用于对烃混合物进行分离的方法、分离设备、蒸汽裂化设备的制造方法
【技术领域】
[0001]按照独立权利要求的前序部分，本发明涉及一种用于对烃混合物进行分离的方法，涉及一种相应的分离系统，涉及一种包含这种类型的分离系统的蒸汽裂化系统，以及涉及一种用于对蒸汽裂化系统进行改装的方法。
【背景技术】
[0002]用于蒸汽裂化烃类的方法和装置是已知的，且例如自2007年4月15日起上线的DOI10.1002/14356007.al0_045.pub2的乌尔曼工业化学百科全书中的文章“乙烯”中有所描述。
[0003]蒸汽裂化方法是在管式反应器中在商业规模上来实施的，管式反应器原则上可以装载多种烃类和从乙烷至沸点通常高达600°C的柴油的烃混合物(称为炉料)。以下将在相同或可比较的裂化条件(参见下文)下操作的反应管或反应管组，或任选地甚至在作为整体的统一的裂化条件中操作的反应管表示为“裂化炉”。因此，在本文所发现的应用中，裂化炉是用于进行将炉料暴露于相同或可比较的裂化条件下的蒸汽裂化的构造单元。用于蒸汽裂化的系统可以包含一个以上这种类型的裂化炉。
[0004]各个炉料在一个裂化炉或多个裂化炉中的蒸汽裂化期间至少部分地反应，这导致得到原煤气。可以将多个裂化炉的原煤气组合，并如参考图1A和IB更加详细描述的进行一系列后处理步骤。这种类型的后处理步骤首先包含例如通过淬火、冷却和干燥对原煤气进行处理，这导致获得裂化气。偶尔也将原煤气称为裂化气，反之亦然。
[0005]裂化气是包括各种链长和结构的烃类的烃混合物。为了从裂化气获得所需的产物，因此必须对其进行分离。针对该目的的多种方法在本领域中是已知的且例如在前述乌尔曼工业化学百科全书中的文章“乙稀”中进行了详细描述。例如在US 5，372，009A和US 5，361，589A中也公开了用于处理裂化气的方法。
[0006]正如下面所描述的，在蒸汽裂化系统中，一个以上裂化炉的炉料通常由从外部供给的一种以上新鲜充量组成以及由从裂化气分离出的一种以上循环流或循环馏分组成。
[0007]裂化气的组成尤其取决于分别使用的炉料的组成。炉料中使用富含更多乙烷的新鲜充量或充量，裂化气也会含有更多的乙烷。因此，如果使用富含乙烷的烃混合物，裂化气中会再次发现比如果使用低乙烷的烃混合物(如石脑油)高的多的乙烷比例。
[0008]然而，出于经济原因，使用富含乙烷的烃混合物是可取的。在天然气，尤其是液化天然气(NGL)形式的天然气的生产过程中，这些烃混合物大量积累，并可以通过蒸汽裂化转化为有用的产物。这同样适用于裂化法提供的相当富含乙烯的页岩气。
[0009]无法将为处理不含乙烷的新鲜充量而专门建立的蒸汽裂化系统轻易地转变为用于含有不可忽略量的乙烷的一种以上新鲜充量，因为只能在后续的分离过程中对裂化气中相当高的乙烷含量进行处理，这需要相当高的额外的建筑费用。
[0010]例如，在这种情况下，有必要提供多个系列的分离单元，或者有必要以相当大的努力增加系列分离单元的容量。
[0011]当然，这种类型的问题不仅在如果用富含更多乙烷的新鲜充量完全替代常规的新鲜充量(如石脑油)的情况下发生，也在如果仅部分使用富含更多乙烷的新鲜充量的情况下发生。这不否定了任何可能获得的经济优势。本发明旨在补救这种情况。
【发明内容】
[0012]在本发明的上下文中，通过具有独立权利要求的特征用于对烃混合物进行分离的方法、相应的分离系统、包含这种类型的分离系统的蒸汽裂化系统，以及用于对蒸汽裂化系统进行改装的方法实现了所述目的。优选的结构形成了从属权利要求和以下描述的主题。
[0013]在描述本发明的特征和优点之前，对所使用的基本原则和术语进行解释。
[0014]在此，在上文中已经使用的术语“炉料”表示供给至一个以上裂化炉的一种以上液体流和/或气体流。如下文所述，还可以将通过这种类型的蒸汽裂化方法获得的流进料回至一个以上裂化炉中并再次用作炉料。如所描述的，多种烃类和从乙烷至沸点通常高达600°C的柴油的烃混合物适合用作炉料。如所陈述的，本发明主要涉及包含具有相当高乙烷含量的新鲜充量的炉料的用途。
[0015]如所陈述的，这种类型的“新鲜充量”从系统外部供给且例如由一种以上石油馏分、包含乙烷的具有两个至四个碳原子的天然气组分，和/或液化天然气获得。炉料还可以由一种以上“循环流”(换言之，在系统自身中产生并进料回至相应的裂化炉中的流)组成。炉料还可以由一种以上新鲜充量和一种以上循环流的混合物组成。
[0016]在本文所发现的应用中，“蒸汽裂化系统”包含在相同或不同裂化条件下操作且可以装载相同或不同炉料的一个以上裂化炉和建立以分离所获得的裂化气(通常包括一系列蒸馏塔)并建立以基于所获得的烃类的沸点将裂化气分离成多种馏分的“分离系统”。
[0017]在本领域中，对这种类型的馏分采用缩写，规定在各个情况中主要或仅含有的烃类的碳原子数。因此，“Cl馏分”为主要或仅含有甲烷(但是按照惯例有时也指氢气，在这种情况下，也可以将其称为“Cl减馏分”)的馏分。相比之下，“C2馏分”主要或仅含有乙烷、乙烯和/或乙炔。“C3馏分”主要含有丙烷、丙烯、甲基乙炔和/或丙二烯。“C4馏分”主要或仅含有丁烷、丁烯、丁二烯和/或丁炔，根据C4馏分的来源可能以不同的比例所包含各自的同分异构体。同样适用于“C5馏分”和更高的馏分。就该方法和/或术语而言，还可以将这种类型的多个馏分进行组合。例如，“C2加馏分”主要或仅含有具有两个以上碳原子的烃类，以及“C2减馏分”主要或仅含有具有一个或两个碳原子的烃类。
[0018]在本文所发现的应用中，液体流和气体流可以富含或缺乏一种以上组分，其中按照摩尔浓度、按照重量或按照体积，“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。术语“主要”是指至少50 %、60 %、70 %、80 %或90 %的含量或对应于术语“富含”。在本文所发现的应用中，液体流和气体流可以使一种以上组分进一步富集或贫化，这些术语与获得该液体流和气体流的起始混合物中的相应含量有关。与初始混合物相比，如果液体流或气体流含有至少1.1倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、100倍或1000倍的相应组分的含量，则其被富集，且如果液体流或气体流含有至少0.9倍、0.5倍、0.1倍、0.0I倍或0.001倍的相应组分的含量，则其被贫化。
[0019]在本文所发现的应用中，如果“新鲜充量”含有“不可忽略量”的乙烷，则其具有超过例如5 %、1 %、20 %、30 %或40 %的乙烷含量。原则上，纯乙烷甚至可以例如与其它较重的新鲜充量(如石脑油)一起用作新鲜充量。然而，通常，这种类型的新鲜充量的乙烷含量的上限为90 80%,70%,60%或50 %。例如，页岩气和液化天然气为含有不可忽略量的乙烷的新鲜充量。
[0020]在本申请中，百分数可以按照体积、摩尔浓度或质量计。压力给定为绝对压力。
[0021]例如通过对任何所需组分进行稀释、浓缩、富集、贫化或使任何所需组分进行反应，通过分离步骤，要不然通过与至少一种其它流进行组合，流可以“衍生”自另一流。还可以通过将起始流分成至少两个子流来形成衍生流，在这种情况下，各个子流，或甚至在将另一流分离出以后而剩余的流就是这种类型的衍生流。
[0022]本发明的优点
[0023]本发明开始于用于对至少部分地通过蒸汽裂化获得的烃混合物进行分离的方法。如上所述，将这种类型的烃混合物表示为裂化气或原煤气且使这种类型的烃混合物进行一个以上处理步骤。烃混合物至少包含包括乙烷和乙烯的具有一个、两个和三个碳原子的烃类。如所陈述的，如果使用含有不可忽略量的乙烷的新鲜充量，这种类型的裂化气中的乙烷的量在蒸汽裂化过程中增加。
[0024]即使将主要含有乙烷的烃混合物用作用于蒸汽裂化的炉料，裂化气会含有具有超过三个碳原子的烃类。如所陈述的，常规新鲜充量(如石脑油)也不一定完全由富含乙烷的新鲜充量所代替，所以目前基于这个原因，裂化气中通常含有非常大量的具有超过三个碳原子的烃类。
[0025]因此，当蒸汽裂化中采用含有不可忽略量的乙烷的新鲜充量时，将要进行的分离并不一定在定性角度不同，单可以在定量角度不同(换言之，就待分离的馏分的各自的比例而言)不同。
[0026]首先，本文中表示为“第一馏分”的馏分是通过至少部分地分离出其它组分而从烃混合物获得。如下文更加详细地描述，现有技术在“甲烷馏除器优先”法和“乙烷馏除器优先”法之间存在区别。一般来说，这些方法包含首先通过至少部分地分离出其它组分而从烃混合物获得“第一”馏分，该第一馏分含有烃混合物中先前所含有的具有两个以上碳原子的烃类的主要部分或烃混合物中先前所含有的具有两个以下碳原子的烃类的主要部分。
[0027]如果烃混合物先经过甲烷馏除器，该第一馏分含有烃混合物中所含有的具有两个以上碳原子的烃类的主要部分，换言之，已经将较轻的组分(甲烷和氢气(如果适用))分离出。相比之下，如果首先在乙烷馏除器将具有三个以上碳原子的烃类从这种类型的烃混合物中分离出，剩下了含有烃混合物中先前所含有的具有两个以下碳原子的烃类的主要部分的第一馈分。
[0028]因此，根据本发明的方法既适合甲烷馏除器优先法又适合乙烷馏除器优先法并适合这些方法的相应变型(如通常已知的)，因为本文中表示为