用于分离烯烃的方法和系统的制作方法
【专利说明】用于分离烯烃的方法和系统
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年3月14日提交的申请号为61/783，970的美国临时专利申请的优先权，将其引入本文作为参考。
[0003]背景
[0004]领域
[0005]总的来说，描述的实施方案涉及用于分离烯烃的系统和方法。
[0006]相关技术的描述
[0007]烯烃通常通过在高温下转化烃进料以提供含有各种烷烃、烯烃和炔烃的烃混合物来生产。然后使用一系列的蒸馏塔、分馏塔、压缩机和冷却系统将所述烃混合物进行分馏以冷却、压缩并分离各种烃产物。由于低分子量的烃的相对较低的沸点，当分离和分馏所述烃混合物时，经常使用乙烯和丙烯作为制冷剂。
[0008]多种的烯烃生产方法提供了富含(:2_(:4烧烃和烯烃的烃混合物。由于(:3和(:4经相对于烃混合物中其它化合物沸点较高，可以部分地从所述烃混合物分离(:3和(:4烃。然而，由于乙烯(例如约-103.70C )和乙烷(例如约-88.60C )相对相似的沸点，将C2烃分离为相对纯(例如高于95mol%)的乙烷和乙烯产物需要使用超低温(例如约_50°C至约_140°C)气液闪蒸和分馏过程。需要两个或更多个使用低温丙烯和乙烯制冷剂的冷却系统以从乙烷分离甲烷、氢和乙烯。对双重制冷剂、低温、冷却系统的需求需要极大的资金成本和极大的运行成本。而且，低的操作温度和高的操作压力需要使用的特殊的冶金和设备结构增加了额外的资金和运行成本。
[0009]因此，对用于从除了乙烷和/或乙烯外，还包括一种或多种另外的(^至C2。经的烃混合物分离乙烷和/或乙烯的改进的方法和系统存在需求。
[0010]附图的简要说明
[0011]图1描绘了根据所述的一个或多个实施方案的用于分离烃的示例说明性的系统。
[0012]图2描绘了根据所述的一个或多个实施方案，在图1中示出的示例说明性的冷却系统。
[0013]详细描沐
[0014]本发明提供了用于分离一种或多种烯烃的方法和系统。在一个或多个实施方案中，用于分离一种或多种烯烃的方法可以包括从包含(^至C2。烃的烃分离至少部分的一种或多种C3和较重的烃，以提供可以包含一种或多种甲烷、乙烷、乙烯、和/或乙炔(电石气)的第一烃混合物。可以将至少部分的第一烃混合物加氢以将至少部分的乙炔转化为乙烷和乙烯。可以从加氢的混合物分离至少部分的甲烷以提供可以包含乙烷和乙烯的第二烃混合物。可以从第二烃混合物分离至少部分的乙烯以提供可以包含至少95mol%乙烯的第一产物和可以包含至少95mol%乙烷的第二产物。可以在约360kPa至约4，OOOkPa或约500kPa至约2，500kPa的压力下从第二烃混合物分离乙烯。
[0015]图1描绘了根据一个或多个实施方案的用于分离烃的示例说明性的系统100系统100可以包括一个或多个压缩机(两个显示为105、130)，一个或多个洗涤器(scrubber) 110, 一个或多个干燥机120，一个或多个气液分离器(五个显不为125、155、
160、170、175)，一个或多个反应器系统(两个显示为135，165)，以及一个或多个制冷系统200。制冷系统200可以包括一个或多个冷却器或冷却系统(两个显示为140、145)。通过管线102可以将一种或多种烃引入压缩机105以提供通过管线109的压缩流体(例如具有气态和/或液态的压缩的烃流体)。管线102中的烃可以包括一种或多种液体烃、气体烃、流体烃或其任意混合物。管线102中的烃可以包括但不限于一种或多种(^至C2。烃。(^至C2。烃可以包括但不限于一种或多种烷烃，一种或多种烯烃，一种或多种炔烃，或其任意混合物。管线102中的烃还可以包括一种或多种酸气体。示例说明性的酸气体可以包括但不限于二氧化碳和/或硫化氢。管线102中的烃还可以包括一种或多种酸性气体或化合物。示例说明性的酸气或化合物可以包括但不限于硫化氢和有机硫化合物，例如硫醇。管线102中的烃可以包括但不限于氢、甲烧、乙烧、乙稀、乙炔、丙烷、丙稀，丁烧，丁烧，戊烧，戊稀，其异构体，或其任意混合物。
[0016]管线102中的经可以包括约0.5mol %、约Imol %、约2mol %、约3mol %、约4mol %，或低于5mol %至5mol %，低于1mol %，低于15mol %，或低于25mol %的量的氢。管线102中的经中的甲烧浓度可以为约0.5mol %、约Imol %、约2mol %、约3mol %、约4mol %，或低于 5mol % 至 5mol %，低于 1mol %，低于 15mol %，或低于 25mol %。管线 102中的经中的乙烧浓度可以为约0.5mol %、约Imol %、约2mol %、约3mol %、约4mol %，或低于5mol %至5mol %，低于1mol %，低于15mol %，或低于25mol %。管线102中的经中的乙稀浓度可以为约0.5mol %、约Imol %、约2mol %、约3mol %、约4mol %，或低于5mol %至5mol %，低于1mol %，低于15mol %，或低于25mol %。管线102中的经中的乙炔浓度可以为约 0.1mol %、约 0.5mol %、约 0.75mol %、约 Imol %、或低于 2mol %至 2mol %，低于3mol%，低于5mol%，或低于1mol %。管线102中的烃中的丙烷浓度可以为约0.5mol%,约 Imol %、约 2mol %、约 3mol %、约 4mol %，或低于 5mol % 至 5mol %，低于 1mol %，低于15mol %，或低于25mol %。管线102中的经中的丙稀浓度可以为约0.5mol %、约Imol %、约 2mol %、约 3mol %、约 4mol %，或低于 5mol % 至 5mol %，低于 1mol %，低于 15mol %，或低于25mol %。管线102中的经中的酸气体浓度可以为约0.0lmol %、约0.05mol %、约 0.1mol %、约 0.2mol %、约 0.3mol %、约 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%。管线102中的烃中的酸性气体的浓度可以为约 0.0lmol %、约 0.05mol %、约 0.1mol %、约 0.2mol %、约 0.3mol %、约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]管线102中的烃可以在约lOOkPa、约300kPa、约500kPa或约700kPa至约800kPa、约l，000kPa、约I, 300kPa，或约I, 500kPa的压力下。管线102中的烃可以在约(TC、约5°C、约10°C，或约15°C至约75°C、约80°C、约90°C，或约100°C的温度下。
[0018]在一个或多个实施方案中，可以在高温、热解过程中将一种或多种C4和较重的烃(例如C4+烃)裂化或进行其它处理，以生产管线102中的烃。在其它的实施方案中，可以从含有(；至(:2。烃的烃分离一种或多种的C3和较重的烃或进行其它处理以生产管线102中的烃。示例说明性的热解过程可以包括但不限于流化床催化裂化(“FCC”)、热裂化、加氢裂化或其任意组合。适用于生产管线102中的至少部分烃的示例说明性的先进催化裂化制稀经(“ACO”) (advanced catalytic olefins)工艺和系统可以包括在第7，301，063号美国专利中讨论和描述的那些。适用于生产管线102中的至少部分烃的示例说明性的甲醇制烯烃(“MT0”)工艺和系统可以包括在第5，191，141号、第4，590，320号、第4，550，217号和第4，496，786号美国专利中讨论和描述的那些。同样地，管线102中的至少部分烃可以通过在流化催化裂化器、先进催化裂化制烯烃工艺、甲醇制烯烃工艺、热裂化器、加氢裂化器或其任意组合中，裂化包含C4+烃的重烃来生产。
[0019]在一个或多个实施方案中，通过一种或多种热解工艺，例如FCC、AC0和/或MTO工艺生产的管线102中的烃可以具有低浓度的氢和甲烷。例如，管线102中的烃可以包括低于15mol%的氢和低于15mol%的甲烧。在大于1，OOOkPa的压力下和高于丙稀沸点(例如约-47.40C )的温度下，低浓度的氢和甲烷可以使氢和甲烷从烃分离，以提供乙烯/乙烷混合物。在约360kPa或更高的压力下和约-47.4°C或更高的温度下，乙烷/乙烯混合物中氢和甲烷的浓度降低可以使乙烯/乙烷混合物随后分离为相对纯的乙烷产物，如高于95mol%的乙烷，和相对纯的乙烯产物，如高于95mol%的乙烯。然而，为提供更高的分离压力所需的动力，增加了整体的能源消耗。
[0020]如图1所描绘的，压缩机105可以包括能够提供通过管线107的第一压缩流体(如具有气态和/或液态的压缩的烃流体)的第一级(stage) 106，和能够提供通过管线109的第一压缩流体的第二级108。在一个或多个实施方案中，第一级106和第二级108可以是分开的、单独的压缩机。一个或多个压缩机105可以包括一个或多个适用于在第一压力下压缩流体以提供在第二压力下的流体的系统、装置或系统和/或装置的组合，其中，第二压力大于第一压力。在一个或多个实施方案中，管线102中的压缩流体的压力可以由通过第一级106和第二级107增加约500kPa或更高、约I, OOOkPa或更高、约I, 500kPa或更高，或约2，OOOkPa或更高。管线109中的压缩流体的压力可以为约600kPa、约l，300kPa、约2，OOOkPa,或约 2，700kPa 至约 I, 700kPa、约 2，500kPa、约 3，OOOkPaJ 3，500kPa 或更高。在一个或多个实施方案中，压缩机105可以包括一个或多个级(两个显示为106、108)。在一个或多个实施方案中，压缩机105可以包括任意两个或更多个压缩机级之间的一个或多个液体和/或空气冷却的中间冷却器。在一个或多个实施方案中，可以通过一个或多个电动机、蒸汽轮机、燃气轮机或其任意的组合将轴功率供给一个或多个压缩机105。
[0021]管线109中的压缩流体可以被引入一个或多个洗涤器110，其中至少部分的存在的任意酸气体可以被转化为一种或多种不溶的化合物并且从压缩流体除去。通过管线111，可以将苛性碱溶液引入或以其它方式流入洗涤器110。苛性碱溶液的pH可以大于7，例如约8至约14，或约8.5至约12。在一些实施例中，苛性碱溶液可以包括包含一种或多种氢氧化物、次氯酸盐、铵、胺或其它碱性化合物的水溶液或者混合物。可以从洗涤器110中回收通过管线114的用过的苛性碱溶液，用于处理、再生和/或废弃，并且可以从洗涤器110中回收通过管线112的洗涤的流体。可以从洗涤器110中回收通过管线114的用过的苛性碱溶液，用于处理、再生和/或废弃。洗涤器110的工作压力可以为约600kPa、约1，300kPa、约 I, 700kPa、约 2，OOOkPa、约 2，500kPa，或约 2，700kPa 至约 3，OOOkPa、约 3，500kPa 或更高。洗涤器110的工作温度可以为约0°C、约5°C、约10°C，或约15°C至约75°C、约80°C、约90°C，或约 100C0
[0022]洗涤器110可以包括一个或多个适用于全部或部分去除管线109中的压缩流体中的一种或多种酸气体的系统、装置或系统和/或装置的任意组合，以提供通过管线112的低的(或降低的)酸浓度的压缩流体和通过管线114的用过的苛性碱溶液。管线114中的压缩流体的酸浓度可以为约5mol%或更低、约3mol%或更低、约Imol %或更低、约0.5mol %或更低、约0.lmol%或更低。洗涤器110可以包括一个或多个再循环系统用于将通过洗涤器110的苛性碱洗涤溶液再循环。洗涤器110可以是垂直的柱，其具有大于1、大于5或大于10的长度直径比(L/D)。在一个或多个实施方案中，洗涤器110的内部可以全部或者部分充满托盘和/或填充物以增加洗涤器110中的有效传质面积。在一个或多个实施方案中，洗涤器110的内部的全部或者部分可以是空的，即没有托盘或填充物。
[0023]可以将管线112中的洗涤的流体引入干燥机120，在其中可以至少部分去除洗涤的流体中存在的任意水分，以提供通过管线124的回收的水和通过管线122的至少部分干燥的流体。干燥机120可以包