專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制備和回收烯烴的制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
自供熱裂化是用于制備烯烴的方法，其中烴供料與氧氣混合并且在自供熱裂化催化劑上通過(guò)。自供熱裂化催化劑能夠超越富含燃料的燃燒性限制來(lái)支持燃燒。燃燒從催化劑表面開(kāi)始，并且現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生使反應(yīng)物升高到工藝溫度并執(zhí)行吸熱反應(yīng)過(guò)程所需要的熱。一般來(lái)說(shuō)，烴供料在支撐型催化劑上通過(guò)以制備烯烴產(chǎn)品。自供熱裂化方法公開(kāi)在EP332289B、EP529793B、EP-A-0709446和WO 00/14035。
正如傳統(tǒng)的基于爐裂化的情況一樣，通常通過(guò)與水接觸來(lái)冷卻從自供熱反應(yīng)器中排出的產(chǎn)物流，并且隨后通過(guò)一系列分離和純化步驟。產(chǎn)品流經(jīng)過(guò)分離和純化步驟來(lái)去除去氫、甲烷和CO2。然后在處理剩余產(chǎn)物流之前處理該反應(yīng)產(chǎn)物以分離甲烷、氫氣、和一氧化碳，從而從重?zé)N中分離含C2流。處理含C2流以從乙烷中分離乙烯。包含C3和高烴的該剩余產(chǎn)物流可以被進(jìn)一步處理以分離例如丙烷和丙稀。
氨吸收制冷(以下稱(chēng)作“AAR”)系統(tǒng)同基于壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)(例如，傳統(tǒng)的C3制冷系統(tǒng))的不同之處在于AAR系統(tǒng)只需要低等級(jí)的熱函源(source of enthalpy)而不是高等級(jí)的能量。例如，AAR系統(tǒng)能夠由在低至95℃的溫度上可用的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)，而基于壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)通常需要過(guò)熱的高壓蒸汽或者電能來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。這種熱函源通常可以是在其他情況下將浪費(fèi)在大氣中的廢熱源。因此與C3制冷系統(tǒng)相比，AAR系統(tǒng)可以是高能效的。AAR可以是低開(kāi)銷(xiāo)、節(jié)能的方法，能夠用于提供中等溫度的制冷。
在比較簡(jiǎn)單的AAR系統(tǒng)中，諸如廢熱的熱函源使氨分餾器再沸騰，對(duì)該氨分餾器供給水中含較高濃度氨的富氨水流。分餾器將該高濃度氨水流分離成高純度氨蒸汽上部流和相對(duì)于該高濃度氨水流具有較低濃度氨的底部流。該氨蒸汽上部流通常經(jīng)過(guò)空氣或水冷卻而被液化，以生成液態(tài)氨制冷劑。然后把該液態(tài)氨制冷劑引導(dǎo)給制冷劑用戶(hù)。由于熱函(enthalpy)從被制冷的物質(zhì)間接傳輸，該液態(tài)氨制冷劑汽化并生成氨制冷劑蒸汽。該氨蒸汽與分餾器的底部流一起引導(dǎo)給吸收器，其吸收氨蒸汽同時(shí)釋放吸收的熱。通常通過(guò)由水冷卻該吸收器來(lái)除去吸收的熱。在烯烴制備中利用AAR系統(tǒng)代替丙烷或丙稀的制冷系統(tǒng)的各種嘗試總的來(lái)說(shuō)沒(méi)有成功。在傳統(tǒng)烯烴工廠(chǎng)中使用AAR系統(tǒng)有兩個(gè)基本問(wèn)題。第一，在傳統(tǒng)烯烴工廠(chǎng)中可用的冷卻廢水(quenchwater)的熱量不能用于按足夠高的溫度來(lái)驅(qū)動(dòng)AAR系統(tǒng)。第二，傳統(tǒng)的爐子通過(guò)回收來(lái)自爐子煙道氣體的高溫?zé)岙a(chǎn)生相當(dāng)大量的高壓蒸汽。傳統(tǒng)的C3制冷系統(tǒng)消耗相當(dāng)大部分的這種高壓蒸汽，因而有助于在該烯烴工廠(chǎng)中實(shí)現(xiàn)蒸汽平衡。使用AAR系統(tǒng)而不是使用C3制冷系統(tǒng)的傳統(tǒng)烯烴工廠(chǎng)可能明顯地失去蒸汽平衡?；谧怨崃鸦南N工廠(chǎng)與常規(guī)的烯烴工廠(chǎng)相比產(chǎn)生相當(dāng)少的高壓蒸汽，因此在自供熱裂化過(guò)程中使用AAR系統(tǒng)而不是C3制冷系統(tǒng)對(duì)工藝蒸汽平衡具有較小的影響。而且，除了提供制冷以冷卻工藝流之外，常規(guī)烯烴工廠(chǎng)中的C3制冷系統(tǒng)通過(guò)使該冷工藝流相對(duì)丙稀制冷劑加熱從該冷工藝流中回收制冷值(refrigeration value)?，F(xiàn)有技術(shù)的AAR系統(tǒng)通常不構(gòu)造成使其也能夠從冷工藝流中回收制冷值。因此，在替代常規(guī)的烯烴制備工藝中的丙稀制冷系統(tǒng)中沒(méi)有使用這些方法。
在制備乙烯工藝中已經(jīng)提出使用AAR系統(tǒng)，如在授予Pano等人的美國(guó)專(zhuān)利4,143,521號(hào)中所公開(kāi)的。但是用于制備烯烴的常規(guī)裂化工藝，例如蒸汽裂化爐，一般在低壓下運(yùn)行，這樣限制了可用液體冷卻廢水的溫度。通常，這種水的最高溫度在約80℃到約90℃的范圍內(nèi)(約180°F到210°F)。這種溫度較低的水導(dǎo)致用于制冷的氨制冷劑在比較熱的溫度下可用，通常為約21℃(70°F)，因此妨礙了在烯烴設(shè)備中的AAR的應(yīng)用。
在乙烯設(shè)備中使用AAR系統(tǒng)也由D.Sohns和C.Fuge在“ReducingConsumption of Energy Is Possible in Olefin Plants”一文中提出，見(jiàn)Oil&Gas Journal，September 13，1976，pp72-77。在這篇參考文獻(xiàn)中，驅(qū)動(dòng)AAR系統(tǒng)的熱源是冷卻廢油，一種容易發(fā)生堵塞并且不是在所有的烯烴工廠(chǎng)中能夠得到的流。作者也說(shuō)，常規(guī)烯烴工廠(chǎng)中的冷卻廢水流用于提供制冷幾乎是無(wú)效的。
雖然在理論上，能夠通過(guò)在高溫下執(zhí)行裂化過(guò)程來(lái)升高可得到的液態(tài)水的溫度，但是，對(duì)于基于爐子的常規(guī)裂化工藝這是所不希望的，因?yàn)榛跔t子的裂化反應(yīng)的最優(yōu)壓力一般小于約2巴(bar)。因此，基于爐子的常規(guī)裂化工藝通常用C3制冷系統(tǒng)或其改型，以在室溫和約-45℃之間的溫度范圍提供制冷。如在美國(guó)專(zhuān)利6,637,237號(hào)中提出的，C3制冷系統(tǒng)一般由在基于爐子的裂化方法中產(chǎn)生的高壓蒸汽供給能量。雖然這些C3系統(tǒng)的能量效率比AAR系統(tǒng)低，但是這并沒(méi)有明顯的影響，因?yàn)榛跔t子的常規(guī)裂化方法產(chǎn)生大量高壓蒸汽，其能夠用于C3制冷系統(tǒng)。
非常希望能夠在相當(dāng)?shù)偷臏囟认率拱敝评淇捎?，例如低到約-45℃(-50°F)，同時(shí)還從在制備烯烴的過(guò)程中得到的溫度相當(dāng)?shù)偷墓に嚵髦谢厥罩评渲怠?br> 令人驚奇的是我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在較高壓力下的烴的自供熱裂化能夠有利地制備烯烴，其中用于冷卻自供熱裂化產(chǎn)物流的廢水用于驅(qū)動(dòng)AAR制冷系統(tǒng)，以便純化產(chǎn)物流以制備所述烯烴。具體說(shuō)，本發(fā)明的有益特征是較之現(xiàn)有技術(shù)的方法能夠在更低的溫度使氨制冷可用，并且AAR系統(tǒng)能夠完全替代基于較高壓的烴的自供熱裂化的烯烴制造工廠(chǎng)中的常規(guī)的C3制冷系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面是用于制備和回收烯烴的自供熱裂化方法。該方法包括向自供熱裂化器供給主要是烴原料的給料和含氧氣體，以產(chǎn)生包含烯烴的烴產(chǎn)物流。由所述自供熱裂化方法所產(chǎn)生的廢熱函源用于至少部分地驅(qū)動(dòng)氨吸收制冷系統(tǒng)，以提供用于在從烴產(chǎn)物流中分離和/或純化烯烴過(guò)程中至少一個(gè)工藝流的冷卻。
本發(fā)明的另一方面是氨吸收制冷方法，其包括至少一個(gè)選自下述一組的熱函源通過(guò)冷卻來(lái)自自供熱裂化反應(yīng)器的裂化氣體而產(chǎn)生的冷卻廢水；通過(guò)冷卻來(lái)自自供熱裂化反應(yīng)器的裂化氣體而產(chǎn)生的蒸汽；由使用從自供熱裂化方法制備的乙烯的過(guò)程中產(chǎn)生的足夠熱的流；以及來(lái)自位于自供熱裂化反應(yīng)器附近的其他化學(xué)或煉油處理單元的足夠熱的流。


圖1是用于制備烯烴的自供熱裂化方法的示意圖。
圖2是結(jié)合在自供熱裂化方法中的氨吸收制冷系統(tǒng)的示意圖。
圖3是結(jié)合在自供熱裂化方法中的氨吸收制冷系統(tǒng)的另一個(gè)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明描述利用AAR系統(tǒng)從由自供熱裂化反應(yīng)器產(chǎn)生的裂化氣體中流回收包括乙烯的烯烴。有許多用于從裂化氣體流回收乙烯的設(shè)計(jì)選擇。本發(fā)明的方法可以用于將液態(tài)和氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化成烯烴。合適的液體烴包括石腦油(naphtha)、氣油(gas oil)、減壓瓦斯油(vacuumgas oil)及其混合物。但是優(yōu)選采用諸如乙烷、丙烷、丁烷及其混合物的氣態(tài)烴。
圖1示出用于經(jīng)由自供熱裂化制備乙烯的一般方法。這里所描述的這種方法便于更好地理解在這種方法中使用AAR系統(tǒng)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解，對(duì)于圖1所示的過(guò)程配置可以構(gòu)思出各種變化，特別是本方法的分離和純化部分。圖1所示的具體配置不限制本供給該方法的主要為烴的原料被示作流1。正如這里所用的，術(shù)語(yǔ)“主要為烴的原料”是指一般包括基本由乙烷、乙烯、丙烷、丙稀、丁烷、丁烯、二烯和乙炔化合物以及烴雜質(zhì)構(gòu)成的烴。它與被示作流2的含氧氣體相混合。合適的含氧氣體是分子氧、空氣和/或其混合物。含氧氣體可以與諸如氮?dú)饣驓鍤獾亩栊詺怏w混合?？蛇x地，示作流3的循環(huán)流和示作流4的含氫流可以進(jìn)入自供熱反應(yīng)器5。在自供熱反應(yīng)器5中，流1至流4可以預(yù)熱并發(fā)生反應(yīng)以形成示作流6的熱裂化的氣體。優(yōu)選地，主要為烴的原料和含氧氣體按烴對(duì)含氧氣體為大約5至16倍的比例，優(yōu)選為5至13.5倍的比例，更優(yōu)選為6至10倍的比例供給自供熱反應(yīng)器5，6至10倍的比例是烴完全燃燒生成二氧化碳和水所需要的烴對(duì)含氧氣體的理想配比的比例。
自供熱裂化催化劑能夠超過(guò)富含燃料的可燃燒性的限制來(lái)支持燃燒。該催化劑通常包括元素周期表中的族VIII金屬作為其催化組分。合適的族VIII金屬包括鉑、鈀、釕、銠、鋨以及銥。更具體地說(shuō)，銠、鉑和鈀是優(yōu)選的。通常，族VIII金屬的加載范圍根據(jù)催化劑的總干重從約0.01到約100重量百分比，優(yōu)選，在約0.01到約20重量百分比，并且更優(yōu)選從約0.01到約10重量百分比。
在用族VIII催化劑的情況下，優(yōu)選與催化劑促進(jìn)劑一起使用。該促進(jìn)劑可以是族IIIA、IVA和/或VA金屬?？蛇x地，該促進(jìn)劑可以是過(guò)渡金屬，該過(guò)渡金屬促進(jìn)劑是不同于作為族VIII過(guò)渡金屬催化劑組分所采用的金屬。
優(yōu)選的族IIIA金屬包括Al、Ga、In和Ti。其中Ga和In是優(yōu)選的。優(yōu)選的族IVA金屬包括Ge、Sn和Pb。其中Ge和Sn是優(yōu)選的。優(yōu)選的族VA金屬是Sb。族IIIB金屬對(duì)族IIIA、IVA或VA金屬的原子比可以是約1∶約0.1-50.0，優(yōu)選為約1∶約0.1-12.0。
在過(guò)渡金屬系列中合適的金屬包括族周期表的族IB至族VIII中的金屬。具體說(shuō)，選自周期表族IB、IIB、VIB、VIIB和VIII的過(guò)渡金屬是優(yōu)選的。這種金屬的例子包括Cr、Mo、W、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd和Hg。優(yōu)選的過(guò)渡金屬促進(jìn)劑是Mo、Rh、Ru、Ir、Pt、Cu和Zn。族VIII金屬對(duì)過(guò)渡金屬促進(jìn)劑的原子比可以是約1∶與0.1-約50.0，優(yōu)選為約1∶約0.1-約12.0。
優(yōu)選地，催化劑僅包括選自族IIIA、族IVA、族V B和過(guò)渡金屬系列的一種促進(jìn)劑。例如，該催化劑可以包括選自銠、鉑和鈀的金屬，而促進(jìn)劑選自如下一組Ga、In、Sn、Ge、Ag或Cu。這種催化劑優(yōu)選的例子包括Pt/Ga、Pt/In、Pt/Sn、Pt/Ge、、Pt/Cu、Pd/Sn、Pd/Ge、Pd/Cu和Rh/Sn。該Rh、Pt或Pd可以包括催化劑總重量的重量百分比的約0.01和約5.0之間的重量百分比，優(yōu)選包括約0.01和約2.0之間的重量百分比，更優(yōu)選包括約0.05和約1.0之間的重量百分比。Rh、Pt或Pd對(duì)族IIIA、IVA或過(guò)渡金屬促進(jìn)劑的原子比可以是約1∶約0.1-約50.0，優(yōu)選為約1∶約0.1-約12.0。例如，Rh、Pt或Pd對(duì)Sn的原子比可以是約0.1-約50.0，優(yōu)選為約1∶約0.1-約12.0，更優(yōu)選為約1∶約0.2-約3.0，最優(yōu)選為約1∶約0.5-約1.5。另一方面，Pt或Pd對(duì)Ge的原子比可以是約0.1-約50.0，優(yōu)選為約1∶約0.1-約12.0，更優(yōu)選為約1∶約0.5-約8.0。Pt或Pd對(duì)Cu的原子比可以是約0.1-約3.0，優(yōu)選為約1∶約0.2-約2.0，更優(yōu)選為約1∶約0.5-約1.5。
可選地，促進(jìn)劑可以包括選自族IIIA、IVA和過(guò)渡金屬系列的至少兩種金屬。例如，在催化劑包括鉑的情況下，鉑可以用選自過(guò)渡金屬的兩種金屬來(lái)促進(jìn)，例如，鈀和銅。這種Pt/Pd/Cu催化劑根據(jù)干催化劑的總重量可以包括約0.01到約5的重量百分比的量的鈀，優(yōu)選約0.01到約2的重量百分比，更優(yōu)選約0.01到約1的重量百分比。Pt對(duì)Pd的原子比可以是1∶約0.1-約10.0，優(yōu)選為約1∶約0.5-約8.0，更優(yōu)選為約1∶約1.0-約5.0。鉑對(duì)銅的原子比優(yōu)選為約1∶約0.1-約3.0，更優(yōu)選為約1∶約0.2-約2.0，最優(yōu)選為約1∶約0.5-約1.5。在催化劑包括鉑的情況下，可選地，它可以用一種過(guò)渡金屬和選自周期表的族IIIA、IVA的另一種金屬來(lái)促進(jìn)。在這種催化劑中，可以根據(jù)催化劑的總重量以約0.01到約5重量百分比的量來(lái)提供鈀，優(yōu)選約0.01-約2.0重量百分比，更優(yōu)選為約0.05-約1.0重量百分比。Pt對(duì)Pd的原子比可以是1∶約0.1-約10.0，優(yōu)選為約1∶約0.5-約8.0，更優(yōu)選為約1∶約1.0-約5.0。鉑對(duì)族IIIA或IVA金屬的原子比可以是1∶約0.1-約60，優(yōu)選為約1∶約0.1-約50。優(yōu)選地，族IIIA或IVA金屬是Sn或Ge，最優(yōu)選為Sn。
為了避免重復(fù)，催化劑中的族VIII金屬和促進(jìn)劑可以以任何形式存在，例如，金屬或諸如氧化物的金屬化合物。
催化劑可以是非支撐的。例如金屬絲網(wǎng)的形式，但是優(yōu)選為支撐的，可以使用任何合適的支撐，例如陶瓷或金屬支撐，但通常陶瓷支撐是優(yōu)選的。在使用陶瓷支撐的情況下，陶瓷支撐的組分可以是高溫穩(wěn)定的任何氧化物或氧化物的組合，所述高溫例如在約600℃到約1200℃之間。該支撐材料優(yōu)選具有低熱膨脹系數(shù)，并且在高溫下抗相分離。
合適的陶瓷支撐包括堇青石、鋰鋁硅酸鹽(LAS)、氧化鋁(α-Al2O3)、氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯、NIASCON、氧化鋁鈦酸鹽、鈣氧鋯基磷酸鹽。陶瓷支撐可以是耐洗基面涂覆的(wash-coated)，例如，用γ-Al2O3。
能夠超過(guò)富含燃料的可燃燒性限制來(lái)支持燃燒的催化劑可通過(guò)本領(lǐng)域公知的任何方法制備。例如，可以采用膠接法和濕浸透技術(shù)。通常所述支撐用包含金屬的一種或多種溶液浸透、烘干并且然后在空氣中煅燒。該支撐可以在一步或多步中浸透。優(yōu)選采用多個(gè)浸透步驟。優(yōu)選該支撐在每次浸透和然后進(jìn)行最終煅燒之間進(jìn)行烘干和煅燒，優(yōu)選在空氣中進(jìn)行最終煅燒。煅燒的支撐然后例如通過(guò)在氫氣氣氛中加熱處理被還原。
含烴的原料以大于約10,000h-1的氣體小時(shí)空間速度通過(guò)自供熱裂化催化劑，優(yōu)選大于約20,000h-1，最優(yōu)選大于約約100,000h-1。但是，應(yīng)當(dāng)明白，最優(yōu)氣體小時(shí)空間速度取決于壓力和進(jìn)料成分的性質(zhì)。
諸如氫氣、一氧化碳、二氧化碳和蒸汽的附加的進(jìn)料成分可以共同送進(jìn)自供熱裂化反應(yīng)器5中。優(yōu)選與含烴的原料以及含氧氣體共同送進(jìn)自供熱裂化反應(yīng)器5中的氫氣的反應(yīng)物混合物在接觸催化劑之前被預(yù)熱。氫對(duì)含氧氣體合適的分子比在約0.2到約4的范圍內(nèi)。氫共同進(jìn)料具有優(yōu)點(diǎn)，因由于催化劑的存在，氫比烴優(yōu)先燃燒，因而增加整個(gè)過(guò)程的烯烴選擇性。一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)物混合物被預(yù)熱到低于該反應(yīng)物混合物的自動(dòng)點(diǎn)火溫度。
在與催化劑接觸之前可以使用熱交換器預(yù)熱該反應(yīng)物混合物。利用熱交換使反應(yīng)物混合物能夠被加熱到高預(yù)熱溫度，例如該反應(yīng)物混合物的自動(dòng)點(diǎn)火溫度或高于該溫度。利用高預(yù)熱溫度在減少所需要的氧反應(yīng)物在經(jīng)濟(jì)節(jié)約方面是有利的。此外，利用高預(yù)熱溫度能夠得到對(duì)烯烴產(chǎn)物改進(jìn)的選擇性。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，利用高預(yù)熱溫度能增強(qiáng)在催化劑內(nèi)的反應(yīng)穩(wěn)定性，從而獲得較高的持久的外部供料速度，并且減少在整個(gè)催化劑所經(jīng)受的熱梯度。
自供熱裂化方法適合在催化劑出口溫度在約600℃到約1200℃的范圍內(nèi)執(zhí)行，優(yōu)選地，在約850℃到約1050℃的范圍內(nèi)，最優(yōu)選地，在約900℃到約1000℃的范圍內(nèi)。為了避免發(fā)生另外的反應(yīng)，優(yōu)選，該產(chǎn)物流在形成熱裂化氣體流6的20毫秒生成時(shí)間內(nèi)被冷卻到約600℃到約750℃之間。有利的是，如果自供熱裂化方法在大于20barG的壓力下操作，該產(chǎn)物在10毫秒生成時(shí)間內(nèi)被冷卻到約600℃到約750℃之間。本發(fā)明的自供熱裂化在大于5barG的壓力下操作。優(yōu)選地，該自供熱裂化方法在約5到約40barG之間的壓力下操作，并且更優(yōu)選在約10到30barG之間。
示作流6的熱裂化的氣體通常包含乙烯、甲烷、氫、一氧化碳、二氧化碳、乙烷和比乙烷重的烴。該熱裂化的氣體6通過(guò)與主冷卻系統(tǒng)的鍋爐供給的水進(jìn)行間接熱交換而被冷卻，如步驟7所示。這個(gè)系統(tǒng)一般具有一個(gè)或多個(gè)熱交換器并且產(chǎn)生高壓蒸汽和示作流8的冷卻的裂化氣體。
該冷卻的裂化氣體流8在示作步驟9的急冷部分(quench section)被進(jìn)一步被冷卻，采用的冷卻方法是乙烯制造領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，通常包括至少一個(gè)接觸容器，其中，該裂化的氣體與循環(huán)冷卻水流直接接觸。與循環(huán)冷卻的烴流直接接觸的另一個(gè)步驟可以在急冷部分9內(nèi)有選擇地采用。該接觸操作生成示作流10的冷卻的裂化氣體，和變熱的冷卻廢水流。該變熱的冷卻廢水通常在一個(gè)或多個(gè)熱交換器中被冷卻，并且再循環(huán)到直接接觸容器(圖1中未示出冷卻廢水線(xiàn)路)。
流10可以被引導(dǎo)到壓縮和雜質(zhì)去除步驟11。在這個(gè)步驟中，被冷卻的裂化的氣體流10被壓縮到適合用于下游分離部分的壓力，并且除去雜質(zhì)。例如，為了除去二氧化碳和其他酸性氣體可以采用胺和堿性除氣器。水通常通過(guò)冷凝和/或吸收干燥劑從該裂化的氣體中除去。如果自供熱裂化反應(yīng)在足夠高的壓力下進(jìn)行，那么裂化的氣體在步驟11中不需要進(jìn)行壓縮。在這種情況下，在步驟11中只需要進(jìn)行除去雜質(zhì)。
示作流12的高壓的基本無(wú)雜質(zhì)的裂化的氣體然后被冷卻并且部分地在交換器13中液化。實(shí)際上，交換器13通常表示一系列交換器和蒸汽/液體分離容器，其中，該裂化的氣體被各種冷工藝流逐漸冷卻并且部分地液化，并且逐漸到更冷的外部制冷程度。在一般的烯烴設(shè)備中，這種制冷將由丙稀制冷系統(tǒng)和乙烯或混合制冷劑制冷系統(tǒng)提供。示作流14的冷卻的裂化氣體通常以小于約-35℃的溫度進(jìn)入脫甲烷蒸餾塔15。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，流14在圖1中被示作為單一的流。實(shí)際上它包括許多來(lái)自各種冷卻/部分液化以及蒸汽/液體分離步驟的多種不同的蒸汽和液體流。
脫甲烷蒸餾塔15從該裂化氣體中的乙烯和較重的化合物中分離甲烷和較輕的化合物。由于使用部分冷凝器16，該蒸餾塔15是回流的。脫甲烷器的凈上部產(chǎn)物，即流17，主要含有甲烷、氫氣和一氧化碳，以及少量的，如果有的話(huà)，乙烯和較重的化合物。如果希望的話(huà)，流17可以引導(dǎo)到氫和/或CO回收部分，或者用作燃料。由于使用交換器該脫甲烷塔15是再沸騰的。該脫甲烷塔的底部產(chǎn)物，即流19，主要含有乙烯和較重的化合物，以及少量的，如果有的話(huà)，甲烷和較輕的化合物。
流19進(jìn)入脫乙烷蒸餾塔20，其從比乙烷重的化合物中分離乙烷和較輕的化合物。該脫乙烷塔20由于具有冷凝器21是倒流的，并且由于具有交換器22是再沸騰的。示作流23的底部產(chǎn)物，主要包含有比乙烷重的烴。如果希望的話(huà)，流23可以被進(jìn)一步處理，以回收一種或多種較重的化合物。示作流24的該脫乙烷塔的凈上部產(chǎn)物，進(jìn)入示作步驟25的乙炔轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)通常包含許多交換器和反應(yīng)器，該交換器和反應(yīng)器設(shè)置成使得脫乙烷塔上部流24首先被加熱，然后該流中基本上所有的乙炔與外部氫氣流26發(fā)生反應(yīng)，于是該流被再一次冷卻。
基本無(wú)乙炔的、被冷卻的流27進(jìn)入C2分離蒸餾塔28，其充分純化該乙炔使之成為可以出售的商品。該C2分離塔由于具有冷凝器31是倒流的，并且由于具有交換器29是再沸騰的。凈上部產(chǎn)物通常在交換器32中被再加熱并且然后作為示作流33的最終純化的乙烯產(chǎn)品被提取出來(lái)。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，巴氏滅菌器(pasteurizing)部分可以用于該C2分離蒸餾塔28的頂部上。在這種情況下，最終的乙烯產(chǎn)品將沒(méi)有來(lái)自該塔28的中間階段的任何液體，并且，頂部蒸汽流將用作為輕氣體通風(fēng)。底部產(chǎn)物30主要包含乙烷并且可以重新循環(huán)到反應(yīng)器部分或作為產(chǎn)品出售。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在圖1中所示的基于烯烴制備方法的自供熱裂化表現(xiàn)出令人驚奇的與AAR系統(tǒng)的最佳協(xié)同作用。特別是，存在在步驟9的冷卻廢水形式的廢熱函源，并且，例如在交換器系列13以及冷凝器21和31中需要從室溫到大約-45℃范圍內(nèi)的制冷。這里所用的術(shù)語(yǔ)“廢熱函源”可以認(rèn)為是任何合適的熱能源，這種熱能源在其他場(chǎng)合將以室溫或接近于室溫的溫度排放到大氣中，在其他場(chǎng)合不能經(jīng)濟(jì)地用于自供熱裂化方法或任何相近的方法中，或者不能經(jīng)濟(jì)地轉(zhuǎn)換成不同的能量使用形式。例如，在冷卻廢水流中的大部分熱能將被排放到冷卻水或諸如空氣的另一種室溫冷卻介質(zhì)中。在本文中，“廢熱函源”還包括由自供熱裂化單元產(chǎn)生的蒸汽，該蒸汽遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)作為輸入該自供熱裂化過(guò)程或任何相近的過(guò)程所需要的能量，并且它也不能夠經(jīng)濟(jì)地轉(zhuǎn)換成不同的有用的能量形式，例如電能或機(jī)械能。
當(dāng)自供熱裂化反應(yīng)器5并且因此急冷步驟9在高于約5巴絕對(duì)壓力的較高的壓力下運(yùn)行時(shí)存在這種最佳的協(xié)同作用。在這種情況下，來(lái)自步驟9的冷卻廢水以足夠高的溫度回收，以有效地運(yùn)行AAR系統(tǒng)。
圖2示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，廢熱函源，在這種情況下，來(lái)自步驟9的冷卻廢水的熱量，用來(lái)至少部分地驅(qū)動(dòng)AAR系統(tǒng)，AAR系統(tǒng)本身用于分離和/或純化來(lái)自該裂化氣體流中的烯烴，正如本文所使用的，短語(yǔ)“至少部分地驅(qū)動(dòng)”是指來(lái)自廢熱函源的熱量用于在富氨水流進(jìn)入氨生成蒸餾塔107和/或提供熱以沸騰氨生成蒸餾塔本身之前對(duì)至少一部分富氨水流進(jìn)行預(yù)熱。流100是富氨水流。它被增壓到15巴左右并分成兩股流，其中一部分，即流101，在交換器102中被加熱，并且然后在交換器103中利用來(lái)自步驟9的冷卻廢水流104進(jìn)一步被加熱。該冷卻廢水流的溫度至少在約95℃，并且優(yōu)選在約110℃。該富氨水流在交換器105中能夠有選擇地利用低壓流(通常2-10巴)進(jìn)一步被加熱，其后作為流106進(jìn)入該氨生成塔107的下部位置。
流100的第二部分作為流108進(jìn)入氨生成塔107的上部位置。有選擇地，流100的第三部分，即流109，在交換器110中利用部分冷卻的冷卻廢水流111來(lái)加熱。結(jié)果得到的被加熱的流112進(jìn)入氨生成塔107的中部。冷卻廢水流113的至少一部分可以直接返回到步驟9，或者可以在返回到步驟9之前進(jìn)一步冷卻。
本領(lǐng)域的過(guò)程設(shè)計(jì)和優(yōu)化技術(shù)人員可因此預(yù)見(jiàn)用于加熱富氨水流100并將其供給氨生成塔的許多其他類(lèi)型的布置。優(yōu)化的蒸餾塔供料的設(shè)計(jì)依賴(lài)于可用的公共設(shè)施以及經(jīng)濟(jì)(例如資本成本)和操作因素。本發(fā)明包括所有這樣的結(jié)構(gòu)變化，包括但不限于，多個(gè)供料位置，多個(gè)氨濃縮，以及多個(gè)預(yù)熱層次。
氨生成蒸餾塔107利用交換器114中的中壓蒸汽(通常為6-25巴)再沸騰，其他的高溫?zé)嵩?，?yōu)選是廢熱函源，可以用于再沸騰塔107。凈底部產(chǎn)物流115包括比較少量的氨水(相對(duì)于富氨水流100在水中加料)。它通常包括具有按重量少于百分之50的氨的水，優(yōu)選少于百分之20的氨。它在交換器102中通過(guò)與富氨水流101接觸而被冷卻，可選地，利用交換器冷卻水進(jìn)一步冷卻，然后作為流107被引導(dǎo)到吸收部分。
氨生成塔的全部上部產(chǎn)物，即流118，主要包括純氨并且在交換器119中液化。這個(gè)流通常包括至少重量百分之95的氨。該液化氨的至少一部分，通常通過(guò)來(lái)自自供熱裂化烯烴制備方法中的一個(gè)或多個(gè)流的熱間接傳輸而被汽化。間接的熱傳輸是指制冷劑不直接接觸被冷卻的物質(zhì)，而是該冷卻劑和被冷卻的物質(zhì)在熱傳輸表面的相對(duì)兩側(cè)。液態(tài)氨產(chǎn)物被送到氨收集器120。該液體氨的一部分作為回流液體返回到氨生成塔的頂部。剩余部分，即氨生成塔的凈液體上部產(chǎn)物，作為流121，在15巴左右的壓力下被提取。該流121的一部分，即流122，在交換器123中利用來(lái)自烯烴分離過(guò)程的冷流，例如溫度低于10℃的流，被低溫(subcooling)冷卻。例如，參考圖1，在交換器123中的低溫冷卻可以由在交換器32中的乙烯產(chǎn)物流的再加熱或從流17得到的輕氣體的再加熱來(lái)提供。流121的其余部分，即流124，在交換器125中利用返回的冷氨蒸汽流132被低溫冷卻。該兩個(gè)低溫冷卻的流126和127結(jié)合成流128。
流128的壓力通過(guò)閥129或一些其他的減壓裝置減小成低壓，例如0.5到1.0巴。該急驟汽化的(flashed)并且至少部分液體的流130被引導(dǎo)到交換器131，在那里它被汽化以對(duì)烯烴分離和純化過(guò)程提供對(duì)低至-45℃的制冷。交換器131可一般地表示許多單個(gè)的交換器以對(duì)烯烴分離和純化過(guò)程的離散的點(diǎn)提供制冷。例如，參考圖1。這種制冷能夠被引導(dǎo)到由交換器13表示的冷卻系列中的交換器，尤其是，到冷凝器21和31。
該汽化的低壓氨流132在交換器125中被再度加熱。所得到的加熱的流133然后分成兩部分，流134和138。流134被引導(dǎo)到室溫吸收器135。在這個(gè)吸收器135中，氨被吸收成貧氨水流117。氨在水中的吸收要放熱。因此，使用冷卻水來(lái)冷卻該吸收器以促進(jìn)吸收。在吸收器135中吸收的熱用冷卻水或其他室溫冷卻介質(zhì)來(lái)去除。來(lái)自吸收器135的中等濃度的氨流136被引導(dǎo)到低于室溫的吸收器137，在那里它與被汽化的氨的剩余部分即流138相接觸。在吸收器139中吸收的熱通過(guò)低于室溫的冷卻介質(zhì)被除去。例如，參考圖1，低于室溫的冷卻介質(zhì)可以由在再沸騰器18、22和/或29中的烴汽化來(lái)提供。在吸收器135、137中吸收的氨從吸收器137制備富氨流100。
被本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以因此想到用于把被加熱的氨流133吸收成貧氨流117的其他類(lèi)型的布置。優(yōu)化的吸收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)依賴(lài)于可用的室溫和低于室溫的冷卻源以及經(jīng)濟(jì)的(例如資本成本)和運(yùn)行的因素。本發(fā)明包括所有的這些結(jié)構(gòu)變化，包括但不限于多個(gè)步驟、在多種壓力下吸收，以及單個(gè)吸收步驟的多個(gè)串行/并行布置。
圖2的實(shí)施例提供在單一溫度等級(jí)的制冷，在這種情況下，約為-30℃--45℃。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的方法容易適于提供在多個(gè)溫度等級(jí)的制冷。圖3示出本發(fā)明方法的一種布置，其提供兩個(gè)不同溫度的制冷。圖3中許多的步驟和流與圖2中的步驟和流是相同的，因此用相同的數(shù)字標(biāo)記。
在圖3中的方法中，流121的一部分作為流200被提取并且在交換器201中低溫冷卻以制備低溫冷卻液體202。這種液體通過(guò)閥203急驟汽化，以使其壓力高于流130的壓力，但是低于流202的壓力。例如，急驟汽化的流204的壓力為2barG，并且在制冷交換器205中汽化，以約-9℃的溫度對(duì)乙烯過(guò)程提供制冷。該汽化的氨流206被分成兩個(gè)流。其中一部分，即流207，在交換器201中被再度加熱，并且作為流208被引導(dǎo)到中壓吸收室209。在這里，氨被吸收到到流210，它是該中等濃度氨水流136的一部分。該貧氨水流117的一部分也能夠被用作吸收劑液體。在吸收器209中吸收的熱由合適的冷卻介質(zhì)除去，在這里的情況下是由冷卻水除去。
抽吸所產(chǎn)生的富氨水流211并與富氨水流100混合，并且隨后如上所述供給氨生成塔107?？蛇x地，該富氨水流211可以直接供給該氨生成塔107的一個(gè)或多個(gè)部分。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)所選的結(jié)構(gòu)，流211也可以供給低壓吸收器135和/或137，與來(lái)自吸收器135、137的富氨水混合，或者分別供給氨生成蒸餾塔107。所有這些變化都包含在本發(fā)明的構(gòu)思中。
本發(fā)明的一方面以及其與自供熱裂化方法結(jié)合以制備烯烴就是加熱來(lái)自烯烴的回收和純化過(guò)程中的一個(gè)或多個(gè)低于室溫的流，并且從而為本發(fā)明的氨吸收過(guò)程的一個(gè)或多個(gè)部分提供冷卻負(fù)荷(coolingduty)。在每種情況下，這些與工藝流有關(guān)的烯烴加熱提高了本發(fā)明的AAR系統(tǒng)性能和效率。如圖2所示，可以利用來(lái)自交換器123中的烯烴回收和純化過(guò)程的一個(gè)或多個(gè)低于室溫的流來(lái)低溫冷卻液態(tài)氨，以增加液體的量，并且因而增加對(duì)制冷交換器131可用的制冷負(fù)荷。在這個(gè)實(shí)施例中，提供給一個(gè)和多個(gè)工藝流的熱是從把一個(gè)或多個(gè)包含液態(tài)氨的流低溫冷卻到低于室溫的低溫冷卻中得到的。
還如圖2所示，在吸收器137中在低于室溫條件下，通過(guò)利用一個(gè)或多個(gè)來(lái)自烯烴回收和純化過(guò)程中的低于室溫的流冷卻它來(lái)執(zhí)行氨的吸收。這種低于室溫的氨吸收減少所需要的貧氨水(流117)的流通量(circulation)，從而減少再沸騰器114所需要的能量，因而減少AAR系統(tǒng)所需要的總能量。在這個(gè)實(shí)施例中，提供給一個(gè)或多個(gè)工藝流所需要的熱量是來(lái)自含氨蒸汽吸收到低于室溫的多水液體中而產(chǎn)生的溶液的熱量。
圖3表示用于對(duì)AAR系統(tǒng)從來(lái)自烯烴回收和純化過(guò)程的低于室溫的流回收制冷值的另一個(gè)實(shí)施例。中等壓力汽化的氨流206的一部分作為流212被引導(dǎo)到交換器213。在那里它通過(guò)與來(lái)自乙烯回收和純化過(guò)程的一個(gè)或多個(gè)低于室溫的工藝流進(jìn)行熱交換以充分液化。所產(chǎn)生的液體流214然后可以如圖所示被抽吸并且與低溫冷卻流126和127結(jié)合形成流128。結(jié)果，能夠生成另外的液體氨制冷劑，而不必通過(guò)高耗能的吸收/氨生成序列的循環(huán)。在這個(gè)實(shí)施例中，提供給一個(gè)和多個(gè)工藝流的熱來(lái)自一個(gè)或多個(gè)含氨蒸汽流的至一部分在低于室溫下的液化。
在本發(fā)明中，在烯烴回收和純化過(guò)程中的流被液化并且有選擇地通過(guò)與氨制冷劑進(jìn)行交換來(lái)降低熱量。氨汽化溫度通常在約10℃至約-45℃的范圍內(nèi)。氨通過(guò)從在圖1和圖3所討論的相關(guān)步驟間接傳輸?shù)臒岫黄g接熱傳輸是指制冷劑不與被冷卻的物質(zhì)直接接觸，而是該制冷劑和被冷卻的物質(zhì)在熱傳輸表面的相對(duì)兩側(cè)。
在典型的烯烴回收和純化過(guò)程中，需要按照比由C3或AAR系統(tǒng)能夠提供的溫度更低的溫度制冷。實(shí)際上，在這些較冷的溫度下的制冷通常由單獨(dú)的乙烯制冷系統(tǒng)或混合制冷系統(tǒng)提供。低至約-45℃的氨汽化溫度在包含氨制冷劑的AAR系統(tǒng)中容易實(shí)現(xiàn)。在通常的乙烯制冷壓縮機(jī)排放壓力下這足以液化乙烯制冷劑。提供液化負(fù)荷(condensing duty)以混合制冷流也是足夠的。因此，AAR系統(tǒng)和乙烯制冷系統(tǒng)的結(jié)合，或者AAR和混合制冷系統(tǒng)的結(jié)合足以提供在乙烯回收和純化過(guò)程中純制冷所需要的一切。
在文獻(xiàn)美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,097,676；美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,996,948；Erickson和Tang的“Evaluation of Double-lift Cycles for Waste Heat PoweredRefrigeration”，Intl.Absorption Conf.，Montreal，Canada，Sept.17-22(1996)；Erickson、Potnos和Tang的“Triple Effect Absorption Cycles”，Proc.Intersoc.Energy Convers.Eng.Conf.(1996)，31ST，1072-1077；Rane和Erickson的“Adevanced absorption cycleVapor exchange GAX，”Am.Soc.Mech.Eng.(1994)25-32；以及Richter的“Multi-stage AbsorptionRefrigeration System”，Journal of Refrigeration，September/October，描述了高級(jí)的AAR循環(huán)，包括多階段吸收制冷系統(tǒng)，多提升(lift)制冷循環(huán)，高級(jí)的吸收蒸汽交換GAX循環(huán)以及多效用吸收循環(huán)，上述文獻(xiàn)所公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此以供參考。高級(jí)的AAR循環(huán)能夠用較少的熱量和比較低溫度的熱源，同時(shí)較之簡(jiǎn)單AAR工藝可按更低的溫度提供制冷。而且，高級(jí)的AAR循環(huán)在多溫度等級(jí)和多溫度等級(jí)的熱源調(diào)節(jié)制冷。高級(jí)的AAR循環(huán)具有多個(gè)吸收器和多個(gè)氨制冷器。
最優(yōu)選的是用AAR回路(circuit)完全摒除或替代丙烷或丙稀制冷回路，因?yàn)檫@樣能夠完全消除高耗能的C3壓縮機(jī)、冷凝器、閃蒸鼓(flash drum)和與這種回路相關(guān)的其他設(shè)備，并且消除與C3壓縮機(jī)相關(guān)的物質(zhì)消耗。汽化器通常是該制冷回路和該工藝過(guò)程的接口。被冷卻的工藝流在該汽化器的熱側(cè)，并且汽化的制冷劑在該汽化器的冷側(cè)。因此，當(dāng)使用AAR系統(tǒng)替代C3制冷回路時(shí)，該汽化器維持其功能并沸騰氨制冷劑來(lái)代替沸騰汽化器冷側(cè)的C3制冷劑。
用AAR系統(tǒng)替代自供熱裂化方法的C3制冷回路通常得到低能耗和高廢熱利用。輸入到傳統(tǒng)C3制冷循環(huán)的主要能量是用于供給壓縮機(jī)電機(jī)能量的電能或高壓蒸汽。而供給AAR單元的主要能量是用于預(yù)熱氨分餾器和/或再沸騰該氨分餾器的供料的廢熱函源。該廢熱函源主要是閑置能，在其他情況下這些能量經(jīng)由空氣或冷卻水損失在周?chē)h(huán)境中。因此用AAR制冷循環(huán)替代C3制冷循環(huán)通常能夠節(jié)約為丙烷或丙稀壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)器供給能量所需要的電能或蒸汽，因?yàn)椋瑸榕c該AAR相關(guān)的泵的驅(qū)動(dòng)器供給能量只需要少量的電或蒸汽。
AAR系統(tǒng)的使用能夠淘汰傳統(tǒng)的C3系統(tǒng)，并提供能量效率更高的制冷系統(tǒng)。因此，AAR系統(tǒng)可用于為自供熱裂化烯烴工廠(chǎng)提供-45℃和室溫之間的全部?jī)糁评湄?fù)荷。此外，AAR系統(tǒng)的利用在其他場(chǎng)合將失掉的廢熱函源(來(lái)自冷卻廢水)，并且AAR系統(tǒng)的利用減少了用于整個(gè)烯烴工廠(chǎng)的高壓蒸汽制冷劑的需求，這對(duì)于自裂化工藝是特別有利的，因?yàn)檫@種工藝比常規(guī)的基于爐子的工藝產(chǎn)生相當(dāng)少的高壓蒸汽。
對(duì)于本發(fā)明，優(yōu)選在AAR分餾器中所用的至少部分廢熱函源來(lái)自從自供熱裂化工藝，從產(chǎn)生用于自供熱裂化工藝的供料單元，或從位于該自供熱裂化工藝附近的單元可用的熱源。用于AAR氨分餾器的合適的熱源是那些至少以95℃，優(yōu)選以110℃的供給溫度可用的熱源。更高的廢熱函源流溫度也是優(yōu)選的，因它們通常可能導(dǎo)致更高的AAR工藝效率。
一種自供熱裂化單元上合適的廢熱函源是通過(guò)冷卻來(lái)自自供熱裂化反應(yīng)器的裂化的氣體所產(chǎn)生的冷卻廢水。
另一種合適的廢熱函源可以是通過(guò)冷卻來(lái)自供熱裂化反應(yīng)器的裂化氣體所產(chǎn)生的飽和高壓蒸汽，或者來(lái)自自供熱裂化工藝的廢低壓或中壓蒸汽。
還有另一個(gè)合適的廢熱函源可以來(lái)自利用從自供熱裂化工藝制備的乙烯的工藝，諸如聚乙烯或氧化乙烯制造。
用于AAR的廢熱函源不限于所述的這些源。還可以包括在其他附近的化學(xué)或煉油工藝單元上得到的熱源，以及從這些單元或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施單元得到的蒸汽，使用來(lái)自自供熱裂化工藝流的廢熱函源，來(lái)自產(chǎn)生用于自供熱裂化工藝的供料流的工藝的熱量，或位于該自供熱裂化工藝附近的化學(xué)或煉油工藝單元上得到的熱源，在自供熱裂化工藝過(guò)程和其他工藝過(guò)程之間提供最佳協(xié)同作用。
本發(fā)明的方法與其他的自供熱工藝過(guò)程相比具有很大的優(yōu)點(diǎn)。一種優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)本發(fā)明將AAR用于自供熱裂化工藝能夠取消通常在常規(guī)的自供熱裂化工藝中所用的丙烷或丙稀制冷循環(huán)。這樣取消了高開(kāi)銷(xiāo)的C3壓縮機(jī)、冷凝器閃蒸鼓和與這種回路相關(guān)的其他設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明合適的AAR成本大大低于常規(guī)的丙烷或丙稀蒸汽再壓縮系統(tǒng)。
在自供熱裂化工藝中利用AAR的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是替代C3制冷循環(huán)能夠節(jié)約的能量大約等于供給常規(guī)的自供熱裂化工藝的丙烷或丙稀壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)器所需要的電力或蒸汽，因?yàn)轵?qū)動(dòng)與AAR系統(tǒng)相關(guān)的泵的驅(qū)動(dòng)器所需要的電力或蒸汽的量很小，并且由該AAR系統(tǒng)提供其他所需要的工藝熱量。
在根據(jù)本發(fā)明的自供熱裂化工藝中利用AAR的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是消耗來(lái)自該自供熱裂化工藝中的廢熱函用于預(yù)熱該氨分餾器的供料。廢熱函基本上是閑置的，否則將經(jīng)由空氣或冷卻水損失在周?chē)h(huán)境中。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是與輸送氣體的制冷壓縮機(jī)相比，AAR系統(tǒng)由輸送液體的泵驅(qū)動(dòng)。制冷壓縮機(jī)的成本高得多并且比輸送液體的泵需要更多的運(yùn)行能量。由于壓縮機(jī)的效率不高，壓縮不可避免地經(jīng)常導(dǎo)致被壓縮氣體的溫度升高，并且需要冷卻設(shè)施并且損失能量。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是利用根據(jù)本發(fā)明的用于自供熱裂化工藝的AAR耗減少溫室氣體排放。由于用AAR泵整個(gè)地代替蒸汽壓縮制冷壓縮機(jī)，利用廢熱供給自供熱裂化工藝中的AAR的能量一般能夠大大減少電力或高壓蒸汽的消耗。減少電力或高壓蒸汽的消耗能夠得到較低的CO2的排放，因?yàn)樵黾拥碾娏蚋邏赫羝ǔ?lái)自礦物燃料發(fā)電廠(chǎng)或工廠(chǎng)鍋爐。
上面描述的方法僅僅為了說(shuō)明相關(guān)的實(shí)施例。但是應(yīng)當(dāng)明白，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)所述實(shí)施例能夠進(jìn)行各種變化、添加、改進(jìn)和修改，這些變化、添加、改進(jìn)和修改都屬于本發(fā)明的范圍和精神的覆蓋之中。
實(shí)例1這個(gè)例子描述了本發(fā)明的用于從自供熱裂化反應(yīng)器流出的混合的烴流中回收烯烴的方法，特別是回收乙烯的方法。這個(gè)例子的氨吸收過(guò)程是用商業(yè)可用的工藝模擬軟件包模擬的。除了不使用交換器105、110和116，并且流109為零流量之外，該例子中模擬的過(guò)程與圖2的實(shí)施例是相同的。選擇的流信息列與表1中，其中流標(biāo)號(hào)參見(jiàn)圖2。用于該例子的交換器和吸收器負(fù)荷(以MW的形式)列與表2中。
交換器131，由本發(fā)明的氨吸收制冷系統(tǒng)供給的凈制冷負(fù)荷作為單一的交換器示于圖2。在這個(gè)實(shí)施例中，采用三個(gè)分離的交換器，對(duì)應(yīng)于在乙烯回收和純化過(guò)程中的C2分裂器冷凝器負(fù)荷、裂化的氣體冷卻負(fù)荷以及低溫制冷液化負(fù)荷。示于表2的交換器131的負(fù)荷是這三個(gè)交換器之和。在交換器123中的氨流122的冷卻由來(lái)自乙烯回收過(guò)程的冷燃料氣體的再加熱提供，而在交換器137中低于室溫的冷卻由乙烯回收過(guò)程中的脫乙烷塔再沸騰器和C2分裂器再沸騰器負(fù)荷的一部分的組合提供。蒸餾塔107利用中等壓力(13巴)蒸汽再沸騰并且利用冷卻水再冷凝。
如果高溫冷卻廢水流104不用于預(yù)熱交換器103中的富氨水溶液，則在氨生成器中將需要另外的15-16MW的蒸汽熱能，或作為在再沸騰器114中的另外的中壓蒸汽，或者作為再交換器105中的低壓(5巴)蒸汽。這對(duì)應(yīng)于大約20500kg/hr的中壓或低壓蒸汽。因此利用冷卻廢水中的廢熱能夠大大節(jié)約高價(jià)值的蒸汽能表1用于實(shí)例1的流的流量和條件

表2 用于實(shí)例1的熱交換器負(fù)荷

實(shí)例2這個(gè)例子描述了本發(fā)明的用于從自供熱裂化反應(yīng)器流出的混合的烴流中回收烯烴，特別是回收乙烯的方法。這個(gè)例子中利用低壓和中壓氨制冷回路，在交換器213中直接回收氨制冷劑。除了也不用交換器105、110和116并且流109具有零流量之外，在該例子中模擬的工藝過(guò)程與圖3的優(yōu)選實(shí)施例是同樣的。用于這個(gè)例子的所選擇的流的信息列于表3中，其中流的標(biāo)號(hào)參見(jiàn)圖3。交換器和吸收器負(fù)荷(以MW的形式)在表4中給出。
如同在表1中一樣，交換器131在圖3中作為單個(gè)交換器示出，同時(shí)在這個(gè)例子中，它表示三個(gè)分離的制冷交換器，對(duì)應(yīng)于在烯烴回收和純化過(guò)程中的C2分裂器冷凝器負(fù)荷、裂化的氣體冷卻負(fù)荷以及低溫制冷液化負(fù)荷。示于表4的交換器131的負(fù)荷是這三個(gè)交換器的和。在和交換器205中的中溫制冷是在-9℃提供的，并且在交換器205中產(chǎn)生的氨蒸汽的一部分的回收是在交換器213中進(jìn)行的。該中等壓力吸收器209用冷卻水冷卻。在其他交換器和吸收器中的冷卻和加熱介質(zhì)類(lèi)似于例子1中所描述的。
這個(gè)例子說(shuō)明了本發(fā)明方法以多個(gè)溫度提供制冷的靈活性，以及用冷工藝流恢復(fù)制冷的能力，例如在交換器123和213以及吸收器137中。
在這個(gè)例子中，如果高溫冷卻廢水流104不用來(lái)預(yù)熱交換器103中的富氨水溶液，則在氨生成器將需要另外的15-16MW的蒸汽熱能，或者用作再沸騰器114中的另外的中壓蒸汽，或者用作再交換器105中的低壓(5巴)蒸汽。這對(duì)應(yīng)于大約26000-27000kg/hr的中壓或低壓蒸汽。因此利用冷卻廢水中的廢熱能夠大大節(jié)約高價(jià)值的蒸汽能。
表3 用于實(shí)例2的流的流量和條件

表4 用于實(shí)例2的熱交換器負(fù)荷

權(quán)利要求
1.一種用于制備和回收烯烴的自供熱裂化方法，該方法包括(a)向自供熱裂化器供給主要是烴的原料和含氧氣體，以提供包括烯烴的烴產(chǎn)物流，(b)利用由所述自供熱裂化方法所產(chǎn)生的廢熱函源來(lái)至少部分地驅(qū)動(dòng)氨吸收制冷系統(tǒng)，以提供對(duì)在從該烴產(chǎn)物流分離和/或純化烯烴過(guò)程中的至少一個(gè)工藝流的冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述廢熱函源以至少約95℃的溫度提供。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述廢熱函源以至少約110℃的溫度提供。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述廢熱函源以冷卻廢水流的形式提供。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述廢熱函源以蒸汽的形式提供。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述廢熱函源以蒸汽和冷卻廢水流的組合形式提供。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述主要是烴的原料包括烴，該烴主要包括乙烷、乙烯、丙烷、丙稀、丁烷、丁烯、二烯和乙炔化合物以及烴的雜質(zhì)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟(b)中的所述分離和純化步驟導(dǎo)致乙烯的回收。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟(b)以低于10℃的溫度提供冷卻。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中提供所述冷卻用于分離和純化步驟，其包括(i)冷卻并部分液化該烴產(chǎn)物流；(ii)提供冷卻以生成回流液體，用于一個(gè)或多個(gè)分裂蒸餾塔(iii)提供冷卻以至少部分地液化低溫制冷系統(tǒng)的工作液體。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟(a)中的所述自供熱裂化器在約5barg至約40barg范圍內(nèi)的壓力下運(yùn)行。
12如權(quán)利要求11所述的方法，其中在步驟(a)中的所述自供熱裂化器在約20barg至約30barg范圍內(nèi)的壓力下運(yùn)行。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含烴原料和含氧氣體按照該烴對(duì)含氧氣體為5至16倍的比例供給自供熱裂化器，該比例是用于使烴完全燃燒成一氧化碳和水所需要的烴對(duì)含氧氣體的理想配比的比例。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，把氫與該含烴原料和含氧氣體共同供給該自供熱裂化器。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中氫對(duì)該含氧氣體的摩爾比例在約0.2到約4的范圍內(nèi)。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該氨吸收制冷系統(tǒng)也可以用于對(duì)在低于室溫的溫度下可用的一個(gè)或多個(gè)工藝流提供熱量。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述提供給一個(gè)或多個(gè)工藝流的熱量來(lái)自當(dāng)以低于室溫的溫度將含氨蒸汽吸收到含水液體而產(chǎn)生的溶液的熱量。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述提供給一個(gè)或多個(gè)工藝流的熱量來(lái)自把一個(gè)或多個(gè)含液態(tài)氨的流低溫冷卻到低于室溫的溫度的低溫冷卻。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述提供給一個(gè)或多個(gè)工藝流的熱量來(lái)自在低于室溫的溫度下一個(gè)或多個(gè)含氨蒸汽流的至少部分液化。
20.一種氨吸收制冷方法，其包括至少一個(gè)從下述一組中選出的熱函源通過(guò)冷卻來(lái)自自供熱裂化反應(yīng)器的裂化氣體而產(chǎn)生的冷卻廢水；通過(guò)冷卻來(lái)自自供熱裂化反應(yīng)器的裂化氣體而產(chǎn)生的蒸汽；來(lái)自使用自供熱裂化過(guò)程所產(chǎn)生乙烯的工藝過(guò)程的足夠熱的流；以及來(lái)自位于自供熱裂化反應(yīng)器附近的其他化學(xué)或煉油工藝單元的足夠熱的流。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述熱函源具有至少約95℃的溫度。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述熱函源具有至少約110℃的溫度。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述熱函源用于為氨生成器蒸餾塔提供熱量。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述熱函源用于為進(jìn)入氨生成器蒸餾塔的一個(gè)或多個(gè)供料提供熱量。
全文摘要
一種用于制備和回收烯烴的自供熱裂化方法。該方法包括向自供熱裂化器供給主要是烴的原料和含氧氣體，以提供包含烯烴的烴產(chǎn)物流。利用由所述自供熱裂化方法產(chǎn)生的廢熱函源來(lái)至少部分地驅(qū)動(dòng)氨吸收制冷系統(tǒng)，以提供對(duì)于由該烴產(chǎn)物流分離和/或純化烯烴的過(guò)程中的至少一個(gè)工藝流的冷卻。此外，一種氨吸收制冷方法，其包括至少一個(gè)從下述一組中選出的熱函源通過(guò)冷卻來(lái)自自供熱裂化反應(yīng)器的裂化氣體而產(chǎn)生的冷卻廢水；通過(guò)冷卻來(lái)自自供熱裂化反應(yīng)器的裂化氣體而產(chǎn)生的蒸汽；來(lái)自使用自供熱裂化過(guò)程所產(chǎn)生乙烯的過(guò)程的足夠熱的流；以及來(lái)自位于自供熱裂化反應(yīng)器附近的其他化學(xué)或煉油工藝單元的足夠熱的流。
文檔編號(hào)C07C11/02GK1817827SQ20051004882
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者邁克爾·J·福拉爾, 杰弗里·A·阿麥爾斯, 里安·瑞內(nèi)克 申請(qǐng)人:因諾韋內(nèi)美國(guó)股份有限公司