用于對烴混合物進行分離的方法、分離設備、蒸汽裂化設備的制造方法
【技術領域】
[0001]按照獨立權利要求的前序部分，本發明涉及一種用于對烴混合物進行分離的方法，涉及一種相應的分離系統，涉及一種包含這種類型的分離系統的蒸汽裂化系統，以及涉及一種用于對蒸汽裂化系統進行改裝的方法。
【背景技術】
[0002]用于蒸汽裂化烴類的方法和裝置是已知的，且例如自2007年4月15日起上線的DOI10.1002/14356007.al0_045.pub2的烏爾曼工業化學百科全書中的文章“乙烯”中有所描述。
[0003]蒸汽裂化方法是在管式反應器中在商業規模上來實施的，管式反應器原則上可以裝載多種烴類和從乙烷至沸點通常高達600°C的柴油的烴混合物(稱為爐料)。以下將在相同或可比較的裂化條件(參見下文)下操作的反應管或反應管組，或任選地甚至在作為整體的統一的裂化條件中操作的反應管表示為“裂化爐”。因此，在本文所發現的應用中，裂化爐是用于進行將爐料暴露于相同或可比較的裂化條件下的蒸汽裂化的構造單元。用于蒸汽裂化的系統可以包含一個以上這種類型的裂化爐。
[0004]各個爐料在一個裂化爐或多個裂化爐中的蒸汽裂化期間至少部分地反應，這導致得到原煤氣。可以將多個裂化爐的原煤氣組合，并如參考圖1A和IB更加詳細描述的進行一系列后處理步驟。這種類型的后處理步驟首先包含例如通過淬火、冷卻和干燥對原煤氣進行處理，這導致獲得裂化氣。偶爾也將原煤氣稱為裂化氣，反之亦然。
[0005]裂化氣是包括各種鏈長和結構的烴類的烴混合物。為了從裂化氣獲得所需的產物，因此必須對其進行分離。針對該目的的多種方法在本領域中是已知的且例如在前述烏爾曼工業化學百科全書中的文章“乙稀”中進行了詳細描述。例如在US 5，372，009A和US 5，361，589A中也公開了用于處理裂化氣的方法。
[0006]正如下面所描述的，在蒸汽裂化系統中，一個以上裂化爐的爐料通常由從外部供給的一種以上新鮮充量組成以及由從裂化氣分離出的一種以上循環流或循環餾分組成。
[0007]裂化氣的組成尤其取決于分別使用的爐料的組成。爐料中使用富含更多乙烷的新鮮充量或充量，裂化氣也會含有更多的乙烷。因此，如果使用富含乙烷的烴混合物，裂化氣中會再次發現比如果使用低乙烷的烴混合物(如石腦油)高的多的乙烷比例。
[0008]然而，出于經濟原因，使用富含乙烷的烴混合物是可取的。在天然氣，尤其是液化天然氣(NGL)形式的天然氣的生產過程中，這些烴混合物大量積累，并可以通過蒸汽裂化轉化為有用的產物。這同樣適用于裂化法提供的相當富含乙烯的頁巖氣。
[0009]無法將為處理不含乙烷的新鮮充量而專門建立的蒸汽裂化系統輕易地轉變為用于含有不可忽略量的乙烷的一種以上新鮮充量，因為只能在后續的分離過程中對裂化氣中相當高的乙烷含量進行處理，這需要相當高的額外的建筑費用。
[0010]例如，在這種情況下，有必要提供多個系列的分離單元，或者有必要以相當大的努力增加系列分離單元的容量。
[0011]當然，這種類型的問題不僅在如果用富含更多乙烷的新鮮充量完全替代常規的新鮮充量(如石腦油)的情況下發生，也在如果僅部分使用富含更多乙烷的新鮮充量的情況下發生。這不否定了任何可能獲得的經濟優勢。本發明旨在補救這種情況。
【發明內容】
[0012]在本發明的上下文中，通過具有獨立權利要求的特征用于對烴混合物進行分離的方法、相應的分離系統、包含這種類型的分離系統的蒸汽裂化系統，以及用于對蒸汽裂化系統進行改裝的方法實現了所述目的。優選的結構形成了從屬權利要求和以下描述的主題。
[0013]在描述本發明的特征和優點之前，對所使用的基本原則和術語進行解釋。
[0014]在此，在上文中已經使用的術語“爐料”表示供給至一個以上裂化爐的一種以上液體流和/或氣體流。如下文所述，還可以將通過這種類型的蒸汽裂化方法獲得的流進料回至一個以上裂化爐中并再次用作爐料。如所描述的，多種烴類和從乙烷至沸點通常高達600°C的柴油的烴混合物適合用作爐料。如所陳述的，本發明主要涉及包含具有相當高乙烷含量的新鮮充量的爐料的用途。
[0015]如所陳述的，這種類型的“新鮮充量”從系統外部供給且例如由一種以上石油餾分、包含乙烷的具有兩個至四個碳原子的天然氣組分，和/或液化天然氣獲得。爐料還可以由一種以上“循環流”(換言之，在系統自身中產生并進料回至相應的裂化爐中的流)組成。爐料還可以由一種以上新鮮充量和一種以上循環流的混合物組成。
[0016]在本文所發現的應用中，“蒸汽裂化系統”包含在相同或不同裂化條件下操作且可以裝載相同或不同爐料的一個以上裂化爐和建立以分離所獲得的裂化氣(通常包括一系列蒸餾塔)并建立以基于所獲得的烴類的沸點將裂化氣分離成多種餾分的“分離系統”。
[0017]在本領域中，對這種類型的餾分采用縮寫，規定在各個情況中主要或僅含有的烴類的碳原子數。因此，“Cl餾分”為主要或僅含有甲烷(但是按照慣例有時也指氫氣，在這種情況下，也可以將其稱為“Cl減餾分”)的餾分。相比之下，“C2餾分”主要或僅含有乙烷、乙烯和/或乙炔。“C3餾分”主要含有丙烷、丙烯、甲基乙炔和/或丙二烯。“C4餾分”主要或僅含有丁烷、丁烯、丁二烯和/或丁炔，根據C4餾分的來源可能以不同的比例所包含各自的同分異構體。同樣適用于“C5餾分”和更高的餾分。就該方法和/或術語而言，還可以將這種類型的多個餾分進行組合。例如，“C2加餾分”主要或僅含有具有兩個以上碳原子的烴類，以及“C2減餾分”主要或僅含有具有一個或兩個碳原子的烴類。
[0018]在本文所發現的應用中，液體流和氣體流可以富含或缺乏一種以上組分，其中按照摩爾濃度、按照重量或按照體積，“富含”可以指至少9095%,99%,99.5%,99.9%,99.99%或99.999%的含量且“低”可以指最多10%、5%、1%、0.1%、0.01%或0.001%的含量。術語“主要”是指至少50 %、60 %、70 %、80 %或90 %的含量或對應于術語“富含”。在本文所發現的應用中，液體流和氣體流可以使一種以上組分進一步富集或貧化，這些術語與獲得該液體流和氣體流的起始混合物中的相應含量有關。與初始混合物相比，如果液體流或氣體流含有至少1.1倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、100倍或1000倍的相應組分的含量，則其被富集，且如果液體流或氣體流含有至少0.9倍、0.5倍、0.1倍、0.0I倍或0.001倍的相應組分的含量，則其被貧化。
[0019]在本文所發現的應用中，如果“新鮮充量”含有“不可忽略量”的乙烷，則其具有超過例如5 %、1 %、20 %、30 %或40 %的乙烷含量。原則上，純乙烷甚至可以例如與其它較重的新鮮充量(如石腦油)一起用作新鮮充量。然而，通常，這種類型的新鮮充量的乙烷含量的上限為90 80%,70%,60%或50 %。例如，頁巖氣和液化天然氣為含有不可忽略量的乙烷的新鮮充量。
[0020]在本申請中，百分數可以按照體積、摩爾濃度或質量計。壓力給定為絕對壓力。
[0021]例如通過對任何所需組分進行稀釋、濃縮、富集、貧化或使任何所需組分進行反應，通過分離步驟，要不然通過與至少一種其它流進行組合，流可以“衍生”自另一流。還可以通過將起始流分成至少兩個子流來形成衍生流，在這種情況下，各個子流，或甚至在將另一流分離出以后而剩余的流就是這種類型的衍生流。
[0022]本發明的優點
[0023]本發明開始于用于對至少部分地通過蒸汽裂化獲得的烴混合物進行分離的方法。如上所述，將這種類型的烴混合物表示為裂化氣或原煤氣且使這種類型的烴混合物進行一個以上處理步驟。烴混合物至少包含包括乙烷和乙烯的具有一個、兩個和三個碳原子的烴類。如所陳述的，如果使用含有不可忽略量的乙烷的新鮮充量，這種類型的裂化氣中的乙烷的量在蒸汽裂化過程中增加。
[0024]即使將主要含有乙烷的烴混合物用作用于蒸汽裂化的爐料，裂化氣會含有具有超過三個碳原子的烴類。如所陳述的，常規新鮮充量(如石腦油)也不一定完全由富含乙烷的新鮮充量所代替，所以目前基于這個原因，裂化氣中通常含有非常大量的具有超過三個碳原子的烴類。
[0025]因此，當蒸汽裂化中采用含有不可忽略量的乙烷的新鮮充量時，將要進行的分離并不一定在定性角度不同，單可以在定量角度不同(換言之，就待分離的餾分的各自的比例而言)不同。
[0026]首先，本文中表示為“第一餾分”的餾分是通過至少部分地分離出其它組分而從烴混合物獲得。如下文更加詳細地描述，現有技術在“甲烷餾除器優先”法和“乙烷餾除器優先”法之間存在區別。一般來說，這些方法包含首先通過至少部分地分離出其它組分而從烴混合物獲得“第一”餾分，該第一餾分含有烴混合物中先前所含有的具有兩個以上碳原子的烴類的主要部分或烴混合物中先前所含有的具有兩個以下碳原子的烴類的主要部分。
[0027]如果烴混合物先經過甲烷餾除器，該第一餾分含有烴混合物中所含有的具有兩個以上碳原子的烴類的主要部分，換言之，已經將較輕的組分(甲烷和氫氣(如果適用))分離出。相比之下，如果首先在乙烷餾除器將具有三個以上碳原子的烴類從這種類型的烴混合物中分離出，剩下了含有烴混合物中先前所含有的具有兩個以下碳原子的烴類的主要部分的第一饋分。
[0028]因此，根據本發明的方法既適合甲烷餾除器優先法又適合乙烷餾除器優先法并適合這些方法的相應變型(如通常已知的)，因為本文中表示為