用于分離烯烴的方法和系統的制作方法
【專利說明】用于分離烯烴的方法和系統
[0001]相關串請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年3月14日提交的申請號為61/783，970的美國臨時專利申請的優先權，將其引入本文作為參考。
[0003]背景
[0004]領域
[0005]總的來說，描述的實施方案涉及用于分離烯烴的系統和方法。
[0006]相關技術的描述
[0007]烯烴通常通過在高溫下轉化烴進料以提供含有各種烷烴、烯烴和炔烴的烴混合物來生產。然后使用一系列的蒸餾塔、分餾塔、壓縮機和冷卻系統將所述烴混合物進行分餾以冷卻、壓縮并分離各種烴產物。由于低分子量的烴的相對較低的沸點，當分離和分餾所述烴混合物時，經常使用乙烯和丙烯作為制冷劑。
[0008]多種的烯烴生產方法提供了富含(:2_(:4燒烴和烯烴的烴混合物。由于(:3和(:4經相對于烴混合物中其它化合物沸點較高，可以部分地從所述烴混合物分離(:3和(:4烴。然而，由于乙烯(例如約-103.70C )和乙烷(例如約-88.60C )相對相似的沸點，將C2烴分離為相對純(例如高于95mol%)的乙烷和乙烯產物需要使用超低溫(例如約_50°C至約_140°C)氣液閃蒸和分餾過程。需要兩個或更多個使用低溫丙烯和乙烯制冷劑的冷卻系統以從乙烷分離甲烷、氫和乙烯。對雙重制冷劑、低溫、冷卻系統的需求需要極大的資金成本和極大的運行成本。而且，低的操作溫度和高的操作壓力需要使用的特殊的冶金和設備結構增加了額外的資金和運行成本。
[0009]因此，對用于從除了乙烷和/或乙烯外，還包括一種或多種另外的(^至C2。經的烴混合物分離乙烷和/或乙烯的改進的方法和系統存在需求。
[0010]附圖的簡要說明
[0011]圖1描繪了根據所述的一個或多個實施方案的用于分離烴的示例說明性的系統。
[0012]圖2描繪了根據所述的一個或多個實施方案，在圖1中示出的示例說明性的冷卻系統。
[0013]詳細描沐
[0014]本發明提供了用于分離一種或多種烯烴的方法和系統。在一個或多個實施方案中，用于分離一種或多種烯烴的方法可以包括從包含(^至C2。烴的烴分離至少部分的一種或多種C3和較重的烴，以提供可以包含一種或多種甲烷、乙烷、乙烯、和/或乙炔(電石氣)的第一烴混合物。可以將至少部分的第一烴混合物加氫以將至少部分的乙炔轉化為乙烷和乙烯。可以從加氫的混合物分離至少部分的甲烷以提供可以包含乙烷和乙烯的第二烴混合物。可以從第二烴混合物分離至少部分的乙烯以提供可以包含至少95mol%乙烯的第一產物和可以包含至少95mol%乙烷的第二產物。可以在約360kPa至約4，OOOkPa或約500kPa至約2，500kPa的壓力下從第二烴混合物分離乙烯。
[0015]圖1描繪了根據一個或多個實施方案的用于分離烴的示例說明性的系統100系統100可以包括一個或多個壓縮機(兩個顯示為105、130)，一個或多個洗滌器(scrubber) 110, 一個或多個干燥機120，一個或多個氣液分離器(五個顯不為125、155、
160、170、175)，一個或多個反應器系統(兩個顯示為135，165)，以及一個或多個制冷系統200。制冷系統200可以包括一個或多個冷卻器或冷卻系統(兩個顯示為140、145)。通過管線102可以將一種或多種烴引入壓縮機105以提供通過管線109的壓縮流體(例如具有氣態和/或液態的壓縮的烴流體)。管線102中的烴可以包括一種或多種液體烴、氣體烴、流體烴或其任意混合物。管線102中的烴可以包括但不限于一種或多種(^至C2。烴。(^至C2。烴可以包括但不限于一種或多種烷烴，一種或多種烯烴，一種或多種炔烴，或其任意混合物。管線102中的烴還可以包括一種或多種酸氣體。示例說明性的酸氣體可以包括但不限于二氧化碳和/或硫化氫。管線102中的烴還可以包括一種或多種酸性氣體或化合物。示例說明性的酸氣或化合物可以包括但不限于硫化氫和有機硫化合物，例如硫醇。管線102中的烴可以包括但不限于氫、甲燒、乙燒、乙稀、乙炔、丙烷、丙稀，丁燒，丁燒，戊燒，戊稀，其異構體，或其任意混合物。
[0016]管線102中的經可以包括約0.5mol %、約Imol %、約2mol %、約3mol %、約4mol %，或低于5mol %至5mol %，低于1mol %，低于15mol %，或低于25mol %的量的氫。管線102中的經中的甲燒濃度可以為約0.5mol %、約Imol %、約2mol %、約3mol %、約4mol %，或低于 5mol % 至 5mol %，低于 1mol %，低于 15mol %，或低于 25mol %。管線 102中的經中的乙燒濃度可以為約0.5mol %、約Imol %、約2mol %、約3mol %、約4mol %，或低于5mol %至5mol %，低于1mol %，低于15mol %，或低于25mol %。管線102中的經中的乙稀濃度可以為約0.5mol %、約Imol %、約2mol %、約3mol %、約4mol %，或低于5mol %至5mol %，低于1mol %，低于15mol %，或低于25mol %。管線102中的經中的乙炔濃度可以為約 0.1mol %、約 0.5mol %、約 0.75mol %、約 Imol %、或低于 2mol %至 2mol %，低于3mol%，低于5mol%，或低于1mol %。管線102中的烴中的丙烷濃度可以為約0.5mol%,約 Imol %、約 2mol %、約 3mol %、約 4mol %，或低于 5mol % 至 5mol %，低于 1mol %，低于15mol %，或低于25mol %。管線102中的經中的丙稀濃度可以為約0.5mol %、約Imol %、約 2mol %、約 3mol %、約 4mol %，或低于 5mol % 至 5mol %，低于 1mol %，低于 15mol %，或低于25mol %。管線102中的經中的酸氣體濃度可以為約0.0lmol %、約0.05mol %、約 0.1mol %、約 0.2mol %、約 0.3mol %、約 0.4mol %，或低于 0.5mol % 至 0.5mol %，低于0.7mol%，低于Imol %，低于1.3mol%，或低于1.5mol%。管線102中的烴中的酸性氣體的濃度可以為約 0.0lmol %、約 0.05mol %、約 0.1mol %、約 0.2mol %、約 0.3mol %、約0.4mol %，或低于 0.5mol %至 0.5mol %，低于 0.7mol %，低于 Imol %，低于 1.3mol %，或低于 1.5moI % ο
[0017]管線102中的烴可以在約lOOkPa、約300kPa、約500kPa或約700kPa至約800kPa、約l，000kPa、約I, 300kPa，或約I, 500kPa的壓力下。管線102中的烴可以在約(TC、約5°C、約10°C，或約15°C至約75°C、約80°C、約90°C，或約100°C的溫度下。
[0018]在一個或多個實施方案中，可以在高溫、熱解過程中將一種或多種C4和較重的烴(例如C4+烴)裂化或進行其它處理，以生產管線102中的烴。在其它的實施方案中，可以從含有(；至(:2。烴的烴分離一種或多種的C3和較重的烴或進行其它處理以生產管線102中的烴。示例說明性的熱解過程可以包括但不限于流化床催化裂化(“FCC”)、熱裂化、加氫裂化或其任意組合。適用于生產管線102中的至少部分烴的示例說明性的先進催化裂化制稀經(“ACO”) (advanced catalytic olefins)工藝和系統可以包括在第7，301，063號美國專利中討論和描述的那些。適用于生產管線102中的至少部分烴的示例說明性的甲醇制烯烴(“MT0”)工藝和系統可以包括在第5，191，141號、第4，590，320號、第4，550，217號和第4，496，786號美國專利中討論和描述的那些。同樣地，管線102中的至少部分烴可以通過在流化催化裂化器、先進催化裂化制烯烴工藝、甲醇制烯烴工藝、熱裂化器、加氫裂化器或其任意組合中，裂化包含C4+烴的重烴來生產。
[0019]在一個或多個實施方案中，通過一種或多種熱解工藝，例如FCC、AC0和/或MTO工藝生產的管線102中的烴可以具有低濃度的氫和甲烷。例如，管線102中的烴可以包括低于15mol%的氫和低于15mol%的甲燒。在大于1，OOOkPa的壓力下和高于丙稀沸點(例如約-47.40C )的溫度下，低濃度的氫和甲烷可以使氫和甲烷從烴分離，以提供乙烯/乙烷混合物。在約360kPa或更高的壓力下和約-47.4°C或更高的溫度下，乙烷/乙烯混合物中氫和甲烷的濃度降低可以使乙烯/乙烷混合物隨后分離為相對純的乙烷產物，如高于95mol%的乙烷，和相對純的乙烯產物，如高于95mol%的乙烯。然而，為提供更高的分離壓力所需的動力，增加了整體的能源消耗。
[0020]如圖1所描繪的，壓縮機105可以包括能夠提供通過管線107的第一壓縮流體(如具有氣態和/或液態的壓縮的烴流體)的第一級(stage) 106，和能夠提供通過管線109的第一壓縮流體的第二級108。在一個或多個實施方案中，第一級106和第二級108可以是分開的、單獨的壓縮機。一個或多個壓縮機105可以包括一個或多個適用于在第一壓力下壓縮流體以提供在第二壓力下的流體的系統、裝置或系統和/或裝置的組合，其中，第二壓力大于第一壓力。在一個或多個實施方案中，管線102中的壓縮流體的壓力可以由通過第一級106和第二級107增加約500kPa或更高、約I, OOOkPa或更高、約I, 500kPa或更高，或約2，OOOkPa或更高。管線109中的壓縮流體的壓力可以為約600kPa、約l，300kPa、約2，OOOkPa,或約 2，700kPa 至約 I, 700kPa、約 2，500kPa、約 3，OOOkPaJ 3，500kPa 或更高。在一個或多個實施方案中，壓縮機105可以包括一個或多個級(兩個顯示為106、108)。在一個或多個實施方案中，壓縮機105可以包括任意兩個或更多個壓縮機級之間的一個或多個液體和/或空氣冷卻的中間冷卻器。在一個或多個實施方案中，可以通過一個或多個電動機、蒸汽輪機、燃氣輪機或其任意的組合將軸功率供給一個或多個壓縮機105。
[0021]管線109中的壓縮流體可以被引入一個或多個洗滌器110，其中至少部分的存在的任意酸氣體可以被轉化為一種或多種不溶的化合物并且從壓縮流體除去。通過管線111，可以將苛性堿溶液引入或以其它方式流入洗滌器110。苛性堿溶液的pH可以大于7，例如約8至約14，或約8.5至約12。在一些實施例中，苛性堿溶液可以包括包含一種或多種氫氧化物、次氯酸鹽、銨、胺或其它堿性化合物的水溶液或者混合物。可以從洗滌器110中回收通過管線114的用過的苛性堿溶液，用于處理、再生和/或廢棄，并且可以從洗滌器110中回收通過管線112的洗滌的流體。可以從洗滌器110中回收通過管線114的用過的苛性堿溶液，用于處理、再生和/或廢棄。洗滌器110的工作壓力可以為約600kPa、約1，300kPa、約 I, 700kPa、約 2，OOOkPa、約 2，500kPa，或約 2，700kPa 至約 3，OOOkPa、約 3，500kPa 或更高。洗滌器110的工作溫度可以為約0°C、約5°C、約10°C，或約15°C至約75°C、約80°C、約90°C，或約 100C0
[0022]洗滌器110可以包括一個或多個適用于全部或部分去除管線109中的壓縮流體中的一種或多種酸氣體的系統、裝置或系統和/或裝置的任意組合，以提供通過管線112的低的(或降低的)酸濃度的壓縮流體和通過管線114的用過的苛性堿溶液。管線114中的壓縮流體的酸濃度可以為約5mol%或更低、約3mol%或更低、約Imol %或更低、約0.5mol %或更低、約0.lmol%或更低。洗滌器110可以包括一個或多個再循環系統用于將通過洗滌器110的苛性堿洗滌溶液再循環。洗滌器110可以是垂直的柱，其具有大于1、大于5或大于10的長度直徑比(L/D)。在一個或多個實施方案中，洗滌器110的內部可以全部或者部分充滿托盤和/或填充物以增加洗滌器110中的有效傳質面積。在一個或多個實施方案中，洗滌器110的內部的全部或者部分可以是空的，即沒有托盤或填充物。
[0023]可以將管線112中的洗滌的流體引入干燥機120，在其中可以至少部分去除洗滌的流體中存在的任意水分，以提供通過管線124的回收的水和通過管線122的至少部分干燥的流體。干燥機120可以包