（ｃ）任意に、ステップ（ｂ）から生じるエチレン、未変換エタン、二酸化炭素、任意に未変換酸素、任意に一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む該流れの少なくとも一部から、未変換酸素および／または一酸化炭素および／またはアセチレンを除去し、結果として、エチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れをもたらすステップと、
（ｄ）ステップ（ｂ）または（ｃ）から生じるエチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む該流れの少なくとも一部から、該流れの少なくとも一部を、錯化剤を含む液体溶媒と接触させることを含む錯化分離法によりエチレンを除去し、結果として、エチレンを含む流れと、未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れとをもたらすステップと、
（ｅ）ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部から二酸化炭素を部分的かつ選択的に除去し、未変換エタンおよび二酸化炭素を含み、二酸化炭素含有量が減少した流れをもたらすステップと、
（ｆ）ステップ（ｅ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部を、ステップ（ａ）に再循環するステップとを含むプロセスに関する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のプロセスのステップ（ａ）〜（ｆ）を包含する実施形態を示す図である。
【図２】本発明のプロセスのステップ（ｄ）に関する実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のプロセスは、ステップ（ａ）から（ｆ）を含み、ステップ（ｃ）は任意選択のステップである。これらのステップおよび任意選択のさらなるステップは、以下でさらに詳細に説明される。
【００１０】
したがって、本発明のプロセスは、ステップ（ａ）および（ｂ）、任意選択のステップ（ｃ）、ならびにステップ（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）を含む。該プロセスは、ステップ（ａ）と（ｂ）との間、ステップ（ｂ）と（ｃ）との間、ステップ（ｃ）と（ｄ）との間、ステップ（ｄ）と（ｅ）との間、およびステップ（ｅ）と（ｆ）との間に１つ以上の中間的ステップを含んでもよい。さらに、該プロセスは、ステップ（ａ）に先行する、および／またはステップ（ｆ）に続く１つ以上の追加のステップを含んでもよい。
【００１１】
本発明のプロセスおよび該プロセスで使用される組成物または流れは、それぞれ、１つ以上の様々な説明されたステップおよび成分を「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する」、または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語で説明されるが、それらはまた、それぞれ、該１つ以上の様々な説明されたステップおよび成分「から本質的に成る」または「から成る」ことができる。
【００１２】
本発明の文脈において、組成物または流れが２つ以上の成分を含む場合、これらの成分は、１００体積％または１００重量％を超えない総量で選択されるべきである。
【００１３】
本明細書内で、「実質的に無い」とは、問題の成分の検出可能な量が組成物または流れ中に存在しないことを意味する。
【００１４】
さらに、本明細書内で、「新鮮なエタン」とは、未変換エタンを含まないエタンを言及する。本明細書内で、「未変換エタン」とは、本発明のプロセスのステップ（ａ）で酸化脱水素条件に供されたが、変換されなかったエタンを言及する。
【００１５】
ステップ（ａ）
本プロセスのステップ（ａ）は、エタンを含む流れを酸化的脱水素（ＯＤＨ）条件に供することを含み、それは、エタンを、混合金属酸化物を含む触媒の存在下で酸素（Ｏ２）と接触させることを含み、二酸化炭素を含む希釈剤は、ステップ（ａ）に供給され、結果として、エチレン、任意に酢酸、未変換エタン、水、二酸化炭素、任意に未変換酸素、任意に一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流出物をもたらす。
【００１６】
エタンＯＤＨステップ（ａ）では、エタンの酸化的脱水素によりエチレンが生成される。最初にエチレンが形成される。しかし、該同ステップで、エチレンは、酢酸に酸化され得る。さらに、該同ステップで、エチレンは、アセチレン（エチン）に脱水素され得る。エタンも、酢酸またはアセチレンに直接変換され得る。なおさらに、該同ステップで、例えばエタンおよび／またはエチレンおよび／または酢酸および／またはアセチレンの燃焼により、一酸化炭素（ＣＯ）および二酸化炭素（ＣＯ２）が生成され得る。
【００１７】
エタンＯＤＨステップ（ａ）では、エタン、酸素（Ｏ２）、および二酸化炭素（ＣＯ２）が反応器に供給され得る。該成分は、一緒または別々に反応器に供給されてもよい。すなわち、該成分の１つ以上を含む１つ以上の供給流、好適にはガス流が反応器に供給され得る。例えば、酸素、エタン、および二酸化炭素を含む１つの供給流が反応器に供給され得る。あるいは、２つ以上の供給流、好適にはガス流が反応器に供給されてもよく、その供給流は、反応器内で合流を形成し得る。例えば、酸素を含む１つの供給流、エタンを含む別の供給流、および二酸化炭素を含むさらに別の供給流が、別々に反応器に供給されてもよい。エタンＯＤＨステップ（ａ）では、エタン、酸素、および二酸化炭素が気相で反応器に好適に供給される。
【００１８】
好ましくは、エタンＯＤＨステップ（ａ）で、つまり触媒の存在下でエタンを酸素と接触させる間、温度は、３００〜５００℃である。より好ましくは、該温度は、３１０〜４５０℃、より好ましくは３２０〜４２０℃、最も好ましくは３３０〜４２０℃である。
【００１９】
なおさらに、エタンＯＤＨステップ（ａ）で、つまり触媒の存在下でエタンを酸素と接触させる間、典型的な圧力は、０．１〜３０または０．１〜２０絶対バール（すなわち「絶対圧」）である。さらに、好ましくは、該圧力は、０．１〜１５絶対バール、より好ましくは１〜１０絶対バール、最も好ましくは３〜１０絶対バールである。該圧力は、全圧を指す。
【００２０】
酸素およびエタンに加えて、二酸化炭素も希釈剤としてエタンＯＤＨステップ（ａ）に供給される。希ガス、窒素（Ｎ２）、蒸気（Ｈ２Ｏ）、およびメタン、好適には窒素およびメタンから成る群から選択される１つ以上の追加の希釈剤が、エタンＯＤＨステップ（ａ）に供給されてもよい。しかし、本プロセスでは二酸化炭素が希釈剤としてエタンＯＤＨステップ（ａ）にすでに供給されているため、追加の希釈剤を追加する必要はない。したがって、好適には、追加の希釈剤、特に蒸気は、エタンＯＤＨステップ（ａ）に供給されない。ステップ（ａ）へのエタン供給における不純物として、幾らかのメタンがステップ（ａ）に供給されてもよい。さらに、ステップ（ａ）への酸素供給における不純物として、幾らかの窒素がステップ（ａ）に供給されてもよい。これらの場合、メタンおよび窒素は、二酸化炭素に加えて、追加の希釈剤として機能する。
【００２１】
一般に、希釈剤に起因するステップ（ａ）への全供給流の割合は、５〜９０体積％、好ましくは２５〜７５体積％の範囲にある。好ましくは、等温作動の反応器の場合、希釈剤に起因するステップ（ａ）への全供給流の割合は、５〜９０体積％、好ましくは２５〜７５体積％、より好ましくは、４０〜６０体積％の範囲にある。さらに、好ましくは、断熱作動の反応器の場合、希釈剤に起因するステップ（ａ）への全供給流の割合は、５０〜９５体積％、好ましくは６０〜９０体積％、より好ましくは７０〜８５体積％の範囲にある。
【００２２】
好ましくは、ステップ（ａ）への供給としての希釈剤は、１〜１００体積％、より好ましくは５〜１００体積％、より好ましくは１０〜１００体積％、より好ましくは２０〜１００体積％、より好ましくは４０〜１００体積％、より好ましくは６０〜１００体積％、より好ましくは８０〜１００体積％、より好ましくは９０〜１００体積％、より好ましくは９５〜１００体積％、最も好ましくは９９〜１００体積％の二酸化炭素を含み、残りは、希ガス、窒素（Ｎ２）、蒸気（Ｈ２Ｏ）、およびメタン、好適には窒素およびメタンから成る群から選択される１つ以上の他の希釈剤から成る。二酸化炭素以外の希釈剤は、互いに対して任意の所望の比率で使用されてもよい。二酸化炭素以外の該追加の希釈剤の１つ以上がステップ（ａ）に供給される場合、希釈剤中の二酸化炭素の割合の上限は、２０体積％、好ましくは４０体積％、より好ましくは６０体積％、より好ましくは８０体積％、より好ましくは９０体積％、より好ましくは９５体積％、最も好ましくは９９体積％であリ得る。
【００２３】
エタンＯＤＨステップ（ａ）に供給される酸素は、酸化剤であり、それにより結果としてエタンの酸化脱水素が生じる。該酸素は、例えば空気などの任意の源に由来し得る。酸素対エタンのモル比の好適な範囲は、化学量論的モル比（エタンＯＤＨ反応の場合０．５である）より低い、同じ、およびより高い比率を網羅し、好適には０．０１〜１．１、より好適には０．０１〜１、より好適には０．０５〜０．８、最も好適には０．０５〜０．７である。一実施形態では、酸素対エタンのモル比は、０．０５〜０．５、より好適には０．０５〜０．４７、最も好適には０．１〜０．４５である。さらに、別の実施形態では、酸素対エタンのモル比は、０．５〜１．１、より好適には０．５３〜１、最も好適には０．５５〜０．９である。酸素対エタンの該比率は、酸素およびエタンが触媒と接触する前の比率である。言い換えれば、酸素対エタンの該比率は、供給されるエタンに対する供給される酸素の比率である。明らかに、触媒との接触後、酸素およびエタンの少なくとも一部が消費される。さらに、酸素対エタンの該モル比における該「エタン」は、新鮮なエタンおよび再循環された（未変換の）エタンの両方を含む。
【００２４】
好ましくは、純粋または実質的に純粋な酸素（Ｏ２）が、本発明のプロセスのステップ（ａ）で酸化剤として使用される。本明細書内で、「純粋または実質的に純粋な酸素」とは、後者の量が最大１体積％、好適には最大７，０００体積百万分率（ｐｐｍｖ）、より好適に最大５，０００ｐｐｍｖ、より好適に最大３，０００ｐｐｍｖ、より好適に最大１，０００ｐｐｍｖ、より好適に最大５００ｐｐｍｖ、より好適に最大３００ｐｐｍｖ、より好適には最大２００ｐｐｍｖ、より好適には最大１００ｐｐｍｖ、より好適には最大５０ｐｐｍｖ、より好適には最大３０ｐｐｍｖ、最も好適には最大１０ｐｐｍｖである、例えば窒素（Ｎ２）を含む比較的少量の１つ以上の汚染物質を含有し得る酸素を言及する。
【００２５】
しかしながら、代替的に、ステップ（ａ）で酸化剤として空気または酸素富化空気を使用することも可能である。そのような空気または酸素富化空気は、１体積％を超え最大７８体積％（空気）まで、好適には１〜５０％体積％、より好適には１〜３０体積％、より好適には１〜２０体積％、より好適には１〜１０体積％、最も好適には１〜５体積％の量の窒素（Ｎ２）を依然として含むであろう。該窒素は、二酸化炭素に加えて追加の希釈剤として機能し、本プロセスの錯化分離ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れになり、その流れの一部は、ステップ（ｅ）でその流れから二酸化炭素を部分的かつ選択的に除去した後に、本プロセスのエタンＯＤＨステップ（ａ）に再循環される。
【００２６】
本プロセスにおける窒素の蓄積を防止するために、例えば煩雑な低温蒸留により、ステップ（ｆ）での再循環の前に窒素を除去してもよい。さらに、以下にさらに説明するように、再循環の前にステップ（ｄ）またはステップ（ｅ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの一部をパージすることにより、該蓄積を防止することができる。しかしながら、該流れの一部をパージすることにより、未変換エタンの一部は、失われ、ステップ（ａ）に再循環されない。したがって、二酸化炭素は、本プロセスで再循環される希釈剤として使用されるため、上述の純粋または実質的に純粋な酸素は、本発明のプロセスのステップ（ａ）で酸化剤として使用されることが好ましい。ただし、ステップ（ａ）への酸素供給がまだ比較的少量の窒素を含む場合、そのような少量の窒素は、ステップ（ｆ）での再循環の前に、ステップ（ａ）および場合により任意のステップ（ｃ）で二酸化炭素生成から生じる追加の二酸化炭素と一緒にさらにパージされてもよい。
【００２７】
ステップ（ａ）では、エタンＯＤＨ触媒は、混合金属酸化物を含む触媒である。好ましくは、ＯＤＨ触媒は、不均一触媒である。さらに、好ましくは、ＯＤＨ触媒は、金属としてモリブデン、バナジウム、ニオブ、および任意にテルルを含む混合金属酸化物触媒であり、この触媒は、以下の式を有し得：
Ｍｏ１ＶａＴｅｂＮｂｃＯｎ
式中、
ａ、ｂ、ｃ、およびｎは、問題の元素のモル量対モリブデン（Ｍｏ）のモル量の比を表し、
ａ（Ｖに対する）は、０．０１〜１、好ましくは０．０５〜０．６０、より好ましくは０．１０〜０．４０、より好ましくは０．２０〜０．３５、最も好ましくは０．２５〜０．３０であり、
ｂ（Ｔｅに対する）は、０、または＞０〜１、好ましくは０．０１〜０．４０、より好ましくは０．０５〜０．３０、さらに好ましくは０．０５〜０．２０、最も好ましくは０．０９〜０．１５であり、
ｃ（Ｎｂに対する）は、＞０〜１、好ましくは０．０１〜０．４０、より好ましくは０．０５〜０．３０、さらに好ましくは０．１０〜０．２５、最も好ましくは０．１４〜０．２０であり、
ｎ（Ｏの場合）は、酸素以外の元素の原子価と頻度によって決定される数値である。
【００２８】
エタンＯＤＨステップ（ａ）での触媒の量は、重要ではない。好ましくは、触媒的に有効な触媒の量、すなわち、エタンオキシ脱水素反応を促進するのに十分な量が使用される。
【００２９】
エタンＯＤＨステップ（ａ）で使用され得るＯＤＨ反応器は、固定床および流動床反応器を含む任意の反応器であってもよい。好適には、反応器は、固定床反応器である。
【００３０】
触媒およびプロセス条件を含むオキシ脱水素プロセスの例は、例えば、上記のＵＳ７０９１３７７、ＷＯ２００３／０６４０３５、ＵＳ２００４／０１４７３９３、ＷＯ２０１０／０９６９０９、およびＵＳ２０１０／０２５６４３２に開示され、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００３１】
エタンＯＤＨステップ（ａ）では、水が形成され、それは、所望のエチレン生成物に加えて、生成物流になる。さらに、上記のように、酢酸、アセチレン、一酸化炭素、および二酸化炭素がステップ（ａ）で形成され得る。さらに、二酸化炭素が希釈剤としてステップ（ａ）に供給される。なおさらに、エタンの幾らかは、ステップ（ａ）で変換されず、すべての酸素がステップ（ａ）で変換されない場合がある。すなわち、エタンＯＤＨステップ（ａ）は、エチレン、任意に酢酸、未変換エタン、水、二酸化炭素、任意に未変換酸素、任意に一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流出物をもたらす。
【００３２】
ステップ（ｂ）
本プロセスのステップ（ｂ）は、ステップ（ａ）から生じる流出物の少なくとも一部から水を除去することを含み、結果として、エチレン、未変換エタン、二酸化炭素、任意に未変換酸素、任意に一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流れと、水および任意に酢酸を含む流れとをもたらす。
【００３３】
水分除去ステップ（ｂ）では、水は、結露により好適に除去される。ステップ（ａ）から生じる流出物中の水は、後者の流出物をより低い温度、例えば室温まで冷却することにより凝縮されてもよく、その後、凝縮された水は、分離され得、結果として、凝縮された水を含む液体流をもたらす。
【００３４】
水分除去ステップ（ｂ）では、温度は、１０〜１５０℃、例えば２０〜８０℃であり得る。好適には、該ステップ（ｂ）では、温度は、少なくとも１０℃または少なくとも２０℃または少なくとも３０℃である。さらに好適には、該ステップ（ｂ）では、温度は、最大１５０℃または最大１２０℃または最大１００℃または最大８０℃または最大６０℃である。
【００３５】
なおさらに、水分除去ステップ（ｂ）では、典型的な圧力は、０．１〜３０または０．１〜２０絶対バール（「絶対圧」）である。さらに、好ましくは、該圧力は、０．１〜１５絶対バール、より好ましくは１〜１０絶対バール、最も好ましくは３〜１０絶対バールである。該圧力は、全圧を指す。
【００３６】
水分除去ステップ（ｂ）に供給される流れが追加的に酢酸を含む場合、該酢酸は、水分除去ステップ（ｂ）において、該流れからの水と共に、好適には該流れから凝縮された水と共に除去されてもよい。水分除去ステップ（ｂ）中または後に、すべての酢酸の除去を促進するために追加の水が加えられてもよい。
【００３７】
したがって、水分除去ステップ（ｂ）は、エチレン、未変換エタン、二酸化炭素、任意に未変換酸素、任意に一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流れと、水および任意に酢酸を含む流れとをもたらす。後者の流れは、凝縮された水および任意に酢酸を含む液体流であり得る。
【００３８】
任意のステップ（ｃ）
本プロセスの任意のステップ（ｃ）は、任意に、ステップ（ｂ）から生じるエチレン、未変換エタン、二酸化炭素、任意に未変換酸素、任意に一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流れの少なくとも一部から、未変換酸素および／または一酸化炭素および／またはアセチレンを除去することを含み、結果として、エチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れをもたらす。
【００３９】
ステップ（ｂ）から生じるエチレン、未変換エタン、および未変換エタンを含む流れが、未変換酸素および／または一酸化炭素および／またはアセチレンを追加的に含む場合、これらの追加成分は、錯化分離ステップ（ｄ）の前に任意のステップ（ｃ）で除去されてもよい。あるいは、これらの追加成分は、以下でさらに説明するように、錯化分離ステップ（ｄ）中および／または後に除去されてもよい。しかし、錯化分離の間および／または後にこれらの追加成分を除去する際の困難を防止するために、これらを錯化分離ステップ（ｄ）の前にこれらの追加成分を除去することが好ましい。例えば、アセチレンは、ステップ（ｄ）で錯化剤と強い結合を形成し得る。したがって、任意のステップ（ｃ）ですべてのアセチレンを除去することにより、ステップ（ｄ）でのアセチレンの存在に関連する潜在的な問題を有利に防止することができる。同様に、所望のエチレン生成物に加えて、一酸化炭素もステップ（ｄ）で錯化剤と錯化し得る。一酸化炭素は、ステップ（ｄ）で使用される錯化剤に存在し得るＣｕ（Ｉ）と強く錯化する。最後に、酸素は、ステップ（ｄ）で錯化剤として使用され得る金属塩または金属錯体から金属、例えばＣｕ（Ｉ）を酸化し得る。したがって、錯化分離ステップ（ｄ）の前にすべての未変換酸素および／または一酸化炭素を除去することも好ましい。
【００４０】
本プロセスの任意のステップ（ｃ）では、任意の既知の方法で、すべてのアセチレンが除去され得る。例えば、アセチレンは、選択的水素化によって、またはアセトンまたはジメチルホルムアミドを使用する吸着プロセスによって除去され得る。水素（Ｈ２）は、アセチレンをエチレンに水素化するために使用され得る水素化剤である。さらに、好ましくは、エチレンのエタンへの水素化よりもアセチレンのエチレンへの水素化の触媒作用に有利な選択的アセチレン水素化触媒が使用される。
【００４１】
さらに、本プロセスの任意のステップ（ｃ）では、任意の既知の方法で、すべての未変換酸素および／または一酸化炭素も除去され得る。例えば、未変換酸素および一酸化炭素は、一酸化炭素の二酸化炭素への接触酸化により除去され得、好適には白金またはパラジウム含有酸化触媒が使用される（例えば、上記のＵＳ２０１６／０３２６０７０を参照）。好適には、アセチレンおよび未変換酸素および一酸化炭素の両方が任意のステップ（ｃ）で除去される場合、これは、すべての残留水素が酸素と反応して水になり得るように、最初に水素化剤として水素を使用するアセチレンの上述の選択的水素化、続いて上述の一酸化炭素の二酸化炭素への酸化を実行することにより行われ得る。
【００４２】
あるいは、任意のステップ（ｃ）で、未変換酸素および一酸化炭素は、最初に蒸留、例えば極低温蒸留、続いて水素化剤として水素を使用するアセチレンの上述の選択的水素化によって除去され得る。さらに、水素化剤として水素を使用するアセチレンの上述の選択的水素化を最初に行い、続いて未変換酸素、一酸化炭素、およびすべての残留水素を除去するための該蒸留を行うことが可能である。
【００４３】
しかし、上述の場合、錯化分離ステップ（ｄ）の前に未変換酸素、一酸化炭素、およびアセチレンを除去するために複数のステップを適用することは煩雑である。本プロセスの任意のステップ（ｃ）の一実施形態では、ステップ（ｂ）から生じるエチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れが、未変換酸素、一酸化炭素、および任意にアセチレンを追加的に含む場合、これらの追加成分は、一酸化炭素およびすべてのアセチレンを二酸化炭素に酸化することにより、一段階で有利に除去されることが好ましい。したがって、該好ましい実施形態では、任意のステップ（ｃ）は、任意に、ステップ（ｂ）から生じるエチレン、未変換エタン、二酸化炭素、未変換酸素、一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流れの少なくとも一部から、未変換酸素、一酸化炭素、および任意にアセチレンを除去することを含み、一酸化炭素および任意にアセチレンが二酸化炭素に酸化され、結果として、エチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れをもたらす。アセチレンのようないかなる炭化水素の酸化と同様に、該好ましい実施形態では、アセチレンが存在する場合、水が生成される。
【００４４】
任意のステップ（ｃ）の該好ましい実施形態では、未変換酸素を有利に使用して、一酸化炭素およびアセチレンの両方を二酸化炭素に酸化してもよい。上記のように、追加の酸化剤、またはアセチレンを水素化するための水素化剤として使用され得る、水素のような任意の他の化学物質を追加する必要はないであろう。さらに、該好ましい実施形態では、非変換酸素、一酸化炭素、およびすべての水素を除去するための煩雑な（極低温）蒸留ステップを適用する必要もない。
【００４５】
任意のステップ（ｃ）の該好ましい実施形態では、温度は、広範囲で変化し得、一般に２０〜５００℃であり、５０〜５００℃または１００〜４００℃であり得る。好ましくは、該ステップ（ｃ）では、温度は、１００〜４００℃、より好ましくは１５０〜３００℃、より好ましくは１７０〜２６０℃、最も好ましくは２００〜２６０℃の範囲にある。該ステップ（ｃ）では、温度は、少なくとも２０℃、または少なくとも５０℃、または少なくとも１００℃、または少なくとも１００℃より高い、または少なくとも１１０℃、または少なくとも１１０℃より高い、または少なくとも１２０℃、または少なくとも１２０℃より高い、または少なくとも１３０℃、または少なくとも１３０℃より高い、または少なくとも１４０℃、または少なくとも１４０℃より高い、または少なくとも１５０℃、または少なくとも１５０℃より高い、または少なくとも１６０℃、または少なくとも１６０℃より高い、または少なくとも１７０℃、または少なくとも１７０℃より高い、または少なくとも１８０℃、または少なくとも１８０℃より高い、または少なくとも１９０℃、または少なくとも１９０℃より高い、または少なくとも２００℃、または少なくとも２００℃より高い、または少なくとも２１０℃、または少なくとも２２０℃、または少なくとも２３０℃、または少なくとも２４０℃であり得る。さらに、該ステップ（ｃ）では、温度は、最大５００℃、または最大４００℃、または最大３５０℃、または最大３４０℃、または最大３３０℃、または最大３２０℃、または最大３１０℃、または最大３００℃、または最大２９０℃、または最大２８０℃、または最大２７０℃、または最大２６０℃、または最大２５０℃であり得る。
【００４６】
なおさらに、任意のステップ（ｃ）の該好ましい実施形態では、典型的な圧力は、０．１〜３０または０．１〜２０絶対バール（すなわち「絶対圧」）である。さらに、好ましくは、該圧力は、０．１〜１５絶対バール、より好ましくは１〜８絶対バール、最も好ましくは２〜７絶対バールである。該圧力は、全圧を指す。
【００４７】
さらに、任意のステップ（ｃ）の該好ましい実施形態では、追加の酸素が該ステップ（ｃ）に供給されてもよい。このような追加の酸素は、該ステップ（ｃ）に供給される、エチレン、未変換エタン、二酸化炭素、未変換酸素、一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流れからの酸素に加えて添加される。そのような追加の酸素は、後者の流れが、同じ流れからの一酸化炭素およびいかなるアセチレンのすべてを二酸化炭素に酸化するのに十分な未変換酸素を含有しない場合に必要になる場合がある。そのような追加の酸素は、特に該ステップ（ｃ）の前および／またはその間の任意の時点で、該ステップ（ｃ）に直接または間接的のいずれかで添加されてもよい。
【００４８】
任意のステップ（ｃ）の該好ましい実施形態では、一酸化炭素およびすべてのアセチレンの二酸化炭素への酸化により、エチレン、未変換エタン、二酸化炭素、未変換酸素、一酸化炭素、および任意にアセチレンを含む流れから、酸素、一酸化炭素、および任意にアセチレンが除去される。つまり、後者の流れからの未変換酸素を使用して、一酸化炭素とすべてのアセチレンを二酸化炭素に酸化する。上記のように、追加の酸素を供給して、すべての一酸化炭素とアセチレン（存在する場合）を二酸化炭素に完全に変換し得る。このような酸化は、燃焼とも呼ばれ得る。したがって、該ステップ（ｃ）は、エチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れを生じさせる。
【００４９】
上述のように、アセチレンがエタンＯＤＨステップ（ａ）で生成される場合、そのようなアセチレンは、特にアセチレンのエチレンへの水素化により、水分除去ステップ（ｂ）の後であるが上述の酸化ステップの前に、任意のステップ（ｃ）の該好ましい実施形態の一部として除去され得ることも想定される。
【００５０】
好適には、任意のステップ（ｃ）の該好ましい実施形態では、該ステップ（ｃ）から生じる流れが、酸素を含まないか、または該ステップ（ｃ）から生じる流れの総体積に基づいて、最大１０，０００体積百万分率（ｐｐｍｖ）、または最大１，０００ｐｐｍｖ、または最大５００ｐｐｍｖ、または最大１００ｐｐｍｖ、または最大５０ｐｐｍｖ、または最大１０ｐｐｍｖ、または最大２ｐｐｍｖ、または最大１ｐｐｍｖである酸素の残留量を含む程度まで、酸素が除去され得る。さらに、好適には、任意のステップ（ｃ）の該好ましい実施形態では、該ステップ（ｃ）から生じる流れが、一酸化炭素およびアセチレンを含まないか、または該ステップ（ｃ）から生じる流れの総体積に基づいて、最大１５体積％、または最大１０体積％、または最大５体積％、または最大１体積％、または最大５００体積百万分率（ｐｐｍｖ）、または最大１００ｐｐｍｖ、または最大５０ｐｐｍｖ、または最大１０ｐｐｍｖ、または最大２ｐｐｍｖ、または最大１ｐｐｍｖである一酸化炭素およびアセチレンの残留量を含む程度まで、一酸化炭素およびすべてのアセチレンが除去され得る。
【００５１】
任意のステップ（ｃ）の該好ましい実施形態は、触媒、好適には酸化触媒の存在下で実施されてもよい。好適には、該酸化触媒は、一酸化炭素およびすべてのアセチレンの二酸化炭素への酸化を触媒する。特に、好適には、該酸化触媒は、一酸化炭素およびすべてのアセチレンの二酸化炭素への酸化により、一酸化炭素およびすべてのアセチレンおよび酸素の二酸化炭素への変換を触媒する。
【００５２】
任意のステップ（ｃ）の該好ましい実施形態では、一酸化炭素の二酸化炭素への酸化を触媒する任意の酸化触媒が使用され得る。例えば、ＥＰ４９９４０２Ａ１、ＵＳ４９５６３３０、ＥＰ３０６９４５Ａ１、ＥＰ４２１１６９Ａ１、ＵＳ５１５７２０４、およびＵＳ５４４６２３２に記載されている一酸化炭素酸化触媒の１つが、該ステップ（ｃ）で使用されてもよく、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。好ましくは、該触媒はまた、すべてのアセチレンの二酸化炭素への酸化を触媒する。
【００５３】
好ましくは、任意のステップ（ｃ）の該好ましい実施形態で使用され得る上記の酸化触媒は、遷移金属を含む。より好ましくは、該触媒は、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、セリウム（Ｃｅ）、スズ（Ｓｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、およびクロム（Ｃｒ）から成る群から選択される１つ以上の金属、より好ましくはニッケル、銅、亜鉛、白金、およびルテニウムから成る群から選択される１つ以上の金属、さらに好ましくは、ニッケル、銅、および亜鉛から成る群から選択される１つ以上の金属を含む。最も好ましくは、該触媒は、銅および／または白金を含む。好適には、該触媒は、銅または白金、より好適には銅を含む。例えば、該触媒は、銅および亜鉛を含んでもよい。特に、該触媒は、金属（複数可）が上記の通りである、部分的に還元された金属酸化物触媒であり得る金属酸化物触媒、例えば酸化銅および任意に酸化亜鉛を含む触媒であり得る。触媒は、該金属の１つ以上が支持体に担持されている担持触媒、または非担持触媒であってもよい。触媒が担持触媒である場合、支持体は、任意の担体、例えばアルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、または炭化ケイ素、好適にはアルミナであり得る。さらに、担持触媒は、錠剤および押出物を含む任意の形状に成形されてもよいか、または基材上にコーティングされてもよい。
【００５４】
場合によっては、任意のステップ（ｃ）の上記の好ましい実施形態では、上記のように、未変換酸素と任意の追加の酸素を使用して、一酸化炭素と任意にアセチレンを二酸化炭素に酸化することにより、酸素、一酸化炭素、および任意にアセチレンを完全に除去することは不可能または所望されない場合がある。その場合、そして酸素および／または一酸化炭素および／またはアセチレンのすべての残存量を除去することが所望される場合、該酸化の後、任意のステップ（ｃ）の該好ましい実施形態の一部として、さらなる除去処理が実行され得る。そのようなさらなる除去処理は、残りすべての酸素、一酸化炭素、およびアセチレンを選択的に吸着することが可能な収着剤（吸着剤および／または吸着剤）を含むガードベッドに流れを通過させることを含み得る。
【００５５】
ステップ（ｄ）
本プロセスのステップ（ｄ）は、ステップ（ｂ）または（ｃ）から生じるエチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部から、該流れの少なくとも一部を、錯化剤を含む液体溶媒と接触させることを含む錯化分離法によりエチレンを除去することを含み、結果として、エチレンを含む流れと、未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れとをもたらす。
【００５６】
本プロセスのステップ（ｄ）では、ステップ（ｂ）または（ｃ）から生じるエチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部が錯化分離法に供される。このような錯化分離法では、オレフィン（エチレン）は、非オレフィン（未変換エタン）から選択的に除去され得る。本発明では、有利には、エチレンは、錯化分離法により未変換エタンから選択的に分離されるだけではなく、比較的多量に存在し得、未変換エタンのように再循環される必要がある二酸化炭素希釈剤からも選択的に分離される。本プロセスのステップ（ｄ）への供給において、エチレン、未変換エタン、および二酸化炭素の総量に基づく二酸化炭素の量は、１〜９９体積％、好ましくは５〜９５体積％、より好ましくは１０〜９０体積％、より好ましくは２０〜８５体積％、より好ましくは３０〜８０体積％、より好ましくは４０〜７５体積％、最も好ましくは５０〜７０体積％であってもよい。さらに、該二酸化炭素の量は、少なくとも１体積％、または少なくとも５体積％、または少なくとも１０体積％、または少なくとも２０体積％、または少なくとも３０体積％、または少なくとも４０体積％、または少なくとも５０体積％であってもよい。なおさらに、該二酸化炭素の量は、最大９９体積％、または最大９５体積％、または最大９０体積％、または最大８５体積％、または最大８０体積％、または最大７５体積％、または最大７０体積％であってもよい。
【００５７】
本発明では、上記の錯化分離法は、ステップ（ｂ）または（ｃ）から生じるエチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部を、錯化剤を含む液体溶媒と接触させることを含む。錯化剤は、該液体溶媒に溶解される。すなわち、本プロセスのステップ（ｄ）における錯化分離法は、いわゆる吸着錯化分離を含む。そのような吸着錯化分離では、エチレンは、液体溶媒に溶解している錯化剤と優先的に錯化される。
【００５８】
一般に、オレフィンの錯化分離は、錯化剤を使用して、オレフィンで可逆的錯体、好ましくはπ結合錯体を選択的に形成する。
【００５９】
【数１】
2020531445.tif 000003
【００６０】
錯化反応の可逆性は、反応平衡の方向を変えることによりオレフィンが捕捉および放出されることを可能にする。前方錯化反応は、より高いオレフィン分圧およびより低い温度によって促進され、逆脱着反応は、より低いオレフィン分圧およびより高い温度によって促進される。したがって、圧力、温度、またはその両方を変動させることにより、錯化／脱着サイクルが生成され得る。
【００６１】
好ましくは、本発明では、錯化分離ステップ（ｄ）は、以下のサブステップのサイクルを含む：
（ｄ１）ステップ（ｂ）または（ｃ）から生じるエチレン、未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部を、錯化剤を含む液体溶媒と接触させ、未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れであって、その少なくとも一部がステップ（ｅ）に供給される流れと、溶媒、錯化剤、および錯化エチレンを含む液体流とをもたらすこと、
（ｄ２）ステップ（ｄ１）から生じる溶媒、錯化剤、および錯化エチレンを含む液体流の少なくとも一部から錯化エチレンを脱着し、結果として、脱着エチレンを含む流れと、溶媒および錯化剤を含む液体流とをもたらすこと、ならびに
（ｄ３）ステップ（ｄ２）から生じる溶媒および錯化剤を含む液体流の少なくとも一部をステップ（ｄ１）に再循環させること。
【００６２】
本プロセスのステップ（ｄ）では、好適な錯化剤は、未変換エタンおよび二酸化炭素ではなく、または実質的に未変換エタンおよび二酸化炭素ではなく、エチレンで選択的かつ可逆的に錯体を形成するものである。錯化剤は、金属塩または液体溶媒に可溶な金属錯体の形態であってもよい。銀（Ｉ）または銅（Ｉ）の塩または化合物は、単独で、またはアルミニウムなどの別の金属と組み合わせてのいずれかで使用されてもよい。錯化剤は、好ましくは金属塩であり、さらに好ましくは銀（Ｉ）イオンまたは銅（Ｉ）イオン、より好ましくは銀（Ｉ）イオンを含有する。任意に、錯化剤の混合物、例えば銅塩と銀塩との混合物が使用され得る。
【００６３】
好適な銀（Ｉ）イオン含有塩としては、硝酸銀、銀テトラフルオロホウ酸銀、ヘキサフルオロケイ酸銀、ヒドロキシトリフルオロボレート、トリフルオロ酢酸銀、過塩素酸銀、銀トリフレート（ＣＦ３ＳＯ２Ｏ−Ａｇ＋）、およびヘキサフルオロアンチモン酸銀（Ｖ）（ＳｂＦ６−Ａｇ＋）が挙げられる。好適な銅（Ｉ）イオン含有塩としては、硝酸第一銅、塩化第一銅などのハロゲン化第一銅、硫酸第一銅、スルホン酸第一銅、第一銅カルボン酸塩、トリフルオロ酢酸第一銅およびペルフルオロ酢酸第一銅などのフルオロカルボン酸の第一銅塩、フッ化第一鉄アセチルアセトネート、ヘキサフルオロアセチルアセトナート第一銅、ドデシルベンゼンスルホン酸銅、四塩化第一銅などのハロゲン化銅アルミニウム、ＣｕＡｌＣＨ３Ｃｌ３、ＣｕＡｌＣ２Ｈ５Ｃｌ３、ならびに銅三塩化アルミニウムが挙げられる。硝酸銀が最も好ましい錯化剤である。
【００６４】
液体溶媒中の錯化剤の濃度は、実質的にすべての錯化剤がその溶媒に溶解するようなものであるべきであり、これは該溶媒中の該薬剤の（最大）溶解度に依存する。例えば、硝酸銀の溶解度（水中で）は、３５℃で１０．９モル（７５．４重量％）である。一般に、錯化剤の濃度は、１〜１０モル、より好適には１〜８モル、より好適には１〜６モル、より好適には２〜５モル、最も好適には２．５〜４モルであってもよい。
【００６５】
任意の好適な液体溶媒または液体溶媒の混合物をステップ（ｄ）で使用して、錯化剤を溶解してもよい。本明細書内で、「液体溶媒」とは、２５℃の温度および１気圧の圧力で液体状態にある溶媒を言及する。好ましくは、該液体溶媒は、水、有機溶媒、イオン性液体、またはそれらの混合物である。水が最も好ましい。
【００６６】
水は、銀または銅塩の溶媒として使用され得る一方、芳香族溶媒などの炭化水素溶媒は、有機リガンドを含有する塩に使用され得る。エタン、および窒素などの他の非オレフィンは、水溶液にやや溶けにくいため、水が好ましい溶媒である。対照的に、エタンは、炭化水素溶媒への溶解度が高い。エチレンのようなオレフィンは、溶解した錯化剤への物質移動が合理的な速度で起こるのに十分な水溶性を有する。
【００６７】
上述のように、錯化剤を溶解するために使用される液体溶媒は、イオン性液体であり得る。ＷａｓｓｅｒｓｃｈｅｉｄおよびＫｅｉｍによって「Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ  Ｃｈｅｍｉｅ」２０００、１１２、３９２６〜３９４５ページで定義されるように、イオン性液体は、比較的低い温度で融解する塩である。したがって、イオン性液体は、比較的低い温度ですでに液体である。さらに、それらは、一般に可燃性ではなく、測定可能な蒸気圧を有さない。本明細書内で、「イオン性液体」とは、１００℃より低い融点または融解範囲を有する塩を意味する。
【００６８】
イオン性液体は、正イオンおよび負イオン（それぞれ陽イオンと陰イオン）から形成されるが、全体として電荷において中性である。正および負のイオンも、主に一価であるが、最大５個、好ましくは最大４個、特に好ましくは最大３個、特に好ましくは最大２個の電荷を有する多価陰イオンおよび／または陽イオンも可能である。それぞれのイオン内の電荷は、局在化または非局在化されるかのいずれかである。
【００６９】
本発明において錯化剤を溶解するためにイオン性液体が使用される場合、該イオン性液体は、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルイミダゾリウムイオンまたはＮ−アルキルピリジニウムイオン、好ましくはＮ，Ｎ’−ジアルキルイミダゾリウムイオンである陽イオンを含んでもよい。
【００７０】
上記のＮ，Ｎ’−ジアルキルイミダゾリウムイオンおよびＮ−アルキルピリジニウムイオンにおけるにアルキル基は、Ｃ１−Ｃ１０アルキル基、好ましくはＣ１−Ｃ４アルキル基であってもよい。好適なＣ１−Ｃ１０アルキル基の例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、２−エチルヘキシル、２，４，４−トリメチルペンチル、およびデシルである。好ましくは、イオン性液体のための陽イオンは、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルイミダゾリウムイオン、好ましくはＮ、Ｎ’−ジアルキルイミダゾリウムイオンであり、アルキル基は、上記のようなＣ１−Ｃ１０アルキル基、好ましくは上記のようなＣ１−Ｃ４アルキル基である。
【００７１】
特に好ましいＮ，Ｎ’−ジアルキルイミダゾリウムイオンは、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＢＭＩＭイオン）である。別の特に好ましいＮ，Ｎ’−ジアルキルイミダゾリウムイオンは、１，３−ジメチルイミダゾリウムイオン（ＤＭＩＭイオン）である。さらに別の特に好ましいＮ、Ｎ’−ジアルキルイミダゾリウムイオンは、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩＭイオン）である。
【００７２】
本発明において錯化剤を溶解するためにイオン性液体が使用される場合、該イオン性液体は、テトラフルオロホウ酸イオン（ＢＦ４−）、アルコキシホスホン酸イオン、アルキルスルホン酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン（ＰＦ６−）、およびアミドイオンから成る群から選択される陰イオンを含んでもよい。より好ましくは、該陰イオンは、テトラフルオロホウ酸イオン、アルコキシホスホン酸イオン、およびアミドイオンから成る群から選択される。最も好ましくは、該陰イオンは、テトラフルオロホウ酸イオンである。
【００７３】
上記のアルコキシホスホン酸イオンは、式ＲＯ−ＰＨ（＝Ｏ）Ｏ−（式中、Ｒは、アルキル基、好ましくはＣ１−Ｃ１０アルキル基、より好ましくはＣ１−Ｃ４アルキル基である）のイオンである。好適なＣ１−Ｃ１０アルキル基の例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、２−エチルヘキシル、２，４，４−トリメチルペンチル、およびデシルである。特に好ましいアルコキシホスホン酸イオンは、メトキシホスホン酸イオンである。
【００７４】
上記のアルキルスルホン酸イオンは、式Ｒ−Ｓ（＝Ｏ）２Ｏ−（式中、Ｒは、アルキル基、好ましくはＣ１−Ｃ１０アルキル基、より好ましくはＣ１−Ｃ４アルキル基である）のイオンである。好適なＣ１−Ｃ１０アルキル基の例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、２−エチルヘキシル、２，４，４−トリメチルペンチル、およびデシルである。
【００７５】
上記のアミドイオンは、式Ｒ−Ｎ−−Ｒ’（式中、ＲおよびＲ’は、同じでも異なっていてもよく、好ましくは電子吸引性置換基である）のイオンである。一般に、電子吸引置換基は、分子中の電子が豊富な場所から、この場合は該アミドイオン中の電子が豊富な窒素原子から電子を引き離す置換基である。好ましくは、ＲおよびＲ’は、シアノおよびアルカンスルホニルから成る群から選択される。
【００７６】
特に好ましいアミドイオンは、ジシアナミドイオン、すなわち該式Ｒ−Ｎ−−Ｒ’（式中、ＲおよびＲ’は、両方ともシアノである）のイオンである。
【００７７】
該アミドイオン中の該アルカンスルホニル置換基は、Ｒ−Ｓ（＝Ｏ）２−（式中、Ｒは、アルキル基、好ましくはＣ１−Ｃ１２アルキル基、より好ましくはＣ１−Ｃ４アルキル基、例えばメチル、エチル、またはｎ−ブチルである）のイオンである。該アルキル基は、直鎖または分岐鎖であり得る。さらに、該アルキル基は、１つ以上のハロゲン原子で置換されてもよい。該アルカンスルホニル置換基は、好ましくは、式ＣＸ３−Ｓ（＝Ｏ）２−（式中、Ｘは、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素から成る群から選択されるハロゲン原子である）のトリハロゲンメタンスルホニル置換基である。より好ましくは、該ハロゲン原子は、フッ素である。最も好ましくは、該トリハロゲンメタンスルホニル置換基は、トリフルオロメタンスルホニル（ＣＦ３−Ｓ（＝Ｏ）２−）である。
【００７８】
本発明において錯化剤を溶解するためにイオン性液体が使用される場合、イオン性液体は、好ましくは陽イオンとして上記のようなＮ，Ｎ’−ジアルキルイミダゾリウムイオン、および陰イオンとしてテトラフルオロホウ酸イオンを含む。好ましくは、該Ｎ，Ｎ’−ジアルキルイミダゾリウムイオンは、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオンまたは１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオンであり、より好ましくは１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオンである。
【００７９】
一般に、錯化剤を溶解するために使用され得る好適なイオン性液体は、「Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｏｆ  Ｓｉｌｖｅｒ−Ｂａｓｅｄ  Ｒｏｏｍ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｉｏｎｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄｓ  ｆｏｒ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ／Ｅｔｈａｎｅ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ」、Ｇａｌａｎ  Ｓａｎｃｈｅｚ  ｅｔ  ａｌ．、Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．、２００９、４８、１０６５０〜１０６５６ページ、特に該論文の表１に記載され、その論文の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。さらなる好適なイオン性液体は、「Ｏｌｅｆｉｎ  Ｐａｒａｆｆｉｎ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｉｏｎｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄｓ」、Ｇｏｏｄｒｉｃｈ、Ｃａｔ．Ｒｅｖ．、２０１５、２８、９〜１３ページに記載され、その論文の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。なおさらに好適なイオン性液体は、ＷＯ２０１１／０８６４６４、ＷＯ２００３／５９４８３、ＷＯ２００１／９８２３９、およびＧＢ２３８３３２８に開示され、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８０】
さらに、本プロセスの錯化分離ステップ（ｄ）では、錯化剤を含む液体溶媒としてイオン性液体が使用されることが想定される。そのような場合、イオン性液体は、同時に該液体溶媒と該錯化剤の両方である。好ましくは、そのようなイオン性液体は、銀（Ｉ）イオンまたは銅（Ｉ）イオン、より好ましくは銀（Ｉ）イオンを含む。さらに、そのようなイオン性液体中の陰イオンは、上記の陰イオンであってもよい。そのような方法で使用され得るそのようなイオン性液体の例は、式［（ＣＦ３−Ｓ（＝Ｏ）２−）２Ｎ］−Ａｇ＋（Ａｇ［ＮＴｆ２］）の銀（Ｉ）ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド、および式［（ＣＦ３ＣＦ２）３Ｆ３Ｐ］−Ａｇ＋（Ａｇ［ＦＡＰ］）の銀（Ｉ）トリス（パーフルオロエチル）トリフルオロリン酸塩である。これらおよび他の好適な銀（Ｉ）イオン含有イオン性液体は、「Ｌｉｑｕｉｄ  ｓｉｌｖｅｒ  ｔｒｉｓ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌ）ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｓａｌｔｓ  ａｓ  ｎｅｗ  ｍｅｄｉａ  ｆｏｒ  ｐｒｏｐｅｎｅ／ｐｒｏｐａｎｅ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ」、Ｐｌｉｑｕｅｔｔｅ  ｅｔ  ａｌ．、Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．、２０１６、１８、２８２４２〜２８２５３ページに開示される。しかしながら、これらのイオン性液体については、金属イオン含有イオン性液体を液化および／または希釈するために、追加の液体溶媒、例えば陽イオンとして金属イオンを有さない別のイオン性液体を加えることがさらに好ましい。
【００８１】
錯化剤に加えて、液体溶媒は、酸、オレフィンを錯化しない塩、酸化剤、または機能性有機化合物などの調整剤または調整剤の混合物を含んでもよい。そのような調整剤は、溶媒中の錯化剤の溶解性および／または安定性を高めるために使用されてもよい。酸調整剤の好適な例は、硝酸（ＨＮＯ３）およびフルオロホウ酸（ＨＢＦ４）である。さらに、そのような酸調整剤、特に硝酸は、液体溶媒中の二酸化炭素の物理的溶解度を低下させる可能性があり、これは、錯化分離ステップ（ｄ）でのエチレンからの二酸化炭素の分離を有利に単純化する。本発明において錯化剤を溶解するためにイオン性液体が使用される場合、酸調整剤（例えば、ＨＢＦ４）の陰イオンがイオン性液体の陰イオンと一致することが好ましい。
【００８２】
硝酸銀は、本発明の実施において最も好ましい錯化剤である。硝酸銀は、溶解性が高く、水中で非常に安定している。さらに、形成されるであろう任意の元素銀は、少量の硝酸を使用することにより容易に硝酸銀に再変換され得る。したがって、好ましくは、本発明のステップ（ｄ）では、錯化剤として硝酸銀を含む水溶液が使用される。後者の水溶液は、さらに好ましくは、調整剤として硝酸を含む。
【００８３】
上記の錯化ステップ（ｄ１）では、ステップ（ｂ）または（ｃ）から生じるエチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部を、錯化剤を含む液体溶媒と接触させる。該ステップ（ｄ１）におけるエチレン分圧は、０．５〜３０バール、より好適には１〜２０バール、最も好適には２〜１０バールであってもよい。ステップ（ｄ１）におけるエチレン分圧は、ステップ（ｂ）または（ｃ）から生じるエチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れにおけるエチレン分圧と少なくともほぼ同じか、またはそれ以上であり得る。好ましくは、エチレンの分圧は、例えば圧縮機での圧縮により、ステップ（ｄ１）の前に増加される。さらに、該ステップ（ｄ１）に供給される液体溶媒の温度は、好ましくは５０℃より低い、より好ましくは４０℃より低く、−２０〜７５℃、より好適には０〜５０℃、最も好適には１０〜４０℃であってもよい。ステップ（ｄ１）の間、内部冷却により過度の温度上昇が避回避され得る。
【００８４】
ステップ（ｄ１）は、向流カラムで実施されてもよい。好ましくは、ステップ（ｂ）または（ｃ）から生じるエチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部が該カラムの底部に供給され、錯化剤を含む液体溶媒が該カラムの上部に供給される。該カラムは、パッキングまたはトレイ、好ましくはパッキングを含み得る。錯化ステップ（ｄ１）におけるエチレン回収率は、好ましくは９５％超、より好ましくは９８％超である。
【００８５】
上記の脱着ステップ（ｄ２）では、ステップ（ｄ１）から生じる溶媒、錯化剤、および錯化エチレンを含む液体流の少なくとも一部から錯化エチレンが脱着される。本発明において、ステップ（ｄ２）における脱着は、エチレン分圧を低下させることにより、または温度を上昇させることにより、またはその両方によりもたらされる。エチレン分圧を低下させることと温度を上昇させることとの組み合わせが好ましい。該ステップ（ｄ２）における全圧は、１ミリバール〜５バール、より好適には１ミリバール〜３バール、最も好適には０．５〜１．５バールであってもよい。さらに、該ステップ（ｄ２）に供給される液体流の温度は、５５〜１３０℃、より好適には６５〜１３０℃、最も好適には８０〜１２０℃であり得る。好ましくは、該液体流の温度は、ステップ（ｄ２）に供給する前に、例えば加熱することにより上昇させる。脱着ステップ（ｄ２）におけるエチレン回収率は、好ましくは９５％超、より好ましくは９８％超である。脱着ステップ（ｄ２）から生じる溶媒および錯化剤を含む液体流は、好ましくは冷却後に、錯化ステップ（ｄ１）に再循環される。
【００８６】
上記の錯化ステップ（ｄ１）では、未変換エタンおよび二酸化炭素の一部は、錯化剤と複合化されるのではなく、液体溶媒に物理的に吸着（溶解）され得る（以下、「吸着された」未変換エタンおよび二酸化炭素と称される）。ステップ（ｄ１）から生じる液体流が溶媒、錯化剤、錯化エチレン、ならびに吸着された未変換エタン、および二酸化炭素を含む場合、それを脱着ステップ（ｄ２）に供給する前に、該未変換エタンおよび二酸化炭素を該液体流からストリッピングすることが好ましい。そのような場合、好ましくは、吸着された未変換エタンおよび二酸化炭素は、エチレンを含む流れと接触することにより該液体流の少なくとも一部からストリッピングされ、結果として、エチレン、未変換エタン、および二酸化炭素を含む流れであり、その少なくとも一部がステップ（ｄ１）に供給される流れと、溶媒、錯化剤、および錯化エチレンを含む液体流であり、その少なくとも一部がステップ（ｄ２）に供給される液体流とをもたらす。好ましくは、該ストリッピングステップでは、ステップ（ｄ２）の前の早期の脱着を避けるために、エチレン分圧および温度は実質的に変更されない。
【００８７】
上記のストリッピングステップは、向流カラムで実施され得る。好ましくは、ステップ（ｄ１）から生じる液体流の少なくとも一部は、該カラムの上部に供給され、エチレンを含むストリッピング流は、該カラムの底部に供給される。
【００８８】
アセチレンがエタンＯＤＨステップ（ａ）で形成され、任意のステップ（ｃ）で除去されない場合、アセチレンは、錯化分離ステップ（ｄ）への供給に存在し得る。上記のように、アセチレンは、ステップ（ｄ）で錯化剤と強い結合を形成し得る。活性水素を含有するアセチレンは、水溶液への溶解度が制限され、脱着中に分解しない銀または銅アセチリド化合物を形成し得るため、それらは、沈殿するまで蓄積し得る。これは、錯化剤を消費し、流れを妨げ、安全上の問題を引き起こす可能性がある。これらの沈殿物は、特に乾燥している場合、爆発の影響を受けやすいため、効果的に対処するための予防措置を講じなければならない。これに対処する１つの方法は、過マンガン酸銀を酸化剤として使用することにより、銀アセチリド濃度を安全なレベルに維持することである。小さな側流は、脱着器から抜き取り、部分真空下で、例えば７５℃に加熱されてもよい。固体の過マンガン酸銀を添加して、二酸化炭素および遊離銀イオンを形成するアセチリドを破壊する。得られた二酸化マンガンは、沈殿し、溶液からろ過される。これにより、外来イオンを添加せずに銀が回収される。銀アセチリドのデータおよび処理は、ＵＳ４１７４３５３に記載され、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８９】
一酸化炭素がエタンＯＤＨステップ（ａ）で形成され、任意のステップ（ｃ）で除去されない場合、一酸化炭素は、錯化分離ステップ（ｄ）への供給に存在し得る。上記のように、所望のエチレン生成物に加えて、一酸化炭素もステップ（ｄ）で錯化剤と錯化し得る。一酸化炭素は、ステップ（ｄ）で使用される錯化剤に存在し得るＣｕ（Ｉ）と強く錯化する。後者の場合、そのような錯化された一酸化炭素は、上記のストリッピングステップでは除去されないが、上記の脱着ステップ（ｄ２）でエチレンと共に脱着され、結果として、エチレンおよび一酸化炭素の両方を含む流れをもたらす。
【００９０】
エタンＯＤＨステップ（ａ）ですべての酸素が変換されず、任意のステップ（ｃ）で未変換酸素が除去されない場合、酸素は、錯化分離ステップ（ｄ）への供給に存在し得る。上述のように、酸素は、ステップ（ｄ）で錯化剤として使用され得る金属塩または金属錯体から、例えばＣｕ（Ｉ）などの金属を酸化し得る。すべての酸素は、変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの一部として上記の錯化ステップ（ｄ１）で除去され得る。
【００９１】
さらに、水素（Ｈ２）が錯化分離ステップ（ｄ）への供給に存在し得る。水素は、Ａｇ（Ｉ）を徐々に金属銀に還元することができる。コロイド粒子を形成し、表面にメッキすることによって銀が失われるのを防止するために、そのような銀の減少を排除することが好ましい。溶液中の維持レベルの硝酸と組み合わせた少量の過酸化水素の添加は、溶解された銀が沈殿しないように安定させ得る。そのような方法に関するさらなる情報は、ＵＳ４１７４３５３に与えられ、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９２】
ステップ（ｅ）
本プロセスのステップ（ｅ）は、ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部から二酸化炭素を部分的かつ選択的に除去し、未変換エタンおよび二酸化炭素を含み、二酸化炭素含有量が低減した流れをもたらすことを含む。
【００９３】
有利には、本プロセスのステップ（ｅ）において、二酸化炭素の一部のみが除去され、その後、残りの二酸化炭素は、エタンＯＤＨステップ（ａ）への希釈剤としてステップ（ｆ）で再循環され得る。ステップ（ｅ）において、ステップ（ａ）および場合により任意選択のステップ（ｃ）での二酸化炭素生成から生じる追加の二酸化炭素のみが除去されることが好ましい。ステップ（ｅ）において、そのような追加の二酸化炭素の一部またはすべてが除去され得る。そのような追加の二酸化炭素の一部のみがステップ（ｅ）で除去される場合の例は、以下でさらに説明されるように、再循環の前に再循環流の一部が（非選択的に）パージされる場合であり得る。再循環の前にそのような追加の二酸化炭素を除去することにより、ステップ（ｅ）および任意の追加のパージステップにおいて、エタンＯＤＨステップ（ａ）の二酸化炭素希釈剤のレベルが一定レベルに維持され得る。
【００９４】
さらに、有利には、本プロセスのステップ（ｅ）において二酸化炭素が選択的に除去され、これは他の成分が実質的に除去されないことを意味する。これには、ステップ（ｅ）で未変換エタンが実質的に失われないという利点があり、それにより、ステップ（ａ）に未変換エタンを可能な限り再循環することが可能になる。これは、ステップ（ａ）および場合により任意選択のステップ（ｃ）での二酸化炭素生成から生じる追加の二酸化炭素が、再循環前に再循環流の一部をパージすることによってのみ除去される場合とは異なり、このパージは、プロセスから貴重な未変換エタンもまた除去する非選択的な除去方法である。
【００９５】
一般に、エタンＯＤＨステップ（ａ）で希釈剤として使用される二酸化炭素の量と比較して、ステップ（ａ）および任意選択のステップ（ｃ）での二酸化炭素生成から生じる追加の二酸化炭素の量は比較的小さい。したがって、本方法のステップ（ｅ）において、ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの一部のみから二酸化炭素が部分的かつ選択的に除去されることが好ましい。特に、ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部が、少なくとも２つの副流に分割され、１つの分割副流の少なくとも一部がステップ（ｅ）に供給され、１つの分割副流の少なくとも一部がステップ（ａ）に再循環されることが好ましい。上記により、ステップ（ｅ）に供される流れがより小さくなり、したがってステップ（ｅ）を実行するための比較的小さなユニットが使用され得、資本支出がさらに削減されるという利点が得られる。
【００９６】
本プロセスのステップ（ｅ）において、ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れからの二酸化炭素の量の１〜１５％、好ましくは３〜１２％、より好ましくは５〜１０％が除去され得るが、その除去は選択的であり、二酸化炭素含有量が減少した流れをもたらす。該「ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れからの二酸化炭素の量」とは、任意のステップの前のステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れ中の二酸化炭素の量を指し、後者の流れは分割される。再循環の前に再循環流の一部がパージされる（プロセスから除去される）場合（このパージは非選択的である）、以下でさらに説明するように、ステップ（ｅ）で除去される二酸化炭素の量はより少なくてもよい。（ｉ）ステップ（ｅ）で除去される二酸化炭素および（ｉｉ）再循環の前に再循環流の一部がパージされる任意のステップで除去される二酸化炭素の総量は、ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れからの二酸化炭素の量の１〜１５％、好ましくは３〜１２％、より好ましくは５〜１０％である。除去される二酸化炭素の該総量は、ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れからの二酸化炭素の少なくとも０．５％または少なくとも１％または少なくとも２％または少なくとも３％または少なくとも５％であってもよい。さらに、除去される二酸化炭素の該総量は、ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れからの二酸化炭素の最大１５％または最大１２％または最大１０％または最大８％であってもよい。除去される二酸化炭素の総量は、ステップ（ａ）および場合により任意選択のステップ（ｃ）での二酸化炭素の生成から生じる追加の二酸化炭素の総量に対応することが好ましい。
【００９７】
本プロセスのステップ（ｅ）において、二酸化炭素は、ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部から、周知の方法のいずれか１つによって選択的に除去され得る。該ステップ（ｅ）に供給され得る適切な二酸化炭素除去剤は、塩基、例えば水酸化ナトリウムおよび／またはアミンの水溶液であってもよい。さらに、二酸化炭素選択膜が該ステップ（ｅ）において使用されてもよい。さらに、該ステップ（ｅ）において二酸化炭素の一部のみを除去することは、例えば、ステップ（ｅ）で除去する必要がある二酸化炭素の量を基準として二酸化炭素除去剤の量を決定することにより達成することができる。これを達成する方法の別の例は、二酸化炭素選択膜を使用することであり、その二酸化炭素回収能力は、ステップ（ｅ）で除去する必要がある二酸化炭素の量に対応する。
【００９８】
ステップ（ｆ）
本プロセスのステップ（ｆ）は、ステップ（ｅ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部を、ステップ（ａ）に再循環することを含む。
【００９９】
任意選択の追加手順
任意に、あらゆるプロパンが、例えば蒸留により、ステップ（ａ）への供給前の事前分離ステップでエタン含有流から除去される。したがって、プロパンがエタン供給に存在する場合、本プロセスのステップ（ａ）の前のステップで、エタンおよびプロパンを含む流れを蒸留塔に供給して、プロパンを含む流れおよびエタンを含む流れを得ることが好ましい。プロパンを含有しないか、または実質的に含有しないエタンを含む後者の流れは、本プロセスのステップ（ａ）に供給される。該ステップ（ａ）ではプロパンが全くまたは実質的に存在しないため、ステップ（ａ）でプロパンからＯＤＨによりプロピレンは全くまたは実質的に形成されない。これは、プロピレンおよびエチレンの両方がステップ（ｄ）で使用される錯化剤と錯化し得るため、ステップ（ｄ）で回収されるエチレンからプロピレンを除去する煩雑な分離後ステップを有利に防止する。エタンＯＤＨステップに供給する前にエタン含有流からプロパンを除去する事前分離ステップは、ＷＯ２０１７／０７２０８６に開示され、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１００】
さらに、ステップ（ｄ）から生じるエチレンを含む流れが、プロピレン、一酸化炭素、酸素、二酸化炭素、および水から成る群から選択される１つ以上の汚染物質をさらに含む場合、このまたはこれらの汚染物質は、１つ以上のさらなるステップで除去され得る。しかしながら、このようなさらなる精製は、必ずしも必要ではない。場合によっては、粗エチレン流は、さらなる精製を伴わずに、エチレンがさらに変換されるユニットに送られ得る。該汚染物質（複数可）を除去する必要がある場合、これは、当業者に知られている任意の方法で行われ得る。プロピレンは、蒸留により除去されてもよい。一酸化炭素は、例えば酸化触媒として酸化銅を使用して二酸化炭素に変換（酸化）し、その後二酸化炭素を除去することにより除去され得る。酸素は、例えば金属銅を酸化する際に、酸化剤として使用することで除去され得る。二酸化炭素は、苛性洗浄により除去され得る。水は、例えばモレキュラーシーブを使用することにより、乾燥によって除去され得る。
【０１０１】
さらに、（ｉ）ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの一部、および／または（ｉｉ）ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れから生じる流れの一部は、以下でさらに説明するように、ＯＤＨステップ（ａ）に再循環する前にパージされてもよい。例えば、そのようなパージは、ステップ（ｄ）と（ｅ）との間、および／またはステップ（ｅ）と（ｆ）との間で実行され得る。
【０１０２】
ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れは、５〜９０体積％、より適切には１０〜８０体積％、最も適切には２０〜７０体積％の二酸化炭素を含み得る。さらに、該再循環流は、未変換エタンの１０〜９５体積％、より好適には２０〜９０体積％、最も好適には３０〜８０体積％を含んでもよい。さらに、該再循環流は、メタン、窒素、一酸化炭素、および／または酸素を含んでもよい。好適には、メタンの量は、２０体積％未満、より適切には１０体積％未満、より適切には５体積％未満、さらにより適切には５００体積パーツパーミリオン（ｐｐｍｖ）未満である。さらに、好適には、窒素、一酸化炭素および／または酸素の総量は、１０体積％未満、より適切には５体積％未満、より適切には３体積％未満、さらにより適切には５００ｐｐｍｖ未満である。該メタンは、エタンＯＤＨステップ（ａ）への新鮮なエタンの供給から生じ得る。さらに、該窒素は、エタンＯＤＨステップ（ａ）への新鮮な酸素の供給から生じ得る。
【０１０３】
エタンをＯＤＨステップ（ａ）に再循環する前に、上記の（ｉ）ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れ、および／または（ｉｉ）ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れから生じる流れは、少なくとも２つの副流に分割され得、少なくとも１つの分割された副流がプロセスから除去される。さらに、好ましくは、少なくとも１つの分割副流の少なくとも一部は、ステップ（ｅ）に供給されるか、またはＯＤＨステップ（ａ）に再循環される。プロセスから除去（パージ）された該少なくとも１つの分割副流は、廃棄され得る。
【０１０４】
上記の（ｉｉ）で述べたように、ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れから生じる流れは、例えば、未変換エタンおよび二酸化炭素を含み、ステップ（ｅ）から生じる二酸化炭素含有量が減少した流れ；ならびに／またはステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部を少なくとも２つの副流に分割することから生じる流れであってもよく、少なくとも１つの分割副流がステップ（ｅ）に供給され、少なくとも１つの分割副流がステップ（ａ）に再循環される。後者の場合、該分割副流の一方または両方の一部は、それぞれステップ（ｅ）に供給する前またはＯＤＨステップ（ａ）に再循環する前にパージ（プロセスから除去）される。
【０１０５】
パージが実行される上記の場合、ステップ（ｄ）から生じる未変換エタンおよび二酸化炭素を含む流れの少なくとも一部は、少なくとも３つの副流に分割されてもよく、少なくとも１つの分割副流がステップ（ｅ）に供給され、少なくとも１つの分割副流がステップ（ａ）に再循環され、少なくとも１つの分割副流がプロセスから除去（パージ）される。
【０１０６】
さらに、パージが実行される上記の場合、（ｉ）プロセスから除去されない（パージされない）分割副流の、（ｉｉ）任意の分割前のステップ（ｄ）から生じる全流れに対する割合は、好ましくは９０〜９９．９体積％、より好ましくは９３〜９９体積％、より好ましくは９５〜９９体積％、最も好ましくは９７〜９９体積％である。さらに、該割合は、少なくとも９０体積％または少なくとも９３体積％または少なくとも９５体積％または少なくとも９７体積％または少なくとも９８体積％または少なくとも９９体積％または少なくとも９９．５体積％であってもよい。さらに、該割合は、最大で９９．９体積％または最大で９９．７体積％または最大で９９．５体積％または最大で９９．３体積％または最大で９９体積％であってもよい。
【０１０７】
有利には、追加の二酸化炭素がエタンＯＤＨステップ（ａ）および場合により任意のステップ（ｃ）で生成される場合、そのような追加の二酸化炭素は、エタンＯＤＨステップに供給される二酸化炭素希釈剤の量が一定に保たれ得るように、再循環の前に再循環流を分割することにより除去され得る。しかしながら、そのような分割およびパージ手順の欠点は、価値のある未変換のエタンが失われることである。したがって、本発明では、未変換エタンがプロセスから実質的にパージされない、またはその比較的小さな部分のみがパージされることが好ましい。本発明は、ステップ（ｅ）における二酸化炭素の部分的かつ選択的な除去によりこれを有利に可能にし、それにより未変換エタンを節約する。
【０１０８】
分割副流の１つをパージすることを含む、再循環前に分割する上記の場合、再循環する前に再循環流の一部をパージすることにより、本プロセスのある特定の成分の蓄積を防止することができる。パージされ得る該追加の成分は、上述のように、例えば新鮮なエタン供給物からのメタンおよび酸素供給物からの窒素を含む。しかしながら、この分割およびパージ手順には、貴重な未変換エタンが失われるという欠点があるため、ステップ（ａ）への新鮮なエタン供給物は、メタン不純物を実質的に含まない、または、適切には最大３体積％または最大２体積％または最大１体積％または最大５，０００体積パーツパーミリオン（ｐｐｍｖ）または最大２，０００ｐｐｍｖまたは最大１，０００ｐｐｍｖまたは最大５００ｐｐｍｖまたは最大２００ｐｐｍｖの量のメタン不純物を含むことが好ましい。比較的純粋なエタン含有流の適切な例は、エタンまたはナフサ分解器に由来するエタン含有流であり、これは、クラッキングプロセスで変換されなかったエタンを含み、メタンまたはプロパンまたは任意のより高次の炭化水素を実質的に含まない。そのような純粋なエタン流を使用することには、上記のプロパン事前分離ステップが必要ないという追加の利点もある。代替として、ステップ（ａ）への新鮮なエタン供給物中の低メタンレベルは、例えばステップ（ａ）の上流で脱メタン器（蒸留）を使用することにより、メタン事前分離ステップにより達成され得る。同様に、ステップ（ａ）への酸素供給物は、窒素不純物を実質的に含まない、または適切には最大３体積％または最大２体積％または最大１体積％または最大５，０００体積パーツパーミリオン（ｐｐｍｖ）または最大２，０００ｐｐｍｖまたは最大１，０００ｐｐｍｖまたは最大５００ｐｐｍｖまたは最大２００ｐｐｍｖの量の窒素不純物を含むことが好ましい。
【０１０９】
図１および２
本発明のプロセスは、図１および２によってさらに説明される。
【０１１０】
図１は、本発明のプロセスのステップ（ａ）〜（ｆ）を包含する実施形態を示す。図１では、新鮮なエタンと幾らかのプロパンを含む流れ１が蒸留塔２に供給され、そこで新鮮なエタンを含む上部流れ３およびプロパンを含む底部流れ４に分離される。該流れ３、酸素を含む流れ６、ならびに二酸化炭素（希釈剤）および未変換エタンを含む再循環流２５は、混合金属酸化物を含み、ＯＤＨ条件下で作用するエタンＯＤＨ触媒を含む酸化的脱水素（ＯＤＨ）ユニット５に供給され、ここでエタンは本発明のプロセスの上記のステップ（ａ）に従ってエチレンに変換される。ＯＤＨユニット５から来る生成物流れ７は、水、エタン、エチレン、酸素、一酸化炭素、アセチレン、二酸化炭素、および酢酸を含む。該流れ７は、水凝縮ユニット８に供給される。水凝縮ユニット８において、水および酢酸は、本発明のプロセスの上記のステップ（ｂ）に従って、流れ１０を介した凝縮により除去される。任意選択で、追加の水が流れ９を介して水除去ユニット８に供給される。エタン、エチレン、酸素、一酸化炭素、アセチレンおよび二酸化炭素を含む水凝縮ユニット８から来る流れ１１は、ガス浄化反応器１２に供給される。ガス浄化反応器１２では、酸素、アセチレンおよび一酸化炭素が、本発明のプロセスの上記のステップ（ｃ）に従って除去される。特に、上記酸化触媒、特に銅を含む酸化触媒を使用して、一酸化炭素およびアセチレンが二酸化炭素に酸化される。任意選択で、追加の酸素が流れ１３を介してガス浄化反応器１２に供給される。ガス浄化反応器１２から来る生成物流れ１４は、エタン、エチレンおよび二酸化炭素を含む。該流れ１４は、錯化分離ユニット１５に供給される。錯化分離ユニット１５では、本発明のプロセスの上記のステップ（ｄ）に従って、錯化分離方法が適用される。錯体化分離ユニット１５は、図２を参照して以下でさらに説明される。錯化分離ユニット１５から来る流れ１８は、エチレンを含む。錯化分離ユニット１５から来る流れ１７は、二酸化炭素および（未変換）エタンを含む。該流れ１７は、二酸化炭素除去ユニット２２に供給される副流１７ｂ、およびＯＤＨユニット５に供給される再循環副流１７ａに分割される。二酸化炭素除去剤は、流れ２３を介して二酸化炭素除去ユニット２２に供給される。該二酸化炭素除去剤は、塩基、例えば水酸化ナトリウムおよび／またはアミンの水溶液である。二酸化炭素は、本発明のプロセスの上述のステップ（ｅ）に従って、流れ２４を介して除去される。未変換エタンおよび二酸化炭素を含み、二酸化炭素含有量が低減された二酸化炭素除去ユニット１０から来る流れ２５は、ＯＤＨユニット５に供給される。流れ１７ａおよび２５は、ＯＤＨユニット５に再循環する前に組み合わされてもよい（図１に示される通り）。
【０１１１】
錯化分離ユニット１５から来る流れ１７が、二酸化炭素および（未変換）エタンに加えて、メタン、窒素、一酸化炭素および／または酸素（および／または任意の他の汚染物質）を含む場合、そのような汚染物質の蓄積は、分割およびパージの手順によって防止され得る。そのような分割およびパージ手順は、流れをパージされる（プロセスから除去される）副流およびパージされない副流に分割することを含む。該分割およびパージ手順は、流れ１７に（流れ１７を副流１７ａおよび１７ｂに分割する前もしくはそれと同時に）、または流れ１７ｂに、または流れ１７ａに、または流れ２５に、またはＯＤＨユニット５に再循環する前に流れ１７ａおよび２５を組み合わせた結果生じる任意の流れに適用されてもよい。二酸化炭素除去ユニット２２では二酸化炭素が選択的に除去されるため、後者のすべての流れにおいて、（未変換）エタンに対するそのような汚染物質の比率は実質的に同じであり、したがって、これらの流れのいずれか１つに該分割およびパージ手順を適用すると同じ量の（未変換）エタンが失われる。
【０１１２】
図２は、図１に示されるステップ（ａ）〜（ｆ）を含むプロセスのステップ（ｄ）に関連する実施形態を示す。図２では、ガス浄化反応器１２から来るエタン、エチレンおよび二酸化炭素を含む流れ１４は、錯化分離ユニット１５の一部である吸収器１５ａの底部に供給される。該流れ１４を吸収器１５ａに供給する前に、これはコンプレッサー（図１または２には示さず）で圧縮される。吸収器１５ａでは、上記のステップ（ｄ１）に従って、該流れ１４は錯化剤を含む液体溶媒と接触し、この液体溶媒は流れ１６を介して吸収器１５ａの上部に供給される。吸収器１５ａ内のエチレン分圧は約４バールであってもよく、吸収器１５ａに供給される際の液体流れ１６の温度は約３０℃であってもよい。吸収器１５ａから来る上部流れ１７は、二酸化炭素およびエタンを含む。吸収器１５ａから来る底部流れ１９は、溶媒、錯化剤、錯化エチレン、吸収されたエタンおよび二酸化炭素を含む液体流れであり、この流れは錯化分離ユニット１５の一部でもあるストリッパー１５ｂの上部に供給される。ストリッパー１５ｂでは、上記のようにエチレンを含む流れ１８ｂと接触することにより、該吸収されたエタンおよび二酸化炭素が除去され、この流れ１８ｂはストリッパー１５ｂの底部に供給される。ストリッパー１５ｂ内のエチレン分圧は約４バールであってもよく、ストリッパー１５ｂに供給される際の液体流れ１９の温度は約３０℃であってもよい。ストリッパー１５ｂから来る上部流れ２０は、エチレン、エタンおよび二酸化炭素を含み、コンプレッサー（図２には示さず）で圧縮され、次いで流れ１４を介して吸収器１５ａに供給される。ストリッパー１５ｂから来る底部流れ２１は、溶媒、錯化剤および錯化エチレンを含む液体流れであり、これも錯化分離ユニット１５の一部である脱着器１５ｃに供給される。脱着器１５ｃでは、上記のステップ（ｄ２）に従ってエチレンが脱着される。脱着器１５ｃの全圧は約５００ミリバールであってもよく、脱着器１５ｃに供給される際の液体流れ２１の温度は約８０℃であってもよい。脱着器１５ｃから来る上部流れ１８は、脱着されたエチレンを含み、２つの副流１８ａおよび１８ｂに分割される。副流１８ｂは、コンプレッサー（図２には示さず）で圧縮され、次いでストリッパー１５ｂに供給される。副流１８ａは、さらに精製されてもよい。脱着器１５ｃから来る底部ストリーム１６は、溶媒および錯化剤を含む液体流であり、上記のステップ（ｄ３）に従って吸収器１５ａに再循環される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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