CN101801489A - 含烃原料流的分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通过包含烯烃单体、共聚单体和烃稀释剂的含烃原料流的蒸馏而进行分离的方法。本发明还涉及包含用于实施根据本发明的方法的蒸馏塔的蒸馏系统。
Description
技术领域
本发明涉及工艺过程控制。在第一方面中，本发明涉及对蒸馏系统的操作进行改进的方法，特别是对适合于分离含烃原料流的蒸馏系统的操作进行改进的方法。具体而言，本发明涉及对由聚合过程得到的含烃原料流的分离进行优化以及回收烃稀释剂、单体和共聚单体使得这些可再用于聚合过程中的方法。在另一方面中，本发明涉及用于实施所述方法的蒸馏系统。
背景技术
在典型的聚合反应中，将单体、稀释剂、催化剂、助催化剂和任选的共聚单体以及氢气进料到反应器中，在该反应器中使所述单体聚合。稀释剂不发生反应但是通常用于控制固体物浓度和提供用于将催化剂引入到反应器中的便利途径。
在这样的聚合过程之后，产生了聚合流出物，其包括聚合物固体物在含有稀释剂、溶解的未反应单体和溶解的未反应共聚单体的液体中的淤浆。通常，该液体还包括痕量的重质成分如低聚物，以及包括H2、N2、O2、CO和/或CO2的轻质组分。催化剂通常包含于聚合物中。
通过例如闪蒸的技术将聚合物与所述液体分离。然后，高度合意的是对蒸气进行进一步处理以回收未反应的单体、未反应的共聚单体和稀释剂，这是因为将包括单体、共聚单体和稀释剂的这些经分离的组分再用于聚合过程中具有经济意义。
本领域中公知，由聚合过程的流出物所得到的包含未反应单体、未反应的共聚单体和稀释剂的蒸气状物流的分离可在蒸馏系统中进行处理以将其各组分分离。例如，美国专利No.4,589,957描述了由均聚和/或共聚过程的流出物所得到的包含单体、共聚单体和稀释剂的含烃的蒸气状物流的分离方法。所述方法包括使蒸气状物流经历具有共同的积累区的两级蒸馏，其中来自积累区的冷凝物充当第二级蒸馏的原料来源以及第一级蒸馏的回流液。
由于在所述方法中对由聚合过程的流出物所得到的、经分离的组分进行再利用，因此重要的是以将单体、共聚单体和稀释剂的高纯度物流单独回收的方式进行蒸气状流出物流的分离过程。还高度需要从这样的蒸气状流出物流中基本上消除如上述那些一样的轻质组分，这是因为将这样的轻质组分再循环至聚合过程中可严重地降低聚合效率和导致非最优化(sub-optimal)的聚合条件。
然而，在许多蒸馏系统中遇到的主要问题是这样的系统中所使用的蒸馏塔显示出稳定性问题。在这样的塔中的蒸馏条件可在温度和压力值方面发生显著振荡，从而导致其操作条件的波动。其结果是，蒸气状流出物流的不同组分的分离是非最优化的。
与蒸馏系统有关的另一问题是包括H2、N2、O2、CO和/或CO2的轻质组分与稀释剂的非最优化的分离。结果，在聚合过程中使用含有这些组分的稀释剂可导致非最优化的聚合条件。
与用于分离蒸气状聚合流出物流的蒸馏系统相关的又一问题为实施所述分离方法所需要的大量能量。
鉴于上述原因，显然在本领域中仍然需要提供将蒸气状的含烃流出物流例如由聚合过程所得到的那些流出物流分离的更精确的系统。
因此，本发明的一个目的在于提供对含烃原料流的分离进行优化的方法。
本发明的进一步目的在于提供对蒸馏系统的操作进行改进的方法。更具体而言，目的在于提供对蒸馏系统的稳定性进行改进的方法。
本发明的又一目的在于提供将烃原料流中所包含的轻质组分与其它组分的分离最大化的方法。
本发明的进一步目的在于提供使蒸馏系统的能量消耗降低的方法。
本发明的另一目的在于提供这样的方法，其中将比可再用于聚合反应中的量更多的不含烯烃的烃稀释剂再循环。
发明内容
本发明涉及含烃原料流的分离方法。更具体而言，本发明主要涉及对从来自均聚和/或共聚过程的流出物所分离的蒸气状含烃物流的分离进行改进的方法。
在第一方面中，本发明涉及包含烯烃单体、共聚单体和烃稀释剂的含烃原料流的分离方法，包括如下步骤：
-将所述原料流送至蒸馏塔，和
-使所述原料流经受蒸馏条件，从而
○移除包含基本上不含烯烃的烃稀释剂的塔底物流，
○移除包含烃稀释剂的侧线物流(side stream)，和
○移除包含烯烃单体、烃稀释剂和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶蒸气物流，
该方法的特征在于，该方法进一步包括将所述塔底物流的至少一部分进料到所述侧线物流中的步骤。
本领域中已经表明，蒸馏塔中的蒸馏条件可发生显著变化，这导致其操作条件的波动和流出物流的部分分离。因此，轻质组分例如甲醛、H2、N2、O2、CO和/或CO2可与烃稀释剂侧线和塔底物流不充分地分离。
本发明通过允许提高包含轻质组分的蒸气状流出物流的流量(flow rate)而克服了现有技术方法中的至少一些问题。为此，本方法涉及增加从蒸馏塔移除的包含基本上不含烯烃的烃稀释剂的塔底物流的量。
在一个实施方式中，本发明提供包括如下步骤的方法：
-从蒸馏塔移除塔底物流和将所述塔底物流储存在塔底物流储存容器中，
-从蒸馏塔移除侧线物流和将所述侧线物流储存在侧线物流储存容器中，
-从所述塔底物流储存容器移除塔底物流，和，
-将从塔底物流储存容器移除的塔底物流的至少一部分进料到所述侧线物流储存容器中。
在另一实施方式中，本发明提供这样的方法，其中将从塔底物流储存容器移除的塔底物流的至少一部分进料到所述侧线物流储存容器中的步骤通过如下步骤进行调节：
-测量所述塔底物流储存容器中所述塔底物流的液位；
-将所述测量的液位与预定的液位进行比较，和
-当所述测量的液位超过所述预定的液位时，将从塔底物流储存容器移除的塔底物流的至少一部分进料到所述侧线物流储存容器中。
在另一优选实施方式中，提供这样的方法，其中在将原料流引入到蒸馏塔中之前将其冷凝，从而获得冷凝物，和其中将所述冷凝物储存在冷凝物容器中。根据实施方式，从所述冷凝物容器移除所述冷凝物并且将其至少一部分作为回流物流(reflux stream)返回至蒸馏塔。
本发明提供这样的方法，其中从蒸馏塔移除的塔底物流的流量通过如下步骤进行调节：
-确定比率设定点(R’)，其等于B’/F’，其中B’为塔底物流的流量，和F’为原料流的流量，
-测量引入到蒸馏塔中的原料流的实际流量(F)，
-通过将实际的原料流流量(F)乘以所述比率设定点(R’)而计算塔底物流的理论流量(B*)，
-测量从蒸馏塔移除的塔底物流的实际流量(B)，和
-对从所述冷凝物容器去往所述蒸馏塔的回流物流的流量进行调节以使实际的塔底物流流量(B)与理论的塔底物流流量(B*)相适应。
在一个实施方式中，比率设定点(R’)为理论值。在另一实施方式中，实时控制比率设定点以获得期望的蒸气物流流量。优选地，所述比率设定点低于或者等于1.0。
在另一实施方式中，所述方法包括使在蒸馏塔中获得的塔底物流的一部分在受控的蒸气流量下再沸腾的步骤和将所述经再沸腾的部分返回至蒸馏塔的步骤。优选地，将所述蒸气流量作为蒸馏塔中的温度的函数并且优选作为位于塔的下半部分中的塔板上的温度的函数进行控制。
在又一实施方式中，所述方法包括对蒸馏塔集液池(sump)的液位进行控制的步骤。
在又一实施方式中，所述方法包括对从冷凝物容器去往蒸馏塔的回流物流的流量进行控制的步骤。
根据本方法，将所述塔底物流的至少一部分送到或者加入到所述侧线物流中的步骤具有各种有利效果。
本文中所述的本方法以及其各种改进能够将含烃原料流分离成单体、共聚单体和烃稀释剂的不同的高纯度物流，所述高纯度物流可单独回收和再用于聚合过程中。
此外，本方法确保了非常稳定的蒸馏塔操作。
而且，在所有情况下轻质组分的流量得以提高和保持，从而确保了轻质组分例如甲醛、H2、N2、O2、CO和CO2的恰当脱除。
通过对从蒸馏塔移除的塔底物流流量与引入到蒸馏塔中的原料流流量的比率进行调整，使塔底物流的流量与下游变化无关。仅仅原料流流量的变化会对塔底物流流量有影响。通过选择适合的比率值，还可以在所有情况下都确保产生足够的、基本上不含烯烃的烃稀释剂以及获得合适的塔顶物流流量以夹带轻质组分。
在优选实施方式中，从蒸馏塔移除的塔底物流流量与引入到蒸馏塔中的原料流流量的比率低于或者等于1.0，并且例如为0.3～1.0，或者0.4～0.95。
根据本方法，如以下所进一步具体解释的那样，可通过在蒸馏塔中引入各种技术改进而调整所述比率。
而且，本方法甚至允许移除比再用于聚合反应中所需要的塔底物流产物更多的塔底物流产物。具体而言，根据本方法分离的烃稀释剂可再用于聚合过程中。
由从蒸馏区排出的侧线物流所得到的烃稀释剂通常在聚合反应器中用作稀释剂，其中，取决于进行聚合的单体，所述聚合为均聚或者共聚。特别合适的是，当在双峰操作下进行聚合时用作稀释剂尤其是在第二聚合反应器中用作稀释剂，或者当在单峰操作下进行聚合时在第一以及第二反应器中用作稀释剂。
无论是均聚还是共聚，均可将由从蒸馏区排出的塔底侧线物流得到的烃稀释剂在该过程中的任何需要纯稀释剂(例如用于催化剂稀释)的位置处再循环到聚合区。
在一些情况下并且特别是在单峰模式下，不含烯烃的烃稀释剂的产生可超过实际需求(例如对于聚合反应中的使用而言)。然而，根据本发明，即使在其中分离了比进行再利用所需的不含烯烃的烃稀释剂更多的不含烯烃的烃稀释剂的情况下，通过将其量超过用于再循环目的所需的量的塔底物流进料到侧线物流中，本方法仍确保了过量塔底物流的分离而不顾其下游需求如何，并因此确保了蒸馏系统的稳定性。考虑到本技术领域中的现有技术，可认为本方法是非常规的和不同寻常的，尤其是因为其涉及将经纯化的产物例如不含烯烃的烃稀释剂加入到“较低品质”和纯度的产物中，即加入到包含烃和残留量的烯烃单体的侧线物流中。
在另一实施方式中，本发明涉及包括如下步骤的方法：
a)在将原料流进料到蒸馏塔中之前将所述原料流分离为：a1)包含共聚单体的塔底物流，和a2)包含烃稀释剂、烯烃单体和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶物流，和
b)将所述塔顶物流进料到所述蒸馏塔中。
步骤a)中的分离可在另一蒸馏塔中进行。在这种情况下，本方法涉及使用两个蒸馏塔。
在又一实施方式中，本发明涉及包括如下步骤的方法：
a)在将原料流进料到蒸馏塔中之前将所述原料流分离为：a1)包含共聚单体和烃稀释剂的塔底物流，和a2)包含烃稀释剂、烯烃单体和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶物流，和
b)将所述塔顶物流进料到所述蒸馏塔中。
步骤a)中获得的塔底物流优选地进一步分离为包含共聚单体的物流和包含烃稀释剂的物流。步骤a)中的分离可在两个另外的蒸馏塔中进行，其中一个塔实施的是分离为塔底和塔顶物流，和另一个塔实施的是所述塔底物流的进一步分离。在这种情况下，本方法涉及使用三个蒸馏塔。
在另一方面中，本发明涉及包含如下蒸馏塔的蒸馏系统，所述蒸馏塔被配置成将包含烯烃单体、共聚单体和烃稀释剂的含烃原料流分离成
-包含基本上不含烯烃的烃稀释剂的塔底物流，
-包含烃稀释剂的侧线物流，和
-包含烯烃单体、稀释剂和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶蒸气物流，
其中所述蒸馏系统包括
-用于将所述原料流进料到所述蒸馏塔的进料管线，
-用于将所述塔底物流从所述蒸馏塔移除的移除装置，与所述移除装置可操作地连接的并用于储存所移除的塔底物流的塔底物流储存容器，和与所述塔底物流储存容器可操作地连接的并用于将塔底物流从所述塔底物流储存容器移除的移除管线，
-用于将所述侧线物流从所述蒸馏塔移除的移除装置，与所述移除装置可操作地连接的并用于储存所移除的侧线物流的侧线物流储存容器，和与所述侧线物流储存容器可操作地连接的并用于将侧线物流从所述侧线物流储存容器移除的移除管线，和
-用于将所述塔顶蒸气物流从所述蒸馏塔移除的移除装置，
具体而言，所述蒸馏系统的特征在于其包括将所述移除管线与所述侧线物流储存容器连接的连接管线。具体而言，所述连接管线与所述移除管线连接并且与所述侧线物流储存容器连接，并且将所述移除管线可操作地连接至所述侧线物流储存容器。
在一个实施方式中，所述蒸馏系统包括：在将原料流引入到蒸馏塔中之前用于使所述原料流冷凝的冷凝器，和用于储存所述经冷凝的原料流的冷凝物容器。
在另一实施方式中，所述蒸馏系统包括：用于测量所述塔底物流储存容器中塔底物流的液位和用于对所述塔底物流的至少一部分去往所述侧线物流的进料进行调节的液位控制器，和设置在所述连接管线上并且与所述液位控制器可操作地连接的阀门。
本发明还涉及包括适合于实施根据本发明的方法的蒸馏塔的蒸馏系统。
在进一步考虑说明书、附图和所附权利要求后，本领域技术人员将明晰本发明的其它目的、方面以及若干优点。
附图说明
图1表示根据本发明的包括三个蒸馏塔的蒸馏系统的实施方式的示意图。
图2为图1中所示蒸馏系统的蒸馏塔的实施方式的更具体的示意图。
图3表示用于对图2中所示蒸馏塔的操作进行控制的控制设施的示意图。
图4表示另一根据本发明的包括一个蒸馏塔的蒸馏系统的实施方式的示意图。
图5和6分别图示了绘制在常规蒸馏系统中和在根据本发明的蒸馏系统中所测得的蒸馏参数例如蒸气物流的流量和冷凝物容器中的压力的图。
具体实施方式
本发明涉及蒸气状烃物流的分离方法。在优选的实例中，这样的蒸气状烃物流可由聚合过程(尤其是乙烯聚合的聚合过程)的流出物得到。
合适的“乙烯聚合”包括但不限于乙烯的均聚，乙烯与高级1-烯烃共聚单体例如丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或者1-癸烯的共聚。在优选实施方式中，本发明涉及由其中使用包括如下反应物的乙烯聚合反应的流出物所得到的蒸气状物流的分离方法：单体乙烯、作为烃稀释剂的异丁烷、催化剂、共聚单体1-己烯以及氢气。然而，应理解，本分离方法适用于分离由涉及其它单体、共聚单体和稀释剂体系的其它任何聚合反应的流出物所得到的蒸气状物流，只要原料蒸气包含容许通过蒸馏进行分离的烃。
更具体而言，本发明涉及含烃原料的分离方法，其中所述包含烯烃单体、共聚单体和烃稀释剂的含烃原料流为由制备聚乙烯且优选地制备单峰或双峰聚乙烯的聚合过程所获得的流出物流。优选地，将经分离的单体、烃稀释剂和共聚单体再用于所述聚合过程中。“双峰PE”是指使用两个彼此串联连接的反应器制造的PE，其中，所述两个反应器中的操作条件不同。“单峰PE”在单个反应器中制造或者使用具有相同操作条件的两个串联反应器制造。
本文中所用的术语“聚合淤浆”或者“聚合物淤浆”或者“淤浆”基本上意指包括聚合物固体物和液体的两相组合物。所述固体物包括催化剂和聚合的烯烃例如聚乙烯。所述液体包括：惰性稀释剂例如异丁烷，以及溶解的单体例如乙烯、共聚单体、分子量控制剂例如氢气、抗静电剂、防垢剂、清除剂和其它操作助剂。
本文中所用的术语“蒸馏系统”或“分离系统”、“回收系统”为同义词并且是指包括适合于从聚合反应的流出物流中分离和回收未反应的反应物的所有必需设备的系统。这样的回收系统通常包括一个或多个蒸馏塔。术语“蒸馏区”和“蒸馏塔”在本文中可作为同义词使用。在优选实施方式中，本蒸馏方法在包括一个或多个蒸馏区或蒸馏塔的蒸馏系统中进行。
在优选实施方式中，所述蒸馏塔的一个或多个为板式塔。这样的板式塔包括用于阻滞(hold up)液体以便提供蒸气和液体之间的更好接触的各种设计的许多塔板。塔板基本上起到单元操作的作用，每一单元操作均实现液体和气体之间的部分分离。明显的是，塔板越多，则分离的程度越好，并且因此塔的性能越好。然而，在蒸馏塔中使用大量的塔板具有重大缺点，尤其是在建造方面具有重大缺点。因此，本发明优选涉及包括具有少的塔板数、优选少于25、甚至更优选少于20的塔板数的塔的蒸馏系统的操作。不过，虽然在本蒸馏方法中应用具有少的塔板数的蒸馏塔，但是如以下所更具体解释的对本蒸馏系统的操作的改进允许实现与具有较多塔板数的塔类似的分离程度。有利地，本蒸馏方法的应用包括使用的能量较少和建造成本较低的优点。
在替换实施方式中，本蒸馏方法可在隔壁蒸馏塔或者隔壁塔中进行。这种塔为这样的蒸馏容器：其具有在该容器的部分或全部高度上将一侧与另一侧隔开的垂直隔板。虽然这种塔包括较大数量的塔板，但是就建造成本和能量要求而言，使用这种单个的塔可为有利的。
在另一替换实施方式中，本蒸馏方法可在填料塔中进行。所谓填料塔指的是填充有例如固体颗粒的塔，其中，液体流经所述固体颗粒和气体上升经过所述固体颗粒。
在聚合过程之后，通常通过闪蒸将聚合物流出物与液体分离。根据本发明，由此获得的包含单体(例如乙烯)、共聚单体(例如1-己烯)、和稀释剂(例如异丁烷)的蒸气状原料流随后在包括一个或多个蒸馏区的分离系统中分离成单独的单体物流、共聚单体物流和稀释剂物流。将单独的单体物流、共聚单体物流和稀释剂物流回收以用于进一步的用途，例如用于聚合反应中。来自闪蒸罐的蒸气状原料流还包括痕量的重质物(例如低聚物)以及包含如下物质的轻质组分两者：N2、H2和轻的有害组分例如O2、CO和CO2、以及甲醛。本文中也将这样的组分称为“有害组分”，因为这样的组分对催化剂的活性有害。将这样的组分再引入到聚合反应器中可大大妨害催化剂活性并且因此降低聚合效率。因此，最重要的是，使回收系统适合于回收不具有显著残留量的这样的有害组分的、基本上纯的(共聚)单体物流和稀释剂物流以再用于聚合过程中。
根据本方法，将原料流引入到蒸馏塔中并且使其经历如下蒸馏条件，该蒸馏条件适合于移除包含基本上不含烯烃的烃稀释剂的塔底物流，包含烃稀释剂的侧线物流，和包含烯烃单体、稀释剂和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶蒸气物流。
在本说明书中，不论何时提及经蒸馏的物流中的一种或多种产物，都是指包含超过80％、且优选超过90％、甚至更优选超过95％、和甚至更优选超过99％的所述产物的物流。
塔底物流包含基本上不含烯烃的烃稀释剂。在本文中，术语“基本上不含烯烃的烃稀释剂”或者“不含烯烃的稀释剂”等作为同义词用于表示含有少于5000ppm、且优选少于1000ppm、且甚至更优选少于100ppm单体和/或共聚单体的烃稀释剂。由于基本上不含痕量单体(例如乙烯)和/或共聚单体(例如己烯)，因此，可将由蒸馏塔得到的不含烯烃的烃稀释剂(例如异丁烷)塔底物流送至储存罐并进一步用于例如冲洗聚合反应器中的管道和循环泵，或者用于准备催化剂例如在渣罐(mud pot)中准备催化剂。无论是均聚还是共聚，均可将该不含烯烃的稀释剂在该过程中的任何需要纯稀释剂(例如用于催化剂稀释)的位置处再循环到聚合区。
由蒸馏塔得到的烃稀释剂侧线物流通常被送至储存罐并且进一步使用。优选地，侧线物流中的另外的组分例如H2、N2、O2、CO和CO2、甲醛的量低于10ppm、且优选低于1ppm、甚至更优选低于0.5ppm。在另一优选实施方式中，侧线物流中残留的单体和/或共聚单体的量低于25％且优选低于10％且甚至更优选低于5％。侧线物流产物储存罐中高的单体量可导致蒸发和显著的单体损失。通过将侧线物流产物中的单体的量保持低于25％且优选低于10％或者甚至低于5％，可使来自储存罐的单体的蒸发减少并且在大气条件下储存侧线物流产物变成可能。由从蒸馏区排出的侧线物流所得到的烃稀释剂通常在聚合反应器中用作稀释剂，其中，根据进行聚合的单体，所述聚合为均聚或共聚。其尤其非常适合于当在双峰操作下进行聚合时用作稀释剂尤其是在第二聚合反应器中用作稀释剂，或者当在单峰操作下进行聚合时在第一以及第二反应器中用作稀释剂。
在经过用于对所夹带的稀释剂和单体的大部分进行回收的排气冷凝器之后，轻质组分例如甲醛、H2、N2、O2、CO和CO2与一些残留单体及稀释剂一起作为蒸气物流从蒸馏区排出。将这些轻质组分在乙烯回收单元(ERU)中进行进一步处理，所述乙烯回收单元进一步将所述轻质组分与所述残留的单体和烃稀释剂分离。优选地，送至ERU的残留稀释剂的量低于50％、且优选低于30％。优选地，送至ERU的残留单体的量也低于50％。通过ERU单元回收的单体和稀释剂优选地再用于聚合过程中。
在一个实施方式中，本蒸馏方法在包括一个蒸馏区或蒸馏塔的蒸馏系统中进行。优选地，所述塔可包括隔壁蒸馏塔或者隔壁塔。
在另一实施方式中，本蒸馏方法在包括两个蒸馏区或蒸馏塔的蒸馏系统中进行。在此情况下，本发明提供包括如下步骤的方法：
a)将含烃原料送至第一蒸馏区以使所述原料经历适合于移除如下物质的蒸馏条件：a1)包含共聚单体的塔底物流，和a2)包含烃稀释剂、烯烃单体和另外的组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶物流，和
b)将步骤a)的塔顶物流引入到第二蒸馏区中以使所述物流经受适合于移除如下物质的蒸馏条件：b1)包含基本上不含烯烃的烃稀释剂的塔底物流，b2)包含烃稀释剂的侧线物流，和b3)包含烯烃单体、稀释剂和另外的组分例如甲醛、H2、N2、O2、CO和CO2的塔顶蒸气物流。
在又一实施方式中，本蒸馏方法在包括三个蒸馏区或蒸馏塔的蒸馏系统中进行。在此情况下，本发明提供包括如下步骤的方法：
a)将所述原料送至第一蒸馏区以使所述原料经历适合于移除如下物质的蒸馏条件：a1)包含共聚单体和烃稀释剂的塔底物流，和a2)包含烃稀释剂、烯烃单体和另外的组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶物流，
b)将步骤a)的塔底物流引入到第二蒸馏区中以使所述物流经历适合于移除如下物质的蒸馏条件：b1)包含共聚单体的塔底物流和b2)包含烃稀释剂的塔顶物流，和
c)将步骤a)的塔顶物流引入到第三蒸馏区中以使所述物流经历适合于移除如下物质的蒸馏条件：c1)包含基本上不含烯烃的烃稀释剂的塔底物流，c2)包含烃稀释剂的侧线物流，和c3)包含烯烃单体、稀释剂和另外的组分例如甲醛、H2、N2、O2、CO和CO2的塔顶蒸气物流。
可将在物流b2)中所获得的烃稀释剂返回至所述第一蒸馏区。
具体而言，本方法的特征在于该方法包括将所述塔底物流的至少一部分与所述侧线物流组合的步骤。通常，将由蒸馏塔得到的不含烯烃的烃稀释剂塔底物流、以及烃稀释剂侧线物流两者都送至单独的储存罐。本方法涉及在任何必要的时候将由蒸馏塔获得的塔底物流的至少一部分添加到在蒸馏塔中获得的侧线物流的储存罐中。在例如塔底物流储存容器中的塔底物流的液位高于预定液位的情况下，将塔底物流的至少一部分添加到侧线物流容器中。使用塔底物流“稀释”侧线物流允许对塔底物流产物储存罐中的产物的液位进行控制。
在另一实施方式中，在将原料流引入到蒸馏塔中之前对其进行冷凝，从而获得冷凝物，由此将所述冷凝物储存在冷凝物容器(回流罐)中。
考虑到对塔底物流流量与原料流流量的比率进行控制，并且特别是为了满足理论上确定的比率设定点或者实时确定的比率设定点，进一步需要向侧线物流供给部分塔底物流。
根据本方法，通过如下步骤对从蒸馏塔移除的塔底物流(16)的流量进行调节：
-确定比率设定点(R’)，其等于B’/F’，其中B’为塔底物流的流量，和F’为原料流的流量，
-测量引入到蒸馏塔中的原料流的实际流量(F)，
-通过将实际的原料流流量(F)乘以所述比率设定点(R’)而计算塔底物流的理论流量(B*)，
-测量从蒸馏塔移除的塔底物流的实际流量(B)，和
-对从所述冷凝物容器去往所述蒸馏塔的回流物流的流量进行调节以使实际塔底物流流量(B)与理论塔底物流流量(B*)相适应。
由此调节回流物流的流量以满足理论塔底物流流量(B*)。
应注意，通常，本文中所使用的术语“设定点”意在指已经自动或者手动确定的值。在一个实施方式中，所述比率设定点(R’)是理论上确定的。在另一实施方式中，例如，如在图3的控制方案中所表示的，实时控制比率设定点以获得期望的蒸气物流流量。
而且，本文中使用的术语“回流物流”意在指从冷凝物容器返回至蒸馏塔的包含烃稀释剂的产物物流。
根据本方法，比率设定点低于或者等于1.0、优选为0.3～1.0、更优选为0.4～0.95，且可例如包括0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9。可对根据本方法为合适的、塔底物流流量与原料流流量的比率设定点进行手动或自动调整，以确保足够的不含烯烃的稀释剂产物以及合适地排放至ERU以除去轻质组分。将本蒸馏系统并且尤其是塔底物流流量调节至上述比率设定点允许调节和提高塔顶蒸气物流的量，并且结果使存在于侧线物流中的轻质有害物的量减少。
对蒸馏塔的操作的其它改进包括用于使蒸馏塔中的蒸馏条件稳定的改进。为此，本方法在优选实施方式中提供使在蒸馏塔中获得的塔底物流的一部分在受控的蒸气(steam)流量下再沸腾以及将所述经再沸腾的部分返回至蒸馏塔的进一步步骤。在优选实施方式中，所述方法涉及将所述蒸气流量作为蒸馏塔中的温度的函数进行控制。优选地，将所述蒸气流量作为位于塔的下半部分(即，等于或者低于塔高度的1/2)且甚至更优选位于塔高度的下面1/4部分(即，等于或者低于塔高度的1/4)中的塔板上的温度的函数进行控制。将蒸气流量作为蒸馏温度的函数进行控制提供了合适的内回流和分离质量，同时消除了沸腾速率的强烈变化对蒸馏压力的影响。该根据本发明方法的当前实施的另一重要优点是显著降低了蒸馏过程的蒸气消耗。平均蒸气消耗以及与其相关的成本可显著降低。
更具体而言，根据本发明，确定了适合于代表蒸馏塔的塔底产物物流品质的敏感塔板温度。将该温度用作推动和控制再沸器蒸气流量的温度控制器系统中的输入参数。此外，为了使控制系统尽可能地对蒸馏区中的压力变化不敏感，已经对控制器参数进行了选择以获得控制器系统的相对缓慢的反应。通过这样做，塔中的长期变化(例如物料通过量(throughput)变化)得到补偿，但是短期压力变化几乎未被控制器系统注意，从而避免了对再沸器的蒸气流量的不必要的校正。
实际上，塔中压力的任何变化导致塔中各处的温度变化，所述温度变化未与组成变化关联。如果使用“快速”控制器，则在用于再沸蒸气流量控制的敏感塔板上的尤其是任何这样的塔压力变化以及所得温度变化被该控制器解释为组成变化，尽管组成可能保持相同。为了校正这些假定的组成变化，该控制器将提高或降低去往再沸器的蒸气流量，于是真正地导致真实的、不期望的组成变化。一旦压力已经返回至其标称值，则敏感塔板上的温度也已经离开其设定点，从而导致新的蒸气流量调整。该循环重复发生，并且系统有一些振荡。
为了避免这样的振荡问题，本发明包括使用慢速控制器。通过使控制器是“慢的”，由快速压力变化所导致的温度变化在所述控制器已经有时间以显著方式改变蒸气流量之前消失，从而避免了上述振荡行为。
如上所述，在优选实施方式中，在将蒸气物流引入到蒸馏塔中之前对其进行冷凝，从而获得冷凝物，其中将所述冷凝物储存在冷凝物容器(回流罐)中。在一个实施方式中，本蒸馏方法包括使侧线物流流量与冷凝物容器的液位相适应的步骤。为此，提供液位控制器，该液位控制器对冷凝物容器中的冷凝物的液位进行测量并且通过例如对阀门(设置在用于从冷凝物容器移除侧线物流的管线上)的打开进行操控而对送往侧线物流储存容器的冷凝物的量进行调节。
在另一实施方式中，本方法包括通过另外的安全液位控制器对冷凝物容器的回流液流量进行控制的步骤，所述另外的安全液位控制器在冷凝物容器有变干的危险时接管对回流液流量的控制，使回流泵停止。
在另一实施方式中，本方法包括使蒸馏塔的集液池液位与塔底物流流量相适应的步骤。为此，提供液位控制器，该液位控制器对塔集液池中的液位进行测量并且通过例如对设置在用于将塔底物流从蒸馏塔移除的管线上的阀门的打开进行操控而对从塔移除并且送往塔底物流储存容器的塔底物流的量进行调节。
在又一实施方式中，本方法包括通过另外的安全液位控制器对蒸馏塔集液池的液位进行控制的步骤。在塔集液池有过满的危险时，这样的液位控制器接管对集液池液位的控制。
本发明特别适合于对作为由用于制备聚乙烯的聚合过程所获得的流出物流的包含烯烃单体、共聚单体和烃稀释剂的含烃原料流的分离进行优化。本方法可适用于对由以单峰或者以双峰模式制备聚乙烯的聚合过程所获得的含烃原料流进行分离。因此，可以平稳方式从制备聚乙烯的单峰方式切换至双峰方式，而不需要显著改变蒸馏系统的操作条件。在特别优选的实施方式中，根据本方法而分离的烃稀释剂、单体和共聚单体再用于所述聚合过程中。
参照附图进一步描述本发明，所述附图表示本发明的回收方法的示意性流程图以及可用于其中的设备特别是蒸馏区或蒸馏塔的图。
如图1中所示，根据本发明的蒸馏系统100可由乙烯回收单元(未示出)以及三个蒸馏塔2、3、4组成。待根据本发明在该蒸馏系统中分离的含烃原料流1通常为来自聚合反应器的闪蒸罐和净化(purge)塔的塔顶物流，其中，在所述闪蒸罐和净化塔中对含有溶剂(稀释剂)、聚合物和未反应单体的物流进行闪蒸或者以其它方式进行处理以将溶剂或者稀释剂和单体从其中除去。根据本发明而分离的目前优选的组分物流包含单体(例如乙烯)、共聚单体(例如1-己烯)、和稀释剂(例如异丁烷)。然而，应认识到，本发明的蒸馏系统同样适用于其它单体、共聚单体和稀释剂体系，只要原料蒸气包括容许通过蒸馏而分离的烃。在这样的流出物流中通常还存在着痕量的重质物(例如低聚物)以及轻质组分(例如甲醛、N2、H2，以及例如O2、CO和CO2的组分)两者。
第一蒸馏塔2实现了异丁烷、己烯和所述重质物的混合物之间的粗分(rough cut)，所述异丁烷、己烯和重质物作为液体塔底产物5排出。重的塔底产物在第二蒸馏塔4中进一步处理并分离成三种产物物流。作为塔顶产物6排出的异丁烷蒸气作为第一塔2的原料或者再循环至聚合区。经纯化的液体己烯物流7从刚好高于塔集液池的塔板处进行回收并且送去储存以再循环至聚合反应器。从塔4集液池回收重质组分8，其中排出程序是在高的塔底温度下被触发的。从第一蒸馏塔2的塔顶9排出的残留的单体、异丁烷以及所有轻质组分作为蒸气物流被送往第三蒸馏塔3以进行进一步分离。所述第三蒸馏塔3用于产生三种产物物流。更具体而言，该塔3用于将不含烯烃的异丁烷稀释剂与含有残留量的(共聚)单体的异丁烷稀释剂以及与包含单体、另外的残留的异丁烷以及其它组分例如甲醛、H2、N2、O2、CO和CO2的轻的蒸气物流分离。获得了作为液体塔底产物10的基本上纯的异丁烷，即所谓的“基本上不含烯烃”的异丁烷。轻质组分例如甲醛、H2、N2、O2、CO和CO2与乙烯以及一些残留的异丁烷一起作为蒸气物流12排出蒸馏塔3并且进一步纯化和分离。残留的异丁烷作为液体侧线物流11排出塔3。因此，第三蒸馏塔中的蒸馏过程允许分离出在塔底物流中的基本上不含烯烃的异丁烷稀释剂以及在侧线物流中的含有残留量乙烯的异丁烷稀释剂。将所述基本上不含烯烃的异丁烷稀释剂和所述异丁烷稀释剂两者再循环和再用于聚合过程中。此外，还将从蒸气物流12分离出的异丁烷稀释剂和乙烯单体再循环和再用于聚合过程中。
现在参照图2和3，对从第一塔2的塔顶排出的包含单体、异丁烷稀释剂和其它组分例如甲醛、H2、N2、O2、CO和CO2的蒸气物流9的分离(参见图1)进行进一步说明。图示了第三蒸馏区，其包括蒸馏塔3、用于储存侧线物流产物的第一储存容器22、和用于储存塔底物流产物的第二储存容器17。蒸馏塔3与用于储存塔顶物流9的冷凝物的冷凝物容器14互连。
含烃原料流通过管线9从第一蒸馏塔2(图1)移除并且经过水冷却的热交换器或者冷凝器13。所形成的冷凝物送至冷凝物容器14。包含乙烯、异丁烷和轻质组分(例如甲醛、N2、H2和例如O2、CO和CO2的组分)的液体冷凝物的一部分从冷凝物容器14通过管线15作为原料送往第三蒸馏塔3。蒸馏塔3内的条件使得获得了包含基本上不含乙烯的异丁烷稀释剂的塔底物流16。该塔底物流16通过管线16从蒸馏塔3的下部移除，经过水冷却的热交换器(未示出)，并且引入到容器17中以用于储存和进一步处理(handling)。
异丁烷稀释剂和残留量的乙烯作为来自冷凝物容器14的液体侧线物流21通过管线21从第三蒸馏塔3移除，并且引入到储存容器22中以用于储存和进一步处理。所述异丁烷稀释剂通过管线23从容器22移除。轻质组分例如甲醛、H2、N2、O2、CO和CO2与残留的乙烯和一些残留的异丁烷一起作为蒸气物流离开蒸馏塔3从冷凝物容器14排出，经过用于对所夹带的异丁烷的大部分进行回收的排气冷凝管(未示出)并且在乙烯回收单元24中进行进一步处理。
第三蒸馏区进一步包括用于提供塔底物流16的一部分在受控的蒸气流量下再沸腾的设施(装置)。蒸气流量的控制可通过液位控制器获得。更具体而言，通过使塔底物流的一部分穿过蒸气加热的热交换器19并且通过管线18将经加热的物流返回至蒸馏塔3而将塔底物流的一部分用作蒸馏塔3的再沸器热量。异丁烷稀释剂通过管线20从容器17移除，从而再循环至均聚或者共聚反应器。
实际上，通过在所测得的温度与预定温度不同时对设置在用于将蒸气39进料至再沸器19的管线上的阀门43的打开进行操控，温度控制器58可对代表塔底产物品质的敏感塔板温度进行控制。优选地，位于塔的下半部分中的塔板的温度可通过所述温度控制器58测量。
通过提供若干控制器，已经对蒸馏系统进行了调整。
具体而言，第三蒸馏区设有用于将移除管线20与侧线物流储存容器22连接的设施或者装置。过量的不含乙烯的异丁烷稀释剂通过管线25送往用于含有残留量乙烯的异丁烷稀释剂的储存容器22中。这允许产生比用于再循环目的所必需的不含乙烯的异丁烷稀释剂更多的不含乙烯的异丁烷稀释剂，这尤其是因为可将过量的产物加入到侧线物流产物中。
更具体而言，在优选实施方式中，塔底物流16从蒸馏塔移除并且进料至塔底物流储存容器17。同样地，侧线物流21进料到侧线物流储存容器22中。进料管线25将塔底物流管线20与侧线物流储存容器22连接，其中，所述塔底物流管线20从塔底产物容器17移除液体塔底产物。使用液位控制器57对储存容器17中存在的塔底物流的液位进行测量。将所测量的液位与预定液位进行比较。当所测量的液位超过预定液位时，将塔底物流的至少一部分送往侧线物流容器22。液位控制器57通过对设置在将移除管线20与侧线产物储存罐22连接的管线25上的阀门40的打开进行操控而对储存容器17中的塔底物流产物的液位进行控制。本方法的目的在于使所述塔底物流储存容器17中的塔底物流的液位保持为相对恒定的值。
本方法包括通过比率控制器(未示出)来调整从第三蒸馏区移除的塔底物流16的流量与引入到第三蒸馏区中的塔顶物流9的流量的比率的步骤。由此，比率控制器对不含烯烃的异丁烷塔底物流16和通过管线9去往该塔的原料之间的比率进行控制。通过对通过管线15去往该塔的回流液进行操控和打开或者关闭该管线15上的控制阀门27而控制该比率。通过这样做，塔底出料率(draw rate)变得与下游变化无关。仅有通过管线9去往该塔的原料速率的变化会影响不含烯烃的异丁烷的出料率。通过选择合适的比率设定点的值，确保了在所有情况下都产生足够的不含烯烃的异丁烷，因此降低了侧线物流中的异丁烷的产量，并且这样确保了去往乙烯回收单元的使得所有轻质组分都被夹带的合适的蒸气流量。
实际上，比率设定点，即塔底物流16的流量与原料流9的流量的比率通过比率控制器进行设定。通过操控比率控制器的设定点，流量控制器50对塔顶物流112进行控制，并且因此对排出到乙烯回收单元的轻质组分的量进行控制。比率设定点为所期望的塔顶物流流量的函数。该比率设定点优选地低于或者等于1.0，并且例如为0.3～1.0或者0.4～0.95。
去往蒸馏塔3的原料流9的流量通过流量测量装置51测量。所测量的流量与所述比率设定点一起用在乘法器52中以计算塔底流量16的设定点或者理论值。具体而言，这样的乘法器52将原料流量与比率设定点相乘并且使用该计算值作为对塔底流量16进行控制的流量控制器53的设定点。通过由回流液流量控制器54对回流物流15的流量进行操控，流量控制器53对塔底流量进行控制。所述回流液流量控制器54通过对设置在将冷凝物容器14与蒸馏塔3连接的回流液管线15上的阀门27的打开进行操控而对回流物流流量15进行控制。
此外，本方法包括对蒸馏塔集液池26的液位进行控制的步骤。蒸馏塔集液池26的液位通过液位控制器59进行控制，所述液位控制器59对塔集液池26中的液位进行测量并且当所测量的液位与预定液位不同时通过对设置在用于将塔底物流16从蒸馏塔3移除的管线上的阀门28的打开进行操控而对该液位进行调节。
另外，本方法还包括对冷凝物容器的回流液流量进行控制的步骤。当所测量的液位与预定液位不同时，液位控制器56通过对设置在用于将侧线物流21从冷凝物容器14移除的管线上的阀门41的打开进行操控而对冷凝物容器14中的液位进行控制。此外，提供压力控制器55，所述压力控制器55在所测量的压力不同于预定压力时，通过对设置在用于将塔顶物流112移除的管线上的阀门42的打开进行操控而对蒸馏塔3的冷凝物容器14中的压力进行控制。
应用蒸馏系统的进一步的改进以面对至少两大困扰。具体而言，本发明进一步提供两个另外的安全控制器，所述安全控制器在其中原料流中有明显变化的条件下是有效的并且允许蒸馏系统在改变的原料条件下仍然是有效的和稳定的。一个安全控制器60由在冷凝物容器14上增加的另外的液位控制器构成。在该实施方式中，在冷凝物容器14上增加所述另外的液位控制器60，其在冷凝物容器有变干的危险时接管对回流液流量的控制(其使回流泵停止)。在去往塔的原料9停止或者大量减少的情况下可出现问题。其后果是回流罐14中的液位快速降低。然而，必须避免该容器的完全清空以保护回流泵31。在该冷凝物容器有变干的危险时，该控制器60接管对回流液流量的控制。因此，本发明包括使用另外的控制器60，所述控制器60控制回流液控制阀门27的操控并且使其开口快速减小以减少回流液。
在另一实施方式中，在第三蒸馏塔集液池上增加另外的液位控制器61。在不含烯烃的异丁烷排出阀28关闭以防塔底产物品质不足的情况下，可出现另一问题。在不含烯烃的稀释剂物流含有过量的单体和/或共聚单体的情况下，塔底物流的控制阀门28被自动关闭以避免将差的产物送至储存罐17，其中所述单体和/或共聚单体的量通过在线分析器29进行监测。在此情况下，塔集液池26开始填充并且可过满。本发明提供另外的控制器61的使用，所述控制器61控制回流液控制阀门27的操控并且快速减小其开口以减少回流液。
液位控制器56和59分别具有称为X％和Y％的正常(normal)设定点值，在这两种情况下都通常为50％，其中X对应于冷凝物容器中的冷凝物的液位，Y对应于塔集液池中的产物的液位。安全液位控制器60具有恒定地调整为(X-5)％的设定点，而安全液位控制器61具有恒定地调整为(Y+5)％的设定点，从而当相应的液位偏离其标称设定点超过5％时，这些另外的控制器开始动作。两个安全控制器均为非常“迅速的(aggressive)”(高的得益和低的总体时间)以便在它们必须开始动作时快速反应。
本发明进一步提供三通低值选择器(3-way low selector)62，其可操作地连接至安全液位控制器60和61以及流量控制器53和54。回流物流流量控制器54的设定点通过该三通低值选择器62确定，其选择三个设定点中的最低设定点，所述三个设定点即：
-通过对塔底流量16进行控制的流量控制器53所确定的第一设定点，
-通过作为冷凝物容器的安全液位控制器的液位控制器60所确定的第二设定点，和
-通过作为塔集液池26的安全液位控制器的液位控制器61所确定的第三设定点。
在正常条件下，设定点通过控制器53确定。然而，在改变的原料条件下，通过控制器60和/或61确定的设定点可为决定性的。
此外，提供一种方法，其包括压力控制器55，当测量的压力与预定压力不同时，所述压力控制器55通过对设置在用于移除塔顶物流112的管线上的阀门42的打开进行操控而对蒸馏塔3的冷凝物容器14中的压力进行控制。
根据本方法实施的控制程序还示于图3中并且可总结如下：
流量控制器50通过操控比率控制器的设定点，即塔底物流流量16与原料流流量9的比率而对塔顶物流112进行控制。
流量测量装置51对去往蒸馏塔3的原料流量9进行测量。该测量结果与所述比率设定点一起用于乘法器52中以便计算塔底流量16的设定点。
乘法器52将所述原料流量乘以所述比率设定点并且将其结果作为设定点送往对塔底流量16进行控制的流量控制器53。
通过由回流液流量控制器54对回流液流量15进行操控，流量控制器53对塔底流量进行控制。
流量控制器54通过对回流物流15的阀门27的打开进行操控而对回流液流量15进行控制。该控制器的设定点由三通低值选择器62给出，三通低值选择器62在来自如下控制器的三种设定点之中选择最低的设定点：流量控制器53(塔底流量16控制器)、安全液位控制器60(另外的冷凝物容器14的液位控制器)和安全液位控制器61(另外的塔集液池26的液位控制器)。在正常条件下，所述设定点来自流量控制器53。
压力控制器55通过对塔顶物流112的阀门42的打开进行操控而对蒸馏塔3的冷凝物容器14中的压力进行控制。
液位控制器56通过对侧线物流21的阀门41的打开进行操控而对冷凝物容器14中的液位进行控制。
液位控制器57通过对从移除管线20去往侧线产物储存罐22的管线25的阀门40的打开进行操控而对储存容器17中的塔底物流产物的液位进行控制。
温度控制器58通过对去往再沸器19的蒸气流量39的阀门43的打开进行操控而对敏感塔板温度(其为塔底产物品质的反映)进行控制。
液位控制器59通过对塔底物流16上的阀门28的打开进行操控而对塔集液池26中的液位进行控制。
液位控制器60为在冷凝物容器14上所增加的、在该冷凝物容器有变干的危险时接管对回流液流量的控制的另外的液位控制器。
液位控制器61为在塔集液池上所增加的、在该塔集液池有过满的危险时接管对回流液流量的控制的另外的液位控制器。
图4表示另一根据本发明的包括单个蒸馏塔30的蒸馏系统101的实施方式。包含异丁烷稀释剂、乙烯单体和己烯共聚单体的含烃原料流1在该蒸馏系统中如下分离。蒸馏塔30实现了将原料流1分离为：
-作为液体塔底产物108排出并且可以间歇方式从塔30的集液池回收的重质组分；
-可回收和送至储存以再循环至聚合反应器的经纯化的液体己烯物流107；
-作为液体产物通过管线120获得的基本上不含烯烃的异丁烷稀释剂；
-作为液体侧线产物通过管线123排出塔30的残留的异丁烷稀释剂；和
-包含乙烯、残留的异丁烷和其它组分例如甲醛、H2、N2、O2、CO和CO2的轻质蒸气物流，其被送至乙烯回收单元(ERU)124以进一步回收乙烯和异丁烷。
总之，本发明提供用于分离含烃原料流的优化的蒸馏方法和系统。本发明涉及各种工艺过程控制改进，所述工艺过程控制改进导致有利效果和提供烃原料流中所包含的轻质组分与其它组分的改进分离。
实施例
本实施例对根据本发明的蒸馏系统的实施进行说明。
由在作为共聚单体的1-己烯和作为烃稀释剂的异丁烷的存在下使乙烯聚合的单峰聚合过程所得到的含有异丁烷的原料流被送至常规的蒸馏系统，尤其是不具有用于将塔底物流与侧线物流连接的设施的系统。
为了对比，由在作为共聚单体的1-己烯和作为烃稀释剂的异丁烷的存在下使乙烯聚合的单峰聚合过程所得到的含有异丁烷的原料流被送至根据本发明的、具有用于将塔底物流与侧线物流连接的设施的蒸馏系统。
在两种系统中均对送至乙烯回收单元(ERU)24的物质流量即蒸气物流112的流量进行连续测量。而且，对冷凝物容器中的压力进行测量并且将其与所确定的设定点进行比较。
图5和6图示了这些测量的结果。图示的参数是连续测量的。所述附图表示在若干天的时间内的每小时的平均值。在这些图中，设定点压力图示为水平直线。具体而言，在图5和6的系统中，压力设定点分别为14巴表压和13.8巴表压。两个系统之间的压力设定点差异不明显，并且该差异未解释所观察到的两个蒸馏系统之间的其它差异。
图5图示了在大部分时间点处物质(蒸气)流量非常低或者甚至不存在(即，等于0)，这表明经由该蒸气物流从该蒸馏系统排出的轻质组分低或者甚至不存在。结果这些轻质组分被送至侧线物流，并且可与再循环的异丁烷一起再用于聚合反应中。因此，该常规的蒸馏系统提供了包括H2、N2、O2、CO和/或CO2的轻质组分与所述稀释剂的非最优化的分离。结果，将含有这些轻质组分的稀释剂再用于聚合过程中可导致非最优化的聚合条件。
而且，由图5可注意到，当冷凝物容器中的压力与压力设定点明显不同时，该蒸馏系统显示出稳定性问题。冷凝物容器中的条件反映蒸馏塔中的条件，并且该冷凝物容器中的压力值的振荡表明蒸馏塔经历了操作条件的重大变化，所述重大变化妨碍了蒸馏塔的有效操作。
图6图示了根据本发明的蒸馏系统中的情形并且清楚地图示了相当大的物质(蒸气)流量，其平均为约1000kg/h并且在任何情况下均高于0。其结果是，该系统提供了蒸气物流中所含的轻质组分从该蒸馏系统的可接受排出，并且使送至侧线物流的轻质组分的量降低。
而且，由图6可以看到，如由在所有测量的时间点处冷凝物容器中的压力均接近于设定点压力值的事实所表明的那样，该蒸馏系统是高度稳定的。根据该系统，蒸馏塔经历相对恒定的操作条件，这确保了原料流的有效分离。
根据本发明的蒸馏方法和系统的改进的效率和稳定性进一步通过以下对比数据(表1)进行说明，所述对比数据说明了常规蒸馏系统和根据本发明的蒸馏系统之间的一些数量差异。
表1操作参数
| 常规蒸馏系统 | 本发明的蒸馏系统 | |
| 蒸馏塔3中的压力设定点 | 14.00巴表压 | 13.80巴表压 |
| 常规蒸馏系统 | 本发明的蒸馏系统 | |
| 蒸馏塔3中的实际压力的平均值 | 13.75巴表压 | 13.79巴表压 |
| 实际压力相对于设定点压力的标准偏差 | 0.53巴表压 | 0.04巴表压 |
| 平均原料流量9 | 18.2t/h | 17.1t/h |
| 去往ERU的平均蒸气流量112 | 93.1kg/h | 745.1kg/h |
| 平均塔底物流流量16 | 1.8t/h | 5.0t/h |
| 平均回流液流量15 | 17.1t/h | 16.8t/h |
| 平均侧线物流流量21 | 16.3t/h | 12.9t/h |
| 从塔底产物管线20去往侧线产物储存罐22的平均输送流量25 | 不适用 | 3.3t/h |
| 平均再沸器蒸气消耗39 | 2440kg/h | 1880kg/h |
| 在不含烯烃的异丁烷中的乙烯 | ＜1ppm | ＜1ppm |
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.包含烯烃单体、共聚单体和烃稀释剂的含烃原料流(9)的分离方法，包括如下步骤：
-将所述原料流送至蒸馏塔，和
-使所述原料流经受蒸馏条件，从而
○移除包含基本上不含烯烃的烃稀释剂的塔底物流，
○移除包含烃稀释剂的侧线物流，和
○移除包含烯烃单体、烃稀释剂和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶蒸气物流，
该方法的特征在于，该方法进一步包括调节所述塔底物流的至少一部分到所述侧线物流中的进料的步骤。
2.权利要求1的方法，包括如下步骤：
-从所述蒸馏塔移除所述塔底物流和将所述塔底物流储存在塔底物流储存容器中，
-从所述蒸馏塔移除所述侧线物流和将所述侧线物流储存在侧线物流储存容器中，
-从所述塔底物流储存容器移除塔底物流，和
-将从所述塔底物流储存容器移除的塔底物流的至少一部分进料到所述侧线物流储存容器中。
3.权利要求2的方法，其中所述将从所述塔底物流储存容器移除的塔底物流的至少一部分进料到所述侧线物流储存容器中的步骤通过如下步骤调节：
-测量所述塔底物流储存容器中的所述塔底物流的液位；
-将所述测量的液位与预定的液位进行比较，和
-当所述测量的液位超过所述预定的液位时，将从所述塔底物流储存容
器移除的塔底物流的至少一部分进料到所述侧线物流储存容器中。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其中在将所述原料流引入到所述蒸馏塔中之前将其冷凝，从而获得冷凝物，其中将所述冷凝物储存在冷凝物容器中。
5.用于分离含烃原料流(9)的方法，其中
-使所述原料流(9)通过冷凝器(13)从而形成冷凝物和将所形成的冷凝物送至冷凝物容器(14)，
-将包含乙烯、异丁烷和轻质组分例如甲醛、N2、H2以及例如O2、CO和CO2的组分的所述冷凝物的至少一部分从所述冷凝物容器(14)作为原料送至蒸馏塔(3)，
-将异丁烷稀释剂和残留量的乙烯作为液体侧线物流(21)从所述冷凝物容器(14)移除、进料到侧线物流储存容器(22)中以及从容器(22)移除，
-将排出所述蒸馏塔(3)的轻质组分例如甲醛、H2、N2、O2、CO和CO2与残留的乙烯和一些残留的异丁烷一起作为蒸气物流从所述冷凝物容器(14)排出，
-在所述蒸馏塔(3)中施加条件，由此将包含基本上不含乙烯的异丁烷稀释剂的塔底物流(16)从所述蒸馏塔(3)的下部移除，进料到塔底物流储存容器(17)中和从所述容器(17)移除，
其特征在于，该方法进一步包括以下步骤：
-测量存在于所述塔底物流储存容器(17)中的所述塔底物流的液位，
-将所述测量的液位与预定的液位进行比较，和
-当所述测量的液位超过所述预定的液位时，将所述塔底物流的至少一部分送至所述侧线物流储存容器(22)。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其中从所述蒸馏塔(3)移除的所述塔底物流(16)的流量通过如下步骤进行调节：
-确定比率设定点(R’)，其低于或等于1.0，
-测量引入到所述蒸馏塔(3)中的原料流(9)的实际流量(F)，
-通过将实际的原料流流量(F)乘以所述比率设定点(R’)而计算塔底物流(16)的理论流量(B*)，
-测量从所述蒸馏塔(3)移除的塔底物流(16)的实际流量(B)，和
-对从所述冷凝物容器(14)去往所述蒸馏塔(3)的回流物流(15)的流量进行调节以使实际塔底物流流量(B)与理论塔底物流流量(B*)相适应。
7.权利要求1-6中任一项的方法，包括使在所述蒸馏塔(3)中获得的所述塔底物流(16)的一部分在受控的蒸气流量下再沸腾(19)的步骤和将所述经再沸腾的部分(18)返回至所述蒸馏塔(3)的步骤。
8.权利要求7的方法，其中将所述蒸气流量作为所述蒸馏塔(3)中的温度的函数并且优选地作为位于所述塔(3)的下半部分中的塔板上的温度的函数进行控制。
9.权利要求1-8中任一项的方法，包括对蒸馏塔集液池(26)的液位进行控制的步骤。
10.权利要求1-9中任一项的方法，包括对从所述冷凝物容器(14)去往所述蒸馏塔(3)的所述回流物流(15)的流量进行控制的步骤。
11.权利要求1-4和6-10中任一项的方法，包括如下步骤：
a)在将所述原料流进料到蒸馏塔(3)中之前将所述原料流分离为：a1)包含共聚单体的塔底物流(5)，和a2)包含烃稀释剂、烯烃单体和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶物流(9)，和
b)将所述塔顶物流(9)进料到所述蒸馏塔(3)中。
12.权利要求1-4和6-10中任一项的方法，包括如下步骤：
a)在将所述原料流进料到蒸馏塔(3)中之前将所述原料流分离为：a1)包含共聚单体和烃稀释剂的塔底物流(5)，由此将所述塔底物流进一步分离为包含共聚单体的物流(7)和包含烃稀释剂的物流(6)，和a2)包含烃稀释剂、烯烃单体和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶物流(9)，和
b)将所述塔顶物流(9)进料到所述蒸馏塔(3)中。
13.权利要求1-4和6-12中任一项的方法，其中所述包含烯烃单体、共聚单体和烃稀释剂的含烃原料流(9)为由制备聚乙烯且优选地制备单峰或双峰聚乙烯的聚合过程所获得的流出物流。
14.权利要求1-4和6-13中任一项的方法，其中将经分离的烃稀释剂、烯烃单体和共聚单体再用于聚合过程中。
15.权利要求1-4和6-14中任一项的方法，其中所述烯烃单体为乙烯，所述共聚单体为1-己烯和所述烃稀释剂为异丁烷。
16.蒸馏系统，其包括蒸馏塔，所述蒸馏塔配置成将包含烯烃单体、共聚单体和烃稀释剂的含烃原料流分离成：
-包含基本上不含烯烃的烃稀释剂的塔底物流，
-包含烃稀释剂的侧线物流，和
-包含烯烃单体、稀释剂和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶蒸气物流，
其中所述蒸馏系统包括：
-用于将所述原料流进料到所述蒸馏塔的进料管线，
-用于从所述蒸馏塔移除所述塔底物流的移除装置，与所述移除装置可操作地连接的并用于储存所移除的塔底物流的塔底物流储存容器，和与所述塔底物流储存容器可操作地连接的并用于从所述塔底物流储存容器移除塔底物流的移除管线，
-用于从所述蒸馏塔移除所述侧线物流的移除装置，与所述移除装置可操作地连接的并用于储存所移除的侧线物流的侧线物流储存容器，和与所述侧线物流储存容器可操作地连接的并用于从所述侧线物流储存容器移除侧线物流的移除管线，和
-用于从所述蒸馏塔移除所述塔顶蒸气物流的移除装置，
其特征在于所述蒸馏系统包括将所述移除管线与所述侧线物流储存容器连接的连接管线。
17.权利要求16的蒸馏系统，包括：用于在将所述原料流引入到所述蒸馏塔中之前使所述原料流冷凝的冷凝器，和用于储存所述经冷凝的原料流的冷凝物容器。
18.蒸馏系统，其包括蒸馏塔(3)，蒸馏塔(3)配置成将含烃原料流(9)分离成：
-包含基本上不含乙烯的异丁烷稀释剂的塔底物流(16)，和
-包含轻质组分例如甲醛、H2、N2、O2、CO、CO2、残留的乙烯和残留的异丁烷的塔顶蒸气物流(112)，和
其中所述蒸馏系统包括：
-用于将所述原料流进料到用于将所述原料流(9)冷凝成冷凝物的冷凝器(13)和用于储存所述冷凝物的冷凝物容器(14)的进料管线(9)，
-所述蒸馏塔(3)，
-用于从所述蒸馏塔(3)移除所述塔底物流(16)的移除管线，与所述移除管线可操作地连接的并用于储存所移除的塔底物流的塔底物流储存容器(17)，和与所述侧线物流储存容器(17)可操作地连接的并用于从所述塔底物流储存容器移除塔底物流的移除管线(20)，
-用于从所述冷凝物容器(14)移除所述侧线物流(21)的移除管线，与所述移除管线可操作地连接的并用于储存所移除的侧线物流的侧线物流储存容器(22)，和与所述侧线物流储存容器(22)可操作地连接的并用于从所述侧线物流储存容器(22)移除包含异丁烷和残留量的乙烯的侧线物流(21)的移除管线(23)，
-用于从所述冷凝物容器(14)移除所述塔顶蒸气物流(112)的移除管线，
其特征在于所述蒸馏系统包括
-将所述移除管线(20)与所述侧线物流储存容器(22)连接的进料管线(25)。
19.权利要求16-18的蒸馏系统，包括：用于测量所述塔底物流储存容器(17)中塔底物流的液位和用于对所述塔底物流的至少一部分到所述侧线物流的进料进行调节的液位控制器(57)，和设置在所述连接管线(25)上并且与所述液位控制器(57)可操作地连接的阀门(40)。
20.权利要求16、17和19中任一项的蒸馏系统，其适合于实施权利要求1-4和6-15中任一项的方法。
21.权利要求18或19中任一项的蒸馏系统，其适合于实施权利要求5-10中任一项的方法。
Claims (20)
1.包含烯烃单体、共聚单体和烃稀释剂的含烃原料流(9)的分离方法，包括如下步骤：
-将所述原料流(9)送至蒸馏塔，和
-使所述原料流(9)经受蒸馏条件，从而
○移除包含基本上不含烯烃的烃稀释剂的塔底物流(16)，
○移除包含烃稀释剂的侧线物流(21)，和
○移除包含烯烃单体、烃稀释剂和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶蒸气物流(112)，
该方法的特征在于，该方法进一步包括所述塔底物流的至少一部分到所述侧线物流中的进料(25)步骤。
2.权利要求1的方法，包括如下步骤：
-从所述蒸馏塔移除所述塔底物流(16)和将所述塔底物流储存在塔底物流储存容器(17)中，
-从所述蒸馏塔移除所述侧线物流(21)和将所述侧线物流储存在侧线物流储存容器(22)中，
-从所述塔底物流储存容器(17)移除塔底物流(20)，和
-将从所述塔底物流储存容器(17)移除的塔底物流(20)的至少一部分进料到所述侧线物流储存容器(22)中。
3.权利要求2的方法，其中所述将从所述塔底物流储存容器(17)移除的塔底物流(20)的至少一部分进料到所述侧线物流储存容器(22)中的步骤通过如下步骤调节：
-测量所述塔底物流储存容器(17)中的所述塔底物流(16)的液位；
-将所述测量的液位与预定的液位比较，和
-当所述测量的液位超过所述预定的液位时，将从所述塔底物流储存容器(17)移除的塔底物流(20)的至少一部分进料到所述侧线物流储存容器(22)中。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其中在将所述原料流(9)引入到所述蒸馏塔(3)中之前将其冷凝，从而获得冷凝物，其中将所述冷凝物储存在冷凝物容器(14)中。
5.权利要求4的方法，其中从所述冷凝物容器(14)移除所述冷凝物并且将所述冷凝物的至少一部分作为回流物流(15)返回至所述蒸馏塔(3)。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其中从所述蒸馏塔(3)移除的所述塔底物流(16)的流量通过如下步骤进行调节：
-确定比率设定点(R’)，其等于B’/F’，其中B’为塔底物流(16)的流量，和F’为原料流(9)的流量，
-测量引入到所述蒸馏塔(3)中的原料流(9)的实际流量(F)，
-通过将实际的原料流流量(F)乘以所述比率设定点(R’)而计算塔底物流(16)的理论流量(B*)，
-测量从所述蒸馏塔(3)移除的塔底物流(16)的实际流量(B)，和
-对从所述冷凝物容器(14)去往所述蒸馏塔(3)的回流物流(15)的流量进行调节以使实际塔底物流流量(B)与理论塔底物流流量(B*)相适应。
7.权利要求6的方法，其中所述比率设定点低于或者等于1.0。
8.权利要求1-7中任一项的方法，包括使在所述蒸馏塔(3)中获得的所述塔底物流(16)的一部分在受控的蒸气流量下再沸腾(19)的步骤和将所述经再沸腾的部分(18)返回至所述蒸馏塔(3)的步骤。
9.权利要求8的方法，其中将所述蒸气流量作为所述蒸馏塔(3)中的温度的函数并且优选地作为位于所述塔(3)的下半部分中的塔板上的温度的函数进行控制。
10.权利要求1-9中任一项的方法，包括对蒸馏塔集液池(26)的液位进行控制的步骤。
11.权利要求1-10中任一项的方法，包括对从所述冷凝物容器(14)去往所述蒸馏塔(3)的所述回流物流(15)的流量进行控制的步骤。
12.权利要求1-11中任一项的方法，包括如下步骤：
a)在将所述原料流进料到蒸馏塔(3)中之前将所述原料流分离为：a1)包含共聚单体的塔底物流(5)，和a2)包含烃稀释剂、烯烃单体和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶物流(9)，和
b)将所述塔顶物流(9)进料到所述蒸馏塔(3)中。
13.权利要求1-11中任一项的方法，包括如下步骤：
a)在将所述原料流进料到蒸馏塔(3)中之前将所述原料流分离为：a1)包含共聚单体和烃稀释剂的塔底物流(5)，由此将所述塔底物流进一步分离为包含共聚单体的物流(7)和包含烃稀释剂的物流(6)，和a2)包含烃稀释剂、烯烃单体和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶物流(9)，和
b)将所述塔顶物流(9)进料到所述蒸馏塔(3)中。
14.权利要求1-13中任一项的方法，其中所述包含烯烃单体、共聚单体和烃稀释剂的含烃原料流(9)为由制备聚乙烯且优选地制备单峰或双峰聚乙烯的聚合过程所获得的流出物流。
15.权利要求1-14中任一项的方法，其中将经分离的烃稀释剂、烯烃单体和共聚单体再用于聚合过程中。
16.权利要求1-15中任一项的方法，其中所述烯烃单体为乙烯，所述共聚单体为1-己烯和所述烃稀释剂为异丁烷。
17.蒸馏系统，其包括蒸馏塔(3)，蒸馏塔(3)配置成将包含烯烃单体、共聚单体和烃稀释剂的含烃原料流(9)分离成：
-包含基本上不含烯烃的烃稀释剂的塔底物流(16)，
-包含烃稀释剂的侧线物流(21)，和
-包含烯烃单体、稀释剂和其它组分例如H2、N2、O2、CO、CO2和甲醛的塔顶蒸气物流(112)，
其中所述蒸馏系统包括：
-用于将所述原料流(9)进料到所述蒸馏塔(3)的进料管线，
-用于从所述蒸馏塔(3)移除所述塔底物流(16)的移除装置，与所述移除装置可操作地连接的并用于储存所移除的塔底物流的塔底物流储存容器(17)，和与所述塔底物流储存容器(17)可操作地连接的并用于从所述塔底物流储存容器(17)移除塔底物流的移除管线(20)，
-用于从所述蒸馏塔(3)移除所述侧线物流(21)的移除装置，与所述移除装置可操作地连接的并用于储存所移除的侧线物流的侧线物流储存容器(22)，和与所述侧线物流储存容器(22)可操作地连接的并用于从所述侧线物流储存容器(22)移除侧线物流的移除管线(23)，和
-用于从所述蒸馏塔(3)移除所述塔顶蒸气物流(112)的移除装置，
其特征在于所述蒸馏系统包括将所述移除管线(20)与所述侧线物流储存容器(22)连接的连接管线(25)。
18.权利要求17的蒸馏系统，包括：用于在将原料流(9)引入到所述蒸馏塔(3)中之前使所述原料流(9)冷凝的冷凝器(13)，和用于储存所述经冷凝的原料流的冷凝物容器(14)。
19.权利要求17或18的蒸馏系统，包括：用于测量所述塔底物流储存容器(17)中塔底物流的液位和用于对所述塔底物流的至少一部分到所述侧线物流的进料进行调节的液位控制器(57)，和设置在所述连接管线(25)上并且与所述液位控制器(57)可操作地连接的阀门(40)。
20.权利要求17-19中任一项的蒸馏系统，其适合于实施权利要求1-16中任一项的方法。
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