甲醇至烯烃的方法

甲醇至烯烃的方法
【专利摘要】公开了一种用于将乙烯急冷至所需储存温度的方法，所述方法包括：将来自乙烯生产工艺和乙烯回收工艺中的至少一个的乙烯产物用在低于约-100℃的温度的冷却剂经由间接热交换冷却，以降低所述乙烯产物的温度；将经冷却的乙烯产物的一部分与甲烷混合以形成所述冷却剂；在所述冷却之前，使所述冷却剂、所述甲烷和经冷却的乙烯的所述部分中的至少一种膨胀以将所述冷却剂的温度降低至低于-100℃；和将所述经热交换的冷却剂进料至所述乙烯生产工艺、所述乙烯回收工艺以及开环制冷系统中的至少一个。
【专利说明】甲醇至烯烃的方法
[0001]公开背景
[0002]公开领域[0003]本文所公开的实施方案一般地涉及用于将乙烯急冷至所需储存温度的开环制冷系统(open-loop refrigeration system)。更具体地,本文所公开的实施方案涉及用于将甲醇转化至烯烃(MTO)的综合方法，其中使用开环制冷系统将来自MTO工艺的乙烯产物急冷至储存温度。
[0004]背景
[0005]有限可获量和高成本的石油资源已经引起从这样石油资源制备基本通用化学品及其衍生物的成本提高。作为结果，已经开发并在商业上实施了各种备选的竞争技术，以便以有竞争力的成本从非石油资源制备这些化学品。
[0006]一种这样的技术包括将甲醇催化转化为烯烃(MTO)。甲醇是可容易获得的原料，其可以从石油以及非石油资源这两者制备，例如通过生物质的发酵或者从合成气制备。
[0007]如在通过全文引用结合在此的美国专利4，499，327中所公开的，一种典型的MTO工艺包括在用于制备烯烃如乙烯的温度和压力条件下，使甲醇与沸石催化剂如铝硅酸盐(aluminosilicate)接触。乙烯是对于制备在许多商业以及消费产品和应用中使用的多种化学衍生物和聚合物极有价值的通用化学品。
[0008]在可以销售和使用通过MTO工艺制备的乙烯之前，有必要通过将乙烯与其它组分和杂质分离而将乙烯组分回收在适宜的富乙烯流中。例如，取决于原料组成、反应条件和副反应的程度，MTO流出物可以含有其它轻质烯烃，二烯烃和链烷烃，如甲烷，乙烷和丙烷。
[0009]一种用于从MTO工艺流出物中分离和回收乙烯的方法包括:在深冷温度使用闪蒸级(flash stages)和蒸馏，如美国专利7，166，757和4，499，327中所述。例如，可以从甲烷在可能低于_90°C的温度使用深冷沸点分离回收乙烯。如美国专利号4，167，402中描绘的，这种深冷方法典型地使用闭环制冷系统，从而将制冷剂，如乙烯或甲烷，在回路中循环以间接急冷工艺气体，如MTO流出物。
[0010]由于专用的容器冶金和制冷设备的资本成本、以及包括用于能源密集型急冷系统(chill train)的压缩和冷却在内的操作成本，深冷分离可能是非常昂贵的。此外，闭环制冷系统可能需要大量的专门制冷剂流体。归因于这些和其他考虑，一些MTO工艺使用用于乙烯从MTO流出物的分离和回收的非低温备选方法。
[0011]用于将乙烯从MTO流出物分离和回收的一种这样的备选方法包括物理吸收。例如，如通过引用被结合在此的美国专利申请系列号12 / 260，751中描述的，可以用使用物理吸收剂，如C2-C4烃的萃取蒸馏方法同时地从乙烯和甲烷的混合物吸收乙烯，并且在高于大约-40°C的非深冷温度从乙烯和吸收剂分离甲烷。
[0012]使用用于分离MTO流出物的非深冷方法以回收富乙烯馏分的一种妥协是所得到的富乙烯馏分必须或者作为气体在高压储存，或者冷却至允许常压储存的低温液体。高压气体储存选择可能需要高的资本成本，包括高压重壁球形储存容器，以及高的压缩成本。备选地，使用闭环制冷系统以过冷富乙烯馏分用于常压储存可能是昂贵的，包括另外的制冷压缩机的成本。此外，经由闭环制冷获得的深冷温度可能不足够低以防止常压贮槽中的乙烯闪蒸并需要槽再压缩机的使用。
[0013]公开概述
[0014]一方面，本文所公开的实施方案涉及一种用于将乙烯急冷至所需储存温度的方法，所述方法包括:将来自乙烯生产工艺和乙烯回收工艺中的至少一个的乙烯产物用在低于约-100°c的温度的冷却剂经由间接热交换冷却，以降低所述乙烯产物的温度；将经冷却的乙烯产物的一部分与甲烷混合以形成所述冷却剂；在所述冷却之前，使所述冷却剂、所述甲烷和经冷却的乙烯的所述部分中的至少一种膨胀以将所述冷却剂的温度降低至低于-100°c ;和将所述经热交换的冷却剂进料至所述乙烯生产工艺、所述乙烯回收工艺以及开环制冷系统中的至少一个。
[0015]另一方面，本文所公开的实施方案涉及一种用于甲醇至烯烃的转化的方法，所述方法包括:使甲醇与催化剂在甲醇至烯烃反应器系统中接触；从所述甲醇至烯烃反应器系统回收流出物，所述流出物包含甲烷，乙烷，乙烯和C3+烃；在高于大约-90°c的温度，分离所述流出物，以回收包含所述甲烷的轻馏分和包含所述乙烷、所述乙烯和所述C3+烃的重馏分；将所述重馏分分离以形成富乙烷馏分，富乙烯馏分，以及包含所述C3+烃的一个或多个馏分；将所述富乙烯馏分用在低于约-1oo°c的温度的冷却剂经由间接热交换冷却；将所述经冷却的富乙烯馏分的一部分与甲烷混合以形成所述冷却剂；在所述冷却之前，使所述冷却剂，所述甲烷和经冷却的乙烯的所述部分中的至少一种膨胀以将所述冷却剂的温度降低至低于-100°C ;和将所述经热交换的冷却剂进料至下列各项中的至少一个:所述甲醇至烯烃反应器系统，所述分离所述流出物，以及所述甲醇至烯烃反应器系统和所述分离所述流出物的至少一个中使用的开环制冷系统。
[0016]从以下说明书和后附权利要求中其它方面和优点将是明显的。
[0017]附图简述`
[0018]图1是根据本文中所公开实施方案的用于将乙烯冷却至储存温度的方法的简图。
[0019]发明详述
[0020]一方面，本文所公开的实施方案一般涉及用于将乙烯冷却至所需储存温度的开环制冷系统。可能需要乙烯至储存温度的急冷用于任意数目的用于制备乙烯的方法，如烃的热或催化裂化，甲醇至烯烃(MTO)工艺等。在其他方面，本文所公开的实施方案涉及用于将甲醇转化至烯烃(MTO)的综合方法，其中使用开环制冷系统将来自MTO工艺的乙烯产物急冷至储存温度。
[0021]现在参考图1，示例了用于根据本文所公开的实施方案的用于将乙烯急冷至储存温度的简化方法流程图。将烃进料经由流线10进料至乙烯生产工艺12用于将进料的至少一部分转化为乙烯。例如，乙烯生产工艺12可以是催化裂化工艺，热或水蒸汽裂化工艺，或甲醇至烯烃工艺等。来自乙烯生产工艺12的流出物可以经由流线14回收，并且流出物可以包含任意数目的组分，包括水，氢，一氧化碳，二氧化碳，甲烷，甲醇，乙烷，乙烯，丙烷，丙烯，以及各种其他C3+或C4+烃中的一种或多种。可以之后将流出物经由流线14进料至乙烯产物回收区16，其中可以将多个组分分离以分别形成一个或多个产物流18，20，22，例如，富甲烷馏分，富乙烷馏分，以及一个或多个C3+烃馏分，以及流24中的富乙烯产物。
[0022]如本文所使用的，“富”馏分含有至少50重量％的所给出的组分。在一些实施方案中，富乙烯馏分可以含有至少90%的乙烯；在其他实施方案中至少95%的乙烯；在其他实施方案中至少98%的乙烯；在其他实施方案中至少99%的乙烯；在其他实施方案中至少99.5%的乙烯；并且在再其他实施方案中至少99.8%的乙烯。流中所指出的组分的目标浓度可以依赖于下游需要；例如，可能需要其中要在聚合方法中使用的乙烯，“聚合物级”乙烯，含有大于99重量％的乙烯。
[0023]经由流24回收的富乙烯馏分可以在，例如，约0°C至约_60°C，如约_10°C至约-50°C的范围内的温度，其中该温度可以依赖于特定的乙烯产物回收工艺16(即，将乙烯从流出物流14回收的方式)。
[0024]在乙烯产物的出售或使用之前，可以将乙烯产物临时保持在储槽，如常压贮槽中。为了乙烯在常压贮槽中的储存，流24中的富乙烯产物典型过冷至低于-100°C的温度，以使得可以作为液体储存乙烯。
[0025]可以将流24中的富乙烯馏分经由间接热交换用经由流动流28进料的冷却剂冷却或过冷至热循环系统26中的所需储存温度，其在足够低的温度，如低于约-90°C，-95°C, -1OO0C, -103°C, _105°C，或_110°C。可以将急冷的富乙烯馏分从热循环系统26经由流线30回收并进料至储槽31。可以经由流线32由热循环系统26回收升温的冷却剂。
[0026]经由流动流28提供的冷却剂可以通过将经由流线34进料的甲烷，与经由流线30回收的经冷却的富乙烯馏分的部分36混合形成。在将冷却剂进料至热循环系统26之前，可以通过闪蒸(膨胀)甲烷，乙烯，或其混合物提供低的冷却剂温度。
[0027]之后可以将经由流线32回收的经热交换的冷却剂或其一部分进料至乙烯生产工艺12，乙烯回收工艺16的至少一个，可以使用其以冷却一个或多个产物或进料流，如进料10，流出物14，C3+烃馏分22，富乙烷馏分20，也可以在可以形成乙烯生产工艺12或乙烯回收工艺16的一部分的开环制冷系统或加热系统中使用它。
[0028]在一些实施方案中，如在将富甲烷馏分从分离区16回收的情况下，可以使用经由流线18回收的富甲烷馏分的一部分作为冷却剂的甲烷部分，如经由流线34进料。
[0029]如上所述，乙烯生产工艺12可以包括任意数目的方法，包括催化裂化，热或蒸汽裂化，以及甲醇至烯烃方法等。在根据本文所公开的实施方案的乙烯生产工艺中可使用的烃进料可以包括甲烷，乙烷，以及直链，支链，环状等C3烯烃和链烷烃，C4烯烃和链烷烃，C5烯烃和链烷烃，以及C6+烯烃，链烷烃，以及芳族化合物中的一种或多种。
[0030]在本文所公开的实施方案中可以使用的乙烯生产工艺可以将多种含氧化合物(oxygenate)转化为烯烃。可以使用的其他烃进料包括乙醇和如由石油来源和非石油来源可以形成的其他醇，包括通过发酵或合成气产生的醇。特别地，在本文中公开的方法可以用于将甲醇转化为烯烃，并且从甲醇转化为烯烃反应的流出物中分离和回收乙烯。例如，可以将含有一种或多种含氧化合物的原料转化一种或多种烯烃。合适的含氧化合物的非限制性实例包括醇，包括直链和支链脂族醇以及它们的不饱和对应物，如甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇；烷基醚，如二甲醚、乙醚、甲基乙基醚和二异丙醚；烷基酮，如丙酮；醒如甲醒，碳酸二甲酯以及各种酸如乙酸。在一些实施方案中，所述含氧原料可以包括作为主要含氧化合物的甲醇。在其它的实施方案中，所述含氧原料可以基本上由甲醇组成。
[0031]在一些实施方案中，乙烯生产工艺是甲醇至烯烃工艺(MTO)。甲醇至烯烃(MTO)工艺需要分离流出物以便从其他化合物和杂质回收富乙烯馏分，包括:轻烯烃；二烯烃；和链烷烃，如甲烷，乙烷，和丙烷。在一些实施方案中，乙烯和甲烷的分离可以经由深冷闪蒸完成，其中深冷冷却可以经由闭环制冷系统提供。在其他实施方案中，可以用使用吸收剂的非深冷萃取蒸馏以将MTO流出物中的甲烷与乙烯分离。
[0032]使用非深冷方法用于从MTO流出物分离和回收富乙烯馏分，如萃取蒸馏的MTO工艺不能够获得足够低的温度以液化并过冷富乙烯馏分用于常压储存。将闭环制冷系统加入至这种用于过冷富乙烯馏分的MTO工艺需要大量资本和操作费用，包括另外的压缩机和制冷回路。可以使用采用MTO流出物的富乙烯馏分的一部分作为根据本文所公开的实施方案的混合制冷剂的开环制冷系统以将富乙烯馏分过冷以便允许常压储存，如上所述。在一些实施方案中，现有的MTO工艺可以用使用最少化的另外的设备的开环制冷系统改进并且，与闭环制冷相反，避免了对于另外的制冷压缩机的需要。另外，与用于回收乙烯的深冷系统比较，根据本文所公开的实施方案的过冷乙烯当乙烯进入储槽时可以消除闪蒸，这可以允许更小的槽再压缩机的使用。
[0033]可以使用多种用于MTO反应系统的实施方案。在一些实施方案中，MTO反应器系统可以包括单个反应区。在其它的实施方案中，MTO反应器系统可以包括串联和/或并联设置的多个反应区。在一些实施方案中，甲醇可以上流式移动通过一个或多个反应区。在其它的实施方案中，甲醇可以下流式移动通过一个或多个反应区。
[0034]可以在MTO反应器系统中使用多种反应器类型中的一种或组合，包括但不限于:固定床反应器；浓相、鼓泡、提升管型(riser-type)或淤浆型流化床反应器；沸点反应器；和催化蒸馏反应器系统，例如，如在美国专利4，076，796和6，287，522中描述的。本领域普通技术人员将意识到也可以使用其它类型的反应器。
[0035]用于MTO反应器系统中的催化剂可以为均相催化剂或多相催化剂中的一种。在一些实施方案中，催化剂可以为沸石或分子筛催化剂。在一个具体的实施方案中，催化剂可以为结晶铝硅酸盐沸石催化剂，如在美国专利4，062，905,4, 079，095,3, 911，041和4，049，573中公开的那些。本领域普`通技术人员将意识到也可以使用其它类型的催化剂。
[0036]MTO反应方法可以在宽的温度范围内进行，如在约200°C至约1000°C的范围内。在一些实施方案中，MTO反应系统的温度可以在约200°C至约700°C之间。在其它的实施方案中，MTO反应系统的温度可以在约300°C至约600°C之间。在又其它的实施方案中，MTO反应系统的温度可以在约350°C至约550°C之间。
[0037]类似地，方法可以在宽的压力范围内进行，包括自生压力。用于该方法中的除其中的任何稀释剂以外的原料的典型分压在约0.1kPaa至约5MPaa的范围内。在一些实施方案中，MTO反应系统的压力可以在约5kPaa至约IMPaa之间。在其它的实施方案中，MTO反应系统的压力可以在约20kPaa至约500kPaa之间。
[0038]通过根据在本文中公开的实施方案的MTO工艺制备的烯烃可以包含C2至C3tl烯烃和/或二烯烃中的一种或多种。在一些实施方案中，制备的烯烃可以包含C2至C8烯烃中的一种或多种。在其它的实施方案中，制备的烯烃可以包含C2至C6烯烃中的一种或多种。在又其它的实施方案中，制备的烯烃可以包含(:2至(；烯烃中的一种或多种，例如乙烯和丙烯。在还其它的实施方案中，制备的烯烃可以基本上由乙烯组成。
[0039]在一些实施方案中，乙烯在MTO反应器流出物中的浓度可以为至少约5摩尔％。在其它的实施方案中，乙烯在MTO反应器流出物中的浓度可以为至少约10摩尔％。在又其它的实施方案中，乙烯在MTO反应器流出物中的浓度可以为至少约20摩尔％。在还其它的实施方案中，乙烯在MTO反应器流出物中的浓度可以为至少约30摩尔％。
[0040]MTO反应还可能产生非烯烃产物，包括单不限于链烷烃、炔类、醚类和酯类。例如，MTO反应流出物可能包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正丁烯、异丁烯、丁二烯、二甲醚和水。这些副产物的存在和浓度可以取决于例如原料质量、反应器的类型和尺寸、反应条件以及所使用的催化剂的类型和条件等而变化。
[0041]在一些实施方案中，甲烷在MTO反应器流出物中的浓度可以小于约30摩尔％。在其它的实施方案中，甲烷在MTO反应器流出物中的浓度可以小于约20摩尔％。在又其它的实施方案中，甲烷在MTO反应器流出物中的浓度可以小于约10摩尔％。在还其它的实施方案中，甲烷在MTO反应器流出物中的浓度可以小于约5摩尔％。在其它的实施方案中，甲烷在MTO反应器流出物中的浓度可以小于约2摩尔％。
[0042]为了回收足够纯度的乙烯，MTO反应器流出物可以经历一个或多个分离级。例如，可能需要或有必要将乙烯与各种反应物和产物分离，所述反应物或产物包括但不限于醚类和醇类，二氧化碳，水，甲烷，和其它反应物，反应产物和稀释剂。
[0043]在一些实施方案中，可以将MTO反应器流出物中的至少一部分进料到萃取系统中，用于使用水性溶剂如水或乙二醇去除包含在其中的任何甲醇和/或醚类。可以从萃取系统回收具有浓度增加的甲醇和醚类的水性馏分。可以从萃取系统中的反应器流出物中回收包含甲烷和乙烯并且贫乏甲醇和醚类的烃相。可以随后可以将烃相送去用于进一步的一次或多次组分分离。在一些实施方案中，可以在任何进一步的一次或多次分离之前，将MTO反应器流出物压缩。
[0044]还可能需要去除可能存在于MTO反应器流出物中的二氧化碳。例如，烯烃产品规格可能需要从MTO反应器流出 物中去除二氧化碳。此外，含二氧化碳流暴露在低于升华的温度可能导致设备损坏和冻结管道。通常已知并用于工业中的方法，如苛性碱溶液(caustic solution)处理或胺吸收,可以用于从MTO反应器流出物中去除C02。在一些实施方案中，可以使反应器流出物与苛性碱溶液接触以分离至少一部分的存在于反应器流出物中的二氧化碳。如有必要，则可以在二氧化碳去除级之前将反应器流出物压缩。
[0045]水在MTO反应流出物中的存在可能引起许多问题。例如冷却和/或压缩反应流出物可以导致水冷凝物的形成，所述水冷凝物可能损坏设备和冻结管道。因此，基于所采用的工艺方案和温度，可能需要或可能任选地进行使用通常用于工业中的许多技术中的一种将反应器流出物脱水以去除水。在一些实施方案中，可以将分子筛干燥剂用于分离至少一部分的水，从而干燥反应器流出物。在其它的实施方案中，可以将化学干燥剂如乙二醇用于干燥反应器流出物。在又其它的实施方案中，可以将反应器流出物中的水的一部分冷凝并可以将剩余的流出物干燥。也可以使用其它通常已知并用于行业中的脱水技术。如有必要，可以在水去除级前将反应器流出物压缩。
[0046]可以将大部分烃副产物和杂质从MTO流出物中的乙烯烃由分馏在非深冷温度分离。例如，可以使用脱丙烷塔以分离C3和较重材料，并且可以使用脱乙烷塔以从乙烯和较轻材料分离乙烷和较重材料。在一些实施方案中，用于这种非深冷分离的温度可以高于大约-90°C。在其他实施方案中，温度可以高于大约-60°C。在再其他实施方案中，温度可以高于大约_40°C。
[0047]特别有挑战性的分离是乙烯从甲烷和MTO反应器流出物内归因于它们的低沸点可以含有的其他轻组分(氢，氮等)的分离。使用分馏分离这些组分将潜在地需要低于大约-100°c的深冷温度。例如，这种温度可以经由闭环制冷系统使用专门的制冷剂流体，另外的制冷压缩机，以及制冷循环获得。
[0048]可以使用根据本文所公开的实施方案的非深冷分离方法从MTO流出物内的甲烷和轻产物分离乙烯。例如，可以用使用吸收剂，如C2-C4烃吸收剂的萃取蒸馏在非深冷温度从MTO反应流出物中分离并回收乙烯和高级烯属烃类。可以使包含乙烯和甲烷的MTO反应流出物在萃取蒸馏系统中与烃吸收剂接触，从而可以通过烃吸收剂吸收至少一部分的乙烯。可以将甲烷和较轻材料作为塔顶馏分回收，并且可以将乙烯和C2-C4烃吸收剂作为底部馏分回收。本领域技术人员将认识到还可以使用乙烯从MTO流出物的其他非深冷分离方法。
[0049]在一些实施方案中，烃吸收剂可以为C2至C4烃，例如，包括乙烷、丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷、正丁烯和异丁烯中的至少一种。在其它的实施方案中，烃吸收剂可以基本上由丙烷组成。
[0050]在一些实施方案中，萃取蒸馏系统可以包括一个或多个萃取蒸馏和/或蒸馏级。例如，可以使MTO反应器流出物在一个单塔或一系列多塔内的一个或多个串联设置的萃取蒸馏和/或蒸馏级中与烃吸收剂接触。`
[0051]所述一个或多个萃取蒸馏和/或蒸馏级可以包括塔板和/或填料，以提供足够的表面用于接触。在一些实施方案中，可以使甲醇至烯烃反应器流出物和烃吸收剂在萃取蒸馏系统中逆流地接触。在其它的实施方案中，可以使甲醇至烯烃反应器流出物和烃吸收剂在萃取蒸馏系统中并流地接触。
[0052]在一些实施方案中，可以在_`90°C以上的塔顶温度操作萃取蒸馏系统；在其它的实施方案中，可以在约_50°C以上的塔顶温度操作萃取蒸馏系统；在其它的实施方案中，可以在约-40°C以上的塔顶温度操作萃取蒸馏系统；在其它的实施方案中，可以在约_20°C以上的塔顶温度操作萃取蒸馏系统；在其它的实施方案中，可以在约-10°C以上的塔顶温度操作萃取蒸馏系统；在其余的实施方案中，可以在约-(TC以上的塔顶温度操作萃取蒸馏系统。
[0053]通常，可以将从萃取蒸馏系统回收的塔顶产物的压力保持在蒸馏所需和将乙烯吸收到烃吸收剂中所需的水平。在一些实施方案中，塔顶压力可以在约0.01MPag至IOMPag的范围内；在其它的实施方案中，在约0.1MPag至4MPag的范围内；在其它的实施方案中，在约0.5MPag至3MPag的范围内；在还其它的实施方案中，在约0.5MPag至IMPag的范围内。
[0054]在一些实施方案中，可以吸收MTO流出物中至少70%的乙烯并从萃取蒸馏系统作为底部馏分与烃吸收剂一起回收；在其他实施方案中可以吸收并回收至少80%的乙烯；并且在再其他实施方案中可以吸收并回收至少90%的乙烯。
[0055]可以将底部馏分进一步分离以从烃吸收剂，如C2-C4烃吸收剂回收富乙烯馏分。例如，可以将富乙烯馏分从C2-C4烃吸收剂使用分馏分离。富乙烯馏分中乙烯的浓度可以依赖于所需的最终使用而变化，如上面指出的。
[0056]使用非深冷分离方法，例如，萃取蒸馏从MTO流出物回收的富乙烯馏分可以使用根据本文所公开的实施方案的开环制冷进一步过冷。与其中将分离的制冷剂流体在制冷回路中循环以便完成富乙烯馏分的过冷的闭环制冷相反，根据本文所公开的实施方案的开环制冷可以使用过冷的富乙烯馏分的一部分作为制冷剂。
[0057]例如，可以将富乙烯馏分中的至少一部分进料至一个或多个热交换器中的冷凝区，其中可以将富乙烯馏分经由间接热交换用制冷剂过冷。
[0058]在一些实施方案中，热交换器可以是镀铜铝热交换器，通常称为“冷盒(coldbox) ”。在其他实施方案中，热交换器可以是具有适合于深冷操作温度的特定金属的壳-管热交换器。本领域技术人员将明白，还可以使用其他类型的热交换器。
[0059]可以将过冷的富乙烯馏分从热交换器的冷凝区在足够低的温度回收以允许在常压条件储存，而不带来过多的乙烯闪蒸。在一些实施方案中，过冷的富乙烯馏分的温度可以低于约-100°c ;在其他实施方案中低于-103°C ;在其他实施方案中低于-105°C ;并且在再其他实施方案中低于-110°C，-120°C，或_130°C。
[0060]如上所述，可以将过冷的乙烯的一部分与甲烷混合以形成用于过冷乙烯的冷却剂(混合制冷剂)。可以使乙烯，甲烷，或混合制冷剂膨胀以获得适合于过冷乙烯至如上面给出温度的温度。在一些实施方案中，膨胀的混合制冷剂的温度可以低于_102°C ;在其他实施方案中低于_105°C ;并且在再其他实施方案中低于-110°C，-120°C，或_130°C。
[0061]可以之后将急冷的混合制冷剂进料至一个或多个热交换器中的冷却区域以便将富乙烯馏分经由间接热交换过冷。之后可以将从一个或多个热交换器中的冷却区域回收的混合制冷剂进料至MTO工艺，MTO流出物分离系统，或者任一者中使用的制冷系统。
[0062]如上所述，本文所公开的实施方案提供乙烯产物流至储存温度的冷却或过冷，其中通过开环系统使用乙烯产物 和甲烷作为混合制冷剂提供用于冷却的制冷剂。有益地，根据本文所公开的实施方案的方法提供直接和简单方式以将在数种化学工艺，包括MTO工艺中产生的富乙烯馏分过冷。与闭环制冷系统相反，使用根据本文所公开的实施方案的开环制冷不需要分离的制冷流体，并且可以因此允许大量现有管线和设备，包括现有压缩机的再使用。
[0063]根据本文所公开的实施方案的方法的另一个益处是减少的资金设备和操作成本。例如，使用根据本文所公开的实施方案的开环制冷可以消除另外的制冷压缩机和/或分离的制冷循环的成本，或者可以允许较小的槽再压缩系统的使用。
[0064]根据本文所公开的实施方案的方法的再另一个益处是能够使用混合制冷获得比使用单组份制冷可获得的那些温度更低的制冷温度。例如，在闪蒸之前将甲烷注入至过冷却的富乙烯馏分可以降低蒸发温度，并且，因此，可以降低对于过冷可获得的所得到的混合制冷剂温度。
[0065]根据本文所公开的实施方案的方法的再另一个益处是潜在地减少送至常压储存的富乙烯馏分的闪蒸。例如，闭环制冷可能不能够在将富乙烯馏分送至常压储存之前将富乙烯馏分的温度降低至低于大约_102°C，其中当进料至储槽时乙烯可能闪蒸。相反，使用根据本文所公开的实施方案的开环制冷可以允许富乙烯馏分至低于_102°C的温度的过冷，以便最小化转移至常压储存的过程中的闪蒸。
[0066]根据本文所公开的实施方案的方法的再另一个益处是能够有效地并成本有效地改进现有的MTO工艺以便将从MTO流出物回收的富乙烯馏分过冷。例如，现有的MTO工艺可以使用非深冷方法，如使用物理吸收剂的萃取蒸馏，用于从MTO流出物中的甲烷分离乙烯。增加仅用于过冷富乙烯流出物的新的闭环制冷系统可能是成本不允许的，如上所述。相反，使用开环制冷系统以改进使用非深冷分离方法的现有MTO工艺可以允许用于过冷MTO流出物的富乙烯馏分的有效率的和成本有效方法。
[0067]虽然本公开内容包括有限数量的实施方案，但是受益于此公开内容的本领域技术人员将理解的是，在不偏离本公开内容的范围的情况下，可以设计出其它实施方案。因此，范围应当仅由后附权利要求书限制。
【权利要求】
1.一种用于将乙烯急冷至所需储存温度的方法，所述方法包括: 将来自乙烯生产工艺和乙烯回收工艺中的至少一个的乙烯产物用在低于约-100°c的温度的冷却剂经由间接热交换冷却，以降低所述乙烯产物的温度； 将经冷却的乙烯产物的一部分与甲烷混合以形成所述冷却剂； 在所述冷却之前，使所述冷却剂、所述甲烷和经冷却的乙烯的所述部分中的至少一种膨胀以将所述冷却剂的温度降低至低于-100°C ;和 将所述经热交换的冷却剂进料至所述乙烯生产工艺、所述乙烯回收工艺以及开环制冷系统中的至少一个。
2.权利要求1所述的方法，其中所述乙烯产物在约-10°c至约-50°c的范围内的温度并且所述经冷却的乙烯产物在低于_90°C的温度。
3.权利要求2所述的方法，其中所述经冷却的乙烯产物在低于-100°C的温度。
4.权利要求3所述的方法，所述方法还包括将所述经冷却的乙烯产物进料至常压贮槽。
5.权利要求1所述的方法，其中所述乙烯生产工艺是甲醇至烯烃工艺或其中所述乙烯回收工艺包括用于回收在甲醇至烯烃工艺中产生的乙烯的乙烯回收系统。
6.一种用于甲醇至烯烃的转化的方法，所述方法包括: 使甲醇与催化剂在甲醇至烯烃反应器系统中接触； 从所述甲醇至烯烃反应器系统回收流出物，所述流出物包含甲烷，乙烷，乙烯和C3+烃；在高于大约_90°C的温度，分离所述流出物，以回收包含所述甲烷的轻馏分和包含所述乙烷、所述乙烯和所述C3+烃的重馏分； 分离所述重馏分，以形成富乙烷馏分，富乙烯馏分，以及包含所述C3+烃的一个或多个懼分； 将所述富乙烯馏分用在低于约-100°C的温度的冷却剂经由间接热交换冷却； 将所述经冷却的富乙烯馏分的一部分与甲烷混合以形成所述冷却剂； 在所述冷却之前，使所述冷却剂，所述甲烷和经冷却的乙烯的所述部分中的至少一种膨胀以将所述冷却剂的温度降低至低于-100°C ;和 将所述经热交换的冷却剂进料至下列各项中的至少一个:所述甲醇至烯烃反应器系统，所述分离所述流出物，以及所述甲醇至烯烃反应器系统和所述分离所述流出物的至少一个中使用的开环制冷系统。
7.权利要求6所述的方法，其中所述富乙烯馏分在约-10°C至约_50°C的范围内的温度并且经冷却的富乙烯馏分在低于_90°C的温度。
8.权利要求7所述的方法，其中经冷却的乙烯富乙烯馏分在低于-100°C的温度。
9.权利要求8所述的方法，所述方法还包括将经冷却的乙烯产物进料至常压贮槽。
10.权利要求9所述的方法，其中所述富乙烯馏分包含至少98重量％的乙烯。
11.权利要求6所述的方法，所述方法还包括将间接热交换中的经热交换的冷却剂与下列各项中的至少一个接触:制冷剂，包含所述C3+烃的所述一个或多个馏分中的至少一个，以及所述流出物。
12.权利要求6所述的方法，其中所述分离所述重馏分包括: 在一个或多个蒸馏单元中分馏所述重馏分以将所述乙烯与所述乙烷和所述C3+烃分离； 从所述一个或多个蒸馏单元回收所述富乙烯馏分。
13.权利要求6所述的方法，其中使用所述轻馏分中的至少一部分作为所述冷却剂的甲烷部分。
14.权利要求6所述的方法，其中所述分离所述流出物包括: 将所述流出物和所述重馏分中的至少一个与吸收剂在萃取蒸馏单元中接触，以使所述乙烯分配至所述吸附剂中；和 将所述乙烯与所述吸收剂分离。
【文档编号】C07C1/20GK103502186SQ201280021889
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年3月20日 优先权日:2011年3月24日
【发明者】斯蒂芬·德哈恩 申请人:鲁姆斯科技公司