專利名稱：消除乙烯裝置瓶頸的二級脫乙烷塔的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及乙烯回收的改進方法，更特別涉及二級脫乙烷塔加到具有至少一個脫乙烷塔的現(xiàn)有乙烯裝置用于乙烷和乙烯的改進分餾。
乙烯是制造多種的化工材料的積木式元件，工業(yè)上典型地是在蒸汽存在下在爐中由烴的熱解而生產(chǎn)的。典型地包括一系列組分的爐流出物流通過凈化、干燥脫水，壓縮和輸運到烯烴回收段來從其他的輕烴諸如乙烷，丙烯，丙烷等中分離乙烯。
從爐流出物除去化合物的順序可以以脫甲烷塔、脫乙烷塔或脫丙烷塔開頭。

圖1舉例說明的流程圖，其通常代表了現(xiàn)有技術(shù)脫甲烷塔開頭的分餾工藝。來自裂解爐(未示出)的流出物10可以被冷卻壓縮進入第一個分餾塔，脫甲烷塔12，其除去甲烷和較輕化合物。輕化合物經(jīng)管路14從脫甲烷塔12的塔頂排出并且可以進入冷箱16，在此它們可以分成富氫尾氣流18和富甲烷氣流20。其余的爐流出物經(jīng)管路22離開脫甲烷塔底部并且供給脫乙烷塔24。
脫乙烷塔24將脫甲烷塔塔底流出物分離成為經(jīng)管路26以蒸氣形式從脫乙烷塔24塔頂排出的C2及較輕化合物和經(jīng)管路28以脫乙烷塔塔底流出物形式排出的較重部分。塔頂C2可以通過反應(yīng)器(未示出)循環(huán)來除去乙炔然后供給C2分離器30來制造富乙烯流32和富乙烷流34。
脫乙烷塔塔底流出物供給脫丙烷塔36，在此C3和較輕化合物經(jīng)管路38由脫丙烷塔的塔頂排出并且可以供給反應(yīng)器(未示出)來除去甲基乙炔和丙二烯。C3然后供給C3分離器來分離丙烯44和丙烷46。脫丙烷塔塔底流出物經(jīng)管路40供給脫丁烷塔。脫丁烷塔48以混合的塔頂物流50的形式回收C4。經(jīng)管路52以脫丁烷塔塔底流出物形式排出的C5和更重的化合物可以再循環(huán)到裂解爐(未示出)。
在美國專利Nos.5,678,424和5,884,504中，Nazar公開了通過調(diào)整精餾塔盤的數(shù)目來改善乙烯的分餾。在美國專利Nos.5,709,780和5,755,933中Ognisty等了公開上游汽提塔/吸收器與蒸餾塔結(jié)合的分段蒸餾塔。這里參考的全部專利和出版物特此全文引入作為參考。
對現(xiàn)有脫乙烷塔的主要操作考慮是脫乙烷塔塔底流出物中低C2含量的嚴(yán)格要求。典型地，現(xiàn)有技術(shù)的脫乙烷塔要求脫乙烷塔塔底流出物中C2濃度小于200摩爾ppm。為了在具有前端脫甲烷塔設(shè)計的脫乙烷塔中獲得高回收率，使得塔底流出物常常在高溫下再沸，導(dǎo)致再沸器中高污垢率。目前，為了處理乙烯裝置中的高污垢率，會安裝許多多余的再沸器。
發(fā)明摘要本發(fā)明要旨在于通過對現(xiàn)有脫乙烷塔增加二級脫乙烷塔來翻新現(xiàn)有烯烴分餾裝置的方法，因此提高脫乙烷塔生產(chǎn)能力和通過在脫乙烷塔內(nèi)降低的再沸要求來減少或者消除污垢率。
在一實施例中，本發(fā)明提供使輕烴物流脫乙烷的方法。該方法包括步驟(a)一種或多種含乙烯、乙烷、丙烯和丙烷的輕烴物流在初級脫乙烷塔壓力下供給具有吸收和提餾段的初級脫乙烷塔；(b)回流初級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)含小于1mol％的丙烯和丙烷的一股或幾股精餾物流，其中一股精餾物流或幾股精餾物流共同包含80-99％的進料乙烷；(c)再沸初級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)含1-20％的進料乙烷的初級脫乙烷塔塔底流出物；(d)在小于初級脫乙烷塔壓力的壓力下將初級脫乙烷塔塔底流出物供給具有吸收和提餾段的二級脫乙烷塔；(e)回流二級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)基本上無乙烯的塔頂蒸氣物流乙烷；和(f)再沸二級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)基本上無乙烷的乙烷餾除過的物流。
初級脫乙烷塔再沸可以維持在小于80℃(175°F)的溫度。二級脫乙烷塔再沸所用的熱可以由熱水供給?；蛘撸壝撘彝樗俜兴玫臒峥梢杂杀┲评鋭┑膲嚎s來供給。初級脫乙烷塔再沸所用的熱可以由蒸汽提供。初級脫乙烷塔塔底流出物可以包含10-12％的進料乙烷并且來自二級脫乙烷塔的塔頂蒸氣物流可以包含小于1mol％的乙烯。該方法可以更進一步地包括將來自二級脫乙烷塔的塔頂蒸氣物流供給裂解爐進料。該方法可以更進一步地包括將來自二級脫乙烷塔的塔頂蒸氣物流供給燃燒器燃料。乙烷餾除過的物流可以包括小于0.5mol％的乙烷。
在另一個實施例中，發(fā)明提供對從裂解爐流出物回收烯烴方法的改進。該方法包括用工藝氣體壓縮機壓縮流出物后，在脫甲烷塔、脫乙烷塔、脫丙烷塔、脫丁烷塔、C2分離器和C3分離器內(nèi)分餾以獲得至少乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的凈化物流。改進包括脫乙烷塔內(nèi)的分餾，該分餾包括步驟(a)一種或多種含乙烯、乙烷、丙烯和丙烷的輕烴物流在初級脫乙烷塔壓力下供給具有吸收和提餾段的初級脫乙烷塔；(b)回流初級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)含小于1mol％的丙烯和丙烷的一股或幾股精餾物流，其中一股精餾物流或幾股精餾物流共同包含80-99％的進料乙烷；(c)再沸初級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)含1-20％的進料乙烷的初級脫乙烷塔塔底流出物；(d)在小于初級脫乙烷塔壓力的壓力下將初級脫乙烷塔塔底流出物供給具有吸收和提餾段的二級脫乙烷塔；(e)回流二級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)基本上無乙烯的塔頂蒸氣物流乙烷；和(f)再沸二級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)基本上無乙烷的乙烷餾除過的物流。
改進可以進一步地包括從如，例如將塔頂乙烷物流供給裂解爐的工藝中除去塔頂乙烷物流。二級脫乙烷塔可以用來自C2分離器回收的液體乙烷進行回流。該工藝可以采用前端脫甲烷塔，在初級脫乙烷塔塔底流出物中可以回收10-12％的進料乙烷，初級脫乙烷塔的再沸可以維持在小于80℃(175°F)的溫度。該工藝可以采用前端脫丙烷塔并且二級脫乙烷塔再沸所用的熱可以由熱水供給。該工藝可以采用前端脫丙烷塔和二級脫乙烷塔再沸所用的熱可以由丙烯制冷劑的壓縮來供給。
本發(fā)明的另一個實施例提供含烯烴的輕烴物流進行乙烷餾除的裝置。該裝置包括(a)一種或多種含乙烯、乙烷、丙烯和丙烷的輕烴物流在初級脫乙烷塔壓力下供給具有吸收和提餾段的初級脫乙烷塔的裝置；(b)回流初級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)含小于1mol％丙烯和丙烷的一股或幾股精餾物流的裝置，其中一股精餾物流或幾股精餾物流共同包含80-99％的進料乙烷；(c)再沸初級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)含1-20％的進料乙烷的初級脫乙烷塔塔底流出物的裝置；(d)在小于初級脫乙烷塔壓力的壓力下將初級脫乙烷塔塔底流出物供給具有吸收和提餾段的二級脫乙烷塔的裝置；(e)回流二級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)基本上無乙烯的塔頂蒸氣物流乙烷的裝置；和(f)再沸二級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)基本上無乙烷的乙烷餾除過的物流的裝置。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供翻新原始烯烴分離裝置的方法，其中原始烯烴分離單位包括工藝氣體壓縮機、脫甲烷塔、原始脫乙烷塔、脫丙烷塔、C2分離器和C3分離器，原始脫乙烷塔包括吸收和提餾段，用于從烯烴進料氣物流中分離乙烯和乙烷。該方法包括步驟(a)在原始脫乙烷塔的下游安裝具有吸收和提餾段的二級脫乙烷塔；(b)將一種或多種含乙烯、乙烷、丙烯和丙烷的輕烴物流供給原始脫乙烷塔，其在初級脫乙烷塔壓力下以具有吸收和提餾段的初級脫乙烷塔的方式操作；(c)回流初級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)含小于1mol％的丙烯和丙烷的一股或幾股精餾物流，其中一股精餾物流或幾股精餾物流共同包含80-99％的進料乙烷；(d)再沸初級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)含1-20％的進料乙烷的初級脫乙烷塔塔底流出物；(e)將初級脫乙烷塔塔底流出物供給二級脫乙烷塔；(f)回流二級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)基本上無乙烯的塔頂蒸氣物流乙烷；和(g)再沸二級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)基本上無乙烷的乙烷餾除過的物流。
初級脫乙烷塔的再沸可以在小于80℃(175°F)的溫度進行。初級脫乙烷塔塔底流出物可以包含10-12％的進料乙烷并且來自二級脫乙烷塔的塔頂蒸氣物流可以包含小于1mol％的乙烯。該方法可以更進一步地包括將來自二級脫乙烷塔的塔頂蒸氣物流供給裂解爐進料。乙烷餾除過的物流可以包括小于0.5mol％的乙烷。
附圖簡要說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)的、特征在于用于從裂解爐流出物回收烯烴的脫甲烷塔，脫乙烷塔，脫丙烷塔和脫丁烷塔的乙烯裝置的示意圖。
圖2是本發(fā)明的一個實施例的示意圖，其中二級脫乙烷塔已被加到原始乙烯回收方法。
詳細說明本發(fā)明的詳情實施例在這里公開。然而要明白，所公開的實施例僅僅是本發(fā)明的示范，本發(fā)明可以以多種形式體現(xiàn)。這里所公開的具體的結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)沒有局限性，僅僅是可在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)改變的例證說明。
參考圖2，公開了現(xiàn)有脫乙烷塔裝置的翻新，其中二級脫乙烷塔142被加到現(xiàn)有初級脫乙烷塔以消除瓶頸并減少再沸器中的污垢。提供了現(xiàn)有的具有上吸收段和下提餾段的初級脫乙烷塔24。塔頂蒸氣可以經(jīng)管路128排出，所述管路可以包括熱交換器130，并且可以裝備回流罐132?；亓鞴?32可以經(jīng)管路136將煤氣供給乙炔轉(zhuǎn)化器(未示出)。回流罐132可以包括與初級脫乙烷塔24的吸收段相連的再循環(huán)管路138并且可以包括促進輸送的泵。初級脫乙烷塔可以包括再煮旋管，在此初級脫乙烷塔底流出物可以經(jīng)管路122供給熱交換器124和返回管路125。
初級脫乙烷塔24具有塔底流出物管路120，其可以包括熱交換器126和流量控制閥127，并且可以供給二級脫乙烷塔142。二級脫乙烷塔142具有塔頂流出物管路154和二級脫乙烷塔塔底流出物管路144，并且可以包括再煮旋管，在此二級脫乙烷塔塔底流出物可以經(jīng)管路148供給熱交換器150。
二級脫乙烷塔142加入到現(xiàn)有的具有原始脫乙烷塔24的乙烯回收單元是適用與前端脫甲烷塔流程、前端脫乙烷塔流程或者前端脫丙烷塔流程連接。初級脫乙烷塔24可以包括上下段，其中上段起吸收器的作用，其中殘余的C3和任何更重的烴從相應(yīng)的乙烯和乙烷蒸氣中除去，經(jīng)管路128獲得貧C3塔頂產(chǎn)物。如果需要，乙烯-乙烷混合物可以以側(cè)線物流(未示出)的方式被回收并且乙烯可以在塔頂被回收。先進的脫乙烷塔，如已經(jīng)早先公開的美國專利No.5,884,504(Nazar)，可以用作初級脫乙烷塔。先進的脫乙烷塔特征在于30-40個附加塔盤并且可以提供基本上純乙烯的塔頂物流，乙烯和乙烷的混合側(cè)線物流和1-12mol％的乙烷塔底物流以及更重的烴。初級脫乙烷塔24的下面部分作為汽提塔，在此不需要的重化合物被除去并供給下游。初級脫乙烷塔24可以包括多個塔盤或填料床或其組合。期望地初級脫乙烷塔24具有20-35個吸收器塔盤和20-35汽提塔塔盤。脫乙烷塔24、142可以具有不同的結(jié)構(gòu)，段和進料點是被理解的。
放寬現(xiàn)有技術(shù)的嚴(yán)格的乙烷規(guī)范要求而允許初級脫乙烷塔塔底流出物120中的C2含量高達20mol％，期望地在10-12％，脫乙烷塔塔底溫度可以減少大約6°-9℃(10°-15°F)。期望地，初級脫乙烷塔的初級脫乙烷塔塔底溫度維持在小于79℃(175°F)。隨著初級脫乙烷塔塔底流出物中C2物質(zhì)濃度的增加，塔底溫度可以降低。當(dāng)初級脫乙烷塔塔底流出物中的C2含量維持在大約10mol％時，初級脫乙烷塔塔底流出物中C2成分可以包含大于99mol％乙烷，期望地只有極小量的乙烯存在。初級和二級脫乙烷塔24、142的C2物質(zhì)的總回收率可以超過最初進料中的C2的99mol％。隨著初級脫乙烷塔塔底流出物中的C2物質(zhì)濃度的增大乙烯裝置總體積會增加，并且因此C2分離器的負荷降低。
參考圖2所提供的脫乙烷塔，在操作中來自烴裂解爐(未示出)的混合烯烴的裂解氣供給脫甲烷塔(未示出)，在此甲烷和較輕化合物從混合物中分離。一股或多股甲烷餾除過的流出物，基本上無甲烷并且由包含乙烯、乙烷、丙烯、丙烷及其他烴的混合物組成，作為脫甲烷塔塔底流出物和脫甲烷塔汽提塔塔底流出物分離，其然后分別地經(jīng)管路112和116供給初級脫乙烷塔24。
初級脫乙烷塔24提供上部的吸收段和下部的提餾段，期望地維持在2.6-2.9MPa(375-425psia)的壓力和74°-79℃(165°-175°F)的溫度。用常規(guī)方式將進料供給初級脫乙烷塔24。乙炔、乙烯和乙烷從吸收段塔頂?shù)奈锪?28中收集，并且更少揮發(fā)性化合物在初級脫乙烷塔24中向下流動到達提餾段。本提餾段中，來自進料的更有揮發(fā)性的化合物由向上流動的蒸氣汽提出去。更重的液體化合物，如丙烷和丙烯，向下流動，并且從提餾段作為塔底流出物120得以回收。
初級脫乙烷塔塔頂物流128主要由乙烯和乙烷及微量的乙炔組成，可以具有-20°至0℃的溫度(-4°至32°F)。當(dāng)與具有單個脫乙烷塔的分餾工藝相比較，二級脫乙烷塔的存在通常不足以顯著地降低所回收的塔頂C2物質(zhì)的溫度。然而，本發(fā)明的塔頂物流128可以具有更低比例的乙烷，其可以提供增大的處理能力和/或更有效的乙烯-乙烷的蒸餾。初級塔頂物流128可以在受供于丙烯制冷劑或來自C2分離器的乙烷側(cè)線物流的熱交換器130部分地壓縮?；亓鞴?32回收壓縮的烴，其用來經(jīng)管路138回流至脫乙烷塔24。蒸汽流可以從回流罐132，經(jīng)管路136，供給常規(guī)的乙炔轉(zhuǎn)化器(未示出)，如果需要，然后供給C2分離器(未示出)來用本領(lǐng)域已知的常規(guī)方式分離乙烯和乙烷。C2分離器可以是任一市場上可買到的C2分離器。
初級脫乙烷塔塔底流出物經(jīng)管路122在再沸器124中受熱，在此他們可以用蒸汽、熱水或任一其他合適的熱源間接加熱，來提供從C3和更重的液態(tài)烴化合物中除去C2的熱汽提蒸氣。在前端脫甲烷塔流程中，再沸器返回物可以經(jīng)管路125在例如77°-79℃(170°-175°F)的溫度下被送到初級脫乙烷塔24。本發(fā)明中的再沸器的溫度可以由于二級脫乙烷塔的存在和放寬的C2要求得以降低，依需要降溫范圍是從未安裝二級脫乙烷塔142時的86°-95℃(186°-203°F)的溫度區(qū)間。在存在二級脫乙烷塔的前端脫丙烷塔流程的情況下，再沸器溫度可以從72°-78℃(140°-150°F)降到52°-57℃(125-135°F)。
初級脫乙烷塔塔底流出物經(jīng)管路120在71°-79℃(160°-175°F)溫度內(nèi)排出并且主要地由丙烯和丙烷組成，可以具有1-20mol％、期望地10-12mol％的乙烷含量。冷水交換器126可以位于初級和二級脫乙烷塔24、142間的管路120中以冷卻塔底流出物到例如55°-65℃(131°-149°F)的溫度。閥127可以位于熱交換器126的下游以控制初級脫乙烷塔塔底流出物到二級脫乙烷塔142的流量。初級脫乙烷塔塔底流出物可以經(jīng)管路121在例如27°-49℃(80°-120°F)的溫度和1.1-1.4MPa(160-200psia)的壓力下供給二級脫乙烷塔142。
二級脫乙烷塔142從C3和更重的化合物中回收存在于初級脫乙烷塔塔底流出物的C2物質(zhì)，其可以具有大約比初級脫乙烷塔24少30％的蒸餾塔盤。期望地，二級脫乙烷塔142具有10-15個吸收塔盤和20-35個汽提塔盤。
二級脫乙烷塔142可以經(jīng)管路158由來自C2分離器(未示出)的富乙烷物流供料，其可以作為回流溶劑使用。二級脫乙烷塔142產(chǎn)生塔頂產(chǎn)物154，其可以由例如85-95mol％乙烷及少量的乙烯和丙烯組成。乙烷物流154可以循環(huán)到裂解爐(未示出)，與乙烷循環(huán)汽化器的物流混合或用作燃料。期望地，二級脫乙烷塔塔頂產(chǎn)物154中的乙烷含量大于90或95％。期望地，二級脫乙烷塔142和裂解爐的壓差能夠使塔頂蒸氣通過壓差從二級脫乙烷塔142流到裂解爐(未示出)。此外，主要由乙烷組成的塔頂蒸氣通過丙烯制冷劑來壓縮以提供液體產(chǎn)物，其然后可以與來自上游乙烷循環(huán)汽化器(未示出)的乙烷循環(huán)物流混合。
二級脫乙烷塔142塔底流出物經(jīng)管路148在再沸器150中受熱，在此它們用熱水或另一合適的熱源間接加熱以提供熱汽提蒸氣。在前端脫甲烷塔流程中，再沸器返回物可以在32°-49℃(90°-120°F)的溫度下被送到二級脫乙烷塔。在前端脫丙烷塔流程中，再沸器溫度可以在15°-18℃(60°-65°F)。主要由丙烯、丙烷和更重的化合物組成和具有期望地小于0.5mol％C2含量的二級脫乙烷塔塔底流出物，經(jīng)管路144，期望地在32°-49℃(90°-120°F)的溫度和小于1.6MPa(180psia)的壓力下排出。在脫甲烷塔開頭的工藝中，二級脫乙烷塔塔底流出物146可以供給脫丙烷塔。在前端脫丙烷塔流程中，二級脫乙烷塔塔底流出物146可以供給C3分離器。
初級脫乙烷塔24的壓力通常是高于C2分離器的，以實現(xiàn)無泵輸運，可以通常運行在1.5-3.5MPa(230-500psia)、期望地1.7-3.1MPa(250-450psia)的壓力下。二級脫乙烷塔142可以運行在0.7-1.6MPa(100-225psia)、期望地0.8-1.0MPa(120-150psia)的壓力下。二級脫乙烷塔142期望地運行在低于初級脫乙烷塔24的壓力下，但其壓力足夠高使得塔頂產(chǎn)物蒸氣通過壓力流到通常運行在約0.6MPa(90psia)壓力下的乙烷循環(huán)裂解爐。
本發(fā)明可以有益地用于脫乙烷塔是工藝瓶頸的情形中。本發(fā)明還可以有益地用于多種進料，如例如液基進料裂解器導(dǎo)致周期性高C3產(chǎn)量，或用于其他情況的顯著的C3密集存在的情形。通過安裝二級脫乙烷塔142，初級脫乙烷塔24的嚴(yán)格的C2要求可以被放寬而降低初級脫乙烷塔24和C2分離器的再沸要求。而且，從二級脫乙烷塔142塔頂回收的C2基本上無乙烯，所以在這種意義上講二級脫乙烷塔加入過程中實現(xiàn)了C2分離，其更進一步地降低C2分離器的負荷和生產(chǎn)基本上由乙烷組成的物流用于循環(huán)到裂解爐。期望地，二級脫乙烷塔塔頂蒸氣中的乙烯含量小于1mol％并且乙烷含量至少90mol％。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是當(dāng)裝置正在運行時，二級脫乙烷塔142可以在鄰近于運行中的具有原始脫乙烷塔的乙烯裝置建造。二級脫乙烷塔142連接到原始脫乙烷塔24可以只要求極小的乙烯裝置的停產(chǎn)時間，即使有的話，帶來極小的產(chǎn)量和收入損失。當(dāng)二級脫乙烷塔142的安裝降低或消除污垢率時，其他的原始脫乙烷塔24的改變?nèi)缯麴s塔盤的移位或調(diào)整是沒有必要的。
實例1(現(xiàn)有技術(shù))?，F(xiàn)有技術(shù)的實例，脫乙烷塔特征在于提供單一脫乙烷塔。表1給出摩爾分數(shù)。本實例的初級脫乙烷塔的內(nèi)徑為3.96米(13英尺)、高為37.5米(123英尺)，特征為共有63個塔盤。脫甲烷塔塔底流出物112，由大約72.6mol％乙烯、21mol％乙烷、3.3mol％丙烯、1.6mol％乙炔和微量的其他的化合物組成，以2,975kgmol/小時(6,5581bmol/小時)的速率，在-6℃(21°F)和3.1MPa(449 psia)下供給初級脫乙烷塔。同樣地，脫甲烷塔汽提塔塔底流出物116，由大約45mol％乙烯、22.2mol％乙烷、14.2mol％丙烯、5.4mol％丙烷、4.0mol％丁二烯、2.4mol％苯、1.8mol％異丁烯和1.4mol％乙炔，以3,062kgmol/小時(6,7521bmol/小時)的速率，在14℃(58°F)和3.1MPa(449psia)下供給初級脫乙烷塔。脫乙烷塔以4,933kgmol/小時(10,8771bmol/小時)的速率產(chǎn)生-11℃(12°F)和2.8MPa(399psia)，由71.6mol％乙烯、26.4mol％乙烷、1.8mol％乙炔和微量其他的化合物組成的塔頂流出物128。塔頂流出物具有約2,307kgmol/小時(5,088磅/小時)乙炔、99,218kgmo l/小時(218,740磅/小時)乙烯和39,168kgmol/小時(86,351磅/小時)乙烷的生產(chǎn)率。脫乙烷塔以1,099kgmol/小時(2,4221bmol/小時)的速率產(chǎn)生86.4℃(187.6°F)和2.8MPa(409 psia)，由47.5mol％丙烯、17.8mol％丙烷、11.8mol％丁二烯、6.7mol％苯、5.3mol％異丁烯、2.3mol％馬來酐、2.2mol％異戊二烯、2.1環(huán)戊二烯、1.6mol％丙二烯和1.2mol％甲苯組成的塔底流出物120。所選物流的摩爾分數(shù)列于表1中。
表1.單個原始脫乙烷塔基礎(chǔ)案例的摩爾分數(shù)(參考圖1)脫甲烷塔塔底 脫甲烷塔汽提初級脫乙烷塔 初級脫乙烷塔流出物進料塔塔底流出物 塔頂流出物塔底流出物(112)進料(116) (128) (120)
實例2。本發(fā)明的一個實例，二級脫乙烷塔被加到實例1的原始(初級)脫乙烷塔用于改善從乙烯物流中除去乙烷。為了比較，實例2中的進料條件同實例1的進料條件相同。表2給出所選物流的摩爾分數(shù)。本實例的初級脫乙烷塔的內(nèi)徑為4米(13英尺)、高為38米(123英尺)，特征為共有63個塔盤。脫甲烷塔塔底流出物112，由大約72.6mol％乙烯、21.0mol％乙烷、3.3mol％丙烯、1.6mol％乙炔和1.0mol％丙烷組成，以2,975kgmol/小時(6,5581bmol/小時)的速率，在-6℃(21°F)和3.1MPa(449psia)下供給初級脫乙烷塔。同樣地，脫甲烷塔汽提塔塔底流出物116，由大約45.0mol％乙烯、22.2mol％乙烷、14.2mol％丙烯、5.4mol％丙烷、4.0mol％丁二烯、2.4mol％苯、1.8mol％異丁烯和1.4mol％乙炔，以3,062kgmol/小時(6,7521bmol/小時)的速率，在14℃(58°F)和3.1MPa(449psia)下供給初級脫乙烷塔。初級脫乙烷塔以4,816kgmol/小時(10,6181bmol/小時)的速率產(chǎn)生-11℃(11°F)和2.8MPa(399psia)，由73.4mol％乙烯、24.5mol％乙烷、1.8mol％乙炔組成的塔頂流出物128。塔頂流出物具有約2,308kgmol/小時(5,088磅/小時乙炔)、99,182kgmol/小時(218,660磅/小時)乙烯和35,538kgmol/小時(78,349磅/小時乙烷)的生產(chǎn)率。塔頂蒸氣供給C2分離器，其分離乙烯和乙烷，乙烯作為產(chǎn)物被收集，乙烷循環(huán)到裂解爐或者作為燃料。
初級脫乙烷塔塔底流出物120，由42.8mol％丙烯、16mol％丙烷、10.6mol％丁二烯、9.9mol％乙烷、6.0mol％苯、4.8mol％異丁烯、2.1mol％乙酸甲酯、2.0mol％異戊二烯、1.9mol％環(huán)戊二烯和1.4mol％丙二烯組成，溫度為74℃(166°F)、壓力為2.8MPa(409psia)，通過與冷水間接熱交換來冷卻到溫度60℃(140°F)和壓力2.8MPa(406psia)。初級脫乙烷塔塔底流出物然后以1,221kgmol/小時(2,6921bmol/小時)的速率、在溫度36℃(97°F)和壓力1.2MPa(180psia)下供給二級脫乙烷塔。
本實例的二級脫乙烷塔的內(nèi)徑為1.8米(6英尺)、高為29米(95英尺)，特征為共有45個塔盤。二級脫乙烷塔在溫度-24℃(-11°F)和壓力1.1MPa psia)下產(chǎn)生由94.3％乙烷、4.1％丙烯、0.9％乙烯、0.6％丙烷和微量的其他化合物組成的塔頂蒸氣產(chǎn)物154。塔頂蒸氣以128kgmol/小時(2821bmol/小時)的速率產(chǎn)生。二級脫乙烷塔塔底流出物144，由47.3mol％丙烯、17.8mol％丙烷、11.9mol％丁二烯、6.7mol％苯、5.4mol％異丁烯、2.3mol％乙酸甲酯、2.2mol％異戊二烯、2.1mol％環(huán)戊二烯、1.6mol％丙二烯、1.2mol％甲苯和微量其他化合物組成，溫度為40℃(104°F)、壓力為1.2Mpa(168psia)，以1,093kgmol/小時(2,4101bmol/小時)的速率產(chǎn)生。二級脫乙烷塔塔頂流出物具有約33.2kg/小時(73.21b/小時乙烯)和3,629kg/小時(8,0011b/小時)乙烷的生產(chǎn)率。在此實例中從初級和二級脫乙烷塔的塔頂流出物總共收集的C2產(chǎn)物為約2,308kg/小時(5,0881b/小時)乙炔、99,215kg/小時(218,7331b/小時)乙烯和39,167公斤/小時(86,3501b/小時)乙烷。
表2.具有二級脫乙烷塔裝置的摩爾分數(shù)(參考圖1)脫甲烷塔脫甲烷塔 初級脫乙 初級脫乙二級脫乙 二級脫乙塔底物流汽提塔塔 烷塔塔頂 烷塔塔底 烷塔塔頂 烷塔塔底進料 底物流進 流出物 流出物 流出物 流出物(112) 料(116) (128)(120) (154)(144)
實例1和2的運行條件在表3中進行比較。對于包括二級脫乙烷塔裝置的情形，塔頂產(chǎn)物的溫度相對沒有改變，如第一個實例中產(chǎn)生的塔頂流出物的溫度為-11℃(12.1°F)而第二個實例中初級脫乙烷塔產(chǎn)生的塔頂流出物的溫度為-11.4℃(11.4°F)。然而，塔頂流出物流量是降低的，如實例1產(chǎn)生的蒸氣流量為4,938kgmol/小時(10,8871bmol/小時)而液體流量為2,503kgmol/小時(5,5191bmol/小時)，與實例2相比，塔頂蒸氣流量是4,816kgmol/小時(10,6181bmol/小時)而液體流量是2,291kgmol/小時(5,0501bmol/小時)。
二級脫乙烷塔降低塔底流出物溫度約為12℃(22°F)，從實例1中的86.7℃(188°F)降到實例2中的74.4℃(166°F)。冷凝器負荷從實例1中的-20.8GJ/小時(-19.7MMBtu/小時)減少到實例2中的約-19.0GJ/小時(-18.0MMBtu/小時)。再沸器負荷從第一個實例中的46GJ/小時(43.6MMBtu/小時)減少到第二個實例中的約42.3GJ/小時(40.1MMBtu/小時)。
表3.初級脫乙烷塔的操作條件
以上根據(jù)具體的實例而實施例對本發(fā)明進行描述。以上所公開的只是舉例說明，本發(fā)明的界線不限于此，但本發(fā)明的界線應(yīng)由所附權(quán)利要求的全部范圍和精神來確定。鑒于本說明和實例，各種的改變對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講是顯而易見的。意味著在所附權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)的所有這類變化都包含于此。
權(quán)利要求
1.使包含烯烴的輕烴物流脫乙烷的方法，其包括一種或多種含乙烯、乙烷、丙烯和丙烷的輕烴物流在初級脫乙烷塔壓力下供給具有吸收和提餾段的初級脫乙烷塔；回流初級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)含小于1mol％的丙烯和丙烷的一股或幾股精餾物流，其中一股精餾物流或幾股精餾物流共同包含80-99％的進料乙烷；再沸初級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)含1-20％的進料乙烷的初級脫乙烷塔塔底流出物；在小于初級脫乙烷塔壓力的壓力下將初級脫乙烷塔塔底流出物供給具有吸收和提餾段的二級脫乙烷塔；回流二級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)基本上無乙烯的塔頂蒸氣物流乙烷；和再沸二級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)基本上無乙烷的乙烷餾除過的物流。
2.權(quán)利要求1的方法，其中初級脫乙烷塔再沸維持在小于80℃(175°F)的溫度。
3.權(quán)利要求1的方法，其中二級脫乙烷塔再沸所用的熱由熱水供給。
4.權(quán)利要求1的方法，其中二級脫乙烷塔再沸所用的熱由丙烯制冷劑的壓縮來供給。
5.權(quán)利要求1的方法，其中初級脫乙烷塔再沸所用的熱由蒸汽提供。
6.權(quán)利要求1的方法，其中初級脫乙烷塔塔底流出物包含10-12％的進料乙烷并且來自二級脫乙烷塔的塔頂蒸氣物流包含小于1mol％的乙烯。
7.權(quán)利要求6的方法，進而包括將來自二級脫乙烷塔的塔頂蒸氣物流供給裂解爐進料。
8.權(quán)利要求6的方法，進而包括將來自二級脫乙烷塔的塔頂蒸氣物流供給燃燒器燃料。
9.權(quán)利要求6的方法，其中乙烷餾除過的物流包括小于0.5mol％的乙烷。
10.從裂解爐流出物回收烯烴方法中，包括用工藝氣體壓縮機壓縮流出物后，在脫甲烷塔、脫乙烷塔、脫丙烷塔、脫丁烷塔、C2分離器和C3分離器內(nèi)分餾以獲得至少乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的凈化物流，其中，脫乙烷塔內(nèi)分餾的改進包括一種或多種含乙烯、乙烷、丙烯和丙烷的輕烴物流在初級脫乙烷塔壓力下供給具有吸收和提餾段的初級脫乙烷塔；回流初級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)含小于1mol％的丙烯和丙烷的一股或幾股精餾物流，其中一股精餾物流或幾股精餾物流共同包含80-99％的進料乙烷；再沸初級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)含1-20％的進料乙烷的初級脫乙烷塔塔底流出物；在小于初級脫乙烷塔壓力的壓力下將初級脫乙烷塔塔底流出物供給具有吸收和提餾段的二級脫乙烷塔；回流二級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)基本上無乙烯的塔頂蒸氣物流乙烷；和再沸二級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)基本上無乙烷的乙烷餾除過的物流。
11.權(quán)利要求10的改進，進而包括從工藝中除去塔頂乙烷物流。
12.權(quán)利要求11的改進，進而包括將塔頂乙烷物流供給裂解爐。
13.權(quán)利要求10的改進，其中二級脫乙烷塔用來自C2分離器回收的液體乙烷進行回流。
14.權(quán)利要求10的改進，其中工藝采用前端脫甲烷塔，在初級脫乙烷塔塔底流出物中回收10-12％的進料乙烷，初級脫乙烷塔的再沸維持在小于80℃(175°F)的溫度。
15.權(quán)利要求10的改進，其中工藝采用前端脫丙烷塔并且二級脫乙烷塔再沸所用的熱由熱水供給。
16.權(quán)利要求10的改進，其中工藝采用前端脫丙烷塔和二級脫乙烷塔再沸所用的熱由丙烯制冷劑的壓縮來供給。
17.含烯烴的輕烴物流進行乙烷餾除的裝置，其包括一種或多種含乙烯、乙烷、丙烯和丙烷的輕烴物流在初級脫乙烷塔壓力下供給具有吸收和提餾段的初級脫乙烷塔的裝置；回流初級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)含小于1mol％丙烯和丙烷的一股或幾股精餾物流的裝置，其中一股精餾物流或幾股精餾物流共同包含80-99％的進料乙烷；再沸初級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)含1-20％的進料乙烷的初級脫乙烷塔塔底流出物的裝置；在小于初級脫乙烷塔壓力的壓力下將初級脫乙烷塔塔底流出物供給具有吸收和提餾段的二級脫乙烷塔的裝置；回流二級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)基本上無乙烯的塔頂蒸氣物流乙烷的裝置；和再沸二級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)基本上無乙烷的乙烷餾除過的物流的裝置。
18.提供翻新原始烯烴分離裝置的方法，其中原始烯烴分離單位包括工藝氣體壓縮機、脫甲烷塔、原始脫乙烷塔、脫丙烷塔、C2分離器和C3分離器，原始脫乙烷塔包括吸收和提餾段，用于從烯烴進料氣物流中分離乙烯和乙烷，翻新方法包括步驟在原始脫乙烷塔的下游安裝具有吸收和提餾段的二級脫乙烷塔；將一種或多種含乙烯、乙烷、丙烯和丙烷的輕烴物流供給原始脫乙烷塔，其在初級脫乙烷塔壓力下以具有吸收和提餾段的初級脫乙烷塔的方式操作；回流初級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)含小于1mol％的丙烯和丙烷的一股或幾股精餾物流，其中一股精餾物流或幾股精餾物流共同包含80-99％的進料乙烷；再沸初級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)含1-20％的進料乙烷的初級脫乙烷塔塔底流出物；將初級脫乙烷塔塔底流出物供給二級脫乙烷塔；回流二級脫乙烷塔的吸收段以生產(chǎn)基本上無乙烯的塔頂蒸氣物流乙烷；和再沸二級脫乙烷塔的提餾段以生產(chǎn)基本上無乙烷的乙烷餾除過的物流。權(quán)利要求18的方法，其中初級脫乙烷塔的再沸在小于80℃(175°F)的溫度進行。
19.權(quán)利要求18的方法，其中初級脫乙烷塔塔底流出物包含10-12％的進料乙烷并且來自二級脫乙烷塔的塔頂蒸氣物流包含小于1mol％的乙烯。
20.權(quán)利要求18的方法，進而包括將來自二級脫乙烷塔的塔頂蒸氣物流供給裂解爐進料。
21.權(quán)利要求18的方法，其中乙烷餾除過的物流包括小于0.5mol％的乙烷。
全文摘要
公開了使包含烯烴的輕烴物流脫乙烷的方法。包含包含乙烯、乙烷、丙烯、丙烷的進料物流供給具有吸收段和提餾段的初級脫乙烷塔24。吸收段產(chǎn)生主要由乙烯和乙烷組成的塔頂蒸氣流出物128，其供給C2分裂器來分離乙烷和乙烯。汽提段產(chǎn)生含1－20mol％進料乙烷的初級脫乙烷塔塔底流出物。初級脫乙烷塔塔底流出物120被冷卻并供給具有吸收和提餾段的二級脫乙烷塔142。吸收段經(jīng)回流產(chǎn)生基本上無乙烯的塔頂流出物154。提餾段經(jīng)回流產(chǎn)生基本上無乙烷的二級脫乙烷塔塔底流出物。二級的脫乙烷塔塔底流出物供給丙烷餾除器或C3分裂器以分離剩余的烯烴。
文檔編號C07C7/04GK1727317SQ20051008796
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者S·E·龍茨 申請人:凱洛格.布朗及魯特有限公司