利用变压吸附的乙烯分离的制作方法

文档序号:11444134阅读:367来源:国知局
利用变压吸附的乙烯分离的制造方法与工艺

本公开大体上涉及聚乙烯的生产。更具体地说,本公开涉及通过回收未反应的乙烯来提高聚乙烯生产效率的方法。



背景技术:

从轻质气体生产聚合物如聚乙烯需要单体和共聚单体的高纯度原料。由于这种原料中轻质气体之间的沸点差异小,高纯度原料的工业生产可能需要操作多个蒸馏塔、高压和低温。因此,与原料提纯相关的能源成本占生产这种聚合物的总成本的显著比例。此外,生产、维护和再循环高纯度原料所需的基础设施是相关资金成本的显著部分。

为了抵消一些成本并最大化生产,回收和/或再循环任何未反应的原料气体,特别是轻质烃反应物如乙烯,可能是有用的。包含未反应单体的气体可以在聚合反应后与聚合物分离。在从聚合反应后回收的气体中回收未反应单体的同时对聚合物进行处理。为了实现这一点,回收气体流通常按规定路线运送通过提纯过程或者重新定向通过其它冗余处理步骤。在任一种情况下,回收单体(例如未反应乙烯)的常规方法都需要在能量上不利且昂贵的方法。因此,持续需要开发在聚乙烯生产过程中回收未反应乙烯的有效方法。



技术实现要素:

本文公开了一种用于在聚合物生产系统中进行组分分离的方法,所述方法包括(a)将聚合产物流分离成气体流和聚合物流,(b)在一个或多个蒸馏塔中处理所述气体流,得到轻质烃流,其中所述轻质烃流包含乙烯和乙烷,(c)使所述轻质烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述乙烷的至少一部分在第一压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附乙烷,并且其中所述非吸附气体流包含回收乙烯,其中所述回收乙烯包含所述轻质烃流的所述乙烯的至少一部分,(d)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在第二压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸乙烷的至少一部分,并且其中所述解吸乙烷包含所述吸附乙烷的至少一部分,和(e)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在所述第一压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

本文还公开了一种用于在聚合物生产系统中进行组分分离的方法,所述方法包括(a)将聚合产物流分离成气体流和聚合物流,(b)在一个或多个蒸馏塔中处理所述气体流,得到轻质烃流,其中所述轻质烃流包含乙烯和乙烷,(c)使所述轻质烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述乙烷的至少一部分在约1,000kpa至约2,700kpa的压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附乙烷,其中所述非吸附气体流包含回收乙烯,其中所述回收乙烯包含所述轻质烃流的所述乙烯的至少一部分,其中所述轻质烃流的特征在于温度为约-25℃至约30℃,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在约1,000kpa至约2,700kpa的压力下的体积吸附所测定的乙烷相对于乙烯的吸附选择性等于或大于约2,并且其中所述烃吸附剂包括选自zif-7、zif-8或者zif-7和zif-8的沸石咪唑酯骨架(zif),(d)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在约50kpa至约150kpa的压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸乙烷的至少一部分,其中所述解吸乙烷包含所述吸附乙烷的至少一部分,并且其中所述吹扫气体流包含异丁烷和/或氮气,和(e)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在约1,000kpa至约2,700kpa的压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

本文还公开了一种用于在聚合物生产系统中进行组分分离的方法,所述方法包括(a)将聚合产物流分离成气体流和聚合物流,(b)在一个或多个蒸馏塔中处理所述气体流,得到轻质烃流,其中所述轻质烃流包含第一烃和第二烃,(c)使所述轻质烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述第一烃的至少一部分在第一压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附第一烃,并且其中所述非吸附气体流包含回收第二烃,其中所述回收第二烃包含所述轻质烃流的所述第二烃的至少一部分,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的所述第一烃相对于所述第二烃的吸附选择性等于或大于约2,(d)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在第二压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸第一烃的至少一部分,其中所述解吸第一烃包含所述吸附第一烃的至少一部分,并且其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa,和(e)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在所述第一压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

本文还公开了一种烃回收方法,所述方法包括(a)提供包含第一烃和第二烃的烃流,其中所述第一烃是饱和烃,并且其中所述第二烃是烯烃,(b)使所述烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述第一烃的至少一部分在第一压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附第一烃,并且其中所述非吸附气体流包含回收第二烃,其中所述回收第二烃包含所述烃流的所述第二烃的至少一部分,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的所述第一烃相对于所述第二烃的吸附选择性等于或大于约2,(c)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在第二压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸第一烃的至少一部分,其中所述解吸第一烃包含所述吸附第一烃的至少一部分,并且其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa,和(d)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在所述第一压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

本文还公开了一种包括至少两个变压吸附单元的变压吸附系统,其中所述至少两个变压吸附单元是并联操作的,其中所述变压吸附单元包括设置在其中的至少一个烃吸附床,其中所述烃吸附床包括烃吸附剂,其中使所述烃吸附剂与吹扫气体流接触,得到清洗烃吸附剂,其中所述变压吸附单元在第一压力下吸附,其中所述清洗烃吸附剂吸附第一烃,得到包含吸附第一烃的负载烃吸附剂和包含二烃的非吸附气体流,其中所述烃吸附剂的如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的所述第一烃相对于所述第二烃的吸附选择性等于或大于约2,其中所述变压吸附单元在第二压力下再生,其中所述负载烃吸附剂得以再生,得到无载烃吸附剂,和解吸第一烃,其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa,并且其中使所述无载烃吸附剂与吹扫气体流接触,得到清洗烃吸附剂。

本文还公开了一种乙烯聚合方法,所述方法包括(a)在浆料环流反应器系统中使乙烯聚合,获得聚合产物流,(b)在闪蒸室中将聚合产物流分离成气体流和聚合物流,(c)在一个或多个蒸馏塔中处理所述气体流,得到轻质烃流,其中所述轻质烃流包含乙烷和乙烯,(d)使所述轻质烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中乙烷的至少一部分在第一压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附乙烷,并且其中所述非吸附气体流包含回收乙烯,其中所述回收乙烯包含所述轻质烃流的所述乙烯的至少一部分,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的乙烷相对于乙烯的吸附选择性等于或大于约2,(e)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在第二压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸乙烷的至少一部分,其中所述解吸乙烷包含所述吸附乙烷的至少一部分,并且其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa,和(f)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在所述第一压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

本文还公开了一种烃回收方法,所述方法包括(a)提供源自聚合过程的烃流,其中所述烃流包含第一烃和第二烃,其中所述第一烃是饱和烃,并且其中所述第二烃是烯烃,(b)使清洗烃吸附剂负载所述第一烃的至少一部分,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述第一烃的至少一部分在第一压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附第一烃,其中所述负载烃吸附剂包含所述吸附第一烃,其中所述非吸附气体流包含回收第二烃,其中所述回收第二烃包含所述烃流的所述第二烃的至少一部分,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的所述第一烃相对于所述第二烃的吸附选择性等于或大于约2,(c)卸载所述负载烃吸附剂,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中吹扫气体接触所述负载烃吸附剂的至少一部分,其中所述吸附第一烃解吸,得到解吸第一烃和所述无载烃吸附剂,其中所述解吸第一烃包含所述吸附第一烃的至少一部分,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和所述解吸第一烃的至少一部分,并且其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa,和(d)在所述第一压力下用所述吹扫气体流的至少一部分清洗所述无载烃吸附剂,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

附图说明

关于所公开的方法和系统的优选实施方案的详细描述,现在将参考附图,其中:

图1a示出聚乙烯生产系统的第一实施方案的示意图;

图1b示出聚乙烯生产系统的第二实施方案的示意图;

图2示出聚乙烯生产方法的一个实施方案的流程图;

图3示出浆料环流反应器系统的一个实施方案的示意图;

图4a示出变压吸附系统的第一实施方案的示意图;和

图4b示出变压吸附系统的第二实施方案的示意图。

具体实施方式

首先应该理解,尽管下面提供了一种或多种实施方案的说明性实施方式,但是所公开的系统和/或方法可以使用任何数量的技术来实施,无论是当前已知的还是存在的。本公开不应以任何方式局限于下文示出的实施方式、附图和技术(包括本文所示和描述的示例性设计和实施方式),但是可以在所附权利要求的范围以及其等同物的全部范围内进行修改。

本文公开了与石油化学生产过程、例如聚乙烯生产有关的系统、装置和方法。所述系统、装置和方法通常与从石油化学生产过程(例如聚乙烯生产)产生并包含第一化学组分或化合物以及一种或多种其它化学组分、化合物等的组合物分离所述第一化学组分或化合物(例如未反应的单体、未反应的乙烯)有关。

在一个实施方案中,用于在聚合物生产系统(例如聚乙烯生产系统)中进行组分分离的方法通常可以包括以下步骤:(a)将聚合产物流分离成气体流和聚合物流;(b)在一个或多个蒸馏塔中处理所述气体流,得到轻质烃流,其中所述轻质烃流包含乙烯和乙烷,(c)使所述轻质烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述乙烷的至少一部分在第一压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附乙烷,并且其中所述非吸附气体流包含回收乙烯,其中所述回收乙烯包含所述轻质烃流的所述乙烯的至少一部分;(d)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在第二压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸乙烷的至少一部分,并且其中所述解吸乙烷包含所述吸附乙烷的至少一部分;和(e)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在所述第一压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

在一个实施方案中,用于在聚合物生产系统(例如聚乙烯生产系统)中进行组分分离的方法通常可以包括将第一烃(例如,副产物烃、副产物乙烷)与第二烃(例如,未反应的单体、未反应的乙烯)选择性分离,其中所述第一烃和所述第二烃可以从聚合产物流中回收。虽然本公开将在聚乙烯生产系统中选择性分离烃的方法的上下文中进行详细讨论,但是应当理解,这种方法或其任何步骤可以应用于需要选择性分离烃的任何合适的石油化学生产过程中。所述烃可以包括与所公开的方法和材料相容的任何合适的烃。

参考图1a的实施方案,公开了第一聚乙烯生产(pep)系统1000。pep系统1000通常包括浆料环流反应器系统100、闪蒸室200、重质蒸馏塔300、轻质蒸馏塔350、清洗塔400、变压吸附(psa)单元500以及异丁烷(i-丁烷)和氮气回收单元(inru)600。在本文公开的pep实施方案中,各种系统组件可以经由适合于传送特定流(例如以图1a中的编号流详细示出)的一个或多个管道(例如管路、管系、流动管线等)流体连通。

在一个实施方案中,试剂流110(也称为进料流)可以连通到浆料环流反应器系统100。聚合产物流120可以从浆料环流反应器系统100连通到闪蒸室200。气体流210可以从闪蒸室200连通到重质蒸馏塔300。在一些实施方案中,重质蒸馏塔300可以被称为第一蒸馏塔。重质蒸馏塔底流310可以从重质蒸馏塔300排出,并且重质蒸馏侧流320可以从重质蒸馏塔300排出。中间烃流330可以从重质蒸馏塔300排出并连通到轻质蒸馏塔350。在一些实施方案中,轻质蒸馏塔350可以被称为第二蒸馏塔。轻质蒸馏侧流370可以从轻质蒸馏塔350排出。包含无烯烃异丁烷365的轻质蒸馏塔底流360可以从轻质蒸馏塔350排出。轻质烃流380可以从轻质蒸馏塔350连通到psa单元500。吹扫气体流510可以连通到psa单元500。无烯烃异丁烷365的至少一部分可以再循环366至psa单元500,例如经由吹扫气体流510。回收吸附气体流530可以从psa单元500排出。非吸附气体流520可以从psa单元500连通到inru600。包含氮气615的气体流610可以从inru600排出。氮气615的至少一部分可以再循环617至psa单元500,例如经由吹扫气体流510。包含异丁烷和乙烯625的气体流620可以从inru600排出。异丁烷和乙烯625的至少一部分可以再循环626至浆料环流反应器系统100,例如经由试剂流110。聚合物流220可以从闪蒸室200连通到清洗塔400。清洗气体流410可以连通到清洗塔400。包含聚合物425的清洗聚合物流420可以从清洗塔400排出。废清洗气体流430可以从清洗塔400排出。氮气615的至少一部分可以再循环616至清洗塔400,例如经由清洗气体流410。

对于本文中公开内容来说,“无烯烃”烃(例如,无烯烃异丁烷)是指可以不含烯烃,可选地大体上不含烯烃,可选地基本上不含烯烃,或可选地由非烯烃组成或基本上由非烯烃组成的烃(例如异丁烷)。通常,烯烃或链烯是含有至少一个碳碳双键的不饱和烃。例如,烯烃可以无烯烃的烃的总重量计小于约10%、可选地小于约9%、可选地小于约8%、可选地小于约7%、可选地小于约6%、可选地小于约5%、可选地小于约4%、可选地小于约3%、可选地小于约2%、可选地小于约1.0%、可选地小于约0.5%、可选地小于约0.1%的量存在于大体上无烯烃的烃(例如,大体上无烯烃异丁烷)中。

参考图1b的实施方案,公开了第二pep系统1001,其具有与pep系统1000相同的多个系统组件。在图1b所示的替代实施方案中,第二pep系统1001包括一个蒸馏塔301(与pep系统1000的两个蒸馏塔300和350形成对比)。代替第一pep系统1000(如图1a中所示),在图1b所示的实施方案中,可以将气体流210从闪蒸室200连通到蒸馏塔301。蒸馏侧流303可以从蒸馏塔301排出。蒸馏塔底流302可以从蒸馏塔301排出。轻质烃流304可以从蒸馏塔301连通到psa单元500。

已经公开了合适的pep系统的实施方案,现在公开pep方法的实施方案。pep方法的一个或多个实施方案可以关于pep系统1000和/或pep系统1001的一个或多个实施方案进行描述。虽然可以关于pep系统的一个或多个实施方案来描述给定的pep方法,但是这样的公开内容不应被解释为如此限制。虽然本文公开的方法的各种步骤可以特定顺序公开或示出,但是除非另有说明,否则不应将其解释为将这些方法的性能限制为任何特定顺序。

参考图2的实施方案,示出pep方法2000。pep方法2000通常可以包括:(i)提纯进料流的步骤2100;(ii)使纯化进料流的单体聚合以形成聚合产物流的步骤2200;(iii)将所述聚合产物流分离成聚合物流和气体流的步骤2300;(iv)清洗所述聚合物流以产生清洗聚合物流和废清洗气体流的步骤2400;(v)在一个或多个蒸馏塔中处理所述气体流以产生轻质烃流的步骤2500;(vi)使所述轻质烃流与清洗烃吸附剂接触以得到负载烃吸附剂和非吸附气体流的步骤2600;(vii)使所述负载烃吸附剂与吹扫气体流接触以得到烃吸附剂和回收吸附气体流的步骤2700;(viii)使所述烃吸附剂与所述吹扫气体流接触以得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体的步骤2800;和(ix)将所述非吸附气体流分离成氮气流以及异丁烷和乙烯流的步骤2900。对于本文中公开内容来说,使轻质烃流与清洗烃吸附剂接触的步骤2600也可以称为“吸附步骤”;使负载烃吸附剂与吹扫气体流接触的步骤2700也可以称为“解吸步骤”;并且使烃吸附剂与吹扫气体流接触的步骤2800也可以称为“清洗步骤”。如本文稍后将公开的,化合物(例如,第一烃、乙烷等)可以在吸附步骤2600中通过烃吸附剂选择性吸附,得到被吸附化合物(例如,吸附第一烃、吸附乙烷等);所述被吸附化合物可以在解吸步骤2700期间解吸;并且所述烃吸附剂可以在清洗步骤2800中清洗。

在一个实施方案中,pep方法2000或其一部分可以通过pep系统1000(例如,如图1a所示)和/或pep系统1001(例如,如图1b所示)实施。在一个实施方案中,pep方法2000是一个连续过程。

在一个实施方案中,pep方法2000通常可以包括提纯进料流或试剂流的步骤2100。在本文公开的一个或多个实施方案中,提纯进料流可以包括从包含乙烯的进料流中分离不需要的化合物和元素以形成纯化进料流。在一个实施方案中,提纯进料流可以包括任何合适的方法或过程,包括如下非限制性实例:过滤、膜筛选、与各种化学品反应、吸收、吸附、蒸馏,或其组合。

参考图3的实施方案,进料流10(例如,图1a和/或图1b的实施方案中的试剂流110)可以连通到提纯器102。在一个实施方案中,进料流10可以包含乙烯和各种其它气体,例如(但不限于)甲烷、乙烷、乙炔、丙烷、丙烯、水、氮气、氧气、具有三个或更多个碳原子的各种其它气态烃、各种污染物,或其组合。在本文公开的一个或多个实施方案中,提纯器102可以包括适于提纯进料流中的一种或多种反应物气体的器件或装置,所述进料流包括多种潜在有害的气体化合物、元素、污染物等。合适的提纯器102的非限制性实例可以包括过滤器、膜、反应器、吸收剂、分子筛、一个或多个蒸馏塔,或其组合。提纯器102可以配置成将乙烯与包含多种潜在有害的气体化合物、元素、污染物等的流分离。

在一个实施方案中,提纯进料流可以得到包含大体上纯的单体(例如,大体上纯的乙烯)的纯化进料流11。在一个实施方案中,纯化进料流可以包含以所述流的总重量计小于约25%、可选地小于约10%、可选地小于约1.0%的氮气、氧气、甲烷、乙烷、丙烷、共聚单体中的任何一种或多种,或其组合。如本文所用,“大体上纯的乙烯”是指包含以所述流的总重量计至少约60%乙烯、可选地至少约70%乙烯、可选地至少约80%乙烯、可选地至少约90%乙烯、可选地至少约95%乙烯、可选地至少约99%乙烯、可选地以所述流的总重量计至少约99.5%乙烯的流体流。在一个实施方案中,进料流11还可以包含痕量的乙烷,例如来自再循环流,这将在本文中稍后更详细地讨论。

在一些实施方案中,纯化进料流可以包含共聚单体,例如具有3至20个碳原子的不饱和烃。可以存在于纯化进料流中的共聚单体的非限制性实例包括α烯烃,例如丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯等,或其组合。

在一个实施方案中,pep方法2000通常可以包括使纯化进料流的单体聚合以形成聚合产物流的步骤2200。可以使用任何合适的烯烃聚合方法形成聚合产物流,所述方法可以使用各种聚合反应器进行。

如本文所用,术语“聚合反应器”或“反应器”包括能够聚合烯烃单体或共聚单体以产生均聚物或共聚物的任何聚合反应器。这种均聚物和共聚物被称为树脂或聚合物。各种类型的反应器包括可以称为间歇反应器、浆料反应器、气相反应器、溶液反应器、高压反应器、管式反应器或高压釜反应器的那些。气相反应器可包括流化床反应器或分级水平反应器。浆料反应器可以包括垂直或水平环管。高压反应器可以包括高压釜或管式反应器。反应器类型可以包括间歇或连续过程。连续过程可以使用间歇或连续的产物排放。过程还可以包括未反应的单体、未反应的共聚单体和/或稀释剂的部分或完全直接再循环。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,本公开考虑的反应器可以是作为可以产生含有乙烯和乙烷的排放流的聚合过程的一部分的任何反应器。

本公开的聚合反应器系统可以在系统中包括一种类型的反应器或者相同或不同类型的多个反应器。多个反应器中的聚合物生产可以包括通过一个或多个转移流、一个或多个管线、一个或多个装置(例如,分离容器)和/或一个或多个器件(例如,阀或其它机构)相互连接的至少两个单独的聚合反应器中的几个阶段,使得可以将由第一聚合反应器产生的聚合物转移到第二反应器中。反应器之一中的所需聚合条件可以与其它反应器的操作条件不同。可选地,多个反应器中的聚合可以包括将聚合物从一个反应器手动转移到后续反应器以用于继续聚合。多反应器系统可以包括任何组合,包括(但不限于)多个环流反应器、多个气体反应器、环流反应器与气体反应器的组合、多个高压反应器或者高压反应器与环流反应器和/或气体反应器的组合。多个反应器可以串联或并联操作。

根据本公开的一个方面,聚合反应器系统可以包括至少一个包括垂直或水平环管的环流浆料反应器。单体、稀释剂、催化剂和任选地任何共聚单体可以连续进料到发生聚合的环流反应器。通常,连续方法可以包括连续引入单体、任选的共聚单体、催化剂和稀释剂到聚合反应器中,以及从该反应器中连续除去包含聚合物颗粒和稀释剂的悬浮液。反应器流出物可以被闪蒸以从包含稀释剂、单体和/或共聚单体的液体中除去固体聚合物。各种技术可用于该分离步骤,包括(但不限于)可以包括加热和减压的任何组合的闪蒸;在旋风分离器或水力旋流器中通过气旋作用进行分离;或通过离心分离。

合适的浆料聚合方法(也称为颗粒形成方法)公开于例如美国专利no.3,248,179;4,501,885;5,565,175;5,575,979;6,239,235;6,262,191;和6,833,415中;所述美国专利各自通过全文引用并入本文。

在一个或多个实施方案中,在浆料聚合中使用的合适的稀释剂包括(但不限于)进行聚合的单体和任选地共聚单体,以及在反应条件下为液体的烃。合适的稀释剂的实例包括(但不限于)烃如丙烷、环己烷、异丁烷、正丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷和正己烷。在不使用稀释剂的本体条件下,可以发生一些环流聚合反应。

根据本公开的另一个方面,聚合反应器可以包括至少一个气相反应器。这样的系统可以使用含有一种或多种单体的连续再循环流,其在催化剂存在下在聚合条件下连续循环通过流化床。再循环流可以从流化床中抽取,并且再循环回到反应器中。同时,可以从反应器中抽取聚合物产物,并且可以添加新的或新鲜的单体来代替聚合单体。同样,可以任选地从反应器中抽取共聚物产物,并且可以添加新的或新鲜的共聚单体来代替聚合共聚单体、聚合单体或其组合。这种气相反应器可以包括烯烃的多步骤气相聚合过程,其中烯烃在至少两个独立气相聚合区中在气相中聚合,同时将在第一聚合区中形成的含催化剂的聚合物进料到第二聚合区。气相反应器公开于美国专利no.5,352,749;4,588,790;和5,436,304中;所述美国专利各自通过全文引用并入本文。

根据本公开的另一个方面,高压聚合反应器可以包括管式反应器或高压釜反应器。管式反应器和/或高压釜反应器可以具有几个其中可以添加新鲜单体(任选地共聚单体)、引发剂或催化剂的区域。单体(任选地共聚单体)可以夹带在惰性气体流中并引入反应器的一个区。引发剂、催化剂和/或催化剂组分可以夹带在气流中并引入反应器的另一个区。气体流可以相互混合以进行聚合。可以适当地使用加热和压力来获得最佳的聚合反应条件。

根据本公开的另一个方面,聚合反应器可以包括溶液聚合反应器,其中可以通过合适的搅拌或其它方式使单体(任选地共聚单体)与催化剂组合物接触。可以使用包含惰性有机稀释剂或过量单体(任选地共聚单体)的载体。如果需要,在存在或不存在液体物质的情况下,单体和/或任选的共聚单体可以在气相中与催化反应产物接触。将聚合区维持在将导致在反应介质中形成聚合物溶液的温度和压力下。可以使用搅拌在整个聚合区中获得更好的温度控制并维持均匀聚合混合物。利用适当手段来消散聚合放热。

适于所公开的系统和方法的聚合反应器还可以包括至少一种原料进料系统、至少一种用于催化剂或催化剂组分的进料系统和/或至少一种聚合物回收系统的任何组合。合适的反应器系统还可以包括用于原料提纯、催化剂储存和制备、挤出、反应器冷却、聚合物回收、分馏、再循环、储存、卸载、实验室分析和过程控制的系统。

控制聚合效率和提供树脂性质的条件(例如聚合条件)包括温度、压力、催化剂或共催化剂的类型和/或数量,以及各种反应物的浓度和/或分压。

聚合温度可以影响催化剂生产率、聚合物分子量和分子量分布。根据吉布斯自由能方程,合适的聚合温度可以是低于解聚温度的任何温度。通常,取决于聚合反应器的类型,这包括约60℃至约280℃,例如以及约70℃至约110℃。

合适的压力也将根据反应器和聚合类型而变化。环流反应器中的液相聚合压力通常小于1,000psig。气相聚合压力通常为约200psig至约500psig。管式或高压釜反应器中的高压聚合通常在约20,000至75,000psig下进行。聚合反应器也可以在一般较高温度和压力下出现的超临界区域中操作。高于压力/温度图的临界点以上(超临界相)的操作可以提供优点。在一个实施方案中,聚合可以在具有温度和压力的适当组合的环境中发生。例如,聚合可以在约550psi至约650psi、可选地约600psi至约625psi的范围内的压力和约170°f至约230°f、可选地约195°f至约220°f的范围内的温度下发生。

可以控制各种反应物的浓度以产生具有特定物理和机械性能的树脂。所提出的将由树脂形成的最终用途产品和形成该产品的方法决定了所需的树脂性能。机械性能包括拉伸、弯曲、冲击、蠕变、应力松弛和硬度测试。物理性能包括密度、分子量、分子量分布、熔融温度、玻璃化转变温度、结晶熔融温度、密度、立构规整性、裂纹增长、长链支化和流变参数。

单体、共聚单体、氢气、共催化剂、改性剂和电子供体的浓度和/或分压对于产生这些树脂性能是重要的。可以使用共聚单体来控制产物密度。可以使用氢气来控制产物分子量。共催化剂可用于烷基化,清除毒物和控制分子量。改性剂可用于控制产物性能并且电子供体影响立体规整性、分子量分布和/或分子量。此外,毒药的浓度被最小化,因为毒物会影响反应和产物性能。

在一个实施方案中,可以使用任何合适的催化剂体系。合适的催化剂体系可以包含催化剂和任选地共催化剂(例如有机铝化合物)和/或促进剂。合适的催化剂体系的非限制性实例包括zieglernatta催化剂、ziegler催化剂、铬催化剂、氧化铬催化剂、铬-二氧化硅催化剂、铬-二氧化钛催化剂、二茂铬催化剂、茂金属催化剂、镍催化剂,或其组合。适用于本公开中的催化剂体系已例如在美国专利no.7,163,906;7,619,047;7,790,820;和7,960,487以及美国专利申请公开no.2009/0004417中进行描述,所述文献各自通过全文引用并入本文。

在本公开的一个实施方案中,催化剂体系可以包含活化剂。所述活化剂可以是负载型固体氧化物活化剂、化学处理的固体氧化物、粘土矿物、柱状粘土、剥离粘土、胶凝到另一种氧化物基质中的剥离粘土、层状硅酸盐矿物、非层状硅酸盐矿物、层状硅铝酸盐矿物、非层状硅铝酸盐矿物、铝氧烷、负载型铝氧烷、电离化离子化合物、有机硼化合物或其任何组合。术语“化学处理的固体氧化物”、“负载型固体氧化物活化剂”、“负载型酸性活化剂”、“负载型活化剂”、“经处理的固体氧化物化合物”等在本文用于表示具有较高孔隙率的固体无机氧化物,其表现出路易斯酸性或布朗斯特酸性行为,并且其已经用吸电子组分(通常为阴离子)处理,并且其被煅烧。所述吸电子组分通常是吸电子阴离子源化合物。因此,化学处理的固体氧化物化合物包括至少一种固体氧化物化合物与至少一种吸电子阴离子源化合物的煅烧接触产物。通常,化学处理的固体氧化物包含至少一种电离的酸性固体氧化物化合物。术语“载体”和“负载型活化剂”不用于暗示这些组分是惰性的,并且这些组分不应被解释为催化剂组合物的惰性组分。

在本文公开的一个或多个实施方案中,进料流(例如纯化进料流11)中的单体可以聚合。在一个或多个实施方案中,纯化进料流的单体的聚合可以包括通过使一种或多种单体与催化剂体系在适合形成聚合物的条件下接触而允许多个单体之间的聚合反应。在本文公开的一个或多个实施方案中,纯化进料流的共聚单体的聚合可以包括通过使一种或多种共聚单体与催化剂体系在适合形成共聚物的条件下接触而允许多个共聚单体之间的聚合反应。

在本公开的一个方面,可以使用浆料环流反应器系统(例如图3的实施方案中示出的浆料环流反应器系统101)进行使纯化进料流的单体聚合以形成聚合产物流的步骤2200。浆料环流反应器系统101通常包括提纯器102、第一反应器104和第二反应器106。在本文公开的浆料环流反应器系统实施方案中,各种系统组件可以经由适合于传送特定流(例如以图3中的编号流详细示出)的一个或多个管道(例如管路、管系、流动管线等)流体连通。

在一个实施方案中,纯化进料流11可以从提纯器102连通到一个或多个反应器(例如,第一反应器104、第二反应器106)。如果浆料环流反应器系统包括两个或更多个反应器,则中聚反应器流15可以从第一反应器104连通到第二反应器106。可以流21将氢气引入第二反应器106中。聚合产物流(例如,图3中的聚合产物流121、图1a和/或图1b中的聚合产物流120)可以从第一反应器104和/或第二反应器106排出。

在如图3所示的实施方案中,纯化进料流的单体的聚合可以包括将纯化进料流11按规定路线运送到聚合反应器104、106中的一个或多个。中聚反应器流15的单体的聚合可以包括将中聚反应器流15按规定路线运送到聚合反应器106。在如图3所示的实施方案中,中聚反应器流15的单体的聚合可以包括将中聚反应器流15从聚合反应器104按规定路线运送到聚合反应器106。

在本文公开的一个或多个实施方案中,聚合反应器104、106可以包括任何容器或容器组合,其被适当配置成为单体(例如乙烯)和/或聚合物(例如“活性”或生长的聚合物链)以及任选地共聚单体和/或共聚物之间在催化剂存在下的化学反应提供环境(例如接触区),得到聚合物(例如聚乙烯聚合物)和/或共聚物。尽管图3中示出的实施方案示出了具有串联的两个反应器的pep系统,但查看本公开内容的本领域技术人员将认识到,可以使用一个反应器,可选地,任何合适数量和/或配置的反应器。

在如图3所示的实施方案中,多个反应器中的聚合物生产可以包括由一个或多个器件或装置(例如,阀、连续输出阀和/或连续输出机构)互连的至少两个聚合反应器104、106。在如图3所示的实施方案中,多个反应器中的聚合物生产可以包括通过一个或多个流或管线(例如,中聚反应器流15)互连的至少两个聚合反应器104、106。在一些实施方案中,多个反应器中的聚合物生产可以包括由一个或多个分离器(例如,闪蒸室)互连的至少两个聚合反应器104、106。

在一个实施方案中,单体的聚合可以包括分别将合适的催化剂体系引入第一反应器104和/或第二反应器106中,以形成浆料。可选地,合适的催化剂体系可以分别存在于第一反应器104和/或第二反应器106中。

如本文先前所述,单体的聚合可以包括选择性地操纵一种或多种聚合反应条件,得到给定的聚合物产物,得到具有一种或多种所需性质的聚合物产物,达到所期望的效率,达到所期望的产率等,或其组合。在一个实施方案中,纯化进料流11的单体的聚合可以包括调整一种或多种聚合反应条件。

在一个实施方案中,单体的聚合可以包括在聚合反应期间维持合适的温度、压力和/或分压,可选地,在聚合反应期间在一系列合适的温度、压力和/或分压之间循环。

在一个实施方案中,单体的聚合可以包括在聚合反应器104、106中的一个或多个中聚合共聚单体。在一个实施方案中,单体的聚合可以包括将乙烯单体和/或共聚单体引入到聚合反应器106。

在一个实施方案中,单体的聚合可以包括将氢气引入到反应器104和106中的一个或多个中。例如,图3示出了可以通过流21将氢气引入到反应器106中。引入到反应器106中的氢气的量可以调节以在稀释剂中获得氢气与乙烯的摩尔比为0.001至0.1。在反应器106中该摩尔比可以是至少0.004。在一些实施方案中,该摩尔比不能超过0.05。反应器104中的稀释剂中的氢气浓度与聚合反应器106的氢气浓度的比率可以是至少20,可选地至少30,可选地至少40,可选地不大于300,可选地不大于200。在美国专利no.6,225,421中公开了合适的氢气浓度控制方法和系统,所述专利通过全文引用并入本文。

在一个实施方案中,单体的聚合可以包括单体(任选地共聚单体)、催化剂体系和/或浆料在反应器104、106内和/或之间的循环、流动、环流、混合、搅拌或其组合。在其中单体(任选地共聚单体)、催化剂体系和/或浆料循环的一个实施方案中,循环可以在约1m/s至约30m/s、可选地约2m/s至约17m/s、或者可选地约3m/s至约15m/s的速度(例如浆料速度)下。

在一些实施方案中,单体的聚合可以包括配置反应器104、106以产生单峰树脂。在本文中,聚合物树脂的“模态”是指其分子量分布曲线的形式,即聚合物重量分数作为其分子量的函数的图形外观。聚合物重量分数是指给定尺寸的分子的重量分数。具有显示单峰的分子量分布曲线的聚合物可以被称为单峰聚合物,具有显示两个不同峰的曲线的聚合物可以被称为双峰聚合物,具有显示三个不同峰的曲线的聚合物可以被称为三峰聚合物等。

在其它实施方案中,单体的聚合可以包括配置反应器104、106以产生多峰(例如双峰)聚合物(例如聚乙烯)。例如,所得聚合物可以包括相对高分子量、低密度(hmwld)聚乙烯聚合物和相对低分子量、高密度(lmwhd)聚乙烯聚合物。例如,可以将各种类型的合适的聚合物表征为具有各种密度。例如,i型聚合物可以被表征为具有在约0.910g/cm3至约0.925g/cm3范围内的密度,可选地,ii型聚合物可以被表征为具有在约0.926g/cm3至约0.940g/cm3范围内的密度,可选地,iii型聚合物可以被表征为具有约0.941g/cm3至约0.959g/cm3的密度,可选地,iv型聚合物可以被表征为具有大于约0.960g/cm3的密度。

在图3所示的实施方案中,纯化进料流11的单体的聚合可以得到聚合产物流121。在一个实施方案中,聚合产物流121(例如,图1a和/或图1b中的聚合产物流120)通常可以包含各种固体、半固体、挥发性和非挥发性液体、气体和其组合。纯化进料流11的单体的聚合可以得到通常包含未反应的单体(例如乙烯)、任选的未反应的共聚单体、副产物(例如乙烷,其可以是由乙烯和氢气形成的副产物乙烷)和聚合产物(例如,聚合物和任选地共聚物)的聚合产物流121。如本文所用,“未反应的单体”(例如乙烯)是指在聚合反应期间被引入聚合反应器中但未并入聚合物中的单体。如本文所用,“未反应的共聚单体”是指在聚合反应期间被引入聚合反应器中但未并入聚合物中的共聚单体。聚合产物流121的固体和/或液体可以包含聚合物产物(例如聚乙烯聚合物),在pep方法的该阶段通常称为“聚合物绒毛”。聚合产物流121的气体可以包括未反应的气态反应物单体或任选的共聚单体(例如,未反应的乙烯单体、未反应的共聚单体)、气态废产物、气态污染物或其组合。

在一个实施方案中,聚合产物流121可包含氢气、氮气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烷、1-丁烯、异丁烷、戊烷、己烷、1-己烯和较重的烃。在一个实施方案中,乙烯可以聚合产物流的总重量计约0.1%至约15%、可选地约1.5%至约5%、可选地约2%至约4%的范围存在。乙烷可以聚合产物流的总重量计约0.001%至约4%、可选地约0.2%至约0.5%的范围存在。异丁烷可以聚合产物流的总重量计约80%至约98%、可选地约92%至约96%、可选地约95%的范围存在。

在一个实施方案中,pep方法2000通常可以包括将聚合产物流分离成聚合物流和气体流的步骤2300。在本文公开的一个或多个实施方案中,将聚合产物分离成聚合物流和气体流通常可以包括通过任何合适的方法从液体和/或固体(例如,聚合物绒毛)中除去气体。

在如图1a和/或图1b所示的实施方案中,将聚合产物分离成聚合物流和气体流可以包括将聚合产物流120按规定路线运送到分离器(例如闪蒸室200)。在一些实施方案中,聚合产物流120可以包括从第二反应器106排出的聚合产物流121的至少一部分。在其它实施方案中,聚合产物流120可以包括从第一反应器104排出的中聚反应器流15的至少一部分。在其它实施方案中,聚合产物流120可以包括聚合产物流121的至少一部分和中聚反应器流15的至少一部分。

在本文公开的一个或多个实施方案中,诸如闪蒸室200的分离器可以被配置为将流(例如,包含聚乙烯的聚合产物流120)分离成气体、液体、固体或其组合。

在一个实施方案中,用于将聚合产物流分离成聚合物流和气体流的分离器可以包括气-液分离器。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,聚合产物流的固体(例如,聚合物绒毛)在聚合产物流的液体中制浆,并且气-液分离器通常将单一浆料相中的固体和液体与聚合产物流的气体分离。适用于本公开中的分离器的非限制性实例是固定床吸附塔、闪蒸罐、过滤器、膜、反应器、吸收剂、吸附剂、分子筛或其组合。

在一个实施方案中,所述分离器包括闪蒸罐(例如闪蒸室200)。不希望受理论限制,这种闪蒸罐可以包括配置成从高温和/或高压流体蒸发和/或除去低蒸汽压力组分的容器。将聚合产物分离成聚合物流和气体流的分离器可以被配置为使得流入的流可以分离成液体流(例如冷凝物流)和气体(例如蒸气)流。所述液体流可以包括反应产物(例如聚乙烯,通常称为“聚合物绒毛”)。所述液体流可以是塔底流。气体或蒸气流可以包含挥发性溶剂、气态的未反应的单体和/或任选的共聚单体、废气(二次反应产物,例如污染物等),或其组合。气体流可以是塔顶流。

用于将聚合产物分离成聚合物流和气体流的分离器可以被配置为使得通过加热、降压或两者来闪蒸聚合产物流,使得聚合产物流的焓增加。这可以通过加热器、闪蒸管线加热器、本领域中通常已知的各种其它操作或其组合来实现。例如,包括双管的闪蒸管线加热器可以通过热水或蒸汽交换热量。这种闪蒸管线加热器可以提高流的温度,同时降低其压力。

在一个或多个实施方案中,将聚合产物流分离成聚合物流和气体流可以包括聚合产物的蒸馏、蒸发、闪蒸、过滤、膜筛选、离心、吸收、吸附或其组合。在图1a和/或图1b中示出的实施方案中,将聚合产物流分离成聚合物流和气体流得到气体流210和聚合物流220(例如,聚乙烯聚合物、共聚物等)。

在一个实施方案中,气体流210可以包含未反应的单体(例如,未反应的乙烯单体)、任选的未反应的共聚单体和各种气体。气体流210可以包含呈气相的聚合产物流120的非固体组分。在一个实施方案中,气体流210可以包含氢气、氮气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷、己烷、1-己烯、较重的烃或其组合。在一个实施方案中,气体流210还可以包含痕量的氧气。在一个实施方案中,乙烯可以所述气体流的总重量计约0.1%至约15%、可选地约1.5%至约5%、可选地约2%至约4%的范围存在。乙烷可以所述气体流的总重量计约0.001%至约4%、可选地约0.2%至约0.5%的范围存在。异丁烷可以所述气体流的总重量计约80%至约98%、可选地约92%至约96%、可选地约95%的范围存在。

在一些实施方案中,中聚反应器流15可以与聚合产物流121类似的方式进行处理,其中中聚反应器流15可以分离成中聚聚合物流和中聚气体流。在这种实施方案中,中聚聚合物流可以连通到第二反应器106;以与聚合物流220相似的方式进行处理,如将在本文稍后更详细地描述;连通到清洗塔400,例如通过聚合物流220;或其组合。在这种实施方案中,中聚气体流可以类似于气体流210的方式进行处理,如将在本文稍后更详细地描述,和/或连通到重质蒸馏塔300和/或连通到蒸馏塔301,例如通过气体流210。

在一个实施方案中,pep方法2000通常可以包括清洗聚合物流以产生清洗的聚合物流和废清洗气体流的步骤2400。在图1a中所示的pep系统1000的实施方案和/或图1b中所示的pep系统1001的实施方案中,清洗塔400的主要固体进料通常包括聚合物流220。通常,聚合物流220包含离开闪蒸室200的固体排放(例如聚烯烃绒毛,例如聚乙烯绒毛)。清洗塔400的目的是从聚合物流220除去残留的烃,并使大体上清洁的聚合物绒毛(例如聚合物425)具有相对少量的夹带挥发性有机物含量。聚合物425(例如聚合物绒毛)可以被输送或传送到挤出/卸载系统以转化成球粒和/或作为聚烯烃球粒树脂进行分配和销售。

参考图1a和/或图1b的实施方案,聚合物流220可以包括聚合物(例如聚乙烯)、未反应的单体(例如乙烯、1-己烯)和各种气体(例如,乙烷、异丁烷、氢气、甲烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、丙烯)。处理(例如清洗)聚合物流220可以得到清洗聚合物流420和废清洗气体流430,所述废清洗气体流430通常包含清洗气体(例如氮气)、未反应的单体(例如乙烯、1-己烯)和各种气体(例如乙烷、异丁烷、氢气、氮气,甲烷、丙烯、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、较重的烃)。

参考图1a和/或图1b的实施方案,清洗气体410(例如,惰性气体、氮气)可以通过清洗塔400循环,以通过废清洗气体流430除去残留的烃。在一些实施方案中,所述废清洗气体流430可以连通到分离单元,例如inru单元,用于烃分离和/或回收。

在一个实施方案中,清洗塔400可以是具有相对较高垂直截面的圆柱形容器,顶部具有盖或顶,底部具有倾斜侧面或圆锥形形状,具有用于聚合物绒毛排放的开口。挥发性烃的待脱气的聚合物绒毛可以在顶部进入容器,而清洗气体(通常为氮气)可以在倾斜的底部侧引入容器。在容器中清洗气体与聚合物绒毛之间的流动可以是逆流。在某些实施方案中,富含烃的清洗气体(例如,废清洗气体430)可以通过顶部的开口离开清洗塔,而脱气的绒毛(例如,清洗聚合物流420)可以在清洗塔底部离开。

清洗塔中的脱气效果可以基于清洗塔中的聚合物绒毛和清洗气体的均匀塞流的维持来预测,从而确保两者之间的良好接触。清洗塔的直径(d)通常可以在约5至约6英尺的范围内,但是清洗塔的长度(l)可以经选择以达到足以使聚合物绒毛脱气的停留时间(例如约30至约180分钟)。在一些实施方案中,l/d比可以在约4至约8的范围内;然而,l/d比可以在该范围之外。在一个实施方案中,可以在清洗塔中使用内部特征,例如用于引入清洗气体(例如氮气)的分配器板、用于促进聚合物的塞流的倒锥体(例如,以减少聚合物绒毛的桥接或导流)等。

在本文公开的一个或多个实施方案中,清洗聚合物流420(例如聚合物425)的处理包括任何合适的方法或一系列方法,其被配置为产生如可以适用于商业或工业使用、储存、运输、进一步加工或其组合的聚合物产物。

在一个实施方案中,清洗聚合物流420的处理可以包括将清洗聚合物流420按规定路线运送到聚合物处理器。所述聚合物处理器可以被配置用于执行合适的加工手段(例如,形成各种制品),其非限制性实例包括冷却、注射成型、熔融、造粒、薄膜吹塑、流延膜、吹塑成型、挤出成型、旋转成型、热成型、浇铸成型、纤维纺丝等,或其组合。可以将各种添加剂和改性剂加入到聚合物中,以在制造过程中提供更好的加工和提供最终产品中所需的性能。这些添加剂的非限制性实例可以包括表面改性剂,例如滑爽剂、防粘连剂、增粘剂;抗氧化剂,例如初级和次级抗氧化剂;颜料;加工助剂,例如蜡/油和含氟弹性体;和/或特殊添加剂,例如阻燃剂、抗静电剂、清除剂、吸收剂、气味增强剂和降解剂。

所述聚合物可以包括其它合适的添加剂。这些添加剂可以单独使用或组合使用,并且可以在制备如本文所述的聚合物之前、期间或之后包括在聚合物中。这些添加剂可以通过已知技术添加,例如在挤出或混合步骤期间,例如在造粒或随后加工成最终用途制品期间。

在一个实施方案中,所述聚合物处理器可以被配置以形成合适的聚合物产物。如可以由处理清洗聚合物流产生的合适的聚合物产物的非限制性实例包括薄膜、粉末、球粒、树脂、液体或如本领域技术人员所理解的任何其它合适的形式。这种合适的输出可以用于例如各种消费者或工业产品中的一种或多种。例如,聚合物产物可以用于各种制品中的任何一种或多种,包括(但不限于)瓶、桶、玩具、容器、家用容器、器皿、薄膜产品、槽、燃料箱、管道、膜、土工膜和衬垫。在一个实施方案中,聚合物处理器被配置以形成用于运输到消费品制造商的球粒。

在一个实施方案中,pep方法2000通常可以包括在一个或多个蒸馏塔中处理气体流以产生轻质烃流的步骤2500。在一个实施方案中,气体流210的处理可以包括从所述气体流中分离至少一种气体组分。虽然将在用于气体流的这种处理的两个蒸馏塔的上下文中详细讨论处理气体流的步骤,但是应当理解,任何合适数量的蒸馏塔可用于处理气体流,例如一个、二个、三个、四个、五个或更多个蒸馏塔。

在一个实施方案中,从气体流分离至少一个气体组分可以包括在一个步骤中蒸馏气体流(例如气体流210),以便允许根据沸点温度将至少一种气体组分与其它气体组分分离。在图1b所示的pep系统1001的实施方案中,蒸馏塔301可以被配置为从气体流(例如气体流210)分离至少一种气体组分。气体流210可以连通到蒸馏塔301。气体流210可以在蒸馏塔301中蒸馏以形成轻质烃流304、蒸馏塔底流302和蒸馏侧流303。轻质烃流304可以包含乙烯、乙烷、任选地氢气或其组合。轻质烃流304可以连通到psa单元500。蒸馏塔底流302可以包含己烷、己烯、任选地异丁烷或其组合。蒸馏侧流303可以包含异丁烷。

在图1a所示的pep系统1000的实施方案中,蒸馏塔300和350可以被配置为从气体流(例如气体流210)分离至少一种气体组分。在一个或多个蒸馏塔中处理气体流210可以产生几个烃馏分。气体流210可以连通到重质蒸馏塔300。气体流210可以在重质蒸馏塔300中蒸馏以形成中间烃流330,其可以连通到轻质蒸馏塔350。重质蒸馏塔300中的非蒸馏组分可以重质蒸馏塔底流310从重质蒸馏塔300排出。重质蒸馏侧流320可以任选地从重质蒸馏塔300排出。

中间烃流330可以被表征为包含以下,可选地大体上包含以下,可选地基本上由以下组成,可选地由以下组成:c4和较轻的烃(例如丁烷、异丁烷、丙烷、丙烯、乙烷、乙烯、甲烷等)和任何轻质气体(例如氮气)。例如,c4和较轻的烃和气体可以中间烃流的总重量计约80%至约100%、可选地约90%至约99.999999%、可选地约99%至约99.9999%的量存在于中间烃流330中,可选地,c5和较重的烃可以中间烃流的总重量计约0%至约20%、可选地约10%至约0.000001%、可选地约1.0%至约0.0001%的量存在于中间烃流330中。此外,例如,气体流210的至少90重量%的c4和较轻的烃和气体可以存在于中间烃流330中,可选地至少98%,可选地至少99%。

在一个实施方案中,重质蒸馏塔底流310可以被表征为包含c6和重质组分(例如c6和较重的烷烃和低聚物),其中所述重质组分可以包含烷烃,即大于己烷的烷烃(例如,庚烷和/或其它大的烷烃)。在一个实施方案中,除c6和重烷烃(例如c6和较重的烷烃和低聚物)之外的烃可以重质蒸馏塔底流310的总重量计小于约15%、可选地小于约10%、可选地小于约5%的量存在于重质蒸馏塔底流310中。在一个实施方案中,重质蒸馏塔底流310可以导向其它处理步骤或方法,或者可选地它们可以在适当时被除去。在一个实施方案中,重质蒸馏塔底流310可以被焚烧。

在一个实施方案中,重质蒸馏侧流320可以被表征为包含己烯。例如,己烯可以重质蒸馏侧流320的总重量计约20%至约98%、可选地约40%至约95%、可选地约50%至约95%的量存在于重质蒸馏侧流320中。

在一个实施方案中,重质蒸馏侧流320可以被再循环。在一个实施方案中,重质蒸馏侧流320的再循环可以包括例如通过合适的泵或压缩机按规定路线运送重质蒸馏侧流320回到和/或将重质蒸馏侧流320引入pep系统1000的一个或多个组件中,例如浆料环流反应器系统100中以在聚合反应中重新使用。重质蒸馏侧流320的再循环可以为聚合反应过程的操作提供有效和/或具成本效益的供应己烯的手段。在一个实施方案中,重质蒸馏侧流320的己烯的至少一部分可以在聚合反应中用作例如反应中的共聚单体。在替代实施方案中,重质蒸馏侧流320的至少一部分可以按规定路线运送至储存以供随后在聚合反应中使用或用于任何其它合适的过程。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,当反应器正在经历涉及己烯作为共聚单体的聚合反应时,己烯的至少一部分可以再循环回到反应器。此外,如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,当反应器在不存在己烯的情况下进行聚合反应时,己烯的至少一部分可以被储存。

在一些实施方案中,重质蒸馏塔底流310和/或重质蒸馏侧流320的至少一部分可以返回到重质蒸馏塔300。例如,重质蒸馏塔底流310和/或重质蒸馏侧流320的至少一部分可以经由再沸器按规定路线运送到重质蒸馏塔300以用于额外处理。

在一个实施方案中,重质蒸馏塔300可以具有一个或多个入口和至少两个出口。重质蒸馏塔300可以在合适的温度和压力下操作,例如可以适合于实现气体流210的组分的分离。例如,重质蒸馏塔300可以在约15℃至约233℃、可选地约20℃至约200℃、可选地约20℃至约180℃的范围内的温度和/或在约14.7psi至约527.9psi、可选地约15.7psi至约348psi、可选地约85psi至约290psi的范围内的压力下操作。重质蒸馏塔300可以被配置和/或定尺寸以提供合适体积的气体(例如闪蒸气体流)的分离。如查看本公开内容的本领域技术人员将理解的,气体流210可以在重质蒸馏塔300内保持和/或驻留任何合适的时间量,例如提供重质蒸馏塔300内的组分的充分分离可能必需的时间量。

在一个实施方案中,气体流210可以在没有压缩步骤的情况下,即在其从闪蒸室200排出之后并且在将其引入重质蒸馏塔300之前没有压缩气体流210的情况下,被引入重质蒸馏塔300中。在另一个实施方案中,气体流210可以在与闪蒸室200的出口压力大体上相同的压力(例如,在闪蒸室200的出口处压力为约14.7psia至约527.9psia、可选地约15.7psia至约348psia、可选地约85psia至约290psia)下被引入到重质蒸馏塔300中。在另一个实施方案中,气体流210可以在没有显著压缩步骤的情况下被引入重质蒸馏塔300中。在一些实施方案中,可以使用压缩机(例如,快速压缩机)来提高气体流210的压力至用于引入重质蒸馏塔300中的所需水平。在其它实施方案中,可以在从相比于从闪蒸室200中排出气体流210时的压力小约25psi至相比于从闪蒸室200中排出气体流210时的压力大约25psi、可选地相比于从闪蒸室200中排出气体流210时的压力小约15psi至相比于从闪蒸室200中排出气体流210时的压力大约15psi、可选地相比于从闪蒸室200中排出气体流210时的压力小约5psi至相比于从闪蒸室200中排出气体流210时的压力大约5psi的范围内的压力下,将气体流210引入重质蒸馏塔300中。在一个实施方案中,可以在约14.7psia至约527.8psia、可选地约15.7psia至约348psia、约85psia至约290psia的范围内的压力下,将气体流210引入重质蒸馏塔300中。

在一个实施方案中,可以配置和/或操作重质蒸馏塔300,使得中间烃流330、重质蒸馏塔底流310和任选的重质蒸馏侧流320中的每一个可以包括气体流210的组分的所希望的部分、一部分或子集。例如,如本领域技术人员将会理解的并且借助于本公开内容,可以操纵特定流出口的位置、重质蒸馏塔300的操作参数、气体流210的组成或其组合,使得给定流可以包括气体流210的特定一种或多种组分。

在图1a所示的pep系统1000的实施方案中,中间烃流330可以在轻质蒸馏塔350中分离以形成轻质烃流380、轻质蒸馏塔底流360和任选地轻质蒸馏侧流370。至少一种气体组分可以轻质烃流380从轻质蒸馏塔350中排出,并且其它气体组分可以轻质蒸馏塔底流360从轻质蒸馏塔350中排出。

在一个实施方案中,轻质烃流380可以表征为包含乙烯和乙烷。例如,乙烯可以轻质烃流380的总重量计约30%至约99%、可选地约40%至约98%、可选地约60%至约98%、可选地约50%至约95%、可选地约70%至约95%、或可选地约70%至约90%的量存在于轻质烃流380中。此外,例如,乙烷可以轻质烃流380的总重量计约1%至约70%、可选地约2%至约60%、可选地约2%至约40%、可选地约5%至约50%、可选地约5%至约30%、或可选地约10%至约30%的量存在于轻质烃流380中。

在一个实施方案中,轻质烃流380还可以包含其它轻质气体(例如,甲烷、二氧化碳、氮气、氢气或其组合)。

在一个实施方案中,轻质蒸馏塔底流360可以表征为包含丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷、己烷、较重的饱和烃或其组合。在一个实施方案中,轻质蒸馏塔底流360可以不含烯烃,可选地大体上不含烯烃,可选地基本上不含烯烃,可选地基本上由非烯烃组成或由非烯烃组成。例如,烯烃可以轻质蒸馏塔底流360的总重量计小于约1.0%、可选地小于约0.5%、可选地小于约0.1%的量存在于轻质蒸馏塔底流360中。在一个实施方案中,轻质蒸馏塔底流360可以包含无烯烃异丁烷365。

在一个实施方案中,轻质蒸馏侧流370可以表征为包含异丁烷。在一个实施方案中,包含异丁烷、可选地由异丁烷组成或基本上由异丁烷组成的轻质蒸馏侧流370可以从轻质蒸馏塔350排出。轻质蒸馏塔底流360的异丁烷可以包含与轻质蒸馏侧流370的异丁烷不同等级的异丁烷。例如,轻质蒸馏塔底流360可以包含大体上不含烯烃的异丁烷,并且轻质蒸馏侧流370可以包含可包括烯烃的再循环异丁烷。

在一个实施方案中,轻质蒸馏侧流370和/或轻质蒸馏塔底流360的至少一部分可以被再循环。在一些实施方案中,轻质蒸馏侧流370和/或轻质蒸馏塔底流360的至少一部分的再循环可以包括例如通过合适的泵或压缩机按规定路线运送轻质蒸馏侧流370和/或轻质蒸馏塔底流360的至少一部分回到和/或将轻质蒸馏侧流370和/或轻质蒸馏塔底流360的至少一部分引入pep系统1000的一个或多个组件中,例如浆料环流反应器系统100中以在聚合反应中重新使用。在一个实施方案中,轻质蒸馏侧流370和/或轻质蒸馏塔底流360的至少一部分可以与各种其它组分(催化剂、共催化剂等)组合形成催化剂浆料,其可以引入反应器104、106中的一个或多个中。不希望受理论限制,因为轻质蒸馏塔底流360的至少一部分可以不含烯烃并且可以包含异丁烷,所以轻质蒸馏塔底流360可以与催化组分(例如,催化剂、共催化剂等)混合,而没有非预期聚合反应(例如,在引入一个或多个反应器中之前聚合)的风险。因此,轻质蒸馏塔底流360的至少一部分可以作为聚合反应的无烯烃异丁烷的来源。轻质蒸馏侧流370和/或轻质蒸馏塔底流360的至少一部分的再循环可以为聚合反应过程的操作提供有效和/或具成本效益的供应异丁烷的手段。在替代实施方案中,轻质蒸馏侧流370和/或轻质蒸馏塔底流360的至少一部分可以按规定路线运送至储存以供随后在聚合反应中使用或用于任何其它合适的过程。

在一些实施方案中,轻质蒸馏塔底流360的至少一部分可以再循环到psa单元,例如通过吹扫气体流(例如吹扫气体流510)。包含无烯烃异丁烷365的轻质蒸馏塔底流360可以再循环366到psa单元500,例如通过吹扫气体流510,如图1a和/或图1b所示。

在其它实施方案中,轻质蒸馏侧流370和/或轻质蒸馏塔底流360的至少一部分可以按规定路线运送至储存以供随后在任何合适的过程中使用。

在其它实施方案中,轻质蒸馏侧流370和/或轻质蒸馏塔底流360的至少一部分可以返回到轻质蒸馏塔350。例如,轻质蒸馏侧流370和/或轻质蒸馏塔底流360的至少一部分可以通过再沸器按规定路线运送到轻质蒸馏塔350以用于额外处理。

轻质蒸馏塔350可以配置和/或定尺寸以提供适当体积的气体的分离。例如,轻质蒸馏塔350可以在约50℃至约-35℃、可选地约50℃至约-30℃、可选地约50℃至约-20℃、可选地约50℃至约-10℃、可选地约50℃至约0℃、可选地约50℃至约10℃、可选地约50℃至约20℃、可选地约40℃至约10℃、可选地约30℃至约5℃的范围内的温度和在约14.7psia至约529.7psia、可选地约15.7psia至约348psia、可选地约85psia至约290psia的范围内的压力下操作。轻质蒸馏塔350可以配置和/或定尺寸以提供适当体积的中间烃流330的分离。如本领域技术人员将理解的,中间烃流330可以在轻质蒸馏塔350内保持和/或驻留任何合适的时间量,如提供中间烃流330的组分的充分分离可能必需的时间量。在一个实施方案中,轻质蒸馏塔350可以具有至少两个出口。

在一个实施方案中,轻质蒸馏塔350可以被配置和/或操作,使得轻质烃流380和轻质蒸馏塔底流360中的每一个可以包括中间烃流330的组分的所希望的部分、一部分或子集。例如,如本领域技术人员将会理解的并且借助于本公开内容,可以操纵特定流入口或出口的位置、轻质蒸馏塔350的操作参数、中间烃流330的组成或其组合,使得给定流可以包含中间烃流330的特定一种或多种组分。

在一个实施方案中,pep方法2000通常可以包括使轻质烃流与清洗烃吸附剂接触以产生负载烃吸附剂和非吸附气体流的步骤2600。在一个实施方案中,可以在步骤2600期间将至少一种气体组分(例如乙烯)与轻质烃流380分离。

在本文公开的一个或多个实施方案中,从气体流(例如,轻质烃流380、轻质烃流304等)中分离至少一种气体组分通常包括从包含第一化学组分或化合物和一种或多种其它化学组分、化合物等的流中选择性分离至少所述第一化学组分或化合物的任何合适方法。在多个实施方案中,从气体流中分离的气体组分可以包含一种或多种烃。这种烃的非限制性实例包含烷烃(例如,乙烷、丁烷、异丁烷、己烷等,或其组合)和烯烃或烯烃单体(例如乙烯)或任选的共聚单体。在一个实施方案中,从气体流中分离的气体组分可以包含未反应的烃单体,例如乙烯。任选地,从气体流中分离的气体组分可以包含未反应的烃共聚单体。在一个实施方案中,从气体流中分离的气体组分可以包含未反应的烃单体(例如,单独地或与其它烃如乙烷、异丁烷、己烷或其组合一起组合的乙烯),或任选地,单独地或与其它烃如乙烷、异丁烷、己烷或其组合一起组合的烃共聚单体。在一个实施方案中,从气体流中分离的气体组分可以包含乙烷。合适的分离方法的非限制性实例包括蒸馏、蒸发、闪蒸、过滤、膜筛选、吸收、吸附、分子量排阻、尺寸排阻、基于极性的分离等,或其组合。

在一个实施方案中,至少一种气体组分(例如乙烷)可以通过变压吸附(psa)从轻质烃流380和/或轻质烃流304中分离出来,从而实现乙烯回收,如本文将更详细描述的。如本领域技术人员将理解,并且借助于本公开内容,通过在psa单元中吸附乙烷而从气体流(例如,轻质烃流380、轻质烃流304等)中分离乙烷能够作为回收或非吸附的乙烯、例如作为非吸附气体流的一部分来实现乙烯的回收。

从轻质烃流380和/或304中回收乙烯通常可以包括使轻质烃流380和/或304与清洗烃吸附剂在psa单元500中接触,得到通常包含吸附乙烷的负载烃吸附剂和通常包含乙烯(例如回收或非吸附乙烯)的非吸附气体流520。在一个实施方案中,非吸附气体流520还可以包含存在于轻质烃流380和/或304中的其它轻质气体(例如甲烷、二氧化碳、氮气、氢气,或其组合)。在使轻质烃流与清洗烃吸附剂接触的步骤2600中将吹扫气体引入psa单元500的实施方案中,非吸附气体流520通常可以包含乙烯、异丁烷和氮气;可选地乙烯和异丁烷;或可选地乙烯和氮气。

对于本文中公开内容来说,术语“负载”当用于描述或当提及烃吸附剂(例如“负载烃吸附剂”)时,旨在是非限制性的,并且旨在表示(例如,意指、意味、指示、代表等)所述烃吸附剂中吸附有一定量的烃(例如乙烷)(例如吸附乙烷)。此外,对于本文中公开内容来说,当用于描述烃吸附剂(例如“负载烃吸附剂”)时,术语“负载”旨在包括任何量的吸附烃,例如以给定压力(例如第一压力)下的烃吸附剂的吸附容量计,吸附烃量等于或大于约10%、可选地等于或大于约15%、可选地等于或大于约20%、可选地等于或大于约25%、可选地等于或大于约30%、可选地等于或大于约40%、可选地等于或大于约50%、可选地等于或大于约60%、可选地等于或大于约70%、可选地等于或大于约80%、可选地等于或大于约90%、可选地等于约100%。不希望受理论限制,在给定压力(例如第一压力)下的烃吸附剂的吸附容量可以定义为可以被烃吸附剂吸附的烃的最大量与psa单元中存在的烃吸附剂的量的比率,并且其可以g吸附烃/g烃吸附剂表示。如本领域技术人员将会理解并且借助于本公开内容,术语“吸附烃”是指以可逆方式吸附或与吸附剂相缔合的烃(例如吸附剂缔合烃)(例如乙烷),其中所述吸附剂是本文公开类型的烃吸附剂。

在一个实施方案中,所述负载烃吸附剂可以是部分负载烃吸附剂,其中所述部分负载烃吸附剂可以包含以第一压力下的烃吸附剂的吸附容量计约10%至约50%、可选地约15%至约45%、或可选地约20%至约40%的量的吸附烃。

在一个实施方案中,所述负载烃吸附剂可以是大体上负载烃吸附剂,其中所述大体上负载烃吸附剂可以包含以第一压力下的烃吸附剂的吸附容量计约50%至约99%、可选地约55%至约95%、或可选地约60%至约90%的量的吸附烃。

在一个实施方案中,所述负载烃吸附剂可以是完全或充分负载烃吸附剂(可选地称为饱和烃吸附剂),其中所述完全负载烃吸附剂可以包含以第一压力下的烃吸附剂的吸附容量计约100%、可选地约99.5%或可选地约99%的量的吸附烃。

如本领域技术人员将会理解的并且借助于本公开内容,所述烃吸附剂可以进行吸附步骤(例如,所述烃吸附剂可以吸附或负载化合物)以产生负载烃吸附剂,例如大体上负载烃吸附剂或完全负载烃吸附剂,并且随后负载烃吸附剂(例如,大体上负载烃吸附剂、完全负载烃吸附剂)可以进行解吸步骤(例如,烃吸附剂可以解吸或卸载化合物)以产生无载烃吸附剂或部分负载烃吸附剂。所述烃吸附剂的特征可以是在第一压力下的第一吸附容量和在第二压力下的第二吸附容量,其中所述第一压力大于所述第二压力,并且其中所述第一吸附容量大于所述第二吸附容量,从而实现在第一压力下的吸附或负载步骤和在第二压力下的解吸或卸载步骤。

在一个实施方案中,从轻质烃流分离至少一种气体组分可以包括使轻质烃流与例如吸附剂(例如,如本文所公开的烃吸附剂、清洗烃吸附剂)接触,以允许气体组分被吸附剂吸附。在这种实施方案中,从轻质烃流分离至少一种气体组分包括从轻质烃流中选择性吸附至少一种气体组分。在这种实施方案中,从轻质烃流吸附至少一种气体组分通常包括使轻质烃流与合适的吸附剂接触,从而允许至少一种组分被吸附剂吸附,并且回收包含未吸附气体的流(例如非吸附气体流520),例如回收或非吸附的乙烯。在另一个实施方案中,从轻质烃流分离至少一种气体组分还可以包括从吸附剂(例如,回收吸附气体流530)释放吸附的气体组分,例如释放乙烷。

在一个实施方案中,所述烃吸附剂包括能够通过变压吸附方法促进烃(例如乙烷)从烃混合物(例如轻质烃流)吸附和解吸的物质、材料和/或化合物。例如,所述烃吸附剂可以包括能够优选以选择性方式吸附烃的物质、材料和/或化合物。通常,所述烃吸附剂可以包括能够选择性吸附气体混合物(例如轻质烃流)的一种或多种烃组分的任何材料。在一个实施方案中,所述烃吸附剂可以在第一压力下选择性吸附一种或多种烃,并且可以在第二压力下选择性解吸(例如,再生、卸载)一种或多种烃,其中所述第一压力大于所述第二压力。

在一个实施方案中,所述烃吸附剂包括沸石咪唑酯骨架(zif)。通常,zif是金属有机骨架(mof)的亚类或亚族,其中zif显示出色的热稳定性。通常,zif包括被有机咪唑连接子连接的四面体配位金属离子。zif因其金属-咪唑酯-金属键角与沸石中si-o-si角的相似性被命名。zif通常被认为将无机沸石的高稳定性与mof的高孔隙率和有机官能度相组合。由于它们的稳定性、广泛的拓扑变化和固有的疏水性,zif对于许多分离应用是非常有吸引力的。对于本文中公开内容来说,zif被定义为具有通常在沸石和/或其它结晶材料中存在的骨架拓扑的微孔结晶结构,其中骨架结构的每个顶点由单个金属离子组成,并且骨架结构的每对连接的相邻顶点由咪唑酯阴离子或咪唑酯阴离子的衍生物的氮原子连接。通常,zif骨架结构限定zif笼/空腔/孔隙。此外,对于本文中公开内容来说,术语“微孔”当用于描述zif或当提及zif时被定义为具有小于约2.0nm或20埃的孔窗尺寸。对于本文中公开内容来说,zif的孔窗是指扩散分子必须通过以便从一个zif笼/空腔/孔隙扩散到相邻的zif笼的开口或“窗口”。此外,对于本文中公开内容来说,zif的孔窗尺寸是一种几何参数,其是指连接相邻的zif笼的窗口的直径,其允许扩散分子从一个zif笼通到相邻的zif笼。zif及其在分离方法中的用途更详细地描述于美国专利no.8,192,709;《美国化学会志(j.am.chem.soc.)》,2010,132,第17704-17706页;《微孔和介孔材料(microporousandmesoporousmaterials)》,2012,147,第135-141页;以及langmuir2013,29,第8592-8600页中;所述文献各自通过全文引用并入本文。

适用于本公开中作为zif结构的一部分的金属的非限制性实例包括zn、co、ni、fe、cu、mg等或其组合。

适合用作本公开中的烃吸附剂的zif的非限制性实例包括zif-7、zif-8、zif-65、zif-67或其组合。

在一个实施方案中,所述zif的特征可能在于孔窗尺寸为约0.2nm至约0.5nm,可选地约0.25nm至约0.45nm,或可选地约0.3nm至约0.4nm。

通常,zif材料可以被认为具有一定程度的骨架灵活性。zif笼相互连接并且包括窗口以使烃进入zif笼并被吸附在这样的笼中。在一些实施方案中,孔窗尺寸可以是使得只有某些烃能够通过窗口进入并被吸附在笼中。不希望被理论限制,某些zif可以在暴露于烃混合物例如乙烷/乙烯混合物时显示开闸效应,从而导致在某些zif上的选择性烃(例如乙烷)吸附。zif、其结构、合成和性质的更详细描述可见于美国专利no.8,314,245中,其通过全文引用并入本文。

在一个实施方案中,适用于本公开中的烃吸附剂包含任何适当几何形状的颗粒(例如,烃吸附剂颗粒、zif颗粒),包括(但不限于)颗粒、球粒、珠粒、空心珠粒、球体、椭圆、纤维、空心纤维、管、空心管、棒、小片、盘、板、带等或其组合。在一个实施方案中,所述烃吸附剂的特征可以是约0.1mm至约5mm、可选地约0.2mm至约2.5mm、或可选地约0.25mm至约1mm的粒度。

在一个实施方案中,所述烃吸附剂还包括载体,其中zif接触所述载体的至少一部分,分布在整个载体中,或其组合,并且由此zif在结构上被载体负载。在一个实施方案中,zif可以设置在载体周围。在一个实施方案中,zif可以与载体相缔合。

所述载体可以由任何合适的材料组成和/或具有任何合适的结构,并且可以是多孔的或无孔的。在一些实施方案中,所述载体可以完全由zif组成。在其它实施方案中,所述载体可以完全由针对烃的(相对)非吸附材料组成。

在一个实施方案中,以所述载体的总体积计,所述载体具有约0体积%至约99体积%、可选地约1体积%至约90体积%、或可选地约10体积%至约75体积%的孔隙率。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,所述载体具有开孔孔隙结构,使得zif可以沉积在载体的孔隙内,从而提供更大的表面积用于烃吸附。通常开孔结构是指以通常含有彼此连接的孔隙的高孔隙率、低密度材料为特征的结构。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,载体开孔结构还能够实现气体混合物(例如,烃混合物,轻质烃流等)通过载体的不受阻碍的流动,并且因此所述气体混合物可以有效地接触zif。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,载体可以提供可促进变压吸附过程的某些特性,例如增强的(例如更快的)热传递。此外,如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,载体还可以提供增强的表面积。

在一个实施方案中,所述载体可以接触zif,其中所述zif包括载体上的层或涂层;其中所述zif可以包埋在载体结构内;等等;或其组合。在一个实施方案中,所述载体包括载体外表面,其中所述载体外表面的至少一部分可以与zif接触。

在一个实施方案中,所述zif可以形成与载体外表面接触的zif层。在一个实施方案中,所述zif层的特征可以是有效地实现变压吸附过程(例如吸附步骤、解吸步骤、清洗步骤)的厚度。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,zif层的厚度可以取决于用于将zif颗粒沉积到载体上的技术、zif粒度分布等。在一些实施方案中,zif层的特征可以是约10nm至约5mm、可选地约100nm至约1mm、可选地约500nm至约500微米、可选地约500nm至约250微米、或可选地约1微米至约100微米的厚度。

在一个实施方案中,所述载体包括薄膜、箔、网、纤维布、编织纤维网、编织丝网、金属编织丝网、聚合物膜、表面处理材料、表面处理金属箔、编织纤维布、泡沫、聚合物泡沫、聚合物泡沫颗粒等,或其组合。

在一些实施方案中,所述载体可以是编织纤维布或纤维网,其中纤维的至少一部分由zif组成,并且其中其余部分由非吸附材料组成。在一些实施方案中,所述烃吸附剂也可以由包埋在载体内的zif晶体或微晶组成。

在一个实施方案中,载体层的尺寸(例如厚度)可以是任何有效尺寸。对于本文中公开内容来说,载体的有效尺寸表示能够至少提供包含烃吸附剂的烃吸附床的预期整体结构在psa过程条件下所需的最小完整性的任何尺寸(例如厚度)。

在一个实施方案中,所述载体包含针对烃的非吸附材料。在这种实施方案中,所述载体可以通过任何合适的处理技术进行处理,以在载体材料上/内并入至少有效量的zif。用于向适用于本公开中的载体施加zif的处理技术的非限制性实例包括洗涂技术、从合成溶液中将zif直接沉积在载体上的原位结晶方法、刀涂、喷雾、喷涂、电沉积、干湿纺丝等。

在一个实施方案中,可以通过洗涂用zif来涂覆载体。典型的洗涂方法包括浆料制备(例如,zif颗粒、合适的粘合剂和任选地增粘剂),通过洗涤或浸渍进行浆料施用,干燥和/或烧结。一旦形成湿涂层,这种涂层必须被干燥并在相对较高的温度(例如,约300℃至约600℃)下烧结以建立涂层组分之间的粘合以及涂层与载体表面之间的粘着。

在一些实施方案中,所述烃吸附剂还可以包含粘合剂,其中所述粘合剂可以促进zif与载体之间的粘着。适用于本公开中的粘合剂的非限制性实例包括结晶聚合物、非结晶聚合物、环氧树脂、热塑性聚合物、粘土、含二氧化硅的材料、含氧化铝的材料、含二氧化钛的材料等,或其组合。在一个实施方案中,所述粘合剂可以具有多孔结构。

在一个实施方案中,所述载体包括多孔材料(例如发泡材料),并且zif可以其中zif颗粒填充载体的多孔结构的至少一部分孔隙的方式施加。例如,含有zif晶体的浆料可以浸泡到多孔载体材料中或通过多孔载体材料压制,然后可以将这种载体干燥和/或煅烧(例如,加热至高温,例如大于约300℃)。

如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,当载体为层形式时,涂覆的载体通常可具有两个相对的主要载体表面,并且这些表面中的一个或两个可以涂覆有zif。

在一个实施方案中,所述烃吸附剂还可以包含添加剂。在这种实施方案中,可以使用添加剂来改善烃在zif内的吸附/解吸和传输性质。在烃吸附剂中适用于本公开中的添加剂的非限制性实例包括沸石、微孔结晶材料、硅酸盐、硅铝磷酸盐(sapo)、铝磷酸盐(alpo)、高热容材料、高导热性材料、金属、导热聚合物、多孔导热聚合物、发泡导热聚合物等,或其组合。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,高热容材料和/或高导热性材料可以帮助捕获和转移在变吸附过程的吸附步骤期间可能产生的热量的至少一部分,从而减少循环过程的持续时间,增加生产量,并进一步提高zif对于所需烃(例如乙烷)的选择性吸附的总体效率。此外,如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,当载体是多孔导热聚合物和/或发泡导热聚合物时,zif可以存在于这种多孔和/或发泡载体材料的孔隙中,由此zif在结构上被载体负载。此外,如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,烃吸附床内的温度变化预计不会很大,并且因此在烃吸附剂内存在高热容材料和/或高导热性材料可以减轻在吸附步骤期间释放的任何热量的影响,而不需要冷却烃吸附床。在一些实施方案中,烃吸附床可以被冷却(例如,外部冷却、夹套冷却、内部冷却、线圈冷却等)。

在一个实施方案中,psa单元500可以包括烃吸附床,其中所述烃吸附床包括烃吸附剂。在一个实施方案中,可以通过使用与本文公开的材料和方法相容的任何合适的方法来组装烃吸附床。在一些实施方案中,每个psa单元可以包括多于一个的烃吸附床,例如两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个烃吸附床。在一些实施方案中,同一psa单元内的所有烃吸附床同时进行相同的步骤,无论所述步骤是吸附步骤、解吸步骤还是清洗步骤。在其它实施方案中,同一psa单元内的烃吸附床可以使得同一psa单元内的不同烃吸附床将在相同时间框内经历不同步骤的方式分开(例如,分离、分隔、隔离等)。例如,在同一psa单元内,一些床将进行吸附步骤,而其它床将进行解吸步骤,而一些其它床将进行清洗步骤等。通常,psa单元表示设计为执行所需步骤(例如吸附步骤、解吸步骤、清洗步骤等)的处理设备的集合。通常,一个psa单元可以包括一个或多个烃吸附床,其中所述烃吸附床可以具有不同的配置,例如可以串联、并联或其组合布置的床。通常,床可以是指材料(例如烃吸附剂材料)的实际装配。然而,术语“床”和“单元”不应被解释为限制性的,并且对于本文中公开内容来说,这些术语可以互换使用。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,本文中具体公开的psa单元和床配置的替代配置是可能的,并且这种替代配置在本公开的范围内。

在一个实施方案中,所述psa单元包括其中可以容纳一个或多个烃吸附床的psa单元结构,并且其中所述psa单元结构可以具有任何合适的几何形状。在一个实施方案中,所述psa单元结构可以具有圆柱形几何形状。

在一个实施方案中,所述烃吸附床的特征可在于床厚度为约0.1英尺(ft)至约20ft、可选地约1ft至约20ft、或可选地约2ft至约10ft。

在一个实施方案中,所述psa单元可以包括气体混合物入口和气体混合物出口。在一些实施方案中,可以通过烃吸附床或用于气体混合物流(例如,轻质烃流、吹扫气体流等)的床提供开放流动通道,其中所述开放流动通道在psa单元的气体混合物入口和气体混合物出口之间可以是连续的。开放流动通道可以包括在结构上向psa单元添加的元件,例如实现气体流动的多孔管、间隔物等;烃吸附剂颗粒之间的空间;烃吸附剂孔隙;载体孔隙;等。在一些实施方案中,气体混合物入口和气体混合物出口可以位于这种psa单元结构的两个相对端之间的psa单元结构的主体上。在其它实施方案中,气体混合物入口和气体混合物出口可位于psa单元结构的大体上相对的两端。在一些其它实施方案中,气体混合物入口和气体混合物出口可位于psa单元结构的任何合适位置中。

在一个实施方案中,psa单元结构可以包括间隔物。通常,间隔物可以在结构的层或片之间,例如烃吸附剂的层之间、烃吸附床之间等提供固定距离。间隔物可以与烃吸附床成一体,或者它们可以是非一体的独立材料。当间隔物与烃吸附床(例如载体)成一体时,则可以在烃吸附床组装期间形成间隔物,例如预定尺寸的凹坑或波纹(例如,在载体内),以提供所需流动通道体积的开放流动通道。当间隔物与烃吸附床不成一体时,则间隔物可以由在psa单元中相对无活性的任何合适的材料构成,并且通常不应该在psa过程条件下分解。适用于本公开中的间隔物材料的非限制性实例包括颗粒例如玻璃微球、适当大小的线等,或其组合。

在一些实施方案中,所述psa单元可以包括填充有烃吸附剂颗粒的psa单元结构,其中所述烃吸附剂颗粒包含在psa单元结构内,例如借助于筛网。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,筛网开口的尺寸小于烃吸附剂颗粒的尺寸。

在其它实施方案中,所述psa单元可以包括堆叠的层状片结构。所述堆叠的层状片结构可以通过首先制备单层子结构,然后自身多次来回折叠直至可以达到最终所希望的堆叠层状片结构来组装。可选地,可以通过简单堆叠单层子结构来组装堆叠的层状片结构。在一个实施方案中,可以将烃吸附剂的层施加至如本文先前所述的载体片。

在其它实施方案中,所述psa单元可以包括多个载体层。在这种实施方案中,所述psa单元还可以包括间隔物,其中所述间隔物可以限定开放流动通道。所述载体层之间的距离可以由间隔物的尺寸限定。

在其它实施方案中,所述psa单元可以包括波纹形式的载体,其中所述载体包括折叠或沟槽。在这种实施方案中,波纹状载体的任一侧或两侧可以包括烃吸附剂。可以在两个相对的波纹状载体层之间形成开放流动通道。

psa单元依靠变压吸附(psa)作为从气体混合物(例如,烃混合物、轻质烃流等)中选择性分离至少一种气体组分的方法。psa过程依赖于如下事实:在压力下,气体倾向于吸附在多孔或微孔吸附材料(例如,烃吸附剂、zif等)的孔隙结构内。

通常,psa利用相对于气体混合物(例如,烃混合物、轻质烃流等)的较不容易吸附的组分(例如,第二烃、乙烯等)优先保留或吸附更容易吸附的组分(例如,第一烃、乙烷等)的固体吸附材料(例如,烃吸附剂、zif等)。psa过程当在特定条件下操作时允许气体混合物中的一种或多种选择性组分(例如,第一烃、乙烷)相对于气体混合物中的一种或多种第二组分(例如,第二烃、乙烯)优先吸附在多孔吸附材料(例如,烃吸附剂、zif)的孔隙结构内。与特定烃吸附剂有关的吸附容量和/或特定组分相比于另一种组分的吸附选择性(即吸附选择性)通常可以通过在特定压力和温度条件下操作psa过程来改善,因为压力和温度都可以在一定程度上影响烃吸附剂的吸附性质。

如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,吸附床(例如,烃吸附床)内的气体吸附通常是放热过程,从而在这种吸附期间导致温度升高。不希望受理论限制,由于在吸附步骤发生下的高压,psa过程的吸附步骤期间的温度升高一般很小。尽管通常不需要,但在一些实施方案中,烃吸附床可以在吸附步骤期间冷却。在解吸步骤中,psa单元中的压力可以降低,从而导致吸附气体的解吸。通过循环变动吸附床的压力,psa方法当与对气体混合物的一种或多种组分具选择性的吸附剂(例如,烃吸附剂、zif)一起使用时,可以用于分离混合物中的气体。

在一些实施方案中,psa和变温吸附(tsa)方法可以彼此结合使用。可以利用组合的psa/tsa方法,例如通过在常规psa方法的较低压力清洗步骤期间增加吸附剂材料的温度以改善在该过程中选择性吸附组分的解吸。然后可以在psa循环的吸附步骤期间降低(或允许降低,例如允许冷却)床温度以改善吸附剂材料的吸附特性。

在一个实施方案中,烃吸附床(例如烃吸附剂)可以通过至少两个步骤重复循环:吸附/负载步骤和解吸/卸载步骤(例如,压力辅助解吸步骤)。烃吸附床的再生或卸载可以通过将psa单元内的压力降低到在吸附步骤期间有效地解吸被烃吸附剂吸附的一种或多种气体的至少一部分的压力来实现。解吸步骤可以使用分压清洗位移(例如变压),例如运行可以在烃吸附床上被加压(例如,通过一个或多个压缩机)的吹扫气体来辅助。对于本文中公开内容来说,涉及变压解吸步骤的方法的任何组合,无论是否与温度变化过程结合使用,都将被称为psa或psa方法。

在一个实施方案中,psa方法可以快速循环进行,在这种情况下,它可以被称为快速循环变压吸附(rcpsa)方法。对于本文中公开内容来说,术语psa和rcpsa可以互换使用。

在一个实施方案中,变压吸附单元的特征可以是循环时间为约10秒至约1小时,可选地约10秒至约50分钟,可选地约15秒至约40分钟,可选地约20秒至约30分钟,可选地约25秒至约20分钟,或可选地约30秒至约10分钟。对于本文中公开内容来说,psa单元的循环时间可以定义为两个连续的吸附步骤开始之间的时间,例如,完成连续的吸附步骤、解吸步骤和清洗步骤所需的时间框架。

在一个实施方案中,psa方法可以在包括烃吸附床的psa单元中进行,其中所述烃吸附床包含zif,其中第一烃包含饱和烃(例如乙烷),其中第二烃包含烯烃(例如乙烯)。

在一个实施方案中,在吸附步骤期间的第一烃的分压高于在解吸步骤期间的第一烃的分压,从而允许在解吸步骤期间回收第一烃的至少一部分,并允许通过消耗吸附组分使烃吸附剂再生,其中所述再生的烃吸附剂可以在随后的吸附步骤中重新使用。在一个实施方案中,可以通过与吸附步骤期间psa单元中的总压力(例如,烃吸附床所经受/暴露的总压力;第一压力)相比,降低解吸步骤期间psa单元中的总压力(例如,烃吸附床所经受/暴露的总压力;第二压力),来降低第一烃的分压。

在一个实施方案中,psa方法可以包括吸附步骤(例如负载步骤)、解吸步骤(例如卸载步骤)和清洗步骤。在一个实施方案中,吸附步骤(例如,使轻质烃流与清洗烃吸附剂接触的步骤2600)可以在第一压力下发生并且解吸步骤(例如,使负载烃吸附剂与吹扫气体流接触的步骤2700)可以在第二压力下发生。在一个实施方案中,清洗步骤(例如,使烃吸附剂与吹扫气体流接触的步骤2800)可以在第一压力下或第一压力附近发生。

在一个实施方案中,所述第一压力可以在约600kpa至约3,000kpa、可选地约1,000kpa至约2,700kpa、或可选地约1,500kpa至约2,500kpa的范围内。

在一个实施方案中,所述第二压力可以在约10kpa至约500kpa、可选地约50kpa至约150kpa、或可选地约75kpa至约125kpa的范围内。

在一个实施方案中,所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa,可选地大于约1,000kpa,或可选地大于约2,000kpa。

在一个实施方案中,所述psa方法(例如,吸附步骤、解吸步骤、清洗步骤)可以在约-30℃至约50℃、可选地约-25℃至约30℃、或可选地约-20℃至约25℃的温度下发生。对于本文中公开内容来说,psa过程的温度被认为在循环过程中不会显著改变,例如,psa过程的温度不会以干扰执行吸附步骤、解吸步骤和/或清洗步骤的方式改变。在一个实施方案中,吸附步骤的特征可在于初始温度(例如,在吸附步骤开始时的温度)和最终温度(例如,在吸附步骤结束时的温度)。在一些实施方案中,初始温度与最终温度之间的差异(其中从较大值减去较小值)可以是小于约25℃,可选地小于约20℃,可选地小于约15℃,可选地小于约10℃,可选地小于约9℃,可选地小于约8℃,可选地小于约7℃,可选地小于约6℃,可选地小于约5℃,可选地小于约4℃,可选地小于约3℃,可选地小于约2℃,或可选地小于约1℃。

在一个实施方案中,在吸附步骤(例如吸附步骤2600)期间可以使轻质烃流与烃吸附剂(例如清洗烃吸附剂)接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流。在这种实施方案中,吸附步骤可以在第一压力下发生。在一些实施方案中,所述轻质烃流的特征可在于压力为约600kpa至约3,000kpa,可选地约1,000kpa至约2,700kpa,或可选地约1,500kpa至约2,500kpa。在其它实施方案中,在使轻质烃流与清洗烃吸附剂接触的步骤2600之前,所述轻质烃流可以被加压(例如,通过一个或多个压缩机)至约600kpa至约3,000kpa、可选地约1,000kpa至约2,700kpa、或可选地约1,500kpa至约2,500kpa的压力。

参考图1a和/或图1b的实施方案,从蒸馏塔(350和/或301)排出的轻质烃流(380和/或304)可以具有低于第一压力的压力。在这种实施方案中,在轻质烃流的至少一部分与烃吸附剂接触之前,轻质烃流可以任选地被加压(例如,通过一个或多个压缩机)至大约第一压力。例如,在与烃吸附剂接触之前,可将轻质烃流送至一个或多个压缩机以进行加压。

在一些实施方案中,在使轻质烃流与清洗烃吸附剂接触的步骤2600期间,可以将惰性气体(例如,不会吸附在烃吸附剂上的气体或气体混合物;吹扫气体;废吹扫气体;等)引入到psa单元。在这些实施方案中,惰性气体可以包含异丁烷和/或氮气。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,在步骤2600期间将惰性气体(例如吹扫气体)与轻质烃流一起引入到psa单元可以使所述psa单元中的压力增加至所需值(例如第一压力)。

在一个实施方案中,烃吸附剂可以选择性吸附乙烷(相对于乙烯)。不希望受理论限制,对于给定压力和温度,可以基于下式s=(x1/x2)(y2/y1)来计算第一化合物(例如第一烃,例如乙烷)相对于第二化合物(例如第二烃,例如乙烯)的吸附选择性(s),其中x1和x2分别是第一化合物和第二化合物在吸附相中的摩尔分数,其中y1和y2分别是第一化合物和第二化合物在本体或气相中的摩尔分数,并且其中给出报道选择性的压力和温度的所有摩尔分数。

在一个实施方案中,所述烃吸附剂的特征可在于如通过在298k下和在第一压力下的体积吸附所测定的乙烷相对于乙烯的吸附选择性等于或大于约2,可选地大于约5,可选地大于约7,或可选地大于约10。在一个实施方案中,非吸附气体流520可以包含回收乙烯,例如,存在于轻质烃流中并且随后通过非吸附气体流回收的乙烯。

在一个实施方案中,非吸附气体流520还可包含少量的乙烷(例如,不会被烃吸附剂吸附的乙烷)。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,氮气和异丁烷将不会被烃吸附剂吸附,并且因此特别选择用于选择性吸附乙烷的烃吸附剂。所述烃吸附剂可以吸附少量的乙烯,然而,如烃吸附剂的乙烷相对于乙烯的吸附选择性所示,烃吸附剂吸附的乙烯量远远低于烃吸附剂吸附的乙烷量。

在一个实施方案中,回收乙烯包含轻质烃流的乙烯的至少一部分。在一个实施方案中,回收乙烯与轻质烃流的乙烯的摩尔比可以是约0.1至约1,可选地约0.3至约0.9,或可选地约0.4至约0.8。

在一个实施方案中,pep方法2000通常可以包括使负载烃吸附剂与吹扫气体流接触以得到烃吸附剂和回收吸附气体流的步骤2700。使负载烃吸附剂与吹扫气体流接触可得到烃吸附剂(例如,无载烃吸附剂、再生烃吸附剂等)和回收吸附气体流530,其中所述吹扫气体扫除解吸乙烷。在一个实施方案中,包含解吸乙烷的回收吸附气体流的至少一部分可以再循环到乙烯生产过程。

如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,吹扫气体可以用于以下三个步骤中的每个:吸附步骤、解吸步骤和/或清洗步骤。在吸附步骤中,进料流(例如,轻质烃流380、304)可以连通到psa单元(例如psa单元500),并且吹扫气体(例如吹扫气体流510)也可以连通到psa单元以辅助整个过程条件,例如满足psa单元内的压力要求(例如第一压力)。在吸附步骤中,吹扫气体的组分的至少一部分可以与其它非吸附烃(例如,第二烃、乙烯等)一起在非吸附气体流中回收,因为吹扫气体组分不会吸附在烃吸附剂上。此外,在解吸步骤中,psa单元中的压力与解吸步骤相比较低(例如,第二压力相对于第一压力),并且吹扫气体可以连通到psa单元以推动吸附气体(例如,吸附第一烃、吸附乙烷等)。在解吸步骤中,吹扫气体组分的至少一部分可以与解吸烃(例如,解吸第一烃、解吸乙烷等)一起回收在回收吸附气体流中。此外,在清洗步骤中,吹扫气体可以连通到psa单元以清洗psa单元,其中吹扫气体提供psa单元内的压力(例如第一压力)增加。在解吸步骤中,吹扫气体组分的至少一部分可以回收在废吹扫气体中,其中所述废吹扫气体的组成可以与吹扫气体的组成大致相同。

在一个实施方案中,在解吸步骤中吹扫气体流510可以连通到psa单元500以有助于回收吸附的烃(例如吸附乙烷)。不希望受理论限制,吹扫气体(例如异丁烷和/或氮气)通常流过烃吸附床的任何开放空间(例如,开放流动通道、烃吸附剂颗粒之间的空间、烃吸附剂孔隙、载体孔隙等),并且带走在其路径中遇到的任何解吸烃(例如解吸乙烷)。

在一个实施方案中,在使负载烃吸附剂与吹扫气体流接触的步骤2700中,可以使psa单元中的压力降至第二压力。在一些实施方案中,所述第二压力可以是大气压力。在这种实施方案中,吹扫气体的压力可以是第二压力(例如大气压力)。如本领域技术人员将理解的,大气压力可以定义为通过地球大气层上方的空气重量施加在表面上的每单位面积的力,并且因此大气压力可以根据在地球上的位置而变化。一般来说,大气压力可以认为具有约100-110kpa的值。

在一个实施方案中,可以使负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体在第二压力下接触,得到无载烃吸附剂和解吸乙烷,其中所述解吸乙烷包含所述吸附乙烷的至少一部分。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,与乙烷一起被烃吸附剂少量吸附的任何其它烃(例如乙烯)的至少一部分也将在解吸步骤2700期间解吸,并且将与解吸乙烷一起被吹扫气体吹扫。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,取决于第二压力的值,吸附烃(例如吸附乙烷)的全部量将不可能在解吸步骤期间解吸。根据烃对烃吸附剂的亲和力,在第一psa循环之后,一些量的烃(例如残留烃、乙烷、乙烯等)可以在整个另外的吸附/解吸/清洗循环中保持被烃吸附剂吸附。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,烃吸附剂任选地可以被煅烧(例如,加热到高温,例如大于约300℃)以除去残留的吸附烃,然后返回到pep过程中。

在一个实施方案中,回收吸附气体流530包含吹扫气体和回收乙烷,其中所述回收乙烷包含解吸乙烷的至少一部分。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,回收吸附气体流中存在的乙烯的任何量极低并且其存在是由于少量的乙烯被烃吸附剂吸附。对于本文中公开内容来说,回收吸附气体流主要含有吹扫气体和乙烷。

在一个实施方案中,解吸乙烷包含吸附乙烷的至少一部分。在一个实施方案中,所述吸附乙烷包含轻质烃流的乙烷的至少一部分。在一个实施方案中,解吸乙烷包含轻质烃流的乙烷的至少一部分。在一个实施方案中,解吸乙烷与轻质烃流的乙烷的摩尔比可以是约0.1至约1,可选地约0.3至约0.9,或可选地约0.4至约0.8。

在一个实施方案中,pep方法2000通常可以包括使烃吸附剂与吹扫气体流接触以得到清洗烃吸附剂和废吹扫气体的步骤2800。对于本文中公开内容来说,清洗步骤2800也可以被称为“起动步骤”或“加压步骤”。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,清洗步骤2800以及解吸步骤2700有助于烃吸附床再生以用于psa过程的后续吸附步骤2600中。在一个实施方案中,废吹扫气体包含吹扫气体和残留烃,其中所述残留烃包含在使负载烃吸附剂与吹扫气体流接触的步骤2700中未被吹扫气体除去的任何烃的至少一部分。在这种实施方案中,残留烃包含乙烷、乙烯或其组合。在一个实施方案中,使烃吸附剂与吹扫气体流接触的步骤2800在第一压力下发生。

在一个实施方案中,在使负载烃吸附剂与吹扫气体流接触的步骤2700中利用的吹扫气体具有大约第二压力的压力。在这种实施方案中,在使烃吸附剂与吹扫气体流接触的步骤2800之前,吹扫气体可以被加压(例如,通过一个或多个压缩机)至大约第一压力。例如,在步骤2800中与烃吸附剂接触之前,吹扫气体流可以被送至一个或多个压缩机以进行加压。

不希望受理论限制,吹扫气体(例如异丁烷和/或氮气)通常流过烃吸附床的任何开放空间(例如,开放流动通道、烃吸附剂颗粒之间的空间、烃吸附剂孔隙、载体孔隙等),并且带走在其路径中遇到的任何残留烃(例如,乙烷、乙烯等)。此外,不希望受理论限制,吹扫气体确保整个烃吸附床中的压力大约是第一压力。

在一个实施方案中,废吹扫气体包含以废吹扫气体的总重量计小于约10重量%、可选地小于约9重量%、可选地小于约8重量%、可选地小于约7重量%、可选地小于约6重量%、可选地小于约5重量%、可选地小于约4重量%、可选地小于约3重量%、可选地小于约2重量%、可选地小于约1重量%的量的残留烃。废吹扫气体可以在清洗步骤2800期间从psa单元500中排出;回收吸附气体流530可以在解吸步骤2700期间从psa单元500中排出;并且非吸附气体流520可以在吸附步骤2600期间从psa单元500中排出。在一些实施方案中,回收吸附气体流530和/或废吹扫气体可以被送至燃烧。

在一个实施方案中,废吹扫气体的至少一部分可以再循环至吹扫气体流,例如再循环至在清洗步骤2800中利用的吹扫气体流,再循环至在解吸步骤2700中利用的吹扫气体流,再循环至在吸附步骤2600中利用的吹扫气体流等。

在一个实施方案中,可以在使轻质烃流与清洗烃吸附剂接触的步骤2600期间使废吹扫气体与轻质烃流的至少一部分接触。在这种实施方案中,可以在使轻质烃流与清洗烃吸附剂接触的步骤2600之前使废吹扫气体与吹扫气体流组合。

在一个实施方案中,包括选择性分离第一烃(例如,副产物烃、副产物乙烷)与第二烃(例如,未反应的单体、未反应的乙烯)的用于在聚合物生产系统(例如聚乙烯生产系统)中进行组分分离的方法(例如psa方法)可以是循环或环流方法(例如psa循环方法),其中所述循环方法可以包括三个步骤:吸附步骤2600、解吸步骤2700和清洗步骤2800。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,使烃吸附剂与吹扫气体流接触的清洗步骤2800是烃吸附床在循环通过吸附步骤、解吸步骤和清洗步骤之前必须经历的起动步骤。此外,如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,清洗步骤2800“起动”烃吸附剂以进入psa循环过程以进行组分分离。此外,如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,虽然psa循环方法所包括的第一步骤可以被定义为吸附步骤,但是这种吸附步骤需要清洗烃吸附剂,从而使得烃吸附床在进入包括吸附步骤、解吸步骤和清洗步骤的psa循环之前必须进行清洗或起动(例如,进行清洗步骤2800)。

此外,如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,可以通过在线或实时监测流出气体流来决定步骤(例如,吸附步骤、解吸步骤、清洗步骤)何时结束以及将psa单元循环/移动至后续步骤的时间。这种在线监测可以通过使用任何合适的分析工具和方法来实现,例如气相色谱法、质谱法、火焰离子化检测器等,或其组合。例如,在吸附步骤期间,可以监测非吸附气体流,并且非吸附气体流的乙烷含量的增加可能表明是时候将psa单元循环到解吸步骤。类似地,例如,在解吸步骤期间,可以监测回收吸附气体流,并且回收吸附气体流中乙烷含量的下降可能表明是时候将psa单元循环到清洗步骤。

在一个实施方案中,psa单元包括设置在其中的至少一个烃吸附床。在一些实施方案中,psa单元包括设置在其中的多个烃吸附床。虽然psa单元将在并联操作的两个和/或三个psa单元的上下文中进行详细讨论,但是应当理解,可以使用任何合适数量的psa单元来处理气体流(例如,轻质烃流、气体混合物、烃混合物等),例如一个、二个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个psa单元。

在一个实施方案中,psa系统可以包括并联操作的约2至约8个变压吸附单元,可选地并联操作的约3至约7个变压吸附单元,或可选地并联操作的约4至约6个变压吸附单元。

在一个实施方案中,如图1a和/或图1b中所示的psa单元500包括并联操作的至少两个psa单元。

参考图4a的实施方案,公开了第一psa系统501。psa系统501通常包括并联操作的两个psa单元。psa系统501通常包括第一psa单元505和第二psa单元506。在一个实施方案中,第一psa单元505和第二psa单元506可以并行或同时操作。例如,吸附步骤2600(例如,使轻质烃流与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流)可以在第一psa单元505中在第一压力下发生并且解吸步骤2700(例如,使负载烃吸附剂与吹扫气体流接触,得到烃吸附剂和回收吸附气体流)可以在第二psa单元506中在第二压力下发生,其中所述第一psa单元和所述第二psa单元是并联操作的。在一个实施方案中,在解吸步骤2700之后,清洗步骤2800(例如,使烃吸附剂与吹扫气体流接触,得到清洗烃吸附剂和废吹扫气体)可以在第二psa单元中在第一压力下发生。在一些实施方案中,清洗步骤2800可以在第二psa单元中发生,而第一psa单元仍在进行吸附步骤2600。在其它实施方案中,清洗步骤2800可以在第二psa单元中发生,而第一psa单元在吸附步骤2600之后进行解吸步骤2700。

在一个实施方案中,第一psa系统501可以包括第一psa单元505和第二psa单元506,其中第一psa单元505正在进行解吸步骤2700(在吸附步骤2600之后),并且其中第二psa单元506正在进行吸附步骤2600(在解吸步骤2700和清洗步骤2800之后)。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,随着psa单元循环通过psa方法,每个psa单元将连续循环通过循环步骤中的每一个:吸附步骤、解吸步骤和清洗步骤,其中psa单元被偏置,使得在任何给定时间,一个单元即将进行或正进行吸附步骤,从而提供连续过程。

参考图4a的实施方案,轻质烃流381(例如,图1a中的轻质烃流380和/或图1b中的轻质烃流304)可以连通到在第一压力下操作的第一psa单元505。任选地,在吸附步骤2600期间,吹扫气体流511可以连通到第一psa单元505。非吸附气体流521(例如,图1a和/或图1b中的非吸附气体流520)可以从第一psa单元505连通到inru601(例如,图1a和/或图1b中的inru600)。包括氮气602(例如,图1a和/或图1b中的氮气615)的气体流611(例如,图1a和/或图1b中的气体流610)可以从inru601排出。氮气602的至少一部分可以再循环604到第一psa单元505,例如通过吹扫气体流511(例如,图1a和/或图1b中的吹扫气体流510),和/或再循环605到第二psa单元506,例如通过吹扫气体流512(例如,图1a和/或图1b中的吹扫气体流510)。包含异丁烷和乙烯(例如,图1a和/或图1b中的异丁烷和乙烯625)的气体流(例如,图1a和/或图1b中的气体流620)可以从inru601排出。

在一个实施方案中,当第一psa单元505循环通过解吸步骤2700时,吹扫气体流511可以连通到第一psa单元505,并且回收吸附气体流531(例如,图1a和/或图1b中的回收吸附气体流530)可以从第一psa单元505排出。

参考图4a的实施方案,吹扫气体流512可以连通到在第二压力下操作的第二psa单元506。回收吸附气体流532(例如,图1a和/或图1b中的回收吸附气体流530)可以在解吸步骤2700期间从第二psa单元506排出。

在一个实施方案中,当第二psa单元506循环通过吸附步骤2600时,轻质烃流382(例如,图1a中的轻质烃流380和/或图1b中的轻质烃流304)可以连通到第二psa单元506,并且非吸附气体流522(例如,图1a和/或图1b中的非吸附气体流520)可以从第二psa单元506连通到inru601。

在一个实施方案中,如图1a和/或图1b中所示的psa单元500包括并联操作的至少三个psa单元。

参考图4b的实施方案,公开了第二psa系统502,其具有与psa系统501共同的多个系统组件。在图4b所示的替代实施方案中,第二psa系统502包括并联操作的三个psa单元(相对于psa系统501的并联操作的两个psa单元)。psa系统502通常包括第一psa单元505、第二psa单元506和第三psa单元507。在一个实施方案中,第一psa单元505、第二psa单元506和第三psa单元507可以并行或同时操作。例如,吸附步骤2600可以在第一psa单元505中在第一压力下发生;解吸步骤2700可以在第二psa单元506中在第二压力下发生;并且清洗步骤2800(例如,使烃吸附剂与吹扫气体流接触,得到清洗烃吸附剂和废吹扫气体)可以在第三psa单元507中在第一压力下发生;其中所述第一psa单元、所述第二psa单元和所述第三psa单元是并联操作的,并且其中第一压力大于第二压力。

在一个实施方案中,第二psa系统502可以包括第一psa单元505、第二psa单元506和第三psa单元507,其中第一psa单元505正在进行解吸步骤2700(在吸附步骤2600之后),其中第二psa单元506正在进行清洗步骤2800(在解吸步骤2700之后),并且其中第三psa单元507正在进行吸附步骤2600(在清洗步骤2800之后)。在一个实施方案中,第二psa系统502可以包括第一psa单元505、第二psa单元506和第三psa单元507,其中第一psa单元505正在进行清洗步骤2800(在解吸步骤2700之后),其中第二psa单元506正在进行吸附步骤2600(在清洗步骤2800之后),并且其中第三psa单元507正在进行解吸步骤2700(在吸附步骤2600之后)。如本领域技术人员将理解的,并且借助于本公开内容,随着psa单元循环通过psa过程,每个psa单元将连续循环通过循环步骤中的每一个:吸附步骤、解吸步骤和清洗步骤,其中psa单元被偏置,使得在任何给定时间,一个单元即将进行或正进行吸附步骤,从而提供连续过程。

参考图4b的实施方案,吹扫气体流513(例如,图1a和/或图1b中的吹扫气体流510)可以连通到在第一压力下操作的第三psa单元507。废吹扫气体540可以在清洗步骤2800期间从第三psa单元507排出。废吹扫气体540的至少一部分可以再循环541到第一psa单元和/或再循环542到第二psa单元,例如分别通过吹扫气体流511和/或吹扫气体流512。

在一个实施方案中,当第三psa单元507循环通过吸附步骤2600时,轻质烃流383(例如,图1a中的轻质烃流380和/或图1b中的轻质烃流304)可以连通到第三psa单元507,并且非吸附气体流523(例如,图1a和/或图1b中的非吸附气体流520)可以从第三psa单元507连通到inru601。在这种实施方案中,氮气602中的至少一部分可以再循环606到第三psa单元507,例如通过吹扫气体流513(例如,图1a和/或图1b中的吹扫气体流510)。

在一个实施方案中,当第三psa单元507循环通过解吸步骤2700时,吹扫气体流513可以连通到第三psa单元507,并且回收吸附气体流533(例如,图1a和/或图1b中的回收吸附气体流530)可以从第三psa单元507排出。

在一个实施方案中,pep方法2000通常可以包括将非吸附气体流分离成氮气流以及异丁烷和乙烯流的步骤2900。参考图1a和/或图1b的实施方案,非吸附气体流520可以从psa单元500连通到inru600。可以在inru600中将非吸附气体流520分离成氮气流610以及异丁烷和乙烯流620(包括异丁烷和乙烯625)。

在一个实施方案中,inru600可以包括膜回收单元、变压吸附单元、制冷单元等。inru600可以将非吸附气体流分离成氮气流610以及异丁烷和乙烯流620。

在一个实施方案中,氮气流610的至少一部分可以再循环616到清洗塔400,例如通过清洗气体流410。在一个实施方案中,氮气流610的至少一部分可以再循环617到psa单元500,例如通过吹扫气体流510。此外,新鲜氮气可以被添加到包括清洗气体流410的氮气回路和/或psa单元500中,以补偿在清洗塔400中、psa单元500中和/或inru600中的氮气损失。

在一些实施方案中,包含乙烯的异丁烷和乙烯625的至少一部分可以被加压(例如,通过一个或多个压缩机)并再引入626(例如,如图1a和/或图1b中所示)到pep方法中(例如,浆料环流反应器系统100中),例如通过试剂流110。在一些实施方案中,可以将再引入流626连通到提纯器102。在其它实施方案中,包含乙烯的异丁烷和乙烯625的至少一部分可以任选地在热交换器中冷却并且收集在再循环缓冲罐中以进料至反应器(例如,反应器104、反应器106)。

附图中所示的各种实施方案可以被简化,并且可以不示出诸如热交换器、泵和压缩机的常用设备;然而,本领域技术人员将认识到所公开的方法和系统可包括在整个聚合物制造中通常使用的这种设备。

本领域技术人员将认识到,工业和商业聚乙烯制造方法可能需要一个或多个、通常几个压缩机或类似装置。这些压缩机用于整个聚乙烯制造中,例如在聚合期间对反应器104、106加压。此外,本领域技术人员将认识到,聚乙烯制造方法包括一个或多个脱氧器和/或类似的脱氧装置。例如用于提纯溶剂或反应物和/或用于清洗反应器的氧气。因此,因为基础结构和支撑物例如提供电力并维持已经存在于商业聚乙烯制造工厂内的压缩机和/或脱氧器,所以重新分配用于所公开系统中的这些可用资源的一部分可能需要很少的(如果存在的话)额外的资本支出,以并入所公开的系统和或方法中。

此外,由于压缩机、脱氧器和各种其它组件已经在各种聚乙烯方法和系统中使用,因此这种装置的操作增加的机会可以提高聚乙烯生产系统和方法的总体效率。例如,当pep方法或系统的一部分离线进行维护和/或修理时,所述系统的其它部分(例如,压缩机、脱氧器、反应器等)可以继续根据当前的方法提供服务。用于操作所公开的pep系统和/或方法的操作和/或重新分配资源从而可以提高常规系统的使用效率。

在一个实施方案中,在聚合物生产系统(例如聚乙烯生产系统)中进行组分(例如烃)分离的方法可以包括以下步骤:(a)将聚合产物流分离成气体流和聚合物流;(b)在一个或多个蒸馏塔中处理所述气体流,得到轻质烃流,其中所述轻质烃流包含乙烯和乙烷;(c)使所述轻质烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述乙烷的至少一部分在约2,200kpa的压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附乙烷,其中所述非吸附气体流包含回收乙烯,其中所述回收乙烯包含所述轻质烃流的所述乙烯的至少一部分,其中所述轻质烃流的特征在于温度为约-25℃,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在约2,200kpa的压力下的体积吸附所测定的乙烷相对于乙烯的吸附选择性等于或大于约2,并且其中所述烃吸附剂包括选自zif-7、zif-8或者zif-7和zif-8的沸石咪唑酯骨架(zif);(d)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在约110kpa的压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流.其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸乙烷的至少一部分,其中所述解吸乙烷包含所述吸附乙烷的至少一部分,并且其中所述吹扫气体流包含异丁烷和/或氮气;和(e)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在约2,200kpa的压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

在一个实施方案中,烃回收方法可以包括以下步骤:(a)提供包含第一烃和第二烃的烃流,其中所述第一烃是饱和烃,并且其中所述第二烃是烯烃;(b)使所述烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述第一烃的至少一部分在第一压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附第一烃,并且其中所述非吸附气体流包含回收第二烃,其中所述回收第二烃包含所述烃流的所述第二烃的至少一部分,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的所述第一烃相对于所述第二烃的吸附选择性等于或大于约2;(c)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在第二压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸第一烃的至少一部分,其中所述解吸第一烃包含所述吸附第一烃的至少一部分,并且其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa;和(d)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在所述第一压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。在这种实施方案中,所述第一烃可以包含乙烷,所述第二烃可以包含乙烯,并且所述吹扫气体可以包含异丁烷和/或氮气。

在一个实施方案中,变压吸附系统可以包括至少两个变压吸附单元,其中所述吸附步骤、所述解吸步骤和所述清洗步骤在所述至少两个变压吸附单元之间偏置(不同时出现在同一psa单元内);其中所述至少两个变压吸附单元是并联操作的;其中所述变压吸附单元包括设置在其中的至少一个烃吸附床;其中所述烃吸附床包括烃吸附剂;其中使所述烃吸附剂与吹扫气体流接触,得到清洗烃吸附剂;其中所述变压吸附单元在第一压力下吸附,其中所述清洗烃吸附剂吸附第一烃,得到包含吸附第一烃的负载烃吸附剂和包含第二烃的非吸附气体流;其中所述烃吸附剂的如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的所述第一烃相对于所述第二烃的吸附选择性等于或大于约2;其中所述变压吸附单元在第二压力下再生,其中所述负载烃吸附剂得以再生,得到无载烃吸附剂,和解吸第一烃;其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa;并且其中使所述无载烃吸附剂与吹扫气体流接触,得到清洗烃吸附剂。在这种实施方案中,所述第一烃可以包含乙烷,所述第二烃可以包含乙烯,并且所述烃吸附床可以具有约1ft至约20ft的床厚度。

在一个实施方案中,所公开系统(例如,pep系统1000、pep系统1001)和/或方法(例如,pep方法2000)中的一种或多种,当与缺乏psa单元中的乙烯回收步骤的其它类似系统和/或方法相比时,可以有利地显示一种或多种系统和/或方法特性的改进。在一个实施方案中,如本文所公开的psa单元可以有利地允许回收大部分乙烯,否则乙烯将由于这种系统或方法的常规操作而损失,例如通过燃烧。在一个实施方案中,一个或多个所公开的系统可以允许回收以来自轻质烃流的乙烯的总重量计至多约75%、可选地至多约85%、可选地至多约90%、可选地至多约95%,否则乙烯将损失。乙烯(例如未反应的乙烯单体)的这部分的回收可以产生显著的经济效益,例如,通过提高乙烯的使用效率和减少与乙烯获得相关的资本输入。

在一个实施方案中,如本文所公开的psa单元可以有利地降低通过再循环流(例如流626)返回到聚合反应器(例如反应器104和/或106)的乙烷量。通过降低到达聚合反应器的流中所含的乙烷量,可以提高聚乙烯生产的总体效率(例如,通过提高环流反应器中的乙烯浓度而不达到始沸点)。例如,降低流中的乙烷量可以提高聚合反应器效率,提高催化剂效率,减少聚合物污染,降低聚合停机时间,改进双峰聚合物类型的生产,改进共聚物的生产,或其组合。

在一个实施方案中,如本文所公开的psa单元可以有利地减少由于通过这种压缩机的气体流量的减少而对inru的压缩机的负荷。在inru包括变压吸附床的一些实施方案中,由于进入inru的气体流中的乙烷含量降低,这样的床可以有利地显示出增加的异丁烷吸附能力。在其中inru包括膜回收单元的其它实施方案中,由于进入inru的气体流中的乙烷含量降低,这种膜可有利地显示异丁烷的生产量增加。如本文公开的用于生产聚乙烯聚合物的系统和/或方法的额外优点对于查看本公开内容的本领域技术人员来说可以是显而易见的。

对于从本申请提交的任何美国国家阶段来说,本公开中提及的所有出版物和专利通过全文引用并入本文,以描述和公开那些出版物中描述的构建体和方法,其可结合本公开的方法使用。本文所讨论的任何出版物和专利仅在本申请的提交日期之前为其公开内容而提供。本文中的任何内容都不能被解释为承认本发明人因为在先发明而无权先于该公开内容。

其它公开内容

第一实施方案,其是用于在聚合物生产系统中进行组分分离的方法,所述方法包括:

(a)将聚合产物流分离成气体流和聚合物流;

(b)在一个或多个蒸馏塔中处理所述气体流,得到轻质烃流,其中所述轻质烃流包含乙烯和乙烷;

(c)使所述轻质烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述乙烷的至少一部分在第一压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附乙烷,并且其中所述非吸附气体流包含回收乙烯,其中所述回收乙烯包含所述轻质烃流的所述乙烯的至少一部分;

(d)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在第二压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸乙烷的至少一部分,并且其中所述解吸乙烷包含所述吸附乙烷的至少一部分;和

(e)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在所述第一压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

第二实施方案,其是第一实施方案所述的方法,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的乙烷相对于乙烯的吸附选择性等于或大于约2。

第三实施方案,其是第一至第二实施方案中的任一项所述的方法,其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa。

第四实施方案,其是第一至第三实施方案中的任一项所述的方法,其中所述第一压力是约600kpa至约3,000kpa。

第五实施方案,其是第一至第四实施方案中的任一项所述的方法,其中(c)使所述轻质烃流与所述清洗烃吸附剂接触,(d)使所述负载烃吸附剂与所述吹扫气体流接触,和(e)使所述无载烃吸附剂与所述吹扫气体流接触在约-30℃至约50℃的温度下进行。

第六实施方案,其是第一至第五实施方案中的任一项所述的方法,其中通过(b)处理所述气体流获得的所述轻质烃流具有约600kpa至约3,000kpa的压力。

第七实施方案,其是第一至第六实施方案中的任一项所述的方法,其中通过(b)处理所述气体流获得的所述轻质烃流在(c)与所述清洗烃吸附剂接触之前被进一步加压到约600kpa至约3,000kpa的压力。

第八实施方案,其是第一至第七实施方案中的任一项所述的方法,其中解吸乙烷与所述轻质烃流中的乙烷的摩尔比是约0.1至约1。

第九实施方案,其是第一至第八实施方案中的任一项所述的方法,其中回收乙烯与所述轻质烃流中的乙烯的摩尔比是约0.1至约1。

第十实施方案,其是第一至第九实施方案中的任一项所述的方法,其中在(c)与所述清洗烃吸附剂接触期间,使所述吹扫气体流的至少一部分和/或所述废吹扫气体的至少一部分与所述轻质烃流的至少一部分接触。

第十一实施方案,其是第一至第十实施方案中的任一项所述的方法,其中所述吹扫气体流包含异丁烷和/或氮气。

第十二实施方案,其是第一至第十一实施方案中的任一项所述的方法,其中所述非吸附气体流的至少一部分被分离成氮气流以及异丁烷和乙烯流。

第十三实施方案,其是第十二实施方案所述的方法,其中所述异丁烷和乙烯流的至少一部分作为聚合物生产系统的试剂再循环。

第十四实施方案,其是第十二至第十三实施方案中的任一项所述的方法,其中所述氮气流的至少一部分被再循环到所述吹扫气体流。

第十五实施方案,其是第十二至第十四实施方案中的任一项所述的方法,其中所述氮气流的至少一部分被再循环到接触所述聚合物流的至少一部分的清洗气体流。

第十六实施方案,其是第一至第十五实施方案中的任一项所述的方法,其中所述气体流的至少一部分被蒸馏成包含无烯烃异丁烷的轻质蒸馏塔底流,其中所述轻质蒸馏塔底流的至少一部分被再循环到所述吹扫气体流。

第十七实施方案,其是第一至第十六实施方案中的任一项所述的方法,其中所述废吹扫气体的至少一部分被再循环到所述吹扫气体流。

第十八实施方案,其是第一至第十七实施方案中的任一项所述的方法,其中所述回收吸附气体流的至少一部分被再循环到乙烯生产过程。

第十九实施方案,其是第一至第十八实施方案中的任一项所述的方法,其中所述烃吸附剂是变压吸附单元的一部分。

第二十实施方案,其是第一至第十九实施方案中的任一项所述的方法,其中(c)使所述轻质烃流与所述清洗烃吸附剂在变压吸附单元中发生接触。

第二十一实施方案,其是第十九实施方案所述的方法,其中所述变压吸附单元的特征在于循环时间为约10秒至约1小时。

第二十二实施方案,其是第十九至第二十一实施方案中的任一项所述的方法,其中约2至约8个变压吸附单元是并联操作的。

第二十三实施方案,其是第一至第二十二实施方案中的任一项所述的方法,其中(c)使所述轻质烃流与所述清洗烃吸附剂在第一变压吸附单元中接触,和(d)使所述负载烃吸附剂与所述吹扫气体流接触,和(e)使所述无载烃吸附剂与所述吹扫气体流在第二变压吸附单元中接触,其中所述第一变压吸附单元和所述第二变压吸附单元是并联操作的。

第二十四实施方案,其是第一至第二十三实施方案中的任一项所述的方法,其中(c)使所述轻质烃流与所述清洗烃吸附剂在第一变压吸附单元中接触;(d)使所述负载烃吸附剂与所述吹扫气体流在第二变压吸附单元中接触;和(e)使所述无载烃吸附剂与所述吹扫气体流在第三变压吸附单元中接触,其中所述第一变压吸附单元、所述第二变压吸附单元和所述第三变压吸附单元是并联操作的。

第二十五实施方案,其是第一至第二十四实施方案中的任一项所述的方法,其中所述烃吸附剂包括沸石咪唑酯骨架(zif)。

第二十六实施方案,其是第二十五实施方案所述的方法,其中所述沸石咪唑酯骨架的特征在于孔窗尺寸为约0.2nm至约0.5nm。

第二十七实施方案,其是第二十五至第二十六实施方案中的任一项所述的方法,其中所述沸石咪唑酯骨架包括zif-7、zif-8、zif-65、zif-67或其组合。

第二十八实施方案,其是第一至第二十七实施方案中的任一项所述的方法,其中所述烃吸附剂呈颗粒、球粒、珠粒、空心珠粒、球体、椭圆、纤维、空心纤维、管、空心管、棒、小片、盘、板、带或其组合的形式。

第二十九实施方案,其是第一至第二十八实施方案中的任一项所述的方法,其中所述烃吸附剂的特征在于粒度为约0.1mm至约5mm。

第三十实施方案,其是第一至第二十九实施方案中的任一项所述的方法,其中所述烃吸附剂还包括载体。

第三十一实施方案,其是第三十实施方案所述的方法,其中所述沸石咪唑酯骨架接触所述载体的至少一部分,分布在整个载体上,或其组合。

第三十二实施方案,其是第十三至第三十一实施方案中的任一项所述的方法,其中所述载体具有以所述载体的总体积计约0体积%至约99体积%的孔隙率。

第三十三实施方案,其是第十三至第三十二实施方案中的任一项所述的方法,其中所述载体包括载体外表面,其中所述载体外表面的至少一部分与所述沸石咪唑酯骨架接触。

第三十四实施方案,其是用于在聚合物生产系统中进行组分分离的方法,所述方法包括:

(a)将聚合产物流分离成气体流和聚合物流;

(b)在一个或多个蒸馏塔中处理所述气体流,得到轻质烃流,其中所述轻质烃流包含乙烯和乙烷;

(c)使所述轻质烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述乙烷的至少一部分在约1,000kpa至约2,700kpa的压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附乙烷,其中所述非吸附气体流包含回收乙烯,其中所述回收乙烯包含所述轻质烃流的所述乙烯的至少一部分,其中所述轻质烃流的特征在于温度为约-25℃至约30℃,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在约1,000kpa至约2,700kpa的压力下的体积吸附所测定的乙烷相对于乙烯的吸附选择性等于或大于约2,并且其中所述烃吸附剂包括选自zif-7、zif-8或者zif-7和zif-8的沸石咪唑酯骨架(zif);

(d)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在约50kpa至约150kpa的压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸乙烷的至少一部分,其中所述解吸乙烷包含所述吸附乙烷的至少一部分,并且其中所述吹扫气体流包含异丁烷和/或氮气;和

(e)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在约1,000kpa至约2,700kpa的压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

第三十五实施方案,其是用于在聚合物生产系统中进行组分分离的方法,所述方法包括:

(a)将聚合产物流分离成气体流和聚合物流;

(b)在一个或多个蒸馏塔中处理所述气体流,得到轻质烃流,其中所述轻质烃流包含第一烃和第二烃;

(c)使所述轻质烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述第一烃的至少一部分在第一压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附第一烃,并且其中所述非吸附气体流包含回收第二烃,其中所述回收第二烃包含所述轻质烃流的所述第二烃的至少一部分,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的所述第一烃相对于所述第二烃的吸附选择性等于或大于约2;

(d)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在第二压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸第一烃的至少一部分,其中所述解吸第一烃包含所述吸附第一烃的至少一部分,并且其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa;和

(e)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在所述第一压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

第三十六实施方案,其是烃回收方法,所述方法包括:

(a)提供包含第一烃和第二烃的烃流,其中所述第一烃是饱和烃,并且其中所述第二烃是烯烃;

(b)使所述烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述第一烃的至少一部分在第一压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附第一烃,并且其中所述非吸附气体流包含回收第二烃,其中所述回收第二烃包含所述烃流的所述第二烃的至少一部分,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的所述第一烃相对于所述第二烃的吸附选择性等于或大于约2;

(c)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在第二压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸第一烃的至少一部分,其中所述解吸第一烃包含所述吸附第一烃的至少一部分,并且其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa;和

(d)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在所述第一压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

第三十七实施方案,其是包括至少两个变压吸附单元的变压吸附系统;

其中所述至少两个变压吸附单元是并联操作的;

其中所述变压吸附单元包括设置在其中的至少一个烃吸附床;

其中所述烃吸附床包括烃吸附剂;

其中使所述烃吸附剂与吹扫气体流接触,得到清洗烃吸附剂;

其中所述变压吸附单元在第一压力下吸附,其中所述清洗烃吸附剂吸附第一烃,得到包含吸附第一烃的负载烃吸附剂和包含第二烃的非吸附气体流;

其中所述烃吸附剂的如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的所述第一烃相对于所述第二烃的吸附选择性等于或大于约2;

其中所述变压吸附单元在第二压力下再生,其中所述负载烃吸附剂得以再生,得到无载烃吸附剂,和解吸第一烃;

其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa;和

其中使所述无载烃吸附剂与吹扫气体流接触,得到清洗烃吸附剂。

第三十八实施方案,其是第三十七实施方案所述的变压吸附系统,其中所述烃吸附床具有约0.1ft至约20ft的床厚度。

第三十九实施方案,其是乙烯聚合方法,所述方法包括:

(a)在浆料环流反应器系统中使乙烯聚合以获得聚合产物流;

(b)在闪蒸室中将聚合产物流分离成气体流和聚合物流;

(c)在一个或多个蒸馏塔中处理所述气体流,得到轻质烃流,其中所述轻质烃流包含乙烷和乙烯;

(d)使所述轻质烃流的至少一部分与清洗烃吸附剂接触,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中乙烷的至少一部分在第一压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附乙烷,并且其中所述非吸附气体流包含回收乙烯,其中所述回收乙烯包含所述轻质烃流的所述乙烯的至少一部分,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的乙烷相对于乙烯的吸附选择性等于或大于约2;

(e)使所述负载烃吸附剂的至少一部分与吹扫气体流在第二压力下接触,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和解吸乙烷的至少一部分,其中所述解吸乙烷包含所述吸附乙烷的至少一部分,并且其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa;和

(f)使所述无载烃吸附剂的至少一部分与所述吹扫气体流的至少一部分在所述第一压力下接触,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

第四十实施方案,其是第三十九实施方案所述的方法,其中在(d)与所述清洗烃吸附剂接触期间使所述吹扫气体流的至少一部分和/或所述废吹扫气体的至少一部分与所述轻质烃流的至少一部分接触;

其中将所述非吸附气体流的至少一部分分离成氮气流以及异丁烷和乙烯流;

其中所述异丁烷和乙烯流的至少一部分作为用于(a)聚合乙烯的试剂再循环;

其中将所述氮气流的至少一部分再循环至所述吹扫气体流;

其中将所述氮气流的至少一部分再循环至接触所述聚合物流的至少一部分的清洗气体流;

其中所述气体流的至少一部分被蒸馏成包含无烯烃异丁烷的轻质蒸馏塔底流,其中将所述轻质蒸馏塔底流的至少一部分再循环至所述吹扫气体流;

其中将所述废吹扫气体的至少一部分再循环至所述吹扫气体流;并且

其中将所述回收吸附气体流的至少一部分再循环至乙烯生产过程。

第四十一实施方案,其是烃回收方法,所述方法包括:

(a)提供源自聚合过程的烃流,其中所述烃流包含第一烃和第二烃,其中所述第一烃是饱和烃,并且其中所述第二烃是烯烃;

(b)使清洗烃吸附剂负载所述第一烃的至少一部分,得到负载烃吸附剂和非吸附气体流,其中所述第一烃的至少一部分在第一压力下被所述清洗烃吸附剂吸附,得到吸附第一烃,其中所述负载烃吸附剂包括所述吸附第一烃,其中所述非吸附气体流包含回收第二烃,其中所述回收第二烃包含所述烃流的所述第二烃的至少一部分,其中所述烃吸附剂的特征在于如通过在298k下和在所述第一压力下的体积吸附所测定的所述第一烃相对于所述第二烃的吸附选择性等于或大于约2;

(c)使所述负载烃吸附剂卸载,得到无载烃吸附剂和回收吸附气体流,其中吹扫气体接触所述负载烃吸附剂的至少一部分,其中所述吸附第一烃解吸,得到解吸第一烃和所述无载烃吸附剂,其中所述解吸第一烃包含所述吸附第一烃的至少一部分,其中所述回收吸附气体流包含所述吹扫气体流的至少一部分和所述解吸第一烃的至少一部分,并且其中所述第一压力比所述第二压力高等于或大于约400kpa;和

(d)在所述第一压力下用所述吹扫气体流的至少一部分清洗所述无载烃吸附剂,得到所述清洗烃吸附剂和废吹扫气体。

虽然已经示出和描述了本公开的实施方案,但是可以在不脱离本发明的精神和教导的情况下对其进行修改。本文所述的实施方案和实施例仅是示例性的,而不旨在限制。本文公开的本发明的许多变化和修改是可能的,并且在本发明的范围内。

公开了至少一个实施方案并且由本领域普通技术人员所做的实施方案和/或实施方案特征的变化、组合和/或修改在本公开的范围内。由组合、整合和/或省略所述实施方案的特征所产生的替代实施方案也在本公开的范围内。在明确陈述数值范围或限度的情况下,这种明确范围或限度应被理解为包括落在明确陈述的范围或限度内的相似量值的迭代范围或限度(例如,约1至约10包括2、3、4等;大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。例如,当公开了具有下限r1和上限ru的数值范围时,具体公开了落在该范围内的任何数字。特别地,具体公开了该范围内的以下数字:r=r1+k*(ru-r1),其中k是在1%至100%范围内的变量,增量为1%,即,k是1%、2%、3%、4%、5%……50%、51%、52%……95%、96%、97%、98%、99%或100%。此外,还具体公开了由如上文所限定的两个r数字所限定的任何数值范围。关于权利要求中的任何要素的术语“任选地”的使用是指,所述要素是必需的,或者可选地,所述要素是不需要的,两种替代方案都在权利要求的范围内。更宽泛的术语如包含、包括和具有的使用应被理解成为较窄的术语如由……组成、基本上由……组成和大体上由……组成提供支持。

因此,保护范围不受上述说明的限制,而仅受所附权利要求的限制,该范围包括权利要求的主题的所有等同物。每个权利要求作为本发明的一个实施方案并入本说明书中。因此,所述权利要求是进一步的描述,并且是对本发明的详细描述的补充。本文引用的所有专利、专利申请和出版物的公开内容特此通过引用并入。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1