專利名稱：用于從烴混合物中分離出易于沸騰的組分的方法和裝置的制作方法
用于從烴混合物中分離出易于沸騰的組分的方法和裝置本發(fā)明涉及用于從烴料流中分離出易于沸騰的組分，尤其是用于從作為目標(biāo)產(chǎn)物 所期望的C3+-級份中分離出C2-級份，例如在輕質(zhì)烴的脫氫過程中，還有適于C1-C4范圍內(nèi) 的其它分離任務(wù)的方法和裝置。通常借助所謂的“冷箱(Coldbox) ”和蒸餾塔進(jìn)行這樣的分離。將所述蒸餾塔作為 脫乙烷塔進(jìn)行操作并將其稱作脫乙烷塔，因?yàn)樵谠撁撘彝樗薪?jīng)由頂部分離出所有沸點(diǎn)低 于或等于乙烷的物質(zhì)。在進(jìn)入到冷箱中之前，首先將原料混合物冷卻到約-25V。將在此過程中產(chǎn)生的冷 凝物直接導(dǎo)入脫乙烷塔。在所述冷箱內(nèi)，將未冷凝的蒸汽進(jìn)一步冷卻到-90°C，其中將在此 過程中產(chǎn)生的富含產(chǎn)物的冷凝物在熱交換后同樣導(dǎo)入脫乙烷塔。因此，所述冷箱進(jìn)行的是 單級粗分離。在進(jìn)入冷箱的料流中進(jìn)行熱交換之后，將主要含有無法冷凝的組分(例如氫)的 剩余蒸氣相減壓。由于Joule-Thompson-效應(yīng)，在該過程中所述易于沸騰的物質(zhì)冷卻至 約-110°C。該溫度水平用于將進(jìn)入冷箱的料流部分冷凝。未冷凝出的易于沸騰的物質(zhì)基本 上不含C3+-組分。最后，將所有富含產(chǎn)物的冷凝物相輸送到脫乙烷塔中以進(jìn)行真正的精細(xì)分離，在 所述精細(xì)分離過程中將剩余的易于蒸發(fā)的物質(zhì)從難于蒸發(fā)的組分中分離出來。為此，需要 約-20°C的塔頂溫度。作為在冷箱上游冷卻原料混合物的制冷劑，該制冷劑用于使所述冷箱運(yùn)行并且冷 卻所述脫乙烷塔，可以在-30°C下使用蒸發(fā)的丙烷或丙烯。產(chǎn)生用于這類方法的制冷效果是極其高成本的。因此，本發(fā)明的目的在于，提供能 夠大大降低制冷消耗的方法和裝置。本發(fā)明按照主權(quán)利要求采用如下方法實(shí)現(xiàn)了該目的，該方法用于 在以連續(xù)運(yùn)行方式運(yùn)行的蒸餾裝置中將原料混合物分離成較高沸點(diǎn)級份和較 低沸點(diǎn)級份，所述蒸餾裝置包含至少一個(gè)用于輸入一種或多種原料混合物的管道、較低沸 點(diǎn)級份的排出口、較高沸點(diǎn)級份的排出口以及加熱設(shè)備，其中 所述蒸餾裝置包含至少兩個(gè)各自具有不同的溫度水平的冷凝階段， 其中每種情況下處于蒸汽流動(dòng)方向上游的冷凝階段，與每種情況下處于下游的 冷凝階段相比，均具有更高的溫度水平， 每種情況下起分離作用的內(nèi)置設(shè)備處于冷凝階段之間， 在冷凝階段進(jìn)行部分冷凝， 將在該過程中每種情況下未冷凝的部分量均輸送到下游的起分離作用的內(nèi)置 設(shè)備中或每種情況下具有更低溫度水平的冷凝階段中，并且每種情況下將冷凝了的部分量 經(jīng)過起分離作用的設(shè)備引向較高沸點(diǎn)的級份的排出口方向， 基本上呈蒸汽態(tài)的介質(zhì)在具有最低溫度水平的冷凝階段產(chǎn)生并且在那里被部 分冷凝，其中 將所述介質(zhì)的未冷凝的部分量輸送回較低沸點(diǎn)的級份的排出口，并且將冷凝了的部分量輸送回處于具有最低溫度水平的冷凝階段上游的、所述蒸發(fā)裝置的區(qū)域， 并且具有最低溫度水平的冷凝階段具有低于_40°C的溫度。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
中設(shè)計(jì)，所述蒸餾裝置包含3至5個(gè)串接的、各自具 有不同溫度水平的冷凝階段。在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式
中設(shè)計(jì)，所述具有最低溫度水平的冷凝階段在 2MPa，優(yōu)選3MPa的絕對壓力下具有_120°C至_70°C的溫度。在本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式
中設(shè)計(jì)，將作為較低沸點(diǎn)級份離開冷凝系統(tǒng)的混 合物減壓，其中利用Joule-Thompson-效應(yīng)將所述混合物進(jìn)一步冷卻，并因此用于冷卻所 述具有最低溫度水平的冷凝階段。在本發(fā)明的再一個(gè)具體實(shí)施方式
中，采用減壓渦輪進(jìn)行所述減壓。本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式
涉及合適的原料混合物的用途，采用該原料混合物所 述方法能夠特別有利地用于獲得有用的產(chǎn)物。在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明的方法用于這樣的原料混合物，其主 要含有氫、具有最高至2個(gè)碳原子的烴和具有至少3個(gè)碳原子的烴。在較低沸點(diǎn)的級份的 排出口產(chǎn)生含有氫和具有最高至2個(gè)碳原子的烴的混合物，該混合物基本上不含有具有至 少3個(gè)碳原子的烴。在較高沸點(diǎn)的級份的排出口產(chǎn)生含有具有至少3個(gè)碳原子的烴的混合 物，該混合物基本上既不含氫也不含具有最高至2個(gè)碳原子的烴。在本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明的方法用于這樣的原料混合物，該混 合物每種情況下含有少于2摩爾％的二氧化碳以及水或水蒸氣。在本發(fā)明的再一個(gè)具體實(shí)施方式
中，作為原料混合物使用烴的催化脫氫的反應(yīng)混 合物。在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述蒸餾裝置的區(qū)段以蒸餾系統(tǒng)的餾出部分 的形式存在，經(jīng)過該區(qū)段將所述在具有最高溫度水平冷凝階段冷凝的原料混合物的部分量 輸送到較高沸點(diǎn)級份的排出口。在本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式
中，優(yōu)選在具有最高溫度水平的冷凝階段下方， 將具有相對低含量的低沸點(diǎn)組分的原料混合物輸入，并且優(yōu)選在具有最高溫度水平的冷凝 階段上方，將具有相對高含量的低沸點(diǎn)組分的原料混合物輸入。在本發(fā)明的再一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述冷凝階段以冷凝器的形式存在。在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，采用冷卻水、蒸發(fā)的氨、丙烷、丙烯和/或通 過利用Joule-Thompson-效應(yīng)在將工藝氣體減壓時(shí)冷卻所述冷凝階段。在本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式
中，采用外部廢熱驅(qū)動(dòng)加熱設(shè)備。本發(fā)明還采用用于分離原料混合物的適合的蒸餾裝置實(shí)現(xiàn)該目的，所述裝置其包 含 一個(gè)或多個(gè)用于輸入一種或多種原料混合物的管道 較低沸點(diǎn)級份的排出口 較高沸點(diǎn)級份的排出口 至少一個(gè)加熱設(shè)備 至少2個(gè)串接的冷凝器，和 起分離作用的內(nèi)置設(shè)備，其處于冷凝器之間。
在所述容器的選擇性的具體實(shí)施方式
中設(shè)計(jì)，所述蒸餾裝置以單個(gè)蒸餾塔的形式 存在或者所述蒸餾裝置以包含多個(gè)蒸餾塔的串級裝置形式存在，其中在蒸餾塔之間均設(shè)有 冷凝器。尤其可以設(shè)計(jì)，所述蒸發(fā)裝置具有3、4或5個(gè)串接的，各自具有不同溫度水平的冷 凝器。迄今為止在2個(gè)方法步驟中所實(shí)現(xiàn)的，借助于本發(fā)明在一個(gè)步驟中無需在上游設(shè) 置冷箱就能實(shí)現(xiàn)，這是本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。通過根據(jù)方法利用具有多個(gè)在不同的溫度水平下運(yùn)行的冷凝器的蒸餾裝置實(shí)現(xiàn) 了不必提供所有用于冷凝至最低溫度水平的制冷量并因此不必以最高的成本提供。與此相 反，中間冷凝器在約+45°C、+15°C或者-30°C的溫度下運(yùn)行，這是本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因此，在所述塔中的大部分上升的蒸氣(只要使用這樣的塔)在到達(dá)塔頂冷凝 器之前就已經(jīng)冷凝并且以液體形式向下流動(dòng)。對于頂部冷凝器的運(yùn)行必需的冷卻水平， 約-80°C，以及必需的冷凝功率可以通過在所述裝置中將易于沸騰的物質(zhì)減壓而自身產(chǎn)生， 這是本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。下面依據(jù)3個(gè)實(shí)施例更詳盡地闡釋本發(fā)明

圖1示出了本發(fā)明的方法，在該方法中蒸餾裝置由單個(gè)的具有多個(gè)中間冷凝器 的蒸餾塔組成。 圖2示出了本發(fā)明的方法，在該方法中蒸餾裝置由彼此分開的餾出部分和精餾 部分構(gòu)成。 圖3示出了本發(fā)明的方法，在該方法中蒸餾裝置由3個(gè)區(qū)段構(gòu)成，其中在這些區(qū) 段之間均存在中間冷凝器。在所有3個(gè)實(shí)施例中，可以首先將蒸氣態(tài)的原料混合物1例如在氨蒸發(fā)器2中冷 卻到15°C。在另一個(gè)換熱器3中可以將所獲得的C2-級份4進(jìn)一步冷卻到約10°C，其中所 述蒸氣的一部分發(fā)生冷凝。蒸氣相5和冷凝物6分開到達(dá)蒸餾裝置中。視原料混合物的組 成而定，所述進(jìn)料(Aufgabe)還可以在具有最高溫度水平的冷凝階段上方進(jìn)行。在圖1中所示的實(shí)施例中，液體在蒸餾塔中向下流動(dòng)，并部分被再次蒸發(fā)。將未蒸 發(fā)的部分作為C3+-產(chǎn)物8在蒸餾塔7的底部排出。易于沸騰的物質(zhì)以蒸氣形式向上上升 并且被分兩部分運(yùn)行的第一冷凝器9部分冷凝，所述第一冷凝器9處于進(jìn)料塔板之上，其中 作為制冷劑先后使用冷卻水和氨。將繼續(xù)上升的蒸氣在第二冷凝器10中部分液化，所述第 二冷凝器10采用制冷劑丙烷或丙烯運(yùn)行，使得所述蒸氣的僅僅一少部分到達(dá)頂部冷凝器 11。在頂部冷凝器11中未冷凝的蒸氣形成C2-級分12和13，使其在冷凝之后在膨脹器14 中減壓，在該過程中其冷卻至約-125°C。將該冷卻了的蒸氣15在頂部冷凝器11的冷端用 作冷卻介質(zhì)，其中所述冷卻介質(zhì)升溫至約-50°C。隨后，C2-級分4還流過換熱器3以冷卻 原料混合物1。在圖2中所示的實(shí)施例中，在餾出部分16中的液體向下流動(dòng)，并部分被再次蒸發(fā)。 未蒸發(fā)的部分作為C3+-級分8在餾出部分16的底部排出。蒸氣態(tài)的易沸騰的物質(zhì)17流到 分兩部分運(yùn)行的第一冷凝器9中，并且在那里被部分冷凝，其中作為制冷劑先后使用冷卻 水和氨。不僅將冷凝物18而且將蒸氣19送入精餾部分20中。將精餾部分20的底部產(chǎn)物 的一部分用作餾出部分16的頂部進(jìn)料(K0pfV0rlage)21。將繼續(xù)上升的蒸氣在第二冷凝器 10中部分液化，所述第二冷凝器10采用制冷劑丙烷運(yùn)行，使得所述蒸氣的僅僅一少部分到達(dá)頂部冷凝器11。在頂部冷凝器11中未冷凝的蒸氣形成C2-級分12和13，使其在冷凝之 后在膨脹器14中減壓，在該過程中其冷卻至約-125°C。將該冷卻了的蒸氣15在頂部冷凝 器11的冷端用作冷卻介質(zhì)，其中所述冷卻介質(zhì)升溫至約_50°C。隨后，C2-級分4還流過換 熱器3以冷卻原料混合物1。在Ml中所示的實(shí)施例中，在餾出部分16中的液體向下流動(dòng)，并部分被再次蒸發(fā)。 未蒸發(fā)的部分作為C3+-級分8在餾出部分16的底部排出。蒸氣態(tài)的易沸騰的物質(zhì)17流到 分兩部分運(yùn)行的第一冷凝器9中，并且在那里被部分冷凝，其中作為制冷劑先后使用冷卻 水和氨。不僅將冷凝物18而且將蒸氣19送入第一精餾部分22中。將第一精餾部分22的 底部產(chǎn)物的一部分用作餾出部分16的頂部進(jìn)料。將繼續(xù)上升的蒸氣在第二冷凝器10中部 分液化，所述第二冷凝器10采用制冷劑丙烷或丙烯運(yùn)行，不僅將冷凝物而且將蒸氣送入第 二精餾部分23。第二精餾部分23的底部產(chǎn)物用作第一精餾部分22的頂部進(jìn)料，以這種方式 所述蒸氣的僅僅一少部分到達(dá)頂部冷凝器11。在頂部冷凝器11中未冷凝的蒸氣形成C2-級 分12和13，使其在冷凝之后在膨脹器14中減壓，在該過程中其冷卻至約-125°C。將該冷 卻了的蒸氣15在頂部冷凝器11的冷端用作冷卻介質(zhì)，其中所述冷卻介質(zhì)升溫至約-50°C。 隨后，C2-級分4還流過換熱器3以冷卻原料混合物1。最后一個(gè)變化方案針對前述的方案具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，僅僅第二精餾塔的上部必須 具有耐低溫性并且必須具備較強(qiáng)的絕熱性，從而防止吸熱，這是本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之一。雖然在所有3個(gè)實(shí)施例中均需要相對傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)更大的用于運(yùn)行蒸發(fā)器的 熱量，但是該熱量僅僅在約75°C下才需要，因此通常使用來自裝置聯(lián)合體的其他工藝部分 的廢熱，否則該廢熱必須借助空氣冷卻器高成本地消除，這是本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)?？傊?， 雖然還需要更多的冷卻功率，但是能夠?qū)崃恳愿欣睦鋮s水平消除，這是本發(fā)明的又 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。相對于開篇所述的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法，本發(fā)明的方法的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過使 用冷卻水可以節(jié)省約25%的氨冷卻功率，因此也僅僅需要較小的氨冷卻裝置。丙烷冷卻功 率降低約55%，因此所需的用于丙烷制冷回路的壓縮機(jī)功率也降低約50%，所述壓縮機(jī)的 尺寸也可以相應(yīng)地減小。
權(quán)利要求
在以連續(xù)運(yùn)行方式運(yùn)行的蒸餾裝置中將原料混合物分離成較高沸點(diǎn)級份和較低沸點(diǎn)級份的方法，所述蒸餾裝置包含至少一個(gè)用于輸入一種或多種原料混合物的管道、較低沸點(diǎn)級份的排出口、較高沸點(diǎn)級份的排出口以及加熱設(shè)備，其特征在于，●所述蒸餾裝置包含至少兩個(gè)各自具有不同的溫度水平的冷凝階段，●其中每種情況下處于蒸汽流動(dòng)方向上游的冷凝階段，與每種情況下處于下游的冷凝階段相比，均具有更高的溫度水平，●每種情況下起分離作用的內(nèi)置設(shè)備處于冷凝階段之間，●在冷凝階段進(jìn)行部分冷凝，●將在該過程中每種情況下未冷凝的部分量均輸送到下游的起分離作用的內(nèi)置設(shè)備中或每種情況下具有更低溫度水平的冷凝階段中，并且每種情況下將冷凝了的部分量經(jīng)過起分離作用的設(shè)備引向較高沸點(diǎn)的級份的排出口方向，●基本上呈蒸汽態(tài)的介質(zhì)在具有最低溫度水平的冷凝階段產(chǎn)生并且在那里被部分冷凝，其中●將所述介質(zhì)的未冷凝的部分量輸送回較低沸點(diǎn)的級份的排出口，并且將冷凝了的部分量輸送回處于具有最低溫度水平的冷凝階段上游的、所述蒸發(fā)裝置的區(qū)域，●并且具有最低溫度水平的冷凝階段具有低于 40℃的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述蒸餾裝置包含3至5個(gè)串接的、各自具有 不同的溫度水平的冷凝階段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，所述具有最低溫度水平的冷凝階段在至少 2MPa的絕對壓力下具有_120°C至_70°C的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，所述具有最低溫度水平的冷凝階段在至少 3MPa的絕對壓力下具有_120°C至_70°C的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，將作為較低沸點(diǎn)級份離開冷凝系 統(tǒng)的混合物減壓，其中利用Joule-Thompson-效應(yīng)將所述混合物進(jìn)一步冷卻，并因此用于 冷卻所述具有最低溫度水平的冷凝階段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，采用減壓渦輪進(jìn)行所述減壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，作為原料混合物使用這樣的混合 物，其主要含有氫、具有最高至2個(gè)碳原子的烴和具有至少3個(gè)碳原子的烴，在較低沸點(diǎn)的 級份的排出口產(chǎn)生含有氫和具有最高至2個(gè)碳原子的烴的混合物，該混合物基本上不含有 具有至少3個(gè)碳原子的烴，并且在較高沸點(diǎn)的級份的排出口產(chǎn)生含有具有至少3個(gè)碳原子 的烴的混合物，該混合物基本上既不含氫也不含具有最高至2個(gè)碳原子的烴。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，作為原料混合物使用這樣的混合 物，該混合物每種情況下含有少于2摩爾％的二氧化碳以及水或水蒸氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，作為原料混合物使用烴的催化脫 氫的反應(yīng)混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述蒸餾裝置的區(qū)段以蒸餾系統(tǒng) 的餾出部分的形式存在，經(jīng)過該區(qū)段將所述在具有最高溫度水平的冷凝階f段冷凝的原料混 合物的部分量輸送到較高沸點(diǎn)級份的排出口。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，優(yōu)選在具有最高溫度水平的冷 凝階段下方，將具有相對低含量的低沸點(diǎn)組分的原料混合物輸入。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，優(yōu)選在具有最高溫度水平的冷 凝階段上方，將具有相對高含量的低沸點(diǎn)組分的原料混合物輸入。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述冷凝階段以冷凝器的形式 存在。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，采用冷卻水、氨、丙烷、丙烯和/ 或通過利用Joule-Thompson-效應(yīng)在將作為低沸點(diǎn)級份離開所述冷凝系統(tǒng)的混合物減壓 時(shí)冷卻所述冷凝階段。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，采用外部廢熱使一個(gè)或多個(gè)加 熱設(shè)備運(yùn)行。
16.用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)的方法的蒸餾裝置，其包含a)一個(gè)或多個(gè)用于輸入一種或多種原料混合物的管道b)較低沸點(diǎn)級份的排出口c)較高沸點(diǎn)級份的排出口d)至少一個(gè)加熱設(shè)備e)至少2個(gè)串接的冷凝器，和f)起分離作用的內(nèi)置設(shè)備，其處于冷凝器之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其特征在于，所述蒸餾裝置以單個(gè)蒸餾塔的形式存在。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其特征在于，所述蒸餾裝置以包含多個(gè)蒸餾塔的串級裝 置形式存在，其中在蒸餾塔之間均設(shè)有冷凝器。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)裝置具有3、4或5個(gè)串接的，各自 具有不同溫度水平的冷凝器。
全文摘要
在以連續(xù)運(yùn)行方式運(yùn)行的蒸餾裝置中將原料混合物分離成較高沸點(diǎn)級份和較低沸點(diǎn)級份的方法和裝置，所述蒸餾裝置包含至少一個(gè)用于輸入一種或多種原料的管道、較低沸點(diǎn)級份的排出口、較高沸點(diǎn)級份的排出口以及加熱設(shè)備，其中所述蒸餾裝置包含至少兩個(gè)各自具有不同的溫度水平的冷凝階段，其中每種情況下處于蒸汽流動(dòng)方向上游的冷凝階段，與每種情況下處于下游的冷凝階段相比，均具有更高的溫度水平，每種情況下起分離作用的內(nèi)置設(shè)備處于冷凝階段之間，在冷凝階段進(jìn)行部分冷凝，將在此每種情況下未冷凝的部分量均輸送到下游的起分離作用的內(nèi)置設(shè)備中或每種情況下具有更低溫度水平的冷凝階段中，并且每種情況下將冷凝了的部分量經(jīng)過起分離作用的設(shè)備引向較高沸點(diǎn)的級份的排出口方向，基本上呈蒸汽態(tài)的介質(zhì)在具有最低溫度水平的冷凝階段產(chǎn)生并且在那里被部分冷凝，其中將所述介質(zhì)的未冷凝的部分量輸送回較低沸點(diǎn)的級份的排出口，并且將冷凝了的部分量輸送回處于具有最低溫度水平的冷凝階段上游的、所述蒸發(fā)裝置的區(qū)域，并且具有最低溫度水平的冷凝階段具有低于-40℃的溫度。
文檔編號B01D3/00GK101932368SQ200880125870
公開日2010年12月29日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者J·曼澤爾, S·溫澤爾 申請人:猶德有限公司