用于处理排出流的装置的制造方法_3

文档序号:10222726阅读:来源:国知局
] 在其它实施例中,在步骤109中使用的膜可包括促进传递膜。这些包含液体,该液 体本身包含例如选择性地且可逆地与不饱和碳氢化合物反应以选择性地跨膜载送烯烃(丙 烯)的自由银离子。
[0108] 可将膜制造为薄片或中孔纤维并以任何方便的模块形式容纳,包括螺旋缠绕模 块、管状模块、板框模块以及罐装中空纤维模块。所有这些类型的膜和模块的制造在本领域 中是众所周知的。
[0109] 可使用单个膜模块或一组博膜模块或模块阵列来执行在本文中公开的膜分离步 骤。包含在一组膜模块上的单个单元或级适合于许多应用。如果残余物或渗透流或两者要 求进一步的烯烃去除,则可将其传递至第二组的膜模块以用于第二处理步骤。此类多级或 多步工艺及其变体对于本领域的技术人员而言将是熟悉的,其将认识到可以许多可能方式 来配置膜分离步骤,包括单级、多级、多步或更复杂的两个或更多单元的阵列,采取串联或 级联的布置。
[0110] 可以用提供用于跨膜渗透的驱动力的任何机制来操作在本文中公开的膜分离步 骤。更一般地,通过保持供给侧与渗透侧之间的压力差或者通过用稀释渗透种类的气体连 续地扫描渗透侧来提供此驱动力,这两种技术是在膜分离领域中都是众所周知的。
[0111] 膜分离步骤109可在渗透或全蒸发条件下发生。用"全蒸发条件",我们意指将原 料加热以提高其蒸气压,但保持在足够高的压力以防止膜的供给侧的蒸发。渗透侧被保持 在基本上在原料的蒸气压以下的压力,因此蒸气将渗透膜。如果模分离步骤109在全蒸发 条件下发生,则液流108首先并加热并流到且跨越膜110的供给侧。可以可选地将富含其 它可渗透组分的低压渗透蒸气冷却并冷凝(未示出),或者可压缩并冷凝或者两者的组合。
[0112] 如果膜分离步骤109在蒸气渗透条件下发生,但液流108在流经膜110的供给侧 之前被加热并汽化。
[0113] 在下面更详细地描述的图3中更详细地示出了液流的加热。液流108a被任何方 便类型的直接加热器112加热以产生加热液流108b (如果在全蒸发条件下的话)或者汽化 流108b (如果在蒸气渗透条件下的话)。
[0114] 返回参考图1,在任一条件下,相对于流108而言贫烯烃的残余物流114被从膜的 供给侧收回。膜分离步骤减少此流的烯烃含量,优选地达到流中的烯烃与烷烃的比被减小 至约1:1且更优选地在1:1以下的程度。可以相对很少的烯烃损失从所述工艺净化此流。
[0115] 渗透流111与膜原料相比富含烯烃。可选地,在某些实施例中,可使用此流作为用 于工艺内的各种位置处的热回收的冷却剂以使制冷剂能量使用最小化。例如,可使用渗透 流111作为热交换/冷凝步骤105中的冷却剂,作为升温渗透流出现。
[0116] 替换地,如果膜分离步骤109在全蒸发条件下发生,则将流111冷却并冷凝以提供 或补充用于全蒸发步骤的驱动力可能更加有益。
[0117] 渗透流111代表着回收烯烃的相当客观的来源,优选地包含化学等级烯烃,具有 至少90%的烯烃含量。在优选实施例中,渗透流111被作为原料返回到制造反应器。在这 种情况下,渗透流最优选地包含聚合物等级烯烃,具有约99%或以上、诸如99. 5%的烯烃含 量。
[0118] 未冷凝气流114被作为原料流发送到第二膜分离步骤115。在此之前,可能期望将 流114加热以回收热量和/或具有最佳操作温度。可用任何方式来实现流114的加热,优 选地通过针对其它现场工艺流或与蒸汽的热交换。在图1中,热交换可在热压缩气流104 与冷的未冷凝气流114之间发生。
[0119] 在包含(一个或多个)膜116的膜单元中执行膜分离步骤,其选择性地可渗透烯烃 超过烷烃和无机气体。在这里可以有两个选项。如果将烯烃和烷烃一起分离到渗透流中、 留下在所有C2+烃方面被耗尽的残余物流更加重要,则可以使用第一种。对于此选项而言, 应选择在整体的C2+烃和无机气体之间具有良好选择性的膜。例如,如果可以将渗透流传 递回到其中可以高效地将烯烃和烷烃分离的单元操作,或者如果要净化或排出无机气体且 其应具有低的总烃含量,则情况可能如此。在这种情况下,膜优选地具有至少约5、更优选地 大于10的C2+烃相比于其它气体的选择性以及至少约400 gpu的烃渗透率。膜不需要匹 配烯烃与烷烃之间的太多(如果有的话)选择性。
[0120] 可使用具有适当性能性质的任何膜。通常,对于此选项而言,这些膜是聚合物,并 且优选地具有包括橡胶或弹性聚合物的选择性层。典型的优选膜包括但不限于丁腈橡胶、 氯丁橡胶、聚二甲硅氧烷(硅橡胶、氯磺化聚乙烯、聚硅碳酸盐共聚物以及氟橡胶。硅橡胶是 供在此步骤中使用的最优选材料。
[0121] 如果以高浓度的烯烃和相对很少的烷烃来实现渗透流更加重要,则第二选项是有 用的。需要出烯烃与无机气体之间的良好选择性之外还提供烯烃与烷烃之间的良好选择性 的膜。在这种情况下,膜性质和皮那好与上文相对于用于步骤109所述的那些类似。
[0122] 用于跨膜渗透的驱动力由膜的供给层与渗透侧之间的压力差提供。如果冷凝步骤 之后的未冷凝气体保持在高压,诸如在5巴以上,则这通常足够用于在没有附加压缩的情 况下执行膜分离步骤。
[0123] 流114流经膜116的供给侧。相对于流114而言贫烯烃可选地烷烃的残余物流 118被从膜的供给侧收回。此流通常包含高比例的第三气体,诸如氮、氢或甲烧,并且可在制 造操作内或外面发送到任何期望的目的,或者简单地排出或者净化。与膜原料相比,渗透流 117富含烯烃以及可选地烷烃。然后使流117在压缩步骤103的上游再循环并与排出气流 101组合。
[0124] 在图2中示出了烯烃回收工艺的另一实施例。本实施例与图1的类似之处在于冷 凝液流108和未冷凝气流114经历膜分离。
[0125] 然而,残余物流118现在被用第三膜分离步骤219进一步处理。流118充当原料 流,并穿过选择性地可渗透烯烃以及烷烃超过其它气体的膜220。残余流222在这种情况下 本质上不包含烯烃。可将渗透膜221送出到闪蒸(flare)或任何其它适当目的地。
[0126] 对于膜分离步骤219而言,优选膜材料类似于在上述膜分离步骤115中使用的聚 合膜。
[0127] 在图3中示出了烯烃回收工艺的另一实施例。本实施例与图2的类似之处在于冷 凝液流108、未冷凝气流114以及残余物流118经历膜分离。
[0128] 然而,在这种情况下,相对于流108而言贫烯烃的残余物流113进一步被第四膜分 离步骤314处理。流113被作为原料料穿过膜315,其选择性地可渗透烯烃超过烷烃。残 余物流316包含排出气流101中的主要部分/或大部分的烷烃,并被从该工艺净化。渗透 流317富含烯烃并在压缩步骤103上游被再循环。在图3、4、6和7的实施例中,用适当高 再循环流317或617,流111或512的烷烃含量可足够低,使得其可以被送回制造反应器。
[0129] 用于膜分离步骤314的优选膜是无机膜,类似于在上述膜分离步骤109中所使用 的那些。
[0130] 在图4中示出了烯烃回收工艺的另一实施例。本实施例与图3的类似之处在于冷 凝液流108、第一残余物流113以及未冷凝气流114经历膜分离。
[0131] 未冷凝气流114被作为原料流发送到第二膜分离步骤415。此步骤在包含(一个或 多个)膜416的膜单元中执行,其选择性地可渗透烯烃超过烷烃和轻气体。膜优选地是无机 膜,类似于在膜分离步骤109和314中所使用的那些。
[0132] 流114流经膜416的供给侧。相对于流416而言贫烯烃和可选地烷烃的残余物流 418被从膜的供给侧收回。虽然贫烯烃,但此流包括烷烃和轻气体。残余物流418然后被发 送到膜分离步骤219以用于如上所述的进一步处理。渗透流417与膜原料相比富含烯烃。 流417在压缩步骤103的上游再循环并与排出气流101组合。
[0133] 在图5中示出了将回收排出气流中的未反应烯烃的替换工艺配置。本实施例类似 于图2,只是冷凝液流108被汽化,并且在气相中执行膜分离步骤510。除非另外说明,此图 中的用于各种单元操作的选项和偏好及进入和离开该操作的流与在实施例1一4的实施例 中相同。
[0134] 流108通过其中冷凝液体被汽化成气体而形成流509的加热步骤。加热可以任何 方式执行,例如通过与适当的热流(如果在现场可用的话)或与蒸汽的热交换。在图5中,热 交换可在热压缩气流504与冷液体冷凝物流108之间发生。在替换方案中,可以通过借助 于阀等减小流上的压力使用较低温度热源来使流108汽化。
[0135] 蒸气流509然后被作为原料流发送到膜分离步骤510。此步骤在包含膜的膜单元 511中执行,其选择性地可渗透烯烃超过烷烃。用于此步骤的优选膜与在图1中的膜分离步 骤109中所使用的那些类似。
[0136] 流509流经膜511的供给侧。相对于流509而言贫烯烃但富烷烃的残余物流513 被从膜的供给侧收回,并作为净化气体离开该工艺。渗透流512与膜原料相比富含烯烃,并 且可被再循环回到制造反应器或者送去进行进一步处理。
[0137] 在图6中示出了烯烃回收工艺的另一实施例。本实施例与图5的类似,但残余物 流513被用第四膜步骤进一步处理。
[0138] 相对于流509而言贫烯烃的残余物流513被膜分离步骤614进一步处理。残余物 流513作为原料流穿过膜615,其选择性地可渗透烯烃超过烷烃。优选地,这些膜与在膜分 离步骤510中所使用的那些相同。残余物流616包含从工艺净化的烷烃。渗透流617富含 烯烃并在压缩步骤103上游被再循环。
[0139] 在图7中示出了图6的替换实施例。本实施例与图6的类似,但用不同的膜材料 来处理未冷凝气流114。
[0140] 未冷凝气流114被作为原料流发送到第二膜分离步骤715。此步骤在包含膜716 的膜单元中执行,其选择性地可渗透烯烃超过烷烃以及可渗透烯烃超过轻气体。优选膜与 在膜分离步骤510和614中所使用的那些类似。
[0141] 流114流经膜716的供给侧。相对于流114而言贫烯烃的残余物流718被从膜的 供给侧收回并被发送到膜分离步骤219以用于进一步处理。渗透物流717富含烯烃并在压 缩步骤103上游被再循环且与净化流101组合。
[0142] 在图8中示出了烯烃回收工艺的另一实施例。本实施例在排出流包含氢并期望从 此流回收某些高纯度氢而不是将其释放到图1的步骤115的残余物流中时有用。
[0143] 排出气流801被与富烯烃渗透流821组合而产生气体混合物流802。排出气流101 通常至少包含未反应烯烃单体、烷烃以及第三气体。在本实施例中,第三气体是氢。
[0144] 气体混合物流802被路由到压缩步骤803,其目标是将流压缩至气体混合物可在 后续工艺步骤中被部分地冷凝的压力。压缩步骤可使用任何方便类型的压缩设备来执行, 并且可在单级中或者在多级压缩链中执行,取决于所需的压缩程度。优选的是流802被提 高到的压力不超过约35巴,并且更优选地不超过约30巴。
[0145] 从压缩步骤803出来的流是压缩流804。此流被发送到冷凝步骤805。冷凝步骤 包括将流804冷却至烯烃露点温度以下,使得烯烃的主要部分被冷凝,后面是结果产生的 液相和气相的分离。可以任何方式且在一个或多个子步骤中执行冷却,包括但不限于压缩 机出口气体的简单的空气或水后冷却、针对其它现场工艺流的热交换、用外部制冷剂的冷 冻以及这些的任何组合。优选地,此步骤应将流804冷却到不低于-40°C的温度,并且更优 选地至不低于-35°C。
[0146] 通过压缩和冷却形成的液相和气相在分离鼓等中被用常规手段分离,807,以提供 冷凝液流808以及未冷凝气流814。冷凝液流808通常包括80 mol%、90 mol%或更多烯烃 和烷烃。
[0147] 流808然后被作为原料流发送到膜分离步骤
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