CN101548147A - 先进的c2-分流器进料精馏器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种将包含乙烯、乙烷和C3+烃的轻质烃物流分离成乙烯物流、乙烷物流和C3+烃物流的方法，该方法包括：将轻质烃物流进料至脱乙烷塔中；将轻质烃在脱乙烷塔中分离以形成C3+烃塔底物流和包含乙烯和乙烷的富含C2的塔顶物流；将富含C2的物流在C2－精馏器中分离以形成第一乙烯物流和富含乙烷的塔底物流；以及将富含乙烷的塔底物流在C2－分流器中分离以形成第二乙烯物流和乙烷物流。

Description

先进的C2-分流器进料精馏器
技术领域
本发明实施方案通常涉及从乙烷中分离乙烯，且更具体地，本发明涉及在C2-分流器生产能力增加下的乙烯-乙烷分离。
背景技术
乙烯是制备大量化学材料的基础，工业上通常通过在蒸汽的存在下，在炉中热解烃来生产。包含各种组分的炉流出物物流通常被净化、干燥以去除水，经压缩并流至烯烃回收段以从其它轻质烃如乙烷、丙烯、丙烷等中分离乙烯。
从炉流出物分离化合物的顺序可以从脱甲烷塔、脱乙烷塔或脱丙烷塔开始。例如，在脱甲烷塔优先的(demethanizer-first)分馏工艺中，可以将来自裂化炉的流出物冷却、压缩并进料至脱甲烷塔中，该脱甲烷塔去除甲烷和较轻的化合物。炉流出物的残留物从脱甲烷塔的底部离开，并被提供至脱乙烷塔。
脱乙烷塔将脱甲烷塔底部流出物分离成以蒸汽的形式离开脱乙烷塔塔顶的C2s和较轻化合物以及以脱乙烷塔底料的形式离开的含有较重化合物的部分。处理脱乙烷塔的底料以分离较重的组分。可以通过反应器来加工塔顶料C2s以将任何乙炔转化成乙烷和乙烯，或供选择地，可以在乙炔回收装置中从乙烷和乙烯中分离乙炔。然后可以将反应器或分离器流出物进料至C2-分流器以分离乙烯和乙烷。
由于对热解和其它上游工艺作出了改进或扩展，因此存在着改进下游分离设备生产能力的需要，包括改进C2-分流器的生产能力。增加C2-分流器生产能力的方法不应该损害现有分离设备所达到的分离质量。
附图简述
以下结合附图将更好地理解本发明的详细描述：
图1描述了增加烯烃回收工艺的生产能力的一个示例实施方案的简化流程图。
图2描述了增加烯烃回收工艺的生产能力的一个示例实施方案的简化流程图，其中烯烃回收工艺包括乙炔分离装置。
图3描述了增加烯烃回收工艺的生产能力的一个示例实施方案的简化流程图，其中烯烃回收工艺包括乙炔转化装置。
下面参照列举的附图详细描述本发明的实施方案。
实施方案的详述
在详细地解释本发明实施方案前，要理解的是，所述实施方案不限于特定的实施方案，而是可以以各种方式实践或实施它们。
本发明实施方案涉及分离轻质烃的方法以及在保持或提高乙烷-乙烯分离质量的同时增加C2-分流器生产能力的方法。
在一个实施方案中，将包含乙烯、乙烷和C3+烃的轻质烃物流分离成乙烯物流、乙烷物流和C3+烃物流的方法，可以包括：将所述轻质烃物流进料至脱乙烷塔；将所述轻质烃物流在脱乙烷塔中分离以形成C3+烃塔底物流和包含乙烯和乙烷的富含C2的塔顶物流；将所述富含C2的物流在C2-精馏器中分离以形成第一乙烯物流和富含乙烷的塔底物流；以及将富含乙烷的塔底物流在C2-分流器中分离以形成第二乙烯物流和乙烷物流。
在一个实施方案中，来自脱乙烷塔的富含C2的塔顶物流可以包括乙炔。当存在乙炔时，所述方法可以包括在乙炔回收装置中回收乙炔以形成乙炔物流和贫乙炔或基本上不含乙炔的物流，例如，具有小于10ppmv的乙炔含量(基于体积计的每百万中的份数)；以及将包含乙烷和乙烯的物流进料至C2-精馏器。当存在乙炔时，该方法可以包括在乙炔转化器装置中将富含C2的塔顶物流与氢相接触以将乙炔转化成乙烷和乙烯来形成贫乙炔或基本上不含乙炔的物流；将贫乙炔的物流或不含乙炔的物流进料至C2-精馏器中。
进料至实施方法的轻质烃物流可以为一种产物物流，该产物物流来自脱丙烷塔、脱甲烷塔、脱丁烷塔、脱甲烷汽提塔、裂化器炉流出物、催化反应器流出物或其混合物。
第一乙烯物流可以具有大于大约95摩尔％的乙烯。第一乙烯物流含量的其它例子包括以下的一个或多个：大于大约99.5摩尔％的乙烯；大于大约99.8摩尔％的乙烯；大于大约99.9摩尔％的乙烯；或大于大约99.95摩尔％的乙烯。
第二乙烯物流可以具有大于大约95摩尔％的乙烯。第二乙烯物流含量的其它例子包括以下的一个或多个：大于大约99.5摩尔％的乙烯；大于大约99.8摩尔％的乙烯；大于大约99.9摩尔％的乙烯；或大于大约99.95摩尔％的乙烯。
本发明实施方案涉及改进分离轻质烃工艺的方法，包括将轻质烃分离成C3+烃塔底物流和包含乙烯和乙烷的富含C2的塔顶物流的脱乙烷塔的操作，以及将富含C2的塔顶料分离成乙烯物流和乙烷物流的C2-分流器的操作，其中，在C2-分流器塔顶料冷凝系统中将乙烯冷凝并收集。所述改进可以包括：安装C2-精馏器以将富含C2的塔顶料分离成第二乙烯物流和富含乙烷的物流；安装管线以将富含C2的塔顶料传送至C2-精馏器；和安装管线以将富含乙烷的物流传送至C2-分流器中。
所述方法可以包括：安装管线以将第二乙烯物流传送至C2-分流器塔顶料冷凝系统，以及安装管线以将来自从塔顶料冷凝系统的回流物传送至C2-精馏器。
供选择地，所述方法可以包括：安装C2-精馏器塔顶料冷凝系统以冷凝并收集在第二乙烯物流中的乙烯，并将回流物提供至C2-精馏器中。在另一个实施方案中，所述方法可以包括：安装管线以将C2-精馏器塔顶物流传送至C2-分离器塔顶料冷凝系统；安装管线以将来自塔顶料冷凝系统的回流物传送至C2-蒸馏器中；和安装管线以将来自C2-精馏器的第二乙烯物流作为侧馏分收集。
所述实施的方法可以在保持高纯度分离的同时，增加乙烷-乙烯分离系统的生产能力。
参照附图，图1描述了增加烯烃回收工艺的生产能力的一个示例实施方案的简化流程图。例如，一种或多种烃物流10，如来自脱丙烷塔的塔顶物流、来自脱甲烷塔的塔底物流、或来自脱甲烷汽提塔的物流，可以进料至脱乙烷塔12。在脱乙烷塔优先的(deethanizer-first)烯烃回收中，可以将裂化器炉流出物进料至脱乙烷塔12中。脱乙烷塔12可以将轻质烃分离成包含C3’s和较重的烃的塔底物流14以及包含包括乙烯和乙烷的C2烃的塔顶物流16。脱乙烷塔12可以包括再沸器、冷凝器、泵、控制阀以及其它在工业中标准的一般加工设备。
可以将塔顶物流16进料至C2-精馏器28的底盘上以形成乙烯物流30和富含乙烷的塔底物流32。本文所使用的“精馏器”被理解是指分馏区域，其中，来自进料物流的蒸气与相对贫乙烷的液体相接触，使得塔顶乙烯物流贫乙烷，并且通常不提供来自从进料盘中收集的液体的乙烯的再沸或汽提。必要时可以在换热器34中将富含乙烷的塔底物流32加热或冷却，并且在管线36中进料至C2-分流器38。C2-分流器38可以将乙烷-乙烯物流36分离成塔顶乙烯物流40和乙烷物流42。C2-分流器38可以包括一个或多个再沸器44、46，一个或多个侧冷凝器47以及还可以包括泵、转筒、控制阀，以及其它在工业中标准的一般加工设备。
可以将塔顶乙烯物流40和乙烯物流30收集在乙烯物流48中并在换热器50中将其冷却以形成冷却的乙烯物流52。可以将冷却的乙烯物流52进料至冷凝转筒54中，在此可以收集乙烯液体并且可以将任何蒸气作为物流56去除。可以在管线58中回收收集的乙烯，其中一部分可以将乙烯提供至管线60、62以分别回流C2-精馏器28和C2-分流器38，并且将残余物回收在乙烯产物物流64中。
其它增加乙烷-乙烯分离系统生产能力的示例实施方案示于图2和图3中，其中，至脱乙烷塔的进料物流或多个进料物流可以包括，例如在脱甲烷塔优先的方案中，如乙烷、乙烯、乙炔和C3+烃。当存在乙炔时，来自脱乙烷塔的C2塔顶物流可以被处理以在乙炔回收装置中回收乙炔，或供选择地，乙炔可以与氢反应以在乙炔转化器装置中形成乙烷和丙烷。
图2描述了增加烯烃回收工艺生产能力的一个示例实施方案的简化流程图，其中，烯烃回收工艺包括乙炔分离装置。例如，一种或多种轻质烃物流210，如来自脱丙烷塔的塔顶物流、来自脱甲烷塔的塔底物流，或来自脱甲烷汽提塔的物流，可以进料至脱乙烷塔212中。脱乙烷塔212可以将轻质烃分离成包含C3’s和较重烃的塔底物流214，以及包含包括乙炔、乙烯和乙烷的C2烃的塔顶物流216。脱乙烷塔212可以包括再沸器、冷凝器、泵、控制阀，以及其它在工业中标准的一般加工设备。
可以将塔顶物流216进料至乙炔回收装置220，所述乙炔回收装置可以将乙炔从乙烷和乙烯中分离出来，形成乙炔物流222和贫乙炔的乙烷-乙烯物流224。可以将乙烷-乙烯物流224进料至C2-精馏器228中以形成乙烯物流230和富含乙烷的塔底物流232。必要时可以在换热器234中将富含乙烷的塔底物流232加热或冷却，并用管线236进料至C2-分流器238中。C2-分流器238可以将乙烷-乙烯物流236分离成塔顶乙烯物流240和塔底乙烷物流242。C2-分流器234可以包括一个或多个再沸器244、246，一个或多个侧冷凝器247，并且还可以包括泵、转筒、控制阀，以及其它在工业中标准的一般加工设备。
可以将塔顶乙烯物流240与精馏器塔顶乙烯物流230混合起来。可以将混合的乙烯物流248在换热器250中冷却，形成蒸气-液体物流252。可以将蒸气-液体物流252进料至冷凝转筒254中，在此可以将乙烯液体收集并可以将任何蒸气作为物流256去除。可以在管线258中回收乙烯，其中的一部分可以将乙烯提供至管线260、262中以分别回流C2-精馏器228和C2-分流器238；可以将在管线258中收集的乙烯的残余物回收在乙烯产物物流264中。
图3描述了增加烯烃回收工艺生产能力的一个示例实施方案的简化流程图，其中，所述烯烃回收工艺包括乙炔转化装置。图3示例了一种方式，其中，分离方法由于运送至乙烷-乙烯分离系统的进料物流中存在氢而变化。例如，一种或多种轻质烃物流310，如来自脱甲烷塔的塔底物流、或来自脱甲烷汽提塔的物流，可以进料至脱乙烷塔312。脱乙烷塔312可以将轻质烃分离成包含C3’s和较重烃的塔底物流314，以及包含包括乙炔、乙烯和乙烷的C2烃的塔顶物流316。脱乙烷塔312可以包括再沸器、冷凝器、泵、控制阀，以及其它在工业中标准的一般加工设备。
塔顶物流316可以与含氢的物流318一起进料至乙炔转化器装置321中以将任何乙炔与氢反应来形成额外的乙烷和乙烯。贫乙炔的反应器流出物物流324可以进料至C2-精馏器328中以形成作为侧馏分的乙烯物流329，进料至乙炔转化器装置321的含有大部分未反应氢的塔顶蒸气物流330，以及富含乙烷的塔底物流332。必要时可以将富含乙烷的塔底物流332在换热器334中加热或冷却，并用管线336进料至C2-分流器338。C2-分流器338可以将乙烷-乙烯物流336分离成塔顶物流340、侧馏分乙烯物流341，和塔底乙烷物流342。C2-分流器338可以包括一个或多个再沸器344、346，一个或多个侧冷凝器347，并且还可以包括泵、转筒、控制阀、以及其它在工业中标准的一般加工设备。
可以在物流348中将塔顶物流340与精馏器塔顶物流330收集起来，并在换热器350中冷却以形成乙烯物流352。可以将物流352进料至冷凝转筒354中，在此可以收集乙烯液体，并可以将包括未反应的或过量的氢以及惰性气体的任何蒸气用清洗物流356清除。可以将在转筒354中收集的液体在管线358中回收，其可以将液体提供至管线360、362以分别回流C2-精馏器328和C2-分流器338。可以将乙烯侧馏分341与C2-精馏器328侧馏分329一起收集以形成乙烯产物物流364。
在描述附图中所示的实例方法中，精馏器被表示成与C2-汽提塔的冷凝系统组装在一起。如果需要额外的生产能力的话，可以将独立的冷凝系统用于精馏器。
本文所述的方法可以用于改进并增加乙烯-乙烷分离系统的生产能力，其中C2-分流器为限定生产能力的。通过下述方式可以完成改进：安装C2-精馏器；安装管线以将脱乙烷塔塔顶料(或乙炔转化器流出物或乙炔分离流出物)传送至C2-精馏器的底盘；将C2-精馏器塔顶料与C2分流器的冷凝系统相结合；以及安装管线以将C2-精馏器塔底料传送至C2-分流器的进料盘中。必要时通过安装另外的换热器以满足任何额外的加热或冷却要求。
实施例：增加乙烷-乙烯分离系统生产能力方法的模拟，其中，在乙炔回收装置中回收乙炔(类似于图2所示例的实施方案)，得到的结果示于表1中。
Figure A200780045020D00101
模拟C2-精馏器具有70个盘。带有精馏器的系统导致模拟的产量为99.98mol％纯乙烯，且精馏器的生产能力等于C2-分流器生产能力的21.5％。该结果意味着系统乙烯生产能力的增加至少大于单独使用C2-分流器的21.5％。
以上公开的增加C2-分流器生产能力的方法的其它变化说明了特定的分离方案，例如脱甲烷塔优先(demethanizer-first)、脱乙烷塔优先(deethanizer-first)、脱丙烷塔优先(depropanizer-first)等，这对于本领域技术人员而言应当是显而易见的。
尽管已经强调实施方案地描述了这些实施方案，但应当理解的是，在附加的权利要求的范围内，所述实施方案可以以除本文具体描述的方式来实施。

Claims (13)

1.一种将包含乙烯、乙烷和C3+烃的一种或多种轻质烃物流分离成乙烯物流、乙烷物流和C3+烃物流的方法，该方法包括：
将轻质烃物流进料至脱乙烷塔；
将轻质烃在脱乙烷塔中分离以形成C3+烃塔底物流和包含乙烯和乙烷的富含C2的塔顶物流；
将富含C2的物流在C2-精馏器中分离以形成第一乙烯物流和富含乙烷的塔底物流；和
将富含乙烷的塔底物流在C2-分流器中分离以形成第二乙烯物流和乙烷物流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述富含C2的塔顶物流还包含乙炔，并且所述方法还包括：
将乙炔在乙炔回收装置中回收以形成乙炔物流和贫乙炔的物流；
将所述贫乙炔的物流进料至C2-精馏器中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述富含C2的塔顶物流还包含乙炔，所述方法还包括：
在乙炔转化器装置中将富含C2的塔顶物流与富含氢的物流相接触，以将乙炔转化成乙烷和乙烯来形成贫乙炔的物流；
将所述贫乙炔的物流进料至C2-精馏器中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述轻质烃物流包括一种产物物流，该产物物流来自脱丙烷塔、脱甲烷塔、脱丁烷塔、脱甲烷汽提塔、裂化器炉流出物、或其混合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述C2-精馏器装配有再沸器以进一步增加第一乙烯物流。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述C2-精馏器装配有再沸器以进一步增加第二乙烯物流。
7.一种改进分离轻质烃工艺的方法，包括将轻质烃分离成C3+烃塔底物流和包含乙烯和乙烷的富含C2的塔顶物流的脱乙烷塔的操作，以及将富含C2的塔顶料分离成乙烯物流和乙烷物流的C2-分流器的操作，其中，在C2-分流器塔顶料冷凝系统中冷凝并收集乙烯，其中C2-分流器是限定生产能力的，所述方法包括：
安装C2-精馏器以将富含C2的塔顶料分离成第二乙烯物流和富含乙烷的物流；
安装管线以将富含C2的塔顶料传送至C2-精馏器中；和
安装管线以将富含乙烷的物流运送至C2-分流器；
8.根据权利要求7所述的方法，该方法包括：
安装管线以将第二乙烯物流传送至C2-分流器塔顶料冷凝系统；和
安装管线以将来自塔顶料冷凝系统的回流物传送至C2-精馏器中。
9.根据权利要求8所述的方法，该方法包括安装C2-精馏器塔顶料冷凝系统以在第二乙烯物流中将乙烯冷凝并收集，并且向C2-精馏器提供回流物。
10.根据权利要求8所述的方法，该方法包括：
安装管线以将C2-精馏器塔顶物流传送至C2-分流器塔顶料冷凝系统；和
安装管线以将来自塔顶冷凝系统的回流物传送至C2-精馏器中；
安装管线以从C2-精馏器中将第二乙烯物流作为侧馏分收集。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，分离轻质烃的方法还包括操作乙炔回收装置。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述C2-精馏器配备有再沸器以进一步增加第一乙烯物流。
13.根据权利要求7所述的方法，其中，所述C2-精馏器配备有再沸器以进一步增加第二乙烯物流。
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