CN1041935A

CN1041935A - C2-料流的分离方法和装置

Info

Publication number: CN1041935A
Application number: CN89105517A
Authority: CN
Inventors: 彼得·克莱门斯·哈恩
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1988-10-05
Filing date: 1989-08-21
Publication date: 1990-05-09
Also published as: KR960007384B1; DE58906558D1; EP0362857A1; EP0362857B1; ES2049789T3; KR900006264A; DE3833795A1; CN1018544B

Abstract

本发明公开了一种分离C₂-料流的方法及装置，该料流除了作为主要组分的乙烯之外，还含有15-30％乙烷、1-3％乙炔和微量的丙烷/丙烯，籍在4至35巴的压力下进行精馏。这样得到仅由乙烯和乙炔组成的塔顶馏份和由乙烷和丙烷/丙烯组成的塔底组份。为能经济地制取纯净的乙烯和乙炔，建议用一种有机溶剂洗涤塔顶馏份，以分离乙炔并获取高纯度的乙烯，溶剂再生后，释放出被溶解的气体并回输至洗涤段，再生时放出的乙烯则混入C₂-料流中。

Description

本发明涉及一种分离C₂-料流的方法及装置，该料流除了作为主要组分的乙烯C₂H₄之外还含有15-30%的乙烷（C₂H₆）、1-3%的乙炔（C₂H₂）和微量的丙烷/丙烯，借助在4至35巴的压力下进行的精馏，得到一种由乙烯和乙炔组成的塔顶馏份及一种由乙烷和丙烷/丙烯组成的塔底馏份。

乙炔和乙烯都是工业有机化学的重要原料，因此人们力图制备尽可能纯的这些物料。

借助低温过程可从其中提取纯乙烯的气体混合物，是在高温下加入水蒸汽，使石油或天然气馏份热裂而制得的。例如，石脑油馏份的裂解使乙烯形成率比C₃/C₄链烯烃高。在这样得到的C₂-馏份中，C₂H₂的含量上升至C₂H₄的1-3%（重量）。

接着使该混合气体在一台或多台换热器中冷却，从而有一部分-主要是较高级烃-液化，在后接的分离器中予以分离。剩下的混合气体被逐级压缩至4至35巴之间的压力，从而各组分的冷凝从低温移向不太低的温度，并藉精馏分成乙烯塔顶馏份和乙烷塔底馏份。

至今常见的是，在C₂-馏份分馏之前用N-甲基吡咯烷酮（NMP）或二甲基甲酰胺（DMF）洗去乙炔，使C₂-馏份约含68-84%C₂H₄、14-30% C₂H₆和2%C₂H₂。乙炔溶于溶剂中并可以99.5%的纯度获得。

C₂H₂的这种分离技术已在“工业有机化学”，第3版，1988，化学出版社，K.Weissermel，H.J.Arpe，第104-105页中予以记述。

这种已知方法的明显缺点是，乙烷及丙烷/丙烯存在于C₂-馏份中，它们也附带地溶于洗涤溶剂中。因此还必须对这些组分另行汽提或脱气并使之回流。这就意味着要提高投资费用并增加生产成本。

因而，本发明的任务在于，提出一种本说明书开头所述类型的方法，由其可以简单而经济地制备高纯度的乙炔及乙烯。

该任务藉下述措施得以完成：使由乙烯和乙炔组成的塔顶馏份随后用一种有机溶剂洗涤以分离乙炔，该溶剂在吸收乙炔及部分共同溶入的乙烯后，释放出溶解的气体，得以再生，并回输至洗涤段，再生时释放出的乙烯则混入C₂-料流。

此时，最突出优点是再生分两步进行，其中首先借助于一座汽提-吸收塔释放出共同溶入的乙烯，由塔顶将其抽出并回输入C₂-料流，紧跟着通过汽提来脱除溶剂中仍载有的乙炔，并将溶剂回输至洗涤塔。

用这种方式非常明显地减少了回输到压缩机的气体量，因为所回输的仅仅是纯C₂H₄，而不是含有C₃H₆、C₃H₈、C₂H₆和C₂H₄的料流。通过减少流量可节省能量及投资费用，例如，在使用石脑油裂解混合气时至多可节省15%，而在使用乙烷裂解混合气时至多可节省30%。

与已有技术相比的另一个优点在于，回收C₂H₂的生产条件得以改善，这是因为C₂H₂由无C₃的气流中洗出，不再出现丙烯造成的干扰之故。

有机溶剂可以采用所有对C₂H₂（相当于C₂H₄）有选择性溶解能力的溶剂，其中按照本发明，使用二甲基甲酰胺（DMF）、丙酮或者N-甲基吡咯烷酮（NMP）特别便利。

按照本发明方法的另一种方案，规定在洗涤塔的上部抽出回流中所含的冷凝溶剂，并在该洗涤塔下部三分之一处C₂-料流进料点上方重予输入。该回流的分流最好也用来调节洗涤塔内的温度分布（Temperaturprofil），特别是用来降低下部洗涤段中由于释放溶解热所致的温度。另外，通过这种所谓的“旁路分流”，防止了洗涤塔上部的洗涤剂浓缩，由此保证了无溶剂的乙烯生产。

为了能从洗涤塔顶部采出所含乙炔和有机溶剂尽可能少的纯乙烯，洗涤可在4至35巴，最好9至16巴的压力和相宜的温度下便利地进行。

本发明还涉及一种实施该方法的装置，该装置包括一台压缩机2，一座蒸馏塔4，一座洗涤塔8，一个减压容器19，换热器18、29，一座汽提吸收塔22，一座汽提塔30，再沸器26、31，冷却器13、23、24、37、33、34以及相应地连接各个装置单元的管路。其中表明特征的是洗涤塔8由带升气管的塔盘10分成两部分，管路11由洗涤塔8的上部通入下部。藉此，下部洗涤塔段可设计得使乙炔中的乙烯含量达到规定要求，而同时将上部洗涤塔段设计得可藉液态乙烯进行的回洗，按规定要仅仅调节有机溶剂相对乙烯的含量。这样，可提纯乙烯产品，使乙炔和有机溶剂均低于可测极限（分别约30ppm和约1ppm），这在进一步的加工中是重要的，因为乙炔和例如DMF对催化剂是有毒性的。

按照本发明装置的进一步发展，在将再生后的溶剂送往汽提吸收塔22的管线25中安装了一个附加冷却器24，它用来降低有机溶剂在回输气中的损失，这又降低了生产成本，而且有时还降低投资费用。

在本发明的设置中，更为有利的是，用骤冷水强制循环使再沸器26运行，以便有可能实现汽提吸收塔22的最佳化稳定操作（即温度基本稳定），这最终对要获得的乙炔的纯度有有利的影响。

用本发明的方法可以连续地生产纯度至少为99.9%的乙炔，它可以直接用于进一步的化学过程中。

本发明与已有技术相比共有以下优点，即能够以最佳的低生产成本，特别是过程内的低能量和投资费用，获得高纯度的乙烯（对乙炔而言）和乙炔，两者均可连续直接地进一步加工处理。

下面用一个图示的实施例来进一步说明本发明。

按照图1，含68%乙烯、30%乙烷、1.9%乙炔和0.1%丙烷/丙烯的C₂-料流经管路1在8巴压力下输入压缩机2。压力为16巴的C₂-料流经管路3由压缩机2抽出并送入精馏塔4的下部三分之一区域。为了制造精馏所必需的液体和蒸汽，塔4在塔顶和塔底配备有冷却及加热蛇管5。由乙烷和丙烷/丙烯组成的塔底馏份（管6）离开塔4。所属的塔顶馏份由管7采出，它由97.3%乙烯和2.7%乙炔组成，接着将其送入洗涤塔8，在此借助于例如二甲基甲酰胺从乙烯流中洗去乙炔。DMF由管9加入，与上升的C₂-料流逆流吸收乙炔。洗涤塔8还有一块塔盘10，它将洗涤塔8分为两段，其中从带升气管的塔盘10上方引出一股分流11，即所谓的“旁路分流”，并在C₂-料流进料点（管7）上方将其再送入洗涤塔8。

由洗涤塔8的顶部抽出高纯度乙烯（管12），它在冷却13和部分冷凝14后部分作为回流送入洗涤塔8（管15），另一部分送向未示出的进一步加工处16。

另外，还可以经支管（虚线所示线路）将回流液15送入下面的洗涤段，以便辅助控制洗涤塔的温度分布。

经管线17由洗涤塔8的塔底抽出载有乙炔和共溶乙烯的DMF，将待再生的溶剂在换热器18加热，借助于减压容器19使之膨胀，这时一部分共同溶入的C₂H₄汽化逸出。它以附加的热力学分离级形式回输入洗涤塔8（管20）。

减压后的负载溶剂（管21）送入一个汽提吸收塔22，而在负载溶剂进料点的上方经管25送入再生过并过冷的（冷却器23、24）的溶剂。与此同时，在汽提吸收塔22的底部，借助于用骤冷水强制循环操作的再沸器26产生必需的汽提蒸汽。以此方式使负载的DMF脱去C₂H₄，从塔顶将其抽出（管27），回输至压缩机2。

由汽提吸收塔22的底部抽出（管28）还载有C₂H₄的DMF，它在换热器29后与再生过的溶剂逆流地从上面加入再生塔30。通过煮沸溶剂（再沸器31）放出C₂H₂。

接着经管线32借助于冷凝器33、34使再生塔30的塔顶气体从DMF中释放出来。冷凝液作为回流35加入再生塔30的顶部。

藉管线36从再生塔30的底部抽出完全再生的溶剂，它汇入管路25。

在已述再生溶剂的冷却级24、23、18、29之外，在管线25中还装一个冷却器37，它导走了该方法中不能回收的热能。

Claims

1、C₂-料流的分离方法，该料流除乙烯为主要组分之外还含有15-30%的乙烷、1-3%的乙炔和微量的丙烷/丙烯，藉在4至35巴的压力下进行精馏，得到由乙烯和乙炔组成的塔顶馏份以及由乙烷和丙烷/丙烯组成的塔底馏份，其特征是，接着用一种有机溶剂洗涤塔顶馏份，以分离乙炔，该溶剂吸收乙炔及部分共同溶入的乙烯后，释放出溶解的气体进行再生，并返回洗涤段，并将再生时释放出的乙烯与C₂料流相混合。

2、按权利要求1的方法，其特征是，用二甲基甲酰胺（DMF）、丙酮或N-甲基吡咯烷酮（NMP）作有机溶剂。

3、按权利要求1或2的方法，其特征是，在洗涤塔的上部抽出回流中所含的冷凝溶剂，并在该洗涤塔下部的三分之一处C₂-料流进料点上方重予输入。

4、按权利要求3的方法，其特征是，该回流的分流也用来控制洗涤塔中的温度分布。

5、按权利要求1或2的方法，其特征是，洗涤在4至35巴，最好在9至16巴的压力和相宜的温度下进行。

6、按权利要求3的方法，其特征是，洗涤在4至35巴，最好在9至16巴的压力和相宜的温度下进行。

7、按权利要求4的方法，其特征是，洗涤在4至35巴，最好在9至16巴液中仍载有的乙炔，并将溶剂回输至洗涤段。

8、按权利要求1的方法，其特征是，再生分两步进行，首先用汽提吸收塔释放出共溶的乙烯，将其从顶部抽出并回输至C₂-料流，接着通过汽提，脱除溶液中仍载有的乙炔，并将溶剂回输至洗涤段。

9、一种C₂-料流的分离方法中所用的装置，该装置包括一台压缩机（2），一座精馏塔（4），一座洗涤塔（8），一个减压容器（19），换热器（18，29），一座汽提吸收塔（22），一座汽提塔（30），再沸器（26，31），冷却器（13，23，24，37，33，34）以及用来连接各装置单元的相应管路，其特征是，洗涤塔（8）被带升气管的塔盘（10）分成两部分，而且管道（11）从洗涤塔（8）的上部通入下部。

10、按权利要求9的装置，其特征是，在将再生过的溶剂送向汽提吸收塔（22）的管线（25）中安装一台辅助冷却器（24）。

11、按权利要求9的装置，其特征是，再沸器（26）藉骤冷水强制循环来运行。