用于针对低聚轻质烯烃的工艺的分馏方法与流程

本发明涉及由轻质烯烃生产低聚物，且更特别是具有多于8个碳原子且沸点在汽油、煤油和瓦斯油范围内的低聚物的领域。特别地，本发明涉及对在低聚工艺过程中所获得产物的分离步骤。现有技术低聚反应产生具有不同沸点的不同产物，且因此为了分离出所需产物如液化石油气(lpg)、汽油和中间馏出物(middledistillate)，在低聚区段下游分馏区段是必需的。通常，使得能够获得lpg、汽油和中间馏出物的低聚工艺的分馏区段使用两个分馏塔。将来自低聚区段的流出物传送至第一蒸馏塔(distillation)，即脱丁烷塔(debutaniser)，其使得能够分离最轻的组分，主要是含有4个或更少碳原子的烃，以产生蒸气压为0.005至0.09mpa的轻质汽油切取馏分(cut)。因此，脱丁烷塔在顶部产生含有4个或更少碳原子的富烃流，其被传送至液化石油气(lpg)储存器(store)，并且在底部产生汽油和馏出物的混合物，然后将其在第二蒸馏塔，即分离器(separator)(根据英语术语为分流器(splitter))中分馏，从而生产具有精制所需要的规格的汽油和馏出物。为了使分馏阶段中的能量消耗最小化，使两个塔的运行压力最小化，然而不用将其冷凝温度降低到低于可通过可用的冷凝单元实现的冷却条件。因此，塔冷凝器的温度通常为约30℃至约50℃，对于脱丁烷塔压力为约0.6至0.7mpa，对于分离器压力通常为约大气压力(0.1mpa)。美国专利4720600描述了轻质烯烃的低聚方法，其中具有3至6个的若干个碳原子的烯烃在沸石催化剂存在下在反应区段中低聚。通过三个塔分馏所获得的流出物，以获得馏出物，其构成了所需的产物，轻馏分和重馏分，将其至少部分再循环至低聚反应区段。在煤油范围内的所述馏出物特别包括沸点为165℃至290℃的化合物。美国专利申请2014/0134064描述了能够将低聚产物(oligomerate)提质的分馏装置，其根据包含接连的三个蒸馏塔的两个分馏区段的变型，以便在低聚反应区段的下游获得三种主要产物和c5烃流。根据第一变型，所述分馏区段包括第一分馏塔(脱丁烷塔)，将含有1至4个碳原子的烃和含有至少5个碳原子的烃分离。将包含含有至少5个碳原子的烃的馏分加入到第二分馏塔(脱戊烷塔(depentaniser))，所述第二分馏塔使得能够在塔顶部回收含有5个碳原子的烃(可将其再循环至反应区段)，在塔底部回收含有至少6个碳原子的烃，其一部分可作为汽油基料(gasolinebase)提质，且可将第二部分传送至第三分馏塔(中间馏出物回收塔)，所述第三分馏塔使得能够将包含含有6至9个碳原子的烃的切取馏分和柴油切取馏分分离。根据第二变型，第二分馏塔(脱戊烷塔)被邻近脱丁烷塔的汽提塔(根据英语术语为侧线汽提塔)代替。通过位于脱丁烷塔上并足够处于塔顶部的侧线采出料(sideofftake)来供应该汽提塔，以便能够对含有5个碳原子的烃切取馏分进行取样。可将该侧线采出料的一部分再循环至低聚反应器，从而将低聚反应区保持在液相中，以控制放热性并使汽油产率最大化，而将第二部分送至汽提塔以将含4个或更少碳原子的烃和含有5个碳原子的烃分离，所述含4个或更少碳原子的烃被传送至脱丁烷塔。为了分离三种期望产物(即液化石油气、汽油和中间馏出物)而所需的对低聚产物的分馏是昂贵的操作，其通常占大于70％的低聚单元的总能量消耗。分馏区段的总的热公用工程(utility)消耗对应于功(services)(根据英语术语为功(duty))的总和，其与蒸馏塔的再沸相关。由于低聚产物含有具有大量碳原子的分子，因此塔的再沸温度对于脱丁烷塔(第一塔)通常大于140℃，以及对于第二汽油/中间馏出物分离塔(分离器)通常大于200℃。这些再沸温度取决于低聚产物的组成以及对运行压力的选择。此外，存在非常少或甚至没有具有足以实现热集成的热能的在单元中可用的热流体。因此，改进分馏区段以限制能量消耗是切实所需。令人惊讶地，对预分馏塔的包括使得申请人能够极大降低对低聚产物分馏工艺的能量需求。定义热流体被理解为是指经历再冷却的工艺流体。冷流体被理解为是指经历再加热的工艺流体。热公用工程被理解为是指为将热量递送至冷流体而经历冷却的工艺之外的流体。冷公用工程被理解为是指为从热流体提取热量而经历再加热的工艺之外的流体。因此，工艺的热公用工程的消耗对应于由一个或多个热公用工程向所述工艺供应的热量的总量。功(service)(根据英语术语为功(duty))被理解为是指在两种流体之间传递的热能的量。因此，再沸功(reboilingservice)对应于供应到蒸馏塔的热能的量，且冷凝功(condensationservice)对应于从蒸馏塔提取的热能的量。发明目的因此，本发明涉及用于针对低聚轻质烯烃的工艺的分馏方案，其包括对来自反应区段的流出物的预分馏。本发明更特别地涉及用于低聚轻质烯烃的方法，在该方法中将来自低聚区段的流出物传送至预分馏塔，所述预分馏塔提供至少一种含有液化石油气和轻质汽油的混合物的头馏分(headfraction)和含有重质汽油和中间馏出物的混合物的底馏分(bottomfraction)，将所述头馏分传送至脱丁烷塔，所述脱丁烷塔提供至少液化石油气切取馏分和轻质汽油切取馏分，将所述底馏分和至少部分所述轻质石油切取馏分传送至分离器，使得能够获得至少气态馏分、石油馏分和瓦斯油馏分。本发明的一个优点在于其显著降低了热公用工程的消耗而不会不利地影响所获得的lpg、汽油和瓦斯油的量和品质。本发明的另一个优点在于其通过使用在该方法中可用的一种或多种热流体来实现热集成，所述热流体例如为第二塔的底部产物、中间反应器流出物和来自低聚反应区段的最后的反应器的流出物。本发明的另一个优点在于可以获得两种汽油切取馏分，从高温预分馏塔底部获得的富含中间馏出物的重质切取馏分和从最低温度的脱丁烷塔底部获得的贫含中间馏出物的轻质切取馏分，其使得能够以两种不同的级位(level)供应分离器，由此促进汽油馏分和中间馏出物馏分的分离。发明详述低聚反应是放热的，且反应区段的温度通常为120℃至300℃。根据本发明，将由低聚区段产生的流出物传送至分馏区段，所述分馏区段主要包括使得预分馏阶段能够进行的预分馏塔。因此，将从低聚反应区段获得的至少部分低聚产物在除了例如通过热交换器进行的可能的热交换之外无任何处理的情况下传送至蒸馏塔，即所谓的预分馏塔，使得对所述低聚产物的预分馏能够进行。所述预分馏产生至少两个馏分：含有液化石油气(lpg)/轻质汽油的混合物的头馏分，关于含有至少8个碳原子的烃原料其含有按重量计小于15％，且优选小于10％。包含重质汽油/中间馏出物混合物的底馏分，关于含有至多5个碳原子的烃原料其含有按重量计小于15％，且优选小于8％。根据本发明的一个优选的变型，预分馏塔含有5至20块理论塔板，且优选8至18块理论塔板，并在0.1至2mpa，优选0.3至1.2mpa的压力下运行，将原料进料至位于塔顶部的塔板，优选至第1至6块塔板，将塔板从塔顶部开始编号，将顶部蒸气在100℃至150℃，优选110℃至140℃的温度下抽出，并将底部液体在170℃至220℃，优选185℃至205℃的温度下抽出。根据本发明，将所述头馏分传送至第二塔，即所谓的脱丁烷塔，其产生至少两个切取馏分：头切取馏分(headcut)，其含有lpg，所述lpg含有具有4个或更少碳原子的烃。底切取馏分(bottomcut)，其含有轻质汽油，所述轻质汽油含有具有至少5个碳原子的烃。根据一个优选的变型，脱丁烷塔含有15至35块理论塔板，且优选18至30块理论塔板，并且在与预分馏塔相同的压力下运行，将原料在第8至25块理论塔板之间进料，且优选在第10至18块理论塔板之间进料，将塔板从塔顶部开始编号，将顶部蒸气移除，在风冷冷凝器(air-cooledcondenser)中冷凝并过冷至35℃至55℃，优选40℃至50℃的温度，并将底部液体在100℃至130℃，优选105℃至125℃的温度下抽出。根据本发明，将所述底馏分和至少部分的所述底切取馏分传送至第三蒸馏塔，即所谓的分离器，以便将各种所需产物彼此分离。获得的主要产物是汽油和中间馏出物(煤油和/或瓦斯油)。根据一个优选的变型，分离器含有20至40块理论塔板，且优选25至35块理论塔板，并且在低于所述脱丁烷塔压力的压力下运行，所述压力为0.01mpa至0.6mpa，优选0.05至0.3mpa。将从预分馏塔获得的所述底馏分在第5至15块塔板之间，且优选第7至12块塔板之间进料，将从脱丁烷塔获得的所述底切取馏分在第2至12块理论塔板之间，且优选在第2至6块理论塔板之间进料，将塔板从塔顶部开始编号。将顶部蒸气移除，在风冷冷凝器中冷凝并过冷至40℃至80℃，优选50℃至70℃的温度，将底部液体在200℃至240℃，优选210℃至230℃的温度下移除。优选地，所述底馏分和所述底切取馏分在两个不同级位进料分离器，以便促进汽油/中间馏出物分离。分离器通常含有20至40块理论塔板。在其中所述底馏分和所述底切取馏分在两个不同级位进料分离器的情况中，所述底馏分优选在第7至15块理论塔板之间引入，并且所述底切取馏分在高于前者处引入，优选在第2和12块塔板之间引入，将塔板从塔顶部开始编号。有利地，所述底切取馏分也部分被传送至汽油池、部分被净化、部分返回到低聚反应区段，或优选部分被再循环至预分馏塔。在其中所述底切取馏分部分被再循环至预分馏塔的情况中，优选将所述底切取馏分引入至再沸器上方的若干块塔板。优选地，所述底切取馏分的再循环程度为5重量％至20重量％，且更优选7重量％至15重量％。在不增加供应至再沸器的能量的量的情况下，布置在脱丁烷塔上游的预分馏塔使得脱丁烷塔的运行所需的再沸温度降低至少30℃，这允许了热集成，特别是归因于在大于或等于130℃的温度下可用的所述方法的热流体，或归因于在相对低的温度下是可用的热公用工程。此外，所述底切取馏分部分再循环到所述预分馏塔也使得所述预分馏塔的再沸温度降低5℃至15℃。所述方法的不同热流体实现了所设想的所述热集成的实施的若干种形式。在第一优选实施方案中，所述分离器的底部流出物用于与所述脱丁烷塔的再沸器热交换。在第二实施方案中，将从第一反应器获得的流出物在其压力降低之前冷却，并且将其引入预分馏塔，这使得热量能够被回收并且所述脱丁烷塔的再沸器能被再加热。这两个实施方案可以合并，以通过热集成确保脱丁烷塔的更大部分的再沸。附图说明图1显示根据现有技术的用于获得lpg馏分、汽油馏分和中间馏出物馏分的常规分馏工艺方案。将低聚产物(1.1)传送至脱丁烷塔(1.a)，其分离至少两个馏分，即塔头馏分(columnheadfraction)(1.2)和塔底馏分(1.3)。然后将所述塔底馏分(1.3)传送至分离器(1.b)，其依次分离两个馏分(1.4和1.5)。图2显示根据本发明的方法的一个实施方案，其中预分馏塔(2.c)安装在图1中所示方法的上游。将来自预分馏塔(2.c)的含有液化石油气和轻质汽油的混合物(2.6)的头馏分传送至脱丁烷塔(2.a)，而将含有重质汽油和中间馏出物的混合物(2.7)的底馏分直接传送至分离器(2.b)。图3显示根据本发明的方法的类似于图2中所示的一个实施方案，其中另外将其中来自脱丁烷塔(3.a)的含有重质汽油和中间馏出物的混合物(3.7)的底馏分的一部分再循环(3.8)至所述预分馏塔(3.c)。实施例全部实施例1至3，21t/hr的从低聚区段获得的低聚产物由28重量％的含有4个或更少碳原子的烃、14重量％的含有5个碳原子的烃，10重量％的含有6个碳原子的烃，2重量％的含有7个碳原子的烃，12重量％的含有8个碳原子的烃和34重量％的含有至少9个碳原子的烃组成。调节运行条件以将所述低聚产物分馏成3种产物，其量在下表中给出：产物流量(t/hr.)液化石油气5.8汽油7.8中间馏出物7.4液化石油气含有2重量％的含有5个或更多个碳原子的烃。汽油的特征在于初沸点(d86)为13℃和终沸点(d86)为140℃，并且含有4个或更少碳原子的烃的含量仅为1.9重量％。中间馏出物的特征在于初沸点(d86)为164℃，由nelson法确定的闪点为43.9℃。实施例1(对比例)：实施例1的工艺示于图1中。将低聚产物(1.1)传送至脱丁烷塔(1.a)，将其分离成至少两个馏分，即塔头馏分(1.2)和塔底馏分(1.3)。然后将所述塔底馏分(1.3)传送至分离器(1.b)，其依次分离两个馏分(1.4和1.5)。来自脱丁烷塔的底部产物(1.4)与进料其的流出物(1.3)交换其热量。脱丁烷塔和分离器使用23块理论塔板运行，优化它们的进料位置以使分配至再沸器的热量最小化。因此，脱丁烷塔(1.a)的进料位于第13块塔板处，分离器(1.b)的进料位于第8块塔板处，将塔板从塔顶部开始编号。脱丁烷塔(1.a)在0.65mpa下运行，且分离器(1.b)在0.2mpa下运行。实施例2(根据本发明)：实施例2的工艺显示于图2中。在实施例2中，在实施例1工艺的上游安装预分馏塔(2.c)。将来自预分馏塔的头馏分(2.6)传送至脱丁烷塔(2.a)，而将底馏分(2.7)直接传送至分离塔(2.b)。预分馏塔(2.c)包括14块理论塔板，并在0.65mpa下运行。来自分离器的底部流出物(2.5)用于与脱丁烷塔(2.a)的再沸器热交换，然后将其冷却并储存。将脱丁烷塔的底切取馏分(2.3)和获自预分馏的底馏分(2.7)全部传送至分离器(2.b)，分别送至第4块塔板和第10块塔板，将塔板从塔顶部开始编号。实施例3(根据本发明)：实施例3的工艺示于图3中。在实施例3中，实施与实施例2(图2)中相同的工艺，另外将0.5t/h的来自脱丁烷塔(3.a)的所述底切取馏分(3.3)于第12块塔板级位处再循环(3.8)至预分馏塔(3.c)，将塔板从塔顶部开始编号，并且塔含有14块塔板。对于获得的产物的相同量和规格而言，与通过两次相继的蒸馏而没有预分馏区段进行的简单分馏相比，根据本发明的方法实现了在低聚产物的分馏阶段中热公用工程的消耗降低22％。此外，通过简单的将贫含中间馏出物的轻质汽油切取馏分部分再循环至预分馏塔，可调整重质和轻质汽油切取馏分的比例，以调节预分馏塔再沸器的温度。当前第1页12