專用丙烯裝置是眾所周知的,例如UOP Oleflex和Lummus Catofin方法。使用常規(guī)分離裝置的典型的專用丙烯裝置的產(chǎn)物回收段包括互連的順序單元操作,如下:a)急冷塔;b)壓縮機(jī);c)脫乙烷塔;d)C3分離器;和e)脫丙烷塔。此類裝置傾向于具有高達(dá)2%的產(chǎn)物,兩個(gè)和三個(gè)碳原子的烴(乙烷、乙烯、丙烷和丙烯)損失到較低價(jià)值的燃料氣流中。由于這個(gè)典型的裝置每年運(yùn)行能力為550千噸(kta),因此兩個(gè)和三個(gè)碳原子烴的損失接近10kta。按照目前此類烴的價(jià)格,燃料氣的損失每年超過1000萬美元。
通常從C3+材料實(shí)施C1和C2至單獨(dú)流的分離。如Ethylene,H.Zimmerman等人在Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry,Online ISBN:9783527306732中概述的,在烯烴裝置的烴分餾段中有低溫脫甲烷塔和脫乙烷塔和脫丙烷塔系統(tǒng)的普遍使用。對(duì)于脫甲烷塔,進(jìn)料溫度可以變化,但通常為約-100℃,壓力為400-500psia。塔頂殘余產(chǎn)物含有氫氣、CO、甲烷和少量的C2。
脫乙烷塔在本領(lǐng)域中也是已知的。在前端脫甲烷塔分餾列中,脫甲烷塔通常后接脫乙烷塔。脫乙烷塔將具有用于回流的濃縮C2流。例如,美國(guó)專利5421167公開了一種增強(qiáng)的烯烴回收方法,其中注入液烴流以改進(jìn)對(duì)丙烯制冷條件的冷凝。美國(guó)專利5152148公開了一種丙烷去除方法,其中脫丙烷塔底部用于回流脫乙烷塔以提高丙烷回收率。美國(guó)專利申請(qǐng)公開20020198430公開了一種用于純化乙烯的方法,其提供提高的回收率,但也使用脫甲烷塔和脫乙烷塔。PCT公開WO2008005518公開了一種丙烷回收方法,其中將高壓進(jìn)料氣體冷卻并膨脹以將進(jìn)料氣體冷凝成富含C2+的液體,其用于脫乙烷塔回流。
存在幾種用于分離烴的吸收方法。例如,美國(guó)專利5414168描述了回收純化氫氣的方法;美國(guó)專利申請(qǐng)公開20020174679公開了一種乙烯裝置制冷系統(tǒng);美國(guó)專利6712880描述了一種利用高壓吸收塔的低溫方法。
還有幾種從液化天然氣(LNG)中分離氣體的方法,特別是用于從天然氣中分離天然氣液體(NGL,C2和更高級(jí)組分)。例如,美國(guó)專利6604380和美國(guó)專利8434325描述了用于LNG加工的方法,并教導(dǎo)從LNG流中回收NGL。美國(guó)專利申請(qǐng)公開20060042312描述了一種通過使用熱交換器,分餾塔從LNG提取C2+用于從LNG中提取乙烷和更重質(zhì)烴的方法,并且專注于減少壓縮需求的那些加工步驟。美國(guó)專利申請(qǐng)公開20080000265公開了一種通過分離進(jìn)料并允許一些進(jìn)料和一些進(jìn)入分餾器的加熱部分從LNG回收NGL的方法。美國(guó)專利申請(qǐng)公開20080083246教導(dǎo)了使用渦輪壓縮機(jī)/膨脹機(jī)的熱集成方法,其使用氣體調(diào)節(jié)方法從LNG回收C2+。
為了回收NGL,典型的氣體裝置將包括脫甲烷塔和脫乙烷塔。這將使氣體分餾成殘余氣流,富含C2的流和富含C3的流(脫乙烷塔的底部)。美國(guó)專利7051553教導(dǎo)了用于NGL回收的一般兩柱法。兩柱NGL回收裝置包括吸收器和蒸餾塔,其中吸收器接收兩個(gè)冷卻回流流,其中一個(gè)回流流包含NGL的蒸汽部分,并且其中其他回流流包含由蒸餾塔的塔頂提供的貧回流。這些類型的配置用于升級(jí)現(xiàn)有的NGL裝置,并且通常表現(xiàn)出至少99%的C3回收率和高C2(90%)回收率。其他實(shí)例包括US5566554、US4714487、US4456461、US4270940、US4454460、WO2009140070、WO2009103715、WO2008005518、WO2006123240、AU2002338248、WO2006031362/AU2005285436、WO2006049515和CA2593886。
還已知使用渦輪膨脹機(jī)并且示出使用渦輪膨脹機(jī)作為低溫系統(tǒng)的一部分以從燃料氣中單獨(dú)回收C2和C3。通常情況下,分離依賴于脫甲烷塔,如在例如如下中所公開的:WO2012087740、US20110005273、US5771712、US5890378、US5953935、US6311516、US4869740、US4895584、和WO2013056267、WO2012177749、WO2012087740、WO2004065868、AU2004319953、WO2005114076/AU2004319953、AU2005241455、WO2006036441、WO2006039172、WO2007008254、CA1069817、CA2511403、CA2549942、CA2662803、CA2667429、GB1475475、GB2102931、GB2324536、US42722969、US20130074542和WO1998050742。
存在若干改進(jìn)的制冷方法,其不同于前述公開內(nèi)容,因?yàn)樗鼈儾皇褂脻饪s的C2流來精餾即將到來的蒸汽以允許分離成燃料氣和C2的蒸汽。此類方法包括在CA2793469、US3568460、US5361589和US20060021377中公開的那些。以相同的方式不同在于強(qiáng)調(diào)提取和尾氣處理的其他實(shí)例包括US4556404、AU2005276970、US20120151962和US20060021914。還有其他需要化學(xué)反應(yīng)的方法,包括例如,那些在EP825245、US39229924、US3929925、US4182925、US20040176646和US20050107650中描述的。
US 5,551,972(Wood等人)公開了一種用于分離進(jìn)料氣流的吸收方法,所述進(jìn)料氣流具有范圍為揮發(fā)性(輕)組分、中等揮發(fā)性組分和最不易揮發(fā)(重)組分的揮發(fā)性譜的組分。所述方法包括三個(gè)順序步驟。步驟一使進(jìn)料氣流與內(nèi)部產(chǎn)生的液體貧溶劑流在吸收器中接觸,以產(chǎn)生包含在進(jìn)料流中主要由輕組分組成的輕質(zhì)產(chǎn)物氣流和在進(jìn)料流中發(fā)現(xiàn)的含有大部分中等和重組分的富溶劑流。在所述步驟中可以使用吸收塔,其中進(jìn)料氣體在塔中向上流動(dòng)并與沿塔向下流動(dòng)的吸收溶劑逆流接觸。步驟二在減壓下在閃蒸區(qū)中閃蒸富溶劑流,以產(chǎn)生主要由中等組分和貧溶劑流組成的中間產(chǎn)物氣流。在所述步驟二中可以使用串聯(lián)連接的一個(gè)或多個(gè)閃蒸罐并且在沒有加入外部加熱的情況下在減壓下操作。步驟三將貧溶劑流從閃蒸區(qū)輸送到吸收器。貧溶劑流主要由進(jìn)料流的重組分組成。
US5551972教導(dǎo)了一種用于從天然氣流分離氮和/或從煉油廠和/或石化氣流回收氫氣的吸收方法。這教導(dǎo)了使用內(nèi)部產(chǎn)生的溶劑。US5551972教導(dǎo)了通過閃蒸來自吸收器底部流的輕組分產(chǎn)生用于吸收的溶劑,并由進(jìn)料流中的重組分組成。所述方法將進(jìn)料流中較重的進(jìn)料組分返回到脫乙烷塔,并通過部分冷凝填充精餾器的塔頂從進(jìn)料流中較輕組分產(chǎn)生用于回流的大部分C2流。所述大部分C2流是中等流至C1-和C3+流,并不是較重的組分。此外,US5551972的方法通過從底部產(chǎn)物閃蒸產(chǎn)生內(nèi)部溶劑。上述發(fā)明冷卻和部分冷凝精餾器的塔頂(輕餾分),以產(chǎn)生大部分C2流作為精餾器的回流流。
US 5,771,712(Campbell等人)教導(dǎo)了從烴氣流中回收丙烷、丙烯和較重?zé)N組分的方法。所述方法開始于冷卻和/或膨脹烴氣流以使其部分冷凝,然后分離部分冷凝的流以提供第一蒸汽流。所述方法繼續(xù)通過將第一蒸汽流引入接觸裝置以形成第三蒸汽流和含三個(gè)碳原子(C3)的液流。接下來,含C3的流通過蒸餾塔,以從所述流中分離含有大部分含C3流的C3組分和較重?zé)N組分的第二蒸汽流。第二蒸汽流與第三蒸汽流進(jìn)入熱交換關(guān)系,以冷卻第二蒸汽流并至少部分地冷凝它并形成冷凝流。至少一部分冷凝流傳到并通過接觸設(shè)備,以使第一蒸汽流與進(jìn)入蒸餾塔作為其頂部進(jìn)料的冷凝流的其余部分緊密接觸。
圖1復(fù)制來自Cambell等人的圖4(US 5771712)。在圖1所示的過程中,進(jìn)料氣體在80℉和580psia的壓力下作為流31進(jìn)入。進(jìn)料流31在交換器10中通過在-88℉下與冷殘余氣體(流34a),在-92℉下與分離器液體(流33a),和在-107℉下與分離器/吸收器液體(流35a)進(jìn)行熱交換而被冷卻。冷卻的流31a在-78℉和570psia下進(jìn)入分離器11,其中蒸汽(流32)與冷凝的液體(流33)分離。
來自分離器11的蒸汽(流32)進(jìn)入做功膨脹機(jī)13,在所述做功膨脹機(jī)13中,從高壓進(jìn)料的所述部分提取機(jī)械能。機(jī)器13基本上等熵地將蒸汽從約570psia的壓力膨脹到約396psia的壓力(分離器/吸收器15的操作壓力),其中做功膨脹將膨脹流32a冷卻到約-107℃的溫度。膨脹和部分冷凝的流32a進(jìn)入分離器/吸收器15的下段。膨脹的流的液體部分與從吸收段向下落下的液體混合,并且合并的液體流35在-108℉在分離器/吸收器15的底部離開。膨脹流的蒸汽部分通過吸收段向上升起并與向下落下的冷卻液接觸以冷凝和吸收丙烷和較重組分。
來自分離器/吸收器15的底部的合并的液體流35通過泵16被送到熱交換器10,在那里它(流35a)被加熱,因?yàn)樗峁┝巳缜八龅倪M(jìn)入進(jìn)料氣體的冷卻。將合并的液體流加熱至-46℉,在其作為中間塔進(jìn)料供給脫乙烷塔17之前,部分蒸發(fā)流35b。通過膨脹閥12分離器液體(流33)閃蒸膨脹至脫乙烷塔17的稍高于411psia操作壓力,在如前所述的對(duì)進(jìn)入的進(jìn)料氣體提供冷卻前將流33冷卻至-92℉(流33a)?,F(xiàn)在為70℉的流33b然后在較低中間塔進(jìn)料點(diǎn)處進(jìn)入脫乙烷塔17。在脫乙烷塔中,流35b和33b汽提出其甲烷和C2組分。所得液體產(chǎn)物流37在198℉離開脫乙烷塔的底部,并在流入存儲(chǔ)之前在熱交換器19中冷卻至110℉(流37a)。
脫乙烷塔17中的操作壓力保持略高于分離器/吸收器15的操作壓力。這允許脫乙烷塔塔頂蒸汽(流36)加壓流過熱交換器20,并從那里進(jìn)入分離器/吸收器15的上段。在熱交換器20中,-25℉的脫乙烷塔塔頂餾出物與來自分離器/吸收器15的塔頂餾出物(流34)進(jìn)行熱交換,將流冷卻至-112℉(流36a)并部分冷凝它。然后將部分冷凝的流供應(yīng)到分離器/吸收塔15中的分離器段,其中冷凝的液體與未冷凝的蒸汽分離。未冷凝的蒸汽與從下吸收段上升的蒸汽結(jié)合以形成離開分離器/吸收器15的上部區(qū)域的冷蒸餾流34。冷凝的液體被分成兩部分。一部分,流40,被引送入分離器/吸收器15的下吸收段作為冷卻液與通過吸收段向上升起的蒸汽接觸。另一部分,流39,通過泵21作為回流供給脫乙烷塔17,回流流39a在-112℉下流向脫乙烷塔17的頂部進(jìn)料點(diǎn)。
在-113℉離開分離器/吸收器15頂部的蒸餾流是冷殘余氣流34。殘余氣流在熱交換器20中與脫乙烷塔塔頂流36逆流通過,并當(dāng)它提供脫乙烷塔塔頂流的冷卻和部分冷凝時(shí)被加熱至-88℉(流34a)。當(dāng)殘余氣體在熱交換器10中與進(jìn)入的進(jìn)料氣體逆流通過時(shí)被進(jìn)一步加熱至75℉(流34b)。然后將殘余氣體在兩個(gè)階段中再壓縮。第一階段是由膨脹機(jī)13驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)14。第二階段是由補(bǔ)充動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)22,其將殘余氣體(流34d)壓縮到銷售管線壓力。在排放冷卻器23中冷卻后,殘余氣體產(chǎn)物(流34e)在110℉和613psia下流到銷售氣體管線。
US5771712教導(dǎo)了一種用于從進(jìn)料烴氣體回收C3+組分并產(chǎn)生冷卻的含C3的液體流的方法。US5771712教導(dǎo)了進(jìn)料入口氣體,僅兩種產(chǎn)物,僅殘余氣體從脫乙烷塔的塔頂產(chǎn)生。US5771712教導(dǎo)了冷卻和部分冷凝入口氣體并將部分冷凝的流進(jìn)料到吸收塔,其中蒸汽向上通過塔接觸冷的下降液體。然而,US5771712教導(dǎo)了使用相同的液體組合物(從相同的流中提取)用于脫乙烷塔頂部的回流,作為在吸收塔中使用的冷卻液。
US 5,890,378(Rambo等人)涉及從烴氣流回收乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和較重?zé)N組分的方法。所述方法通過將烴氣流分成第一流和第二流開始,后者被冷卻并膨脹到較低的壓力并供應(yīng)到接觸裝置。將第一流冷卻至其基本上全部冷凝,膨脹至較低壓力,然后用于冷卻來自蒸餾塔的較熱的蒸餾流,以至少部分冷凝蒸餾流。至少一部分部分冷凝的蒸餾流被引導(dǎo)到接觸設(shè)備以緊密接觸膨脹的第二流,并產(chǎn)生從接觸裝置分離的蒸汽和液體的組合,其中液體被供應(yīng)到蒸餾塔。
US5890378教導(dǎo)了從烴氣流中回收C2和較重?zé)N到單一流中的方法。所述參考文獻(xiàn)僅教導(dǎo)了從入口氣流產(chǎn)生兩個(gè)產(chǎn)物流,而不是本發(fā)明中的三個(gè)。所述專利教導(dǎo)了塔頂脫乙烷塔流的冷卻和部分冷凝,但是將所述部分冷凝的脫乙烷塔塔頂導(dǎo)向吸收塔并加熱來自吸收器的塔頂蒸汽。所述參考文獻(xiàn)教導(dǎo)了部分冷凝脫乙烷塔塔頂和將部分冷凝的液體送至吸收器的上段。
US 6,560,989(Roberts等人)涉及從含有氫氣和一種或多種烴的進(jìn)料氣體中回收氫氣和一種或多種具有一個(gè)或多個(gè)碳原子的烴的方法,所述方法包括冷卻和部分冷凝原料氣體以提供部分冷凝的進(jìn)料;分離部分冷凝的進(jìn)料以提供富含一種或多種烴的第一液體流和富含氫氣的第一蒸汽流;進(jìn)一步冷卻和部分冷凝第一蒸汽流以提供中間兩相流;并分離所述中間兩相流以產(chǎn)生進(jìn)一步富含氫氣的流和貧氫的殘余烴流。一些或全部冷卻通過與在閉環(huán)氣體膨脹器制冷循環(huán)中產(chǎn)生的冷氣體制冷劑的間接熱交換提供。
本文的圖2復(fù)制來自Roberts等人的圖1。預(yù)處理的進(jìn)料氣體通常在100-1000psia的壓力和環(huán)境溫度下在管線101中提供,并且含有氫氣,一種或多種選自甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和可選的一氧化碳、氮?dú)夂?或C4+烴的輕質(zhì)烴。在上游預(yù)處理步驟(未示出)中預(yù)處理進(jìn)料氣體以除去在下游處理中可能凍析的水和其他組分。進(jìn)料氣體在進(jìn)料冷卻器或第一熱交換區(qū)103中通過與若干冷工藝流(下文描述)的間接熱交換而被冷卻和部分冷凝,以在管線105中產(chǎn)生部分冷凝的進(jìn)料。部分冷凝的進(jìn)料在汽提塔進(jìn)料罐107中分離以提供管線109中富含烴的第一液體流和管線111中富含氫氣的第一蒸汽流。
第一液體流可以通過閥113降低壓力并引入可選的汽提塔115中,其中輕質(zhì)烴、殘余氫氣和其他輕質(zhì)氣體被汽提并在塔頂管線117中取出。較重?zé)N餾分作為液體從汽提塔的底部取出,并含有C2+產(chǎn)物組分如乙烯和/或丙烯。一部分汽提塔塔底物流在熱交換器121中蒸發(fā)并作為滾沸或汽提蒸汽返回塔中。汽提塔通常在50-400psia下在-200℉至+50℉的溫度范圍內(nèi)操作。
管線111中富含氫的第一蒸汽流在氫回收熱交換器或第二熱交換區(qū)域123中通過與冷工藝流(隨后定義)的間接熱交換而被冷卻和部分冷凝,以在管線125中產(chǎn)生通常為-200℉至-300℉的部分冷凝的流。將部分冷凝的流在氫回收罐127中分離以在管線129中產(chǎn)生氫產(chǎn)物流和在管線131中的貧氫殘余烴流。將管線129中的氫產(chǎn)物流在第二熱交換區(qū)123中通過間接熱交換加熱,以為進(jìn)入管線111的流提供一部分冷卻,然后在第一熱交換區(qū)103中通過間接熱交換進(jìn)一步加熱,以為進(jìn)入管線101中的進(jìn)料氣體提供一部分冷卻。管線130中的最終氫氣產(chǎn)物通常為環(huán)境溫度和管線101中進(jìn)料氣體壓力以下15至30psi。如果需要,通常含有80至97摩爾百分比氫氣的氫氣產(chǎn)物流可以進(jìn)一步通過變壓吸附或膜方法純化。
可以通過閥133將管線131中的貧氫殘余烴流減壓,并且在第二熱交換區(qū)123中通過間接熱交換被加熱,以為進(jìn)入管線111中的流提供另外部分的冷卻。管線135中加熱的流可以與管線117中的汽提氣流結(jié)合,在這種情況下,管線137中結(jié)合的流在第一熱交換區(qū)103中通過間接熱交換進(jìn)一步被加熱,以為進(jìn)入管線101的進(jìn)料氣體提供一部分冷卻。加熱的殘余氫氣-烴流通過管線138取出并可用作燃料。
所述實(shí)施例的制冷的主要部分由閉環(huán)氣體膨脹器制冷系統(tǒng)提供。制冷劑氣體例如氮?dú)庠诠芫€139中從第一熱交換區(qū)域103取出,并在制冷劑壓縮機(jī)141中壓縮到600至1500psia。可以使用其它制冷劑,諸如例如甲烷、氮?dú)夂图淄榈幕旌衔?,或空氣。壓縮的制冷劑氣體在第一熱交換區(qū)103的通道144中冷卻,以提供冷卻的壓縮制冷劑氣體,其被分成在管線145中取出的第一制冷劑氣流和在熱交換器通道147中的第二制冷劑氣流。第二制冷劑氣流在熱交換器通道147中進(jìn)一步冷卻,以在管線149中提供冷卻的制冷劑氣體。
管線145中的第一制冷劑氣流在加熱膨脹器150中作功膨脹,以在管線151中提供冷卻的做功膨脹的制冷劑氣流。管線149中進(jìn)一步冷卻的制冷劑氣體在冷膨脹器153中作功膨脹以在管線155中提供冷卻的減壓制冷劑氣流?;蛘撸孀龉ε蛎?,管線149中的氣體可以減壓并通過焦耳-湯姆遜膨脹穿過節(jié)流閥(未示出)冷卻。管線155中冷卻的減壓制冷劑氣流在第二熱交換區(qū)123中被加熱,以提供進(jìn)入管線111的流的至少一部分的冷卻,從而在管線157中提供加熱的減壓制冷劑氣流。管線157中加熱的減壓制冷劑氣流和管線151中加熱的做功膨脹的制冷劑氣流可以合并,在這種情況下,管線159中合并的流在第一熱交換區(qū)103中通過間接熱交換加熱,以提供用于通過管線101進(jìn)入的進(jìn)料氣體以及用于流過通道144和147的制冷劑的一部分的冷卻。這提供了管線139中加熱的減壓制冷劑氣流,其是上述的制冷劑氣體。
在汽提塔115中,管線109中的第一液體流被分離以產(chǎn)生在管線117中輕的塔頂氣流和在管線119中富含C2+或C3+的烴產(chǎn)物流,如果需要,其可以在另外的塔中進(jìn)一步分離和純化。來自汽提塔的管線117中的輕塔頂氣流可以單獨(dú)回收,或者與來自氫氣回收熱交換器123的管線135中的貧氫殘余烴流合并,并在進(jìn)料冷卻器103中再加熱,以作為管線138中的燃料流回收??蛇x地,可以使用回流脫甲烷塔或脫乙烷塔代替汽提塔115以增加所需烴產(chǎn)物的回收。或者,管線109中的第一液體進(jìn)料流或者作為液體或蒸汽產(chǎn)物可以直接從進(jìn)料罐107回收而不進(jìn)行汽提或蒸餾,如果需要其在進(jìn)料冷卻器103中可以再被加熱,以恢復(fù)制冷。
可以使用多個(gè)部分冷凝階段以向塔提供多個(gè)進(jìn)料流或產(chǎn)生單獨(dú)的烴產(chǎn)物。例如,富含C3的烴產(chǎn)物可以從較熱的部分冷凝階段產(chǎn)生,而富含C2的烴可以從較冷的部分冷凝階段產(chǎn)生??梢约尤肫崴蚧亓髡麴s塔以從一種或兩種烴產(chǎn)物中除去較輕的雜質(zhì)。
或者,如果進(jìn)料氣體貧含C2和較重?zé)N,或者如果不需要C2+烴產(chǎn)物,則僅回收甲烷和升級(jí)的富含甲烷燃料氣。參考圖1,升級(jí)的富含甲烷燃料氣產(chǎn)物可以是管線131中的貧氫烴流,或者如果使用汽提塔115則為管線117中的汽提氣流,或者如在管線137中的兩者的結(jié)合。如果使用汽提塔,管線119中的底部液體流可以在進(jìn)料冷卻器103中蒸發(fā)以在其中提供制冷。
US6560989教導(dǎo)了從含有氫氣、甲烷、C2、C3和可選的一氧化碳、氮?dú)夂虲4+烴的烴進(jìn)料氣體中回收氫氣和一種或多種烴流的方法。所述參考文獻(xiàn)教導(dǎo)了將進(jìn)料氣體部分冷凝成第一殘余蒸汽和第一殘余液體,分離液體,并將其進(jìn)料到汽提塔的頂部。US6560989教導(dǎo)了從汽提塔的塔頂氣體到產(chǎn)物燃料氣流的方向,并且沒有教導(dǎo)冷卻和部分冷凝所述流以從如本發(fā)明中其自身的部分冷凝產(chǎn)生液體回流。所述參考文獻(xiàn)還教導(dǎo)了將第一殘余蒸汽引導(dǎo)至進(jìn)一步冷卻和部分冷凝,然后將其傳遞至隨后的氫氣回收罐,產(chǎn)生第二殘余液體和第二殘余蒸汽。將來自所述步驟的兩種產(chǎn)物(燃料氣和氫氣流)引導(dǎo)至產(chǎn)物回收,并且所述液體不用作回流至精餾塔。
如本文所用,術(shù)語(yǔ)“C1組分”是指甲烷以及較輕氣體如氫氣和氮?dú)狻?/p>
如本文所用,術(shù)語(yǔ)“C2組分”是指乙烷和乙烯。
如本文所用,術(shù)語(yǔ)“C3組分”是指丙烷和丙烯。
在一些方面,本發(fā)明是從專用丙烯裝置回收C2和C3組分的方法,所述方法包含:(a)將脫乙烷塔塔頂輕質(zhì)組分和裂化氣體蒸汽冷卻到至少80wt%的蒸汽被冷凝的溫度以形成第一部分冷凝物以及第一殘余蒸汽;(b)將第一部分冷凝物送到精餾器的底部部分;(c)使第一殘余蒸汽向上通過精餾器的填料同時(shí)使第一殘余蒸汽與包含75至95wt%C2組分,5至25wt%C1組分和0至5wt%C3組分的逆流流接觸,由此產(chǎn)生包含20至45wt%C1組分,40至60wt%C2組分和0至5wt%C3組分的精餾器塔頂流和精餾器液體底部流;(d)將精餾器液體底部流送至脫乙烷塔;(e)在一個(gè)或多個(gè)熱交換器階段中部分冷凝精餾器塔頂流以冷卻精餾器塔頂流,從而產(chǎn)生第二部分冷凝物,具有包含小于5wt%C2組分的第二殘余蒸汽和包含75至95wt%C2組分的第一殘余液體;(f)將合并的第二殘余蒸汽和第一殘余液體送到分離罐,以將第二殘余蒸汽與第一殘余液體分離;(g)可選地,使用第二殘余蒸汽作為燃料氣和/或作為在一個(gè)或多個(gè)熱交換器階段中的冷卻液體;(h)將第二殘余液體的第一部分送到精餾器中填料的頂部部分,以用作逆流流;和(i)將第二殘余液體的第二部分送到產(chǎn)物回收系統(tǒng)。
在專用丙烯裝置的一個(gè)實(shí)施例中,脫乙烷塔塔頂蒸汽的溫度為30至50℃。為了冷凝至少80重量%(wt%)的此類脫乙烷塔頂輕質(zhì)蒸汽和裂化氣體蒸汽,在第一步驟中將蒸汽冷卻至-40至-60℃。在另一方面,將脫乙烷塔塔頂蒸汽冷卻至-48℃。脫乙烷塔塔頂輕質(zhì)蒸汽和裂化氣體蒸汽優(yōu)選通過將其傳送通過三個(gè)熱交換級(jí)而冷卻。
在一個(gè)方面,所述方法的第一步驟包括將合并的脫乙烷塔塔頂輕質(zhì)蒸汽和裂化氣體蒸汽冷卻到至少80重量%(wt%)的脫乙烷塔塔頂輕質(zhì)蒸汽和裂化氣體蒸汽被冷凝的溫度以形成部分冷凝物以及第一殘余蒸汽。本文包括和公開了至少80wt%的所有單個(gè)值和子范圍。例如,被冷凝的脫乙烷塔塔頂輕質(zhì)蒸汽和裂化氣體蒸汽的部分可以是至少80wt%,或在替代方案中,至少84wt%,或在替代方案中,至少88重量%,或在替代方案中,至少90wt%,或在替代方案中,至少92wt%,或在替代方案中,至少94wt%,或在替代方案中,至少96wt%。
在一個(gè)方面,所述方法的第二步驟是將部分冷凝物送至精餾器的底部部分。在所公開的方法中有用的精餾器是填充床精餾器。填充床精餾器是本領(lǐng)域已知的,并且可以使用任何此類填充床精餾器。精餾器可以用任何典型的填充塔材料填充,例如環(huán),鞍形或規(guī)整填料?;蛘撸s器可以是具有泡罩、篩或閥塔盤的塔盤型塔。
在一個(gè)方面,所述方法的第三步驟是使第一殘余蒸汽向上通過精餾器的填料,同時(shí)使第一殘余蒸汽與逆流流接觸,所述逆流流包含75至95wt%C2組分、5至25wt%C1組分和0至5wt%C3組分。本文公開并包括逆流流中75至95wt%C2組分的所有單個(gè)值和子范圍。例如,逆流流可以包含75至95wt%C2組分,或在替代方案中,75至90wt%C2組分,或在替代方案中,80至95wt%C2組分。本文公開并包括了逆流流中5至25wt%C1組分的所有單個(gè)值和子范圍。例如,C1組分的量可以為5至25wt%,或在替代方案中,5至20wt%,或在替代方案中,10至25wt%。本文公開并包括逆流流中0至5wt%C3組分的所有單個(gè)值和子范圍。例如,逆流流中C3組分的量可以為0至5wt%,或在替代方案中,0至3wt%。
當(dāng)使第一殘余蒸汽向上通過精餾器的填料時(shí),同時(shí)使第一殘余蒸汽與逆流流接觸,產(chǎn)生精餾器塔頂流和精餾器液體底部流。精餾器塔頂流包含20至45wt%C1組分,40至60wt%C2組分和0至5wt%C3組分。本文包括并公開了20至45wt%C1組分的所有單個(gè)值和子范圍。例如,C1組分在精餾器塔頂流中的量可以為20至45wt%,或在替代方案中,25至45wt%,或在替代方案中,30至45wt%。本文包括并公開了40至60wt%C2組分的所有單個(gè)值和子范圍。例如,C2組分的量可以為40至60wt%,或在替代方案中,45至60wt%,或在替代方案中,50至60wt%。
很容易理解,第二和第三步驟通常在專用丙烯裝置中同時(shí)進(jìn)行。然而,如果第二和第三步驟沒有同時(shí)完成,那么它們完成的順序不是所公開方法的組成方面。也就是說,第二步驟可以在第三步驟之前操作,或者反之亦然。
在一個(gè)方面,所述方法的第四步驟是將精餾器液體底部流送至脫乙烷塔。在一個(gè)特定方面,精餾器液體底部流在脫乙烷塔中用作回流流。
在一個(gè)方面,所述方法的第五步驟是在一個(gè)或多個(gè)熱交換器階段中部分冷凝精餾器塔頂流以冷卻精餾器塔頂流,從而產(chǎn)生具有第二殘余蒸汽和第一殘余液體的部分冷凝物,第二殘余蒸汽包含小于5wt%C2組分,第一殘余蒸汽包含75至95%C2組分。本文包括并公開了來自第二殘余蒸汽中的小于5wt%C2組分的所有單個(gè)值和子范圍。例如,第二殘余蒸汽中C2組分的上限可以為5wt%,或在替代方案中為4wt%,或在替代方案中為3wt%,或在替代方案中為2wt%,或在替代方案中為1wt%。本文中第一殘余液體中的75至95%C2組分的所有單個(gè)值和子范圍。例如,第一殘余液體中C2組分的量可以為75至95wt%,或者在替代方案中為80至95wt%。
在一個(gè)方面,一個(gè)或多個(gè)熱交換器階段將精餾器塔頂流冷卻至小于或等于-140℃的溫度。本文包括并公開了小于或等于-140℃的所有單個(gè)值和子范圍。例如,可將精餾器塔頂流冷卻至小于或等于-140℃的溫度,或在替代方案中,小于或等于-150℃的溫度,或在替代方案中,小于或等于-160℃的溫度。
很容易理解,第四和第五步驟通常在專用丙烯裝置中同時(shí)進(jìn)行。然而,如果第四和第五步驟沒有完整完成,那么它們完成的順序不是所公開方法的一個(gè)組成方面。也就是說,第四步驟可以在第五步驟之前操作,或者反之亦然。
在一個(gè)方面,所述方法的第六步驟是將結(jié)合的第二殘余蒸汽和第一殘余液體送到分離罐,以將第二殘余蒸汽與第一殘余液體分離。在特定方面,分離之后的第二殘余蒸汽在一個(gè)或多個(gè)熱交換器階段中用作燃料氣和/或冷卻液體。
在一個(gè)方面,所述方法的第七步驟是將第一殘余液體的第一部分送到填充床精餾器中填料的頂部部分以用作逆流流。
在一個(gè)方面,所述方法的第八步驟是將第二殘余液體的第二部分送到產(chǎn)物回收系統(tǒng)。在一個(gè)特定方面,將第二殘余液體的第二部分送入專用乙烯裝置的產(chǎn)物回收系統(tǒng)中。在一個(gè)方面,專用乙烯裝置可以位于專用丙烯生產(chǎn)系統(tǒng)附近。
在一個(gè)方面,第二殘余蒸汽包含至少95wt%C1組分。本文包括并公開了至少95wt%C1組分的所有單個(gè)值和子范圍。例如,第二殘余蒸汽中C1組分的量可以為至少95wt%,或在替代方案中,至少97wt%,或在替代方案中,至少99wt%。
在一個(gè)方面,第二殘余蒸汽首先在一個(gè)或多個(gè)熱交換器階段中用作冷卻流體,并且被加熱至-50至-90℃的溫度,然后隨后膨脹并冷卻至-110℃至-180℃,然后在一個(gè)或多個(gè)熱交換器階段中再次用作冷卻液。膨脹和冷卻的方法是已知的,例如通過使用渦輪膨脹器或Joule-Thompson閥。本文包括并公開了作為第二殘余蒸汽被加熱的溫度的-50至-90℃的所有單個(gè)值和子范圍。例如,第二殘余蒸汽被加熱的溫度可以是從-90℃、-80℃、-70℃或-60℃的下限到-85℃、-75℃、-65℃、-55℃或-50℃的上限。例如,第二殘余蒸汽被加熱的溫度可以為-50至-90℃,或在替代方案中為-50至-75℃,或在替代方案中為-75至-90℃或在替代方案中為-60至-80℃,或在替代方案中為-65至-85℃。本文包括并公開了作為第二殘余蒸汽隨后被冷卻的溫度-110至-180℃的所有單個(gè)值和子范圍。例如,第二殘余蒸汽隨后被冷卻的溫度可以是從-180℃、-170℃、-160℃、-150℃、-140℃、-130℃或-120℃的下限到-110℃、-120、-130、-140、-150、-160、-170或-175℃的上限。例如,第二殘余蒸汽隨后被冷卻的溫度可以為-110至-180℃,或在替代方案中為-110至-150℃,或在替代方案中為-150至-180℃,或在替代方案中為-130至-170℃,或在替代方案中為-140至-170℃。
圖3是說明如本文一般公開的從專用丙烯裝置回收C2和C3組分的方法的第一實(shí)施例的示意圖。如圖3中所示,脫乙烷塔塔頂餾出物和裂化氣體蒸汽流300作為蒸汽進(jìn)料到分離罐305中。雖然顯示為單一流,但是脫乙烷塔塔頂餾出物和干燥的裂化氣體可以聯(lián)合或分開進(jìn)料。來自分離罐305的底部流320被送回脫乙烷塔(未示出)。然后將汽提的流325送至熱交換器330的一個(gè)或多個(gè)階段,它們冷卻汽提的流。冷卻的流335主要是冷凝液體(第一部分冷凝物),但也含有少量蒸汽餾分(第一殘余蒸汽,通常小于或等于6wt%)。為液體/蒸汽流的冷卻的流335被送至填充床精餾器350的底部。蒸汽餾分向上通過填充床精餾器350并被精餾,其中大部分C3被除去至底部液體流355。液體流355被泵送回脫乙烷塔(未示出)作為回流。
當(dāng)?shù)谝粴堄嗾羝蛏贤ㄟ^精餾器350時(shí),其在約-145℃下通過C2的液體流360的逆流流接觸。C2的液體流360將上升的第一殘余蒸汽精餾,將較重組分除去到底部液體流355中,并因此將輕質(zhì)組分集中在蒸汽流中。這用于產(chǎn)生精餾器塔頂流365。
然后將精餾器塔頂流365送至熱交換器330的一個(gè)或多個(gè)階段,在其中將其冷卻并部分冷凝至約39%的蒸汽餾分375(形成第二部分冷凝物)。然后將第二部分冷凝物和蒸汽流375送到第二分離罐380。來自第二分離罐380的液體底部流385的大約一半360被送到精餾器350的頂部,另一半405當(dāng)它被送到熱交換器330的一個(gè)或多個(gè)階段時(shí)被加熱。在一個(gè)或多個(gè)熱交換器階段中加熱之后,流405被送到C2的回收系統(tǒng)。
來自第二分離罐380的塔頂蒸汽415含有99%C1和較輕的組分并且首先被送到熱交換器330的一個(gè)或多個(gè)階段,在其中它被加熱到約-70℃。在熱交換器330的一個(gè)或多個(gè)階段中加熱之后,塔頂蒸汽415在渦輪膨脹機(jī)/壓縮機(jī)390中從約400psia膨脹至約60psia并冷卻至約-150℃。然后將來自渦輪壓縮機(jī)/膨脹器390的所得冷的流425送到熱交換器330的一個(gè)或多個(gè)階段,在其中將其加熱至約40℃,然后用作燃料氣。