CN101568614A - 利用产物水的含氧化合物到烯烃的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了生产烯烃尤其是用含有含氧化合物的原料生产轻质烯烃的加工方案和配置。这样的加工方案和配置提供了改进的能量利用率，其它轻质烯烃产品，并且提供了产物水的有效利用。

Description

利用产物水的含氧化合物到烯烃的加工方法
发明背景
本发明总体上涉及通过综合方法将含氧化合物转化为烯烃，尤其是转化为轻质烯烃。
世界石油化工的一个主要部分涉及生产轻质烯烃材料以及它们随后在生产多种重要化学产品中的用途。轻质烯烃材料的这些生产和用途会涉及多种公知的化学反应包括例如聚合反应、低聚反应和烷基化反应。轻质烯烃通常包括乙烯、丙烯及其混合物。这些轻质烯烃是现代石油化工和化学行业中使用的主要结构单元。目前精炼中轻质烯烃的主要来源是石油进料的蒸汽裂化。由于对包括地理、经济、政策和萎缩的供给方面关注的多种原因，所属技术领域长期寻求石油之外的资源以获得满足提供这些轻质烯烃材料所需的大量原材料。
寻求用于轻质烯烃生产的替代材料已经导致使用例如含氧化合物如醇，更尤其是使用甲醇、乙醇和高碳醇或它们的衍生物或其它含氧化合物例如二甲醚、二乙醚等。已知分子筛如微孔结晶沸石和非沸石催化剂尤其是磷酸硅铝(SAPO)促进含氧化合物转化为烃混合物，特别是主要由轻质烯烃组成的烃混合物。
其中含有含氧化合物的进料主要是甲醇或甲醇-水组合(包括粗甲醇)的此类方法通常在这些进料如根据需要转化为轻质烯烃时释放出显著数量的水。例如，此类方法通常涉及每摩尔形成的乙烯释放2摩尔水，而每摩尔形成的丙烯释放3摩尔水。这样相对数量增加的水会显著增加对含氧化合物转化催化剂的水热破坏可能性。而且，这样相对数量增加的水显著增加反应器流出物的体积流量，导致需要更大尺寸的容器以及相关的加工和操作设备。
Vora等人的US 5,714,662公开了一种通过组合重整、含氧化合物生产和含氧化合物转化从烃气流生产轻质烯烃的方法，其中将粗甲醇料流(在含氧化合物生产中生产并且包含甲醇、轻馏分和重质醇)直接通入生产轻质烯烃的含氧化合物转化区。
过去，处理从烃产物流分离的产物水的传统的含氧化合物至烯烃的加工方案包括在以严格汽提模式操作的汽提塔中汽提所有产物水流。以严格汽提模式操作此类方法的结果是消耗比期望量更多的能量。
尽管已经证明此类方法对烯烃生产是有效的，但仍然期望并且已经在寻求进一步的改进。例如现在希望并需要最少化能量和动力消耗量。而且，现在希望并需要可以更容易地处理和控制与该方法相关的产物水的加工方案和配制。而且现在还希望并需要产生或导致轻质烯烃相对量增加的仍然存加工方案和配置。
发明概述
本发明的一个总体目的是提供用于生产烯烃尤其是轻质烯烃的改进的加工方案和配置。
本发明的一个更具体的目的是解决一个和多个上面描述的问题。
至少可以部分地通过生产轻质烯烃的特定方法实现本发明的总体目的。一个实施方案提供了一种从含有含氧化合物的原料生产轻质烯烃的方法，该方法包括在含氧化合物转化反应体系中将含有含氧化合物的原料与含氧化合物转化催化剂在有效条件下接触形成含氧化合物转化流出物料流。含氧化合物转化流出物料流包含一系列包含轻质烯烃的烃、水和至少一定量流出物含氧化合物。流出物含氧化合物包含原料含氧化合物、副产物含氧化合物和中间物含氧化合物中的至少一种。
至少一部分含氧化合物转化流出物料流在骤冷体系中与骤冷水流在有效条件下接触，从而除去含氧化合物转化流出物料流中的热并且形成骤冷体系料流。产物分离体系在有效冷凝至少一部分水的条件下从骤冷体系料流分离至少一部分骤冷体系料流。产物分离体系中的分离也形成主要包含水的产物水流，并且形成包含一系列包含轻质烯烃的烃和至少一定量流出物含氧化合物的产物料流。
该方法也包括在压缩体系中压缩至少一部分产物流以形成压缩产物流。至少一部分压缩产物流在含氧化合物吸收体系中在有效条件下接触贫水料流和至少一部分产物水流。在含氧化合物吸收体系中进行的接触形成主要包含一系列包含轻质烯烃的烃的吸收器产物流，并且形成包含水和一定量流出物含氧化合物的富水料流。
在含氧化合物汽提体系中在有效条件下从至少一部分富水料流中汽提至少一定量流出物含氧化合物。含氧化合物汽提塔中的汽提形成主要包含一定量流出物含氧化合物的含氧化合物再循环料流，并且形成包含水和减少量的流出物含氧化合物的贫水料流。至少一部分贫水料流返回含氧化合物吸收体系。
现有技术通常未能提供生产烯烃尤其是从含有含氧化合物的进料生产轻质烯烃的加工方案和配置，并且使这些加工方案和配置会如同期望的那样简单、有效和/或高效。更特别地，现有技术通常未能提供解决如涉及用于水生产、轻质烯烃生产、轻质烯烃生产的能量利用和碳效率问题并且会如同期望的那样简单、有效和/或高效的此类加工方案和配置。
根据另一个实施方案，生产轻质烯烃的方法涉及用含有含氧化合物的原料生产轻质烯烃。该方法包括在含氧化合物转化反应体系中将含有含氧化合物的原料与含氧化合物转化催化剂在有效条件下接触形成包含一系列包含轻质烯烃的烃、水和一定量流出物含氧化合物的含氧化合物转化流出物料流。流出物含氧化合物包含原料含氧化合物和中间物含氧化合物。原料含氧化合物包含一定量甲醇，中间物含氧化合物包含一定量二甲醚。
至少一部分含氧化合物转化流出物料流在骤冷体系中在有效条件下接触骤冷水流以除去含氧化合物转化流出物料流中的热并且形成骤冷体系料流。在产物分离体系中，在有效冷凝至少一定量水的条件下从骤冷体系料流中分离至少一部分骤冷体系料流。产物分离体系中的分离形成主要包含水的产物水流，并且形成包含一系列包含轻质烯烃的烃和至少一定量流出物含氧化合的产物流。
该方法还包括在压缩体系中压缩至少一部分产物流以形成压缩产物流。至少一部分压缩产物流在含氧化合物吸收体系中在有效条件下与贫水料流和至少一部分产物水流接触。含氧化合物吸收体系中的接触形成主要包含一系列包含轻质烯烃的烃的吸收器产物流，并且形成包含水和一定量流出物含氧化合物的富水料流。
在含氧化合物汽提体系中在有效条件下从至少一部分富水料流汽提至少一定量流出物含氧化合物。含氧化合物汽提塔中的汽提形成主要包含一定量流出物含氧化合物的含氧化合物再循环料流，并且形成包含水和减少量的流出物含氧化合物的贫水料流。该方法包括将至少一部分贫水料流返回到含氧化合物吸收体系。
在水汽提体系中，在有效条件下从至少一部分贫水料流汽提至少一定量流出物含氧化合物。水汽提塔中的汽提形成主要包含水的汽提水流，并且形成主要包含一定量流出物含氧化合物的汽提塔返回料流。该方法包括将至少一部分汽提塔返回料流返回到含氧化合物汽提体系。
本发明也提供了一种从含有含氧化合物的原料生产轻质烯烃的体系。根据一个优选实施方案，该体系包括一个含氧化合物转化反应体系以使含有含氧化合物的原料与含氧化合物转化催化剂在有效条件下接触。在含氧化合物转化反应体系中的接触形成了包含一系列包含轻质烯烃的烃、水和至少一定量流出物含氧化合物的含氧化合物转化流出物料流。流出物含氧化合物包含原料含氧化合物、副产物含氧化合物和中间物含氧化合物中的至少一种。
从含有含氧化合物的原料生产轻质烯烃的体系包括一个骤冷体系以使至少一部分含氧化合物转化流出物料流与骤冷水流在有效条件下接触以除去含氧化合物转化流出物料流中的热并且形成骤冷体系料流。
包括一个产物分离体系以在有效冷凝至少一定量水的条件下从骤冷体系料流中分离至少一部分骤冷体系料流。产物分离体系形成主要包含水的产物水流，并且形成包含一系列包含轻质烯烃的烃和至少一定量流出物含氧化合物的产物流。
在压缩体系中压缩至少一部分产物流以形成压缩产物流。含氧化合物吸收体系在有效条件下使至少一部分压缩产物流与贫水料流和至少一部分产物水流接触。含氧化合物吸收体系中的接触形成主要包含一系列包含轻质烯烃的烃的吸收器产物流并且形成包含水和一定量流出物含氧化合物的富水料流。
含氧化合物汽提体系在有效条件下从至少一部分富水料流汽提至少一定量流出物含氧化合物。含氧化合物汽提塔中的汽提形成主要包含一定量流出物含氧化合物的含氧化合物再循环料流，并且形成包含水和减少量的流出物含氧化合物的贫水料流。返回线将至少一部分贫水料流返回到含氧化合物吸收体系。
此处使用的表述“轻质烯烃”通常理解为指C2和C3烯烃即乙烯和丙烯。
在主题上下文中，术语“重质烯烃”通常指C4-C6烯烃。
“含氧化合物”是包含一个或多个氧原子的烃。例如典型的含氧化合物包括醇和醚。
“碳氧化物”指二氧化碳和/或一氧化碳。
表述“Cx烃”理解为指具有用下标“x”表示的碳原子数量的烃分子。类似地，术语“含Cx的料流”指包含Cx烃的料流。术语“Cx+烃”指具有用下标“x”或更大值表示的碳原子数的烃分子。例如“C4+烃”包括C4、C5和更多碳原子的烃。术语“Cx-烃”指具有用下标“x”或更小值表示的碳原子数的烃分子。例如“C4-烃”包括C4、C3和更少碳数的烃。
此处使用的关于一部分二甲醚的表述“显著的”通常理解为指至少75％，优选至少90％，更优选至少95％的一种或多种已确定成分。
此处使用的关于单独或者组合的烃、含氧化合物和水的表述“主要”通常理解为指至少55％，优选至少75％，更优选至少90％的一种或多种已确定成分。
此处使用的关于含氧化合物转化流出物料流以及随后的工艺料流的表述“流出物含氧化合物”是包含氧和碳的化合物。
此处使用的关于原料、含氧化合物、骤冷水和/或相关料流的表述“补充”可以指已确定料流和/或组分的新鲜的供给和/或来源。
下面的详细描述以及所述权利要求和附图将使所属技术领域的普通技术人员对其它目的和优点更清楚。
附图简述
附图是根据一个实施方案将含有含氧化合物的原料加工为烯烃尤其是轻质烯烃并且包括使用产物水的综合体系的简单示意图。
所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将认识并且意识到已经通过除去工艺设备的多个常用或者普通的部件包括一定量换热器、过程控制系统、泵、分馏系统及其类似部件而简化了图解的体系或工艺流程图。也可以认识到附图中描述的工艺流程可以在许多方面修改而不背离本发明的基本总概念。
发明详述
含有含氧化合物的原料可以在催化反应中转化为轻质烯烃并且随后可以进一步加工该加工过程中形成的重质烃(例如C4+烃)以增加所产生的或者由此得到的轻质烯烃(例如C2和C3烯烃)。根据优选实施方案，转化含有甲醇的原料以形成二甲醚(DME)，其接着反应以形成包含轻质烯烃和重质烯烃的产物混合物，至少一部分重质烯烃随后转化形成额外的轻质烯烃产物。
附图示意性地说明了根据一个实施方案用于将含有含氧化合物的原料加工为烯烃尤其是轻质烯烃的综合体系，通常用参考数字20表示。
更特别地，通过线22将含有含氧化合物的原料引入含氧化合物转化反应体系24中，其中含有含氧化合物的原料与含氧化合物转化催化剂在有效转化含有含氧化合物原料的反应条件下接触，通过线30生产出含氧化合物转化流出物料流。含氧化合物转化流出物料流可以包含一系列包含轻质烯烃的烃、水和至少一定量流出物含氧化合物，流出物含氧化合物包含原料含氧化合物、副产物含氧化合物和中间物含氧化合物中的至少一种。
烃的范围通常可以期望包括轻质烯烃以及可燃气体烃和包括一定量重质烃的C4+烃。流出物的水含量可以包含从含氧化合物转化反应产生的水、用补充原料时引入的水和/或与再循环料流相关的水。含氧化合物转化反应体系可以包括如所属技术领域已知的工艺例如使用流化床反应器。
含氧化合物转化原料通常可以含有含碳和氧的化合物。此类化合物可以包括醇、酯、酮、醛、羧酸、其它含羰基的种类、其它包含羟基的有机种类以及它们的衍生物。来自天然气供给的低分子量醇可以提供期望的原料。含氧化合物转化原料也可以由补充进料和/或再循环料流组成。新鲜的进料和/或再循环料流可包含水。正如所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到的，可以期望最小化进料至反应器体系中的水量以最小化容器尺寸并且提供更长的催化剂寿命。在一个实施方案中，补充进料是具有至少65重量％甲醇含量的粗甲醇。甲醇含量优选为至少80重量％，至少95重量％或100重量％。
流出物含氧化合物可以存在于含氧化合物转化流出物以及随后的加工料流中。这些含氧化合物可以包含原料含氧化合物、副产物含氧化合物和中间物含氧化合物。流出物料流中的原料含氧化合物是进料至反应器中的任何上述确定类型化合物，但这些化合物在初始时和随后通过反应体系时不转化。副产物含氧化合物典型地是含氧的C4+化合物如醇或酯以及不能容易地于转化为烃化合物的任何含有氧和碳的化合物。
中间物含氧化合物指已经开始转化但未完成转化步骤以形成烃化合物的那些含氧化合物材料。这些中间物含氧化合物通常易于进行以在反应条件下与含氧化合物转化催化剂接触时形成烃。这些中间物化合物可包含醇、醚和酯。一种优选的易于转化以形成烃产物的此类中间物化合物是二甲醚。二甲醚也可以是某些实施方案的优选进料。
所属技术领域的普通技术人员已知用于将含氧化合物例如如二甲醚、甲醇及其组合转化为轻质烯烃的反应条件。根据特定实施方案，反应条件优选包括200℃(392°F)-575℃(1,067°F)，更优选300℃(512°F)-550℃(1,022°F)，最优选400℃(752°F)-525℃(977°F)的温度。正如所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到的，反应条件通常可以变化例如取决于期望的产物。所产生的轻质烯烃可以具有的乙烯与丙烯的比率为0.5-2.0，优选0.75-1.25。如果期望乙烯与丙烯的比率更高，则反应温度高于期望较低的乙烯与丙烯比率的温度。优选的进料温度范围为100℃(212°F)-300℃(572°F)。进料温度更优选为150℃(302°F)-250℃(482°F)。根据一个优选实施方案，期望温度维持低于210℃(410°F)以避免或者最小化热分解。
反应器可以在65kPa表压(9psi表压)-500kPa表压(73psi表压)的压力范围内操作。典型的压力范围可包括135kPa表压(20psi表压)-275kPa表压(40psi表压)。
某些优选实施方案尤其有利地使用含有含氧化合物转化反应压力为至少240kPa绝对压力(35psi绝对压力)的含氧化合物转化反应条件。在某些优选实施方案中，优选240kPa绝对压力(35psi绝对压力)-580kPa绝对压力(84psi绝对压力)的含氧化合物转化反应压力。而且，在某些优选实施方案中优选至少300kPa绝对压力(44psi绝对压力)如300kPa绝对压力(44psi绝对压力)-450kPa绝对压力(65psi绝对压力)的含氧化合物转化反应压力。所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到，通过以高于在传统的含氧化合物至烯烃尤其是甲醇至烯烃(例如“MTO”)工艺中通常使用的压力的压力操作显著降低了反应器尺寸(例如可以实现含氧化合物转化反应器尺寸的降低)。例如考虑到根据此处所述的正常操作和更高压力操作之间的压力比率，通过这样的更高压力操作可以实现反应器尺寸降低至少20％或更多，如反应器尺寸降低33％或更多。
所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到某些反应体系设备如再生炉单元、流化床、旋风分离器、过滤器、泵、换热器、催化剂循环输运装置及其类似设备可以用于本发明。
在实践中，此类含氧化合物至烯烃的转化工艺可以实现至少90％，优选至少95％的含氧化合物转化率，并且至少在某些优选实施方案中实现98％-99％或更高的转化率。
适当地如通过骤冷体系32加工通过线30的含氧化合物转化流出物料流或其至少一部分，如形成用线36表示的所得到的骤冷体系料流。线34中的骤冷水接触流出物料流以脱过热并且部分地冷凝反应器流出物。过热通常包括高于蒸发所要求的料流焓。例如，水在大气压下在100℃(212°F)沸腾形成蒸汽或者水蒸气，并且在相同压力下进一步加热到150℃(302°F)以实现过热。除去热的方法可以包括通过除去显热降低温度或者通过除去潜热降低焓含量。骤冷的其它功能可以包括通过用碱、碱性或者苛性材料中和副产物有机酸如乙酸和/或除去产物流中夹带的催化剂细屑调节pH。在一个实施方案中，骤冷水从蒸馏塔底部循环到高于将反应器流出物引入塔中的进料入口或者喷嘴的位置的中间塔盘上。
骤冷水循环可以包括使用额外的泵和/或换热器。此处有时指称为曳引料流38的另一料流可以从骤冷体系中引出以终止该体系，例如从而除去催化剂碎屑，除去非常重质的副产物烃，除去非常重质的副产物含氧化合物和/或除去中和产物或盐。非常重质的烃和非常重质的含氧化合物通常包括C7+分子。
通过使用产物分离体系44中冷凝的至少一部分水可以将补充水供给至骤冷体系。下面更加详细地描述了产物分离体系44的水冷凝和操作。骤冷体系中的一定量水可以蒸发掉并且可以随着产物流离开该体系以使产物流脱过热。补充水也可以供给超过所要求量的水以形成曳引料流38。
骤冷体系32通常包括一个容器并且该容器可以具有包括所属技术领域普通技术人员选择的喷嘴、板、盘、不规则填充物、结构填充物、折流器、分配器、堰及其类似部件的内部组件。骤冷的操作条件包括50kPa表压(7psi表压)-100kPa表压(15psi表压)的压力，80℃(176°F)-120℃(248°F)的温度。在一个实施方案中，骤冷塔底部的压力可以是83kPa表压(12psi表压)并且骤冷塔顶部为69kPa表压(10psi表压)。骤冷塔底部的温度可以是109℃(228°F)并且骤冷塔顶部为107℃(225°F)。所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到增加或降低反应器操作压力将对上游和/或下游加工设备的操作条件产生相应的影响。
进一步加工至少一部分骤冷流出物以从反应器中产生的水中分离烃化合物。在优选实施方案中并且如附图中的说明，在传热体系40中冷却和/或冷凝用线36表示的至少一部分骤冷体系料流。通过间接接触进行冷却，其中第一料流如骤冷体系料流和第二料流如原料循环料流物理上不混合。使用包括套管、管壳、发夹、扩展表面、板框、旋管、单程、多程及其类似设备的换热器可以实现这样的冷却或热能传递以产生液体之间的热交流。
在该实施方案中，冷却也用于加热从原料闪蒸体系102取得的至少一部分循环料流。下面更详细地描述了原料闪蒸体系102。用线108表示循环料流的供给，用线110表示循环料流的返回。用线42表示的冷却的骤冷体系料流在产物分离体系44之前离开传热体系40。所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到热整合工艺料流以降低动力消耗并且有利地改进整个工艺能量效率的益处。
Miller等人的US 6,459,009公开了一种回收热并且除去杂质的方法，并且详述了传热体系40和相关体系的可能结构。热整合技术可以包括称为收聚设计(pinch design)的方法。收聚设计通常涉及温度以及工艺料流的焓含量的系统分析，并且在该方法的其它步骤中使用加热和/或冷却要求的此类料流以最小化外部有用物如料流或冷却水的消耗。
特别在该实施方案中，将用线36表示的骤冷体系料流冷却可以降低产物分离器泵环绕装置的冷却任务。
产物分离体系44在骤冷后从烃产物和含氧化合物分离水。在一个实施方案中，在有效地从通过线42引入的冷却骤冷体系料流冷凝至少一定量水的条件下分离至少一部分用线42表示的冷却骤冷体系料流，从而形成用线46表示的主要包含水的产物水流以及形成用线50表示的包含一系列包含轻质烯烃的烃和至少一定量含氧化合物的产物料流。
产物分离体系44优选包括泵环绕装置、侧取回流或具有泵的循环回路以及用于冷却产物分离体系44的内容物例如以冷凝产物水的换热器。在一个实施方案中，产物分离体系44是具有至少一个循环回路和多个分离阶段的蒸馏塔。循环回路可以从中间分离阶段退出、冷却并且返回到高于退出分离阶段的地方。所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到这些循环回路可以构造为退出式的并且返回到低于最低分离阶段至高于最高分离阶段之间的位置，和/或它们之间的任何中间分离阶段及其组合的位置。
此外，所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到可以使用其它热整合或收聚设计以提高该方法的能量效率。在一个实施方案中，循环回路将热供给至换热器中的丙烯分流器再沸器，图中没有显示。在没有显示的另一个实施方案中，可以加热至少一部分丙烯分流器体系料流并且通过在换热器中间接接触以蒸发至少一定量丙烯来冷却至少一部分产物水流。循环回路的低级热的其它可能用途可以包括加热一部分原料流。
图中没有显示的来自产物分离体系44的一部分产物水可以供给至骤冷体系32。供给至骤冷的产物水可以用作水洗涤以避免苛性携带物对下游工艺设备的影响。该供给可以在水平控制上以调节流入骤冷体系的补充水。
在没有显示出的一个实施方案中，一部分循环回路供给到含氧化合物吸收体系62以帮助含氧化合物循环。下面更详细地描述含氧化合物吸收体系62。循环回路流的剩余部分可以返回流量控制上的产物分离体系44，图中没有显示。因此从含氧化合物转化反应产生的净水可以在满足对骤冷的补充要求和对产物分离器的循环要求后送到含氧化合物吸收体系。产物水可以包含低水平的含氧化合物和/或烃。
产物分离体系44通常包含一个容器并且该容器可以具有包括所属技术领域的普通技术人员选择的喷嘴、板、盘、不规则填充物、结构填充物、分配器、折流器、堰及其类似部件的内部组件。产物分离器的操作条件可以包括25kPa表压(4psi表压)-75kPa表压(17psi表压)的压力和35℃(95°F)-140℃(284°F)的温度。在一个实施方案中，产物分离塔底部压力可以是55kPa表压(8psi表压)并且产物分离塔顶部压力可以为41kPa表压(6psi表压)。产物分离塔底部温度可以为103℃(217°F)并且产物分离塔顶部可以为43℃(109°F)。
所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到附图中图解说明的加工方案从水汽提塔中去掉了产物分离器，因为产物水被用在含氧化合物吸收体系62中。过去一定量设计具有从产物分离器获取产物水并且将具有流出物含氧化合物的水汽提塔的料流返回到产物分离器的水汽提塔。现有技术的设计会导致在产物水中的流出物含氧化合物被汽提并且返回产物分离器中，在产物分离器中它们可通过泵环绕装置的冷却作用冷凝回产物水中。该内部回流会导致较不有效的设计以及产物水中比预期更多的污染物。
图解说明的结构可以降低含氧化合物在水汽提塔中汽提并且返回产物分离器之前在产物分离器循环回路中冷凝并且随产物水排出的可能性。该图解说明的结构可以降低产物分离器以及水汽提塔之间彼此相对作用的可能性，并且提供增量改进的产物水质量。
产物水流46可以用于加热或者升温补充的或新鲜的含氧化合物原料。正如附图中所示并且根据一个优选实施方案，通过线46的至少一部分产物水流在传热体系52中间接接触以冷却通过线46的至少一部分产物水，并且加热通过线104的补充原料。用线104表示含氧化合物补充，用线106表示升温的含氧化合物补充。用线60表示的冷却产物水流可以用在含氧化合物吸收体系62中。
所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到冷却产物水流可能增加从吸收器产物流回收的一定量流出物含氧化合物。产物水流的冷却会降低含氧化合物吸收器的操作温度，从而提高含氧化合物将被吸收到富水料流中的可能性。产物水的有效冷却包括冷却至环境条件如38℃(100°F)。
传热体系52也可以冷却至少一部分产物分离器循环回路，图中没有显示。上面关于传热体系40讨论的设备适用于传热体系52。
方法20还包括在压缩体系54中压缩通过线50的至少一部分产物流以形成用线56表示的压缩产物流。所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到合适的压缩设备可以包括单级或者多级压缩机。合适的压缩机类型可以包括离心式、正位移式、活塞式、膜式、螺杆式及其类似类型。抽吸、级间和卸料冷却和/或冷凝以及相应的液-气分离设备可以与这些压缩体系一起包括。
期望压缩体系54能产生例如传统轻质烯烃回收单元中使用的下游加工所需的压力。这些回收单元可以包括前端脱乙烷塔，其中操作回收单元的第一个塔以从塔进料的余量除去乙烷以及更轻质组分。压缩机排出温度可以保持低温以最小化压缩机或设备污垢。在一个实施方案中，压缩体系是具有3-5级的离心压缩机。最终排出压力可以为至少1,000kPa表压(145psi表压)，优选至少1,500kPa表压(217psi表压)，更优选至少1,900kPa表压(275psi表压)。在一个实施方案中，排出压力为2,000kPa表压(290psi表压)。使用传统的传热方法可以将压缩机排料冷却至环境温度。
正如附图中说明的并且根据优选实施方案，通过线56的至少一部分压缩产物流在含氧化合物吸收体系62中在有效条件下与通过线68引入的冷却贫水料流和通过线60引入的至少一部分产物水流接触以吸收至少一定量流出物含氧化合物。在含氧化合物吸收体系62中的接触形成用线64表示的主要包含一系列包含轻质烯烃的烃的吸收器产物流，并且形成用线66表示的包含水和一定量流出物含氧化合物的富水料流。
在含氧化合物吸收体系中使用产物水和其中的杂质对该体系回收含氧化合物的效率具有最小的负面影响。少量含氧化合物如甲醇会有助于将某些含氧化合物如二甲醚更容易地吸收到液相中。在一个实施方案中，贫水循环处于流量控制，而富水循环处于水平控制。所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到含氧化合物吸收体系可以包括单元操作和/或质量传递操作步骤和/或设备的一个和多个组合以达到期望结果。
含氧化合物吸收体系62用于从烃产物流取出流出物含氧化合物，并且使这些流出物含氧化合物再循环到反应器以改进原料使用率和经济性。期望含氧化合物吸收体系62能回收至少75％，优选至少90％，更优选至少95％的进入的含氧化合物。在一个实施方案中，含氧化合物吸收器回收超过99％的进入的二甲醚。
可以将通过线64的吸收器产物流送去处理和加工如回收选择包含轻质烯烃的烃馏分所必须的处理和加工。所属技术领域的普通技术人员已知此类气体浓缩单元或气体设备。
含氧化合物吸收体系62可具有的操作条件包括30℃(86°F)-50℃(122°F)的温度以及1,500kPa表压(217psi表压)-2,000kPa表压(290psi表压)的压力。在一个实施方案中，含氧化合物吸收体系62温度在吸收塔底部可为41℃(106°F)而在吸收塔顶部可为40℃(104°F)。吸收塔底部的压力可以为1,896kPa表压(275psi表压)而吸收塔顶部可为1,868kPa表压(270psi表压)。
图中没有显示的一部分汽提水流可以返回含氧化合物吸收体系62。下面更完整地描述了汽提水流。这样的汽提水流可用于在吸收器顶部提供水洗涤以净化来自吸收器产物流的残余含氧化合物。
在图中给出的一个实施方案中，通过线66的富水料流可以在传热体系70中间接接触通过线94的汽提水流以形成用线96表示的冷却的汽提水流和用线72表示的加热的富水料流。上面关于传热体系40讨论的设备适用于传热体系70。
所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到加热富水料流可以增加含氧化合物汽提塔料流中的一定量流出物含氧化合物。加热富水料流可以升高含氧化合物汽提塔进料中的温度从而提高从富水料流汽提含氧化合物的可能性和/或降低相关重沸器的任务例如降低重沸器的能量和/或使用要求。
加热的富水料流72还可以在传热体系74中间接接触通过线76的贫水料流以形成用线68表示的冷却的贫水料流和用线80表示的加热的富水料流。上面关于传热体系40讨论的设备适用于传热体系74。所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到可以使用多个方案在贫水料流、富水料流和/或汽提水流之间交换热以改进设计效率。
所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到进一步加热富水料流可以增加含氧化合物再循环料流中的一定量流出物含氧化合物。加热富水料流可以升高含氧化合物汽提塔进料中的温度，从而提高从富水料流汽提含氧化合物的可能性和/或降低相关重沸器的任务例如降低重沸器的能量和/或使用要求。
在有效于从富水循环除去或汽提流出物含氧化合物条件下的含氧化合物汽提体系82形成在含氧化合物吸收体系62中使用的贫水。正如附图中图解说明的，在含氧化合物汽提体系82汽提通过线80的加热的富水料流以形成用线84表示的包含水和减少量的流出物含氧化合物的含氧化合物汽提塔流出物，并且形成用线86表示的主要包含一定量流出物含氧化合物的含氧化合物再循环料流。通过线84的至少一部分含氧化合物汽提塔流出物形成用线76表示的贫水料流以返回至含氧化合物吸收体系62，并且另一部分含氧化合物汽提塔流出物可以形成用线90表示的水汽提塔进料流。依据含氧化合物吸收器的要求，贫水的流动可以处于流量控制下，而水汽提塔进料流作为含氧化合物汽提体系的水平控制从而将净水送至水汽提塔。
所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到含氧化合物汽提体系82可以包括单元操作和/或质量传递操作步骤和/或设备中的一个或多个组合以达到期望结果。含氧化合物汽提体系可具有的操作条件包括75℃(167°F)-175℃(374°F)的温度和150kPa表压(22psi表压)-300kPa表压(44psi表压)的压力。在一个实施方案中，含氧化合物汽提塔温度在蒸馏塔底部可以是136℃(272°F)而在蒸馏塔顶部可以为117℃(243°F)。蒸馏塔底部的压力可以是234kPa表压(34psi表压)而在蒸馏塔顶部可以为221kPa表压(32psi表压)。
该方法20还可以包括在水汽提体系中在有效条件下从至少一部分贫水料流汽提至少一定量流出物含氧化合物以形成主要包含水的汽提水流并且形成主要包含一定量流出物含氧化合物的汽提塔返回料流；并且将至少一部分汽提塔返回料流返回至含氧化合物汽提体系。
如附图所示并且根据一个实施方案，在水汽提体系92中汽提通过线90的汽提塔水进料流以形成用线100表示的主要包含一定量流出物含氧化合物的汽提塔返回料流并且形成用线94表示的主要包含水的汽提塔水流。期望的水汽提体系92的操作条件比含氧化合物汽提体系82的操作条件更严格，使得从进料中取出额外数量的流出物含氧化合物。在一个实施方案中，水汽提体系92的底部温度高于含氧化合物汽提体系82的底部温度。所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到附图中所示的加工方案可以通过使用水汽提塔的塔顶产物增加含氧化合物汽提塔中的汽提来增加含氧化合物和水汽提体系的效率，而在先前的设计中塔顶产物仅仅增加了产物分离体系的冷却效率。
所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到合适的水汽提体系92可以包括传统的质量传递操作和单元操作步骤和/或设备。水汽提体系92可具有的操作条件包括75℃(167°F)-150℃(302°F)的温度以及75kPa表压(11psi表压)-200kPa表压(29psi表压)的压力。在一个实施方案中，蒸馏塔底部的水汽提塔温度可以是128℃(262°F)而在蒸馏塔顶部可以为124℃(255°F)。蒸馏塔底部的压力可以是152kPa表压(22psi表压)而在蒸馏塔顶部可以为131kPa表压(19psi表压)。
该方法还可包括在原料闪蒸体系中使至少一部分含氧化合物再循环料流与含氧化合物补充料流接触以形成含有含氧化合物的原料。根据一个实施方案并且如附图所示，原料闪蒸体系102使通过线86的含氧化合物再循环料流与通过线106的升温的补充原料接触以在含氧化合物转化反应体系24中接触之前形成用线22表示的含有含氧化合物的原料。将流出物含氧化合物再循环至反应体系改进了整个方法的产率和经济。
根据图中没有显示的另一个实施方案，进入原料闪蒸体系之前的含氧化合物补充料流在具有来自含氧化合物汽提体系的塔顶产物的第二换热器中升温之前可以在具有骤冷水流的第一换热器中升温。
原料闪蒸体系的一部分内容物可以如上所述循环用于热整合，并且用线108表示供给以及用线110表示返回。如果需要，原料闪蒸体系可以包括另外热源，并且因此用作气化室。
所属技术领域普通的并且受到此处提供的教导指导的技术人员将意识到合适的原料闪蒸体系102可以包括传统的质量传递和单元操作步骤和/或设备。用于原料闪蒸体系的典型操作条件可包括200kPa表压(29psi表压)-250kPa表压(36psi表压)的压力和75℃(167°F)-140℃(284°F)的温度。在一个实施方案中，压力可以是221kPa表压(32psi表压)并且温度可以是101℃(214°F)。原料闪蒸体系102的操作条件可以根据含氧化合物转化反应器的设计指标而变化，例如如上所述增加的反应器压力可能要求相应增加原料闪蒸体系的压力。通常原料闪蒸体系可以在比含氧化合物反应转化体系24的压力高70kPa表压(10psi表压)的压力下操作。原料闪蒸体系还可以包括图中没有显示的到含氧化合物汽提体系82的返回线，其可以将一定量的甲醇循环至含氧化合物汽提体系82并且从原料闪蒸体系102中取出固体。
因此本发明提供了用于从含有含氧化合物的进料生产烯烃尤其是用于从含有含氧化合物的进料生产轻质烯烃的加工方案和配置，该加工方案和配置的优点是更有效，并且比迄今通常可以得到的加工方案和配置更好地使用产物水。改进的含氧化合物循环增加了含有含氧化合物的进料的利用率并且改进的热整合降低了能量消耗。
可以合适地在没有在此特别公开的任何元件、部件、组分或成分不存在的情况下实践此处示例性公开的发明。
尽管在前述详细描述中，已经关于某些优选实施方案描述了本发明，并且已经给出了用于示例性目的的本发明的许多细节，但所属技术领域的普通技术人员将显而易见，本发明允许其它实施方案，并且此处描述的某些细节可以有相当大的变化而不背离本发明的基本原则。

Claims (10)

1.一种从含有含氧化合物的原料生产轻质烯烃的方法，该方法包括：
使含有含氧化合物的原料在含氧化合物转化反应体系(24)中在有效条件下接触含氧化合物转化催化剂以形成包含一系列包括轻质烯烃的烃、水和至少一定量流出物含氧化合物的含氧化合物转化流出物料流，其中流出物含氧化合物包含原料含氧化合物、副产物含氧化合物和中间物含氧化合物中的至少一种，
在骤冷体系(32)中使至少一部分含氧化合物转化流出物料流在有效条件下与骤冷水流接触，以从含氧化合物转化流出物料流中除去热并且形成骤冷体系料流；
在有效冷凝至少一定量水的条件下在产物分离体系(44)中从骤冷体系料流中分离至少一部分骤冷体系料流以形成主要包含水的产物水流并且形成包含一系列包含轻质烯烃的烃和至少一定量流出物含氧化合物的产物料流；
在压缩体系(54)中压缩至少一部分产物流以形成压缩产物流；
在含氧化合物吸收体系(62)中在有效条件下使至少一部分压缩产物流与一种贫水料流并与至少一部分产物水流接触以形成主要包含一系列包含轻质烯烃的烃的吸收器产物流并且形成包含水和一定量流出物含氧化合物的富水料流；
在含氧化合物汽提体系(82)中在有效条件下从至少一部分富水料流汽提至少一定量流出物含氧化合物以形成包括一定量流出物含氧化合物的含氧化合物再循环料流，并且形成包含水和减少量的流出物含氧化合物的贫水料流；并且
将至少一部分贫水料流返回至含氧化合物吸收体系(62)。
2.如权利要求1所述的方法，其还包括：
在水汽提体系(92)中在有效条件下从至少一部分贫水料流汽提至少一定量流出物含氧化合以形成主要包含水的汽提水流并且形成包含一定量流出物含氧化合物的汽提塔返回料流；并且
将至少一部分汽提塔返回料流返回至含氧化合物汽提体系(82)。
3.如权利要求1所述的方法，其还包括使至少一部分含氧化合物再循环料流在原料闪蒸体系(102)中与含氧化合物补充料流接触以形成含有含氧化合物的原料。
4.如权利要求3所述的方法，其还包括：
循环原料闪蒸体系(102)的至少一部分内容物以形成原料循环料流；并且
通过在第一传热体系(40)中间接接触加热至少一部分原料循环料流并且冷却至少一部分骤冷体系料流。
5.如权利要求3所述的方法，其还包括通过在第二传热体系(52)中间接接触加热至少一部分含氧化合物补充料流并且冷却至少一部分产物水流，以增加从吸收器产物流中除去的一定量流出物含氧化合物。
6.如权利要求2所述的方法，其还包括通过在第三传热体系(70)中间接接触加热至少一部分富水料流并且冷却至少一部分汽提水流，以增加含氧化合物再循环料流中的一定量流出物含氧化合物。
7.如权利要求1所述的方法，其中原料含氧化合物包含一定量甲醇。
8.如权利要求1所述的方法，其中流出物含氧化合物包含中间物含氧化合物并且中间物含氧化合物包含一定量二甲醚。
9.如权利要求13所述的方法，其中在含氧化合物吸收体系(62)中的接触有效地从压缩产物流的接触部分吸收显著量的二甲醚并且形成富水料流。
10.一种用于从含有含氧化合物的原料生产轻质烯烃的体系(10)，该方法包括：
含氧化合物转化反应体系(24)，用于使含有含氧化合物的原料与含氧化合物转化催化剂在有效条件下接触以形成包含一系列包含轻质烯烃的烃、水和至少一定量流出物含氧化合物的含氧化合物转化流出物料流，流出物含氧化合物包含原料含氧化合物、副产物含氧化合物和中间物含氧化合物中的至少一种，
骤冷体系(32)，用于使至少一部分含氧化合物转化流出物料流与骤冷水流在有效条件下接触以从含氧化合物转化流出物料流中除去热并且形成骤冷体系料流；
产物分离体系(44)，用于在有效冷凝至少一定量水的条件下从骤冷体系料流分离至少一部分骤冷体系料流以形成主要包含水的产物水流并且形成包含一系列包含轻质烯烃的烃和至少一定量流出物含氧化合物的产物料流；
压缩体系(54)，用于压缩至少一部分产物流以形成压缩产物流；
含氧化合物吸收体系(62)，用于在有效条件下使至少一部分压缩产物流与贫水料流以及至少一部分产物水流接触以形成主要包含一系列包含轻质烯烃的烃的吸收器产物流，并且形成包含水和一定量流出物含氧化合物的富水料流；
含氧化合物汽提体系(82)，用于在有效条件下从至少一部分富水料流汽提至少一定量流出物含氧化合物以形成包括一定量流出物含氧化合物的含氧化合物再循环料流，并且形成包括水和减少量的流出物含氧化合物的贫水料流；和
返回线(84)，用于将至少一部分贫水料流返回至含氧化合物吸收体系。
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