在直径均匀的单个容器中具有精馏塔和汽提塔的分馏系统的制作方法
【专利说明】在直径均匀的单个容器中具有精馏塔和汽提塔的分馏系统
[0001 ]优先权声明
[0002]本申请要求2013年8月23日递交的美国临时申请61/869,462和2013年9月30日递交的美国申请N0.14/041，645的权益。
【背景技术】
[0003]烯烃对于多种材料、包括许多石化产品的生产是有价值的。在某些脱氢工艺中，短链饱和烃被改性以形成相应的烯烃。一种特别有用的烯烃是丙烯，丙烯通过丙烷的脱氢来制备。丙烯是极其有用的石化商品，其需求稳步增长。丙烯用在聚丙烯、丙烯腈、丙烯酸、丙烯醛以及许多其他有用的化合物的生产中。聚丙烯广泛应用于许多消费品和工业产品。
[0004]生产烯烃如丙烯的丙烷脱氢工艺可以包括将丙烷供给到脱氢单元，在脱氢单元中使用催化剂脱氢以形成丙烯。压缩机将来自脱氢单元的流出物压缩至高的压力以便在回收段回收未反应的丙烷和丙烯。压缩的反应器流出物被冷却以使丙烷和丙烯的回收最大化。
[0005]烃产物流可以从回收单元连通到脱乙烷蒸馏塔，其中乙烷和更轻的组分被作为塔顶气回收，丙烷和丙烯以及重沸点化合物作为塔底流被去除。然后这些塔底流被连通到丙烯分离蒸馏塔，其中丙烯作为塔顶液体被回收，来自塔底流的未反应的丙烷可以再循环回到脱氢单元。
[0006]这些过程往往需要大量能量输入以沸腾、加压和以其它方式处理各步骤。大量的能量需求导致成本过高等缺点。
【发明内容】
[0007]本发明的一个方面是一种分馏系统。在一个实施方式中，分馏系统包括:精馏塔，该精馏塔在顶板和底板之间具有进料入口，在顶板处具有回流入口，在底板处具有流体入口，在第一板处具有塔顶产物出口，和在底板处具有塔底产物出口；精馏塔侧再沸器，其与精馏塔连通;汽提塔，其在顶板处具有流体入口，在顶板处具有塔顶产物出口和在底板处具有塔底产物出口，精馏塔的塔底产物出口与汽提塔的流体入口流体连通，汽提塔的塔顶产物出口与精馏塔的流体入口流体连通;汽提塔再沸器，其与所述汽提塔连通;精馏塔和汽提塔处于直径均匀的单个容器中，精馏塔位于所述汽提塔的上方。
[0008]本发明的另一方面是一种分离进料流的方法。在一个实施例中，该方法包括将进料流引入包括精馏塔和汽提塔的分馏系统，精馏塔和汽提塔处于直径均匀的单个容器中，精馏塔位于所述汽提塔上方，进料流被引入精馏塔的进料入口，进料入口处于顶板和底板之间，精馏塔在顶板处具有回流入口，在底板处具有流体入口，在第一板处具有塔顶产物出口，并且在底板处具有塔底产物出口。进料流在精馏塔被分离成塔顶产物流和塔底流。来自精馏塔的塔底流被引入汽提塔的流体入口，进料入口处于汽提塔顶部，汽提塔在顶板处具有塔顶产物出口，并且在底板处具有塔底产物出口。来自精馏塔的塔底流在汽提塔中被分离成塔顶产物流和塔底流。来自汽提塔的塔顶流被引入精馏塔的流体入口。来自精馏塔的塔顶产物流的一部分被回流至精馏塔的回流入口。来自精馏塔的塔底流的至少一部分在精馏塔再沸器中被再加热，并且来自汽提塔的塔底流的至少一部分在汽提塔再沸器中被再加热。
【附图说明】
[0009]图1示出了用于制备丙烯的方法的一个实施例。
[0010]图2示出了图1的方法中使用的蒸馏段的一个实施例。
[0011]图3示出了用于制备丙烯的方法的另一个实施例。
[0012]图4示出了图3的方法中使用的蒸馏段的一个实施例。
[0013]图5示出了可在图3的方法中使用的蒸馏段的一个实施例。
[0014]图6示出了可在图3的方法中使用的本发明的蒸馏段的一个实施例。
[0015]图7示出了可在图3的方法中使用的本发明的蒸馏段的另一个实施例。
【具体实施方式】
[0016]已经开发了一种分馏系统，其采用与汽提塔一起容纳在直径均匀的同一容器内的单个精馏塔。这种布置与具有两个精馏塔或含有精馏塔与汽提塔的单个锻造容器的系统相比减少了投资和运行成本。
[0017]分馏系统还简化了分馏的控制和操作，因为仅存在一个回流管线，而不是两个。
[0018]考虑本文示出的各种发明实施例，可以理解，本发明将发现在从石蜡生产烯烃的一般应用中具有效用，并且不限于丙烯生产。但是，显著效用在于当本发明的实施例用丙烯实践时，并且对应的示例性实施例的结果已被选择用于本文的描述。
[0019]现在参照附图，图1是用于制备丙烯的现有技术方法的一个示例的示意图。进料流10被供给到蒸馏段15，进料流10中的杂质在蒸馏段被去除。进料流10可含有各种成分，其中一个示例是至少95%的丙烷(wt，以重量计)，其杂质包括乙烷和丁烷。蒸馏段输出流20—一其可以主要是丙烷一一被传送到反应器25，该输出流在反应器中与催化剂发生反应以产生丙烯。反应器流出物可以被冷却以提高氢气回收(未显示)。
[0020]含丙烯(有一些乙烷和潜在的其它杂质)的反应器输出流30被传送到脱乙烷塔35，杂质例如氢气、甲烷、乙烷和乙烯作为塔顶蒸气40被去除。产物丙烯和未反应的丙烷作为脱乙烷塔塔底流45被传送到烯烃分离器50。分离器塔顶流55含有丙烯的比例很高。含有未反应的丙烷和至少一些高沸点组分的分离器塔底流60再循环回到蒸馏段15以去除高沸点组分。
[0021]含有至少一些、某些情况下高达100%的蒸气相的丙烯的额外分离器输出流65在热栗压缩机70(为方便起见可被称为“HPC 70”)中被压缩。HPC输出流75在热交换器78中加热分离器塔底流60的一部分76并且再循环到分离器50。
[0022]图2示出了现有技术的蒸馏段15的一个实施例。进料流10被供给到脱丙烷塔80，在其中被分成塔顶流85和塔底流90 ο塔顶流85在热交换器95中被冷却并被传送到塔顶接收器(或收集器)100。冷凝流105被分成回流料流110和蒸馏段输出流20，该回流料流被发送到脱丙烷塔80。
[0023]塔底流90的一部分115在蒸气再沸器120中被再加热并被送回脱丙烷塔80。
[0024]在例如这样的现有技术的系统中，理想的是在蒸馏塔中获得尽可能高的回收率；再循环流和塔底流应在未反应的燃料(例如丙烷)中尽可能低。在许多现有技术的方法和系统中，公开了超过99%的回收率，结果是所包括的再循环和塔底流少于1%的未反应的燃料(例如，丙烷)。
[0025]在一些现有技术的系统和方法中，热栗压缩机如HPC70产生过多的热量散失到环境中。图3示出了蒸馏段15的实施例，其设计成通过HPC第二输出流120—一该输出流通过再沸器125而变成有价值的能源——捕获过多的热量，如在美国出版物N0.2013/0131417中所述，该出版物通过引用并入本文。由此获得显著的优点、效率和成本节约。
[0026]在本实施例中，较高的压力和温度下的HPC第二输出流120被传送到蒸馏段热交换器125，在其中用于加热含有未反应的丙烷的蒸馏段料流130。热交换器125以及本文所讨论的其它热交换器可以是任何常规的设计，其中一个示例是反流管-壳设计和另一示例使用高传热技术如Highflux?(可从UOP LLC;Des Plaines,Illinois；USA获得)，或板式交换器。在一些(但不是全部)实施例中，热交换器125可以是再沸器，并且在本文的一些实施例中可这样称呼。HPC第二输出流120可接着作为回流(如所示)被传送回分离器50，或可被传送到其它部件，例如丙烯收集储箱(未显示)。
[0027]在图4所示的蒸馏段15’的这个实施方式的一个示例中，有串联布置的第一塔150和第二塔155。在一些实施方式中，这些塔可以称为脱丙烷塔，反映了它们调节丙烷使其适合供给反应器25的目的。含有丙烷和其它烃的进料流10被供给到第一蒸馏塔150，高沸点成分在第一蒸馏塔的第一蒸馏塔塔底流160回收，丙烷在第一蒸馏塔的塔顶流165中回收，并被传送通过热交换器170以冷却，然后发送至反应器25。流172作为回流被发送到第一塔150和第二塔155。
[0028]然后，含有一些丙烷和较重沸点的烃的第一蒸馏塔