CN104870408A - 用于从乙烯物流除去轻组分的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明是用于从乙烯物流除去轻组分的工艺，包括：a)提供基本上包括乙烯、乙烷、CO、CO2、H2、CH4、C3+烃和任选地包括含氧化合物的干燥乙烯物流(A)；b)将所述物流(A)送至汽提器(也称作脱甲烷塔)以产生-基本上包括乙烯、CO、H2和CH4的顶部物流，-基本上包括乙烯、乙烷、CO2、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流，其中，将所述汽提器顶上的气相在通过制冷剂物流冷却的换热器中冷凝以得到第一气相和第一液相，在一个优选实施方式中，所述制冷剂物流由一种或多种C3或C4烃构成，有利地其由液态和气态丙烷或丙烯构成；将所述第一气相在通过液态乙烷或者液态乙烯冷却的换热器中冷凝以得到基本上包括乙烯、CO、H2和CH4的被称作顶部物流的第二气相、和第二液相，所述第一和第二液相作为所述汽提器的回流液。

Description

用于从乙烯物流除去轻组分的工艺
技术领域
本发明是用于从乙烯物流除去轻组分的工艺。任选地还除去含氧(oxygenated)污染物。
烯烃传统上由石油原料通过催化或者蒸汽裂化工艺制造。这些裂化工艺尤其是蒸汽裂化由多种烃原料产生轻烯烃，例如乙烯和/或丙烯。乙烯和丙烯是在用于制造塑料和其它化学品(化合物)的多种工艺中有用的重要的大宗石化产品。原油的有限供应和日益增长的成本已经促使寻找用于生产烃产品的替代工艺。
烯烃可通过相应醇的脱水制造。乙醇可通过碳水化合物的发酵、由合成气(CO和H2的混合物)或者任何其它工艺获得。生物质由来自活的有机体的有机物质构成，是世界上最主要的可再生能源。通过乙醇脱水产生的流出物基本上(主要，essentially)包括未转化的乙醇、水、乙烯、乙醛以及轻组分。乙醇被除去并且可被再循环至脱水反应器。剩余基本上包括乙烯、乙烷、CO、CO2、H2、CH4、C3+烃和任选地包括含氧化合物(oxygenate)的物流。在一种实施方式中，所述物流基本上包括乙烯、乙烷、CO、CO2、H2、CH4、C3+烃以及最高达1重量％的含氧化合物。乙烷+CO+CO2+H2+CH4+C3+烃对乙烯的重量比大多数时间小于20/80。轻组分CO、H2和CH4的除去可导致乙烯的损失。
在含氧化合物中，乙醛可在乙烯收取操作中导致问题，因此期望除去所述含氧化合物(如果有的话)。
背景技术
在生产乙烯的工艺中，将基本上包括乙烯、乙烷、CO、CO2、H2、CH4、C3+烃以及含氧化合物的待纯化物流送至汽提器(stripper)(也称作脱甲烷塔)以产生基本上包括CO、H2和CH4的顶部物流以及基本上包括乙烯、含氧化合物、乙烷、CO2和C3+烃的底部物流。轻组分的分离取决于它们在物流中的比例。如果轻组分的比例相对高，则将需要非常低的温度来将它们从乙烯物流分离，并且因此将需要冷物流。
以下现有技术已经描述了烯烃的纯化，但是它们需要碱洗或者用于除去含氧化合物的洗涤塔或者两者。
US 20030098281 A1描述了控制烯烃物流的水和/或含氧化合物浓度的方法。所述方法包括使所述烯烃物流与液体吸收剂接触。所述液体吸收剂选自多元醇、胺、酰胺、腈、杂环含氮化合物、以及其混合物。使基本上包括蒸汽、乙烯、丙烯和小于2重量％含氧化合物的气态物流在骤冷塔中冷凝。将所述骤冷塔的顶部物用苛性碱溶液洗涤以除去CO2，然后与所述液体吸收剂接触以除去所述含氧化合物。
WO 03 020670 A1提供用于从烯烃物流除去含氧组分例如乙醛、CO2和/或水的方法。其解释到，期望除去这样的含氧组分，因为它们可使用于进一步加工烯烃组合物的催化剂中毒。另外，某些含氧化合物例如乙醛的存在可在其它烯烃纯化单元例如酸气处理单元中导致结垢。所述方法包括提供包含乙烯、丙烯、C4+烯烃和乙醛的烯烃物流。将所述烯烃物流分离成第一馏分和第二馏分，其中所述第一馏分包括所述烯烃物流中存在的乙烯和/或丙烯的至少大部分，和所述第二馏分包括所述烯烃物流中存在的C4+烯烃和乙醛的至少大部分。然后将所述第一馏分通过氢氧化钠或氢氧化钾进行酸气处理。所述烯烃物流通过蒸馏进行分离，优选地，所述蒸馏为使用萃取剂的萃取蒸馏。优选的萃取剂是在1atm(0.1MPa)下具有至少38℃的平均沸点的极性组合物。甲醇是一种类型的优选萃取剂。
WO 03 020672 A1描述了从包含乙烯和/或丙烯的物流除去二甲基醚的方法。将所述烯烃物流传至水吸收塔，使用甲醇作为水吸收剂。甲醇和夹带的水、以及一些含氧烃被作为所述水吸收塔的底部物流收取，收取顶部烯烃并且将其送至蒸馏塔。所述蒸馏塔将乙烯和丙烯以及较轻沸点组分从二甲基醚和较重沸点组分(包括C4+组分和来自甲醇洗涤的剩余的甲醇)分离。向所述蒸馏塔添加另外的甲醇以在所述蒸馏塔中减少包合物和/或游离水形成。包含乙烯和丙烯的物流作为顶部物离开所述蒸馏塔并且包括二甲基醚和C4+组分的较重沸点组分作为底部物离开所述蒸馏塔。乙烯和丙烯然后流向碱洗塔。
WO 03 033438 A1描述了用于加工包含含氧化合物和水的烯烃物流的方法，包括：提供包含含氧化合物和水的烯烃物流；对所述烯烃物流进行除水；对该经除水的烯烃物流进行压缩；将所述烯烃物流用甲醇洗涤以从所述烯烃物流除去所述含氧化合物的至少一部分；使该经甲醇洗涤的烯烃物流与水接触；和对该与水接触过的烯烃物流进行分馏。将所收取的烯烃物流(用甲醇然后用水洗涤的)进一步送至碱洗和干燥步骤。所述包含含氧化合物和水的烯烃物流为MTO工艺的流出物。
EP 0 669 389描述了低温(cryogenic)乙烯收取系统，其中将包含乙烯的进料气体在分馏之前冷却和冷凝。特别地，该文献描述了利用如下的组合的改进方法：一个或多个分凝器，之后为一个或多个分馏塔(dephlegmator)。在该文献中，借助于两个脱甲烷塔进行纯化。第一脱甲烷塔117的顶部物流被直接传至第二脱甲烷塔119而没有任何其它处理。
US 6,444,869描述了用于从含氧化合物转化流出物物流生产乙烯的工艺。所述含氧化合物转化流出物物流包括氢气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和C4+烯烃。将该流出物压缩，处理以除去含氧化合物，传至二氧化碳除去区(在所述二氧化碳除去区中通过接触苛性碱溶液或者通过接触以常规方式与苛性碱溶液组合的胺溶液而吸收二氧化碳)以除去二氧化碳，干燥，然后通过脱乙烷塔和脱甲烷塔进行分馏。
US 2005-0283038 A1描述了用于从来自含氧化合物到烯烃转化反应的第一蒸气流出物物流产生烯烃物流的工艺，所述第一蒸气流出物物流包括C2和C3烯烃、C4烃、和C2-C6羰基化合物。在所述工艺中，调节所述第一蒸气流出物物流的温度和压力以产生具有约100psig-约350psig(790-2514kPa)的压力和约70°F-约120°F(21-49℃)的温度的第二蒸气流出物物流，所述第二蒸气流出物物流包含基于所述第一蒸气流出物物流中的C4烃的总重量的约50重量％或更多的C4烃。然后将所述第二蒸气流出物物流用液态含醇物流洗涤以产生第三蒸气流出物物流，然后将所述第三蒸气流出物物流用液态水洗涤以提供包括C2和C3烯烃以及约1.0重量％或更少的C2-C6羰基化合物的第四蒸气流出物物流。在这样的收取工艺的一种实施方式中，使所述第四蒸气流出物物流的至少部分与碱性组分例如苛性碱或者胺接触，以从其除去大部分的二氧化碳(从而从所述第四蒸气流出物物流除去“酸气”)，然后将该贫化了CO2的物流干燥。
发明内容
本发明是用于从乙烯物流除去轻组分的工艺，包括：
a)提供基本上包括乙烯、乙烷、CO、CO2、H2、CH4、C3+烃和任选地包括含氧化合物的干燥乙烯物流(A)，
b)将所述物流(A)送至汽提器(也称作脱甲烷塔)以产生
·基本上包括乙烯、CO、H2和CH4的顶部物流，
·基本上包括乙烯、乙烷、CO2、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流，其中，
将所述汽提器顶上的气相在通过制冷剂物流冷却的换热器中冷凝以得到第一气相和第一液相，
在一个优选实施方式中，所述制冷剂物流由一种或多种C3或C4烃构成，有利地，其由液态和气态丙烷或丙烯构成
将所述第一气相在通过液态乙烷或液态乙烯冷却的换热器中冷凝，以得到基本上包括乙烯、CO、H2和CH4的被称作顶部物流的第二气相，以及第二液相，
所述第一和第二液相作为所述汽提器的回流液。
已经发现，当待纯化物流中的轻组分的比例足够低时，汽提器顶上的冷凝器的冷却源可为液态丙烷或者液态丙烯并且仅少量的乙烯与所述轻组分一起逃逸。当待纯化物流中的轻组分的比例较高时，液态丙烷或丙烯不足够冷，较高部分的乙烯与所述轻组分一起逃逸。需要较冷的冷却源。代替使用比丙烷或丙烯冷的冷却源来使所述汽提器的整个顶部物冷凝，已经特别地发现，用液态丙烷或液态丙烯使所述冷凝器保持冷却并且插入使用液态乙烷或液态乙烯作为冷却源的后续冷凝器。
任选地，本发明的工艺包括另外的装置以除去含氧化合物以及CO2，并得到基本上纯的乙烯、有利地聚合物级乙烯。在所述工艺中，不存在用于除去CO2的碱洗并且不存在用于除去含氧化合物的洗涤塔。
所述工艺被称作基础(basic)工艺。
所述液态乙烷或液态乙烯实际上是液体和气体的混合物，并且所述制冷剂物流实际上是液体和气体的混合物例如液态和气态C3或C4烃的混合物。有利地，其由液态或气态丙烷或丙烯构成。
使用丙烷-丙烯混合物代替丙烷或丙烯不会背离本发明。
所述液态丙烷或液态丙烯压力有利地为0.3-2巴表压(30kPa表压-200kPa表压)。
所述液态乙烷或液态乙烯压力有利地为0.3-5巴表压(30kPa表压-500kPa表压)。
液态异丁烷压力有利地为0.3巴绝对压力-0.7巴绝对压力(30kPa绝对压力-70kPa绝对压力)。
所述汽提器顶上的气相冷凝器可以多种方式布置，条件是基本上包括乙烯、CO、H2和CH4的气相在最终离开该汽提器区之前通过液态乙烷或液态乙烯被冷却。
通过液态丙烷或液态丙烯冷却的冷凝器(第一冷凝器)和通过液态乙烷或液态乙烯冷却的冷凝器(第二冷凝器)可串联布置，离开第一冷凝器的气相传至第二冷凝器。可将它们布置在具有两组管的相同壳中，每种冷却流体一组管。
所述第一冷凝器可常规地布置有回流罐并且所述第二冷凝器在所述回流罐的出口中以将基本上包括乙烯、CO、H2和CH4的气相在最终离开汽提器区之前通过液态乙烷或液态乙烯冷却。
图1描述以上工艺的一种实施方式。将基本上包括乙烯、乙烷、CO、CO2、H2、CH4、C3+烃和任选地包括含氧化合物的干燥乙烯物流2送至汽提器。收取基本上包括乙烯、乙烷、CO2、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流4并且任选地将其送去进一步纯化。将所述汽提器顶上的气相在通过液态丙烷或液态丙烯冷却的换热器中冷凝以得到第一气相和在所述回流罐中收取的第一液相，将所述第一气相在通过液态乙烷或液态乙烯7冷却的换热器中冷凝以得到基本上包括乙烯CO、H2和CH4的被称作顶部物流的第二气相3以及在所述回流罐(也称作滗析器)中收取的第二液相。
在一种实施方式中，将汽提器的基本上包括乙烯、乙烷、CO2、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流进一步纯化以除去任选的含氧化合物以及CO2，并得到基本上纯的乙烯、有利地聚合物级乙烯。有利地，使乙烯的一部分膨胀以得到液态乙烯并且将所述液态乙烯作为冷却流体送去冷凝所述汽提器顶上的第一气相。有利地，使乙烯膨胀至0.3-5巴表压(30kPa表压-500kPa表压)的压力以得到气体和液体的冷混合物。在所述汽提器顶上的第一气相的冷凝期间，乙烯恢复至气相并且有利地被再循环。如果本发明的工艺涉及通过乙醇脱水生产乙烯，则可将来自所述冷凝器的处于低压的所述乙烯在脱水反应器出口和所述汽提器之间的任何点处再循环。
在第一实施方式中，所述基础工艺进一步包括(i)
c)将步骤b)的所述底部物流送至脱乙烷塔以产生
·基本上包括乙烷、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流，
·基本上由乙烯和CO2构成的顶部物流，
d)将步骤c)的所述顶部物送至固定床CO2吸附区以收取基本上没有CO2的乙烯物流，
或者(ii)
c1)将步骤b)的所述底部物流送至固定床CO2吸附区以收取基本上没有CO2的物流，然后将所述物流送至脱乙烷塔以产生
·基本上包括乙烷、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流，
·基本上由乙烯构成的顶部物流，所述乙烯基本上不含CO2。
以上工艺称作实施方式1。
有利地，在所述实施方式1中，使所述脱乙烷塔的回流罐(也称作滗析器)中的液态乙烯的一部分膨胀并且将其作为冷却流体送去冷凝所述汽提器顶上的第一气相。
在一种实施方式中，(A)中乙烷+CO+CO2+H2+CH4+C3+烃对乙烯的重量比小于10/90。
在一种实施方式中，(A)中乙烷+CO+CO2+H2+CH4+C3+烃对乙烯的重量比小于10/90并且高于0.1/99.9。
在一种实施方式中，(A)中乙烷+CO+CO2+H2+CH4+C3+烃对乙烯的重量比小于5/95。
在一种实施方式中，(A)中含氧化合物的比例为50wppm-10000wppm。
在一种实施方式中，(A)中含氧化合物的比例最高达3000wppm。
在一种实施方式中，(A)中含氧化合物的比例最高达2000wppm。
在一种实施方式中，(A)中H2的比例最高达2重量％。
在一种实施方式中，(A)中H2的比例最高达1重量％。
在一种实施方式中，(A)中H2的比例最高达0.5重量％。
在一种实施方式中，(A)中H2的比例最高达0.1重量％。
在一种实施方式中，(A)中CO2的比例最高达400体积ppm。
有利地，步骤a)处的“干燥乙烯物流”意味着小于5wppm、有利地小于3wppm和优选地小于1wppm的水含量。
在一种实施方式中，当所述干燥乙烯物流(A)已经通过乙醇脱水制得时，所述物流(A)基本上不含乙炔。
根据本发明处理的乙烯特别适合用作用于制造如下的原料：α-烯烃、乙苯/苯乙烯、环氧乙烷/乙二醇、二氯乙烯和相应聚合物，例如聚乙烯均聚物或共聚物(PE、EPR、EPDM等)，聚苯乙烯(PS)，使用丁二烯、异戊二烯、丙烯腈或者组合的苯乙烯共聚物(SBS、SIS、SBR、ABS、SAN)，聚酯(PET)和聚氯乙烯(PVC)。
在另一实施方式中，本发明涉及用于从乙烯物流除去轻组分的工艺，包括：
a)提供包括乙烯、乙烷、CO、CO2、H2、CH4、C3+烃和任选地包括含氧化合物的干燥乙烯物流(A)，
b)在优选为脱甲烷塔或汽提器的分离工具中从所述干燥乙烯物流(A)分离
-包括乙烯、CO、H2和CH4的顶部气态物流(B)，
-包括乙烯、乙烷、CO2、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流(C)，其中，
c)将所述顶部气态物流(B)冷却至-10℃到-45℃的温度以得到第一气态物流(D)和第一液态物流(E)，
d)将所述第一气态物流(D)冷却至比步骤c)的温度低的-10℃到-45℃的温度以得到包括乙烯、CO、H2和CH4的第二气态物流(F)，以及第二液态物流(G)，
e)将所述第一和第二液态物流(E)和(G)作为回流液送至所述分离工具。
在另一实施方式中，所述工艺由于如下而是卓越的：步骤c)的冷却用包括具有30kPa表压-200kPa表压的压力的液态和任选地气态烃C3-C4、更优选地液态和任选地气态丙烷和/或液态和任选地气态丙烯的混合物的制冷剂物流进行。
在另一实施方式中，所述工艺由于如下而是卓越的：步骤d)的冷却用处于30kPa表压-500kPa表压的压力的液态乙烷或液态乙烯进行。
在另一实施方式中，所述工艺由于如下而是卓越的：将基本上包括乙烯、乙烷、CO2、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流(C)进一步纯化以除去含氧化合物以及CO2，并得到优选为聚合物级乙烯的基本上纯的乙烯物流(H)。
在另一实施方式中，所述工艺由于如下而是卓越的：使所述基本上纯的乙烯物流(H)的一部分膨胀，优选地膨胀至0.3-5巴表压(30kPa表压-500kPa表压)的压力，以得到液体和任选地气体的冷混合物，使用所述液态乙烯作为制冷剂物流以冷却所述顶部气态物流(B)。
在另一实施方式中，所述工艺由于如下而是卓越的：在所述顶部气态物流(B)的冷却期间，所述基本上纯的乙烯物流(H)的乙烯恢复至气相并且被再循环。
在另一实施方式中，本发明涉及用于实施以上工艺的设备：
-用于从物流(A)分离出顶部气态物流(B)和底部物流(C)的第一分离器单元，其优选为脱甲烷塔或汽提器，
-用于将所述第一气态物流(C)从所述第一液态物流(D)分离的第二分离器单元，其优选为回流罐或汽提器，
-用于冷却所述顶部气态物流(B)的第一冷却单元，其优选为换热器，
-用于冷却所述第一气态物流(C)的第二冷却单元，其优选为换热器，
-用于将所述干燥乙烯物流(A)输送至所述第一分离器单元的工具、用于将所述顶部气态物流(B)输送至所述第一冷却单元的工具、用于将所述第一气态物流(D)输送至所述第二冷却单元的工具以及用于将所述第一和第二液态物流(E)和(G)输送至所述第一分离器单元的工具
上述的所有实施方式是联系在一起的并且应彼此结合地考虑。
具体实施方式
关于含氧污染物，也称作含氧化合物，可列举甲醇、乙醇、C3醇；醚例如二乙基醚和甲基乙基醚和二甲基醚；羧酸例如乙酸；醛例如乙醛；酮例如丙酮；和酯例如甲酯；和乙烯基衍生物。醇脱水中的特别成问题的含氧化合物污染物是醛。
关于步骤a)的乙烯物流(A)，其可源自乙醇的脱水。所述脱水可在一个或多个乙醇脱水反应器中进行。关于醇脱水，这样的工艺描述于WO-2009-098262、WO-2009-098267、WO-2009-098268和WO-2009-098269中，将其内容引入本申请中。本发明对于通过乙醇的脱水产生的乙烯的纯化是非常有效的。
所述脱水反应器的出口物基本上包括乙烯和蒸汽以及较少量的含氧化合物、乙烷、CO、CO2、H2、CH4和C3+烃。“较少量”意味着乙烷+CO+CO2+H2+CH4+C3+烃对乙烯的重量比小于20/80和大多数时间小于10/90。
首先将所述脱水反应器的出口物冷却，典型地在采用水作为骤冷介质的骤冷塔中冷却。在所述骤冷塔中，脱水反应器的出口物中包含的水的大部分被冷凝并且从该塔的底部作为液态水底部物流除去。将所述水底部物流的一部分在换热器中冷却并且作为骤冷介质再循环至所述骤冷塔的顶部。所述水底部物流的未作为骤冷介质再循环的部分可包含一部分含氧化合物和大部分未转化的乙醇(如果有的话)。可将所述物流在汽提塔(stripping column)中处理以收取纯的水物流。在典型地例如1-16巴绝对压力(0.1MPa绝对压力-1.6MPa绝对压力)的压力下从骤冷塔的顶部除去乙烯、含氧化合物、乙烷、CO、CO2、H2、CH4和C3+烃并且其被称作污染的乙烯物流。有利地将所述污染的乙烯物流相继地在一个或多个步骤中压缩和冷却以除去大部分的水，进一步供给至固定床干燥区并且最终供给至本发明的工艺。
在之前的压缩步骤中，所收取的水包含一部分溶解的含氧污染物和烃。污染的烃物流也可在第一压缩步骤之前冷却和进行水收取。在一种实施方式中，在压缩步骤之后的各冷却时以及在第一压缩步骤之前的冷却(如果有的话)时收取的水被送至汽提塔以产生基本上包括含氧污染物和烃的顶部物流以及基本上纯的水底部物流。任选地，将所述顶部物流烧掉以破坏所述含氧污染物和收取热量。
在所述压缩步骤之后，将所述污染的乙烯物流进一步供给至固定床干燥区并且最后供给至本发明的工艺。固定床干燥区本身是已知的。
关于汽提器，所述汽提器的目的是收取基本上包括H2、CH4和CO的顶部物。其有利地为蒸馏塔。
关于操作条件，烃蒸馏领域的技术人员能够考虑到去往所述汽提器的乙烯进料中的轻组分的比例以及冷却流体的热力学性质而选择操作条件。本工艺的基础是主要使用丙烷或丙烯来冷凝所述汽提器的顶部物并且通过用乙烷或乙烯冷却而“完成”该冷凝以减少在所述汽提器顶部物中与轻组分一起逃逸的乙烯的量。有利地，所述汽提器顶上的第二冷凝器中的冷却用能量部分(由乙烷或乙烯所供应的冷却用能量部分)最高达所述汽提器顶上所需要的总冷却用能量的10％。
所述汽提器必须处于高到足以在如下温度操作的压力，所述温度对于在顶上主要使用液态丙烷或液态丙烯作为冷却流体而言不太低。在40巴表压(4MPa表压)下操作的用于收取包括H2、CH4和CO的顶部物以及在底部的基本上液态的乙烯的汽提器具有约0到-10℃的顶部温度和约0℃的底部温度。在21巴表压(2.1MPa表压)下操作的相同的汽提器具有-30℃的顶部温度和约-24℃的底部温度。这些温度和压力是乙烯物流(A)中的H2、CH4和CO的比例的函数并且主要是H2的比例的函数。
关于物流(D)的温度即在所述汽提器顶上并且在所述第一冷凝器之后的温度，其范围从-5℃、-10℃或-15℃到-45℃、-40℃或-35℃。关于步骤c)的制冷剂物流的温度，其范围从-10℃、-15℃或-20℃到-50℃、-45℃或-40℃。关于步骤d)中使用的液态乙烷或乙烯的温度，其范围从-60℃、-65℃或-70℃到-80℃、-85℃或-90℃。
关于第一实施方式和固定床CO2吸附区，其可为任何能够选择性地除去CO2的组件(组分)。举例来说，其为使用分子筛或者碱性氧化物、负载的碱性氧化物、高表面积碳、有机金属框架组分(MOF)或其混合物的可获得的商业固定床吸附(PSA(变压吸附)或TSA(变温吸附))。所述分子筛优选为具有8元环(沸石A是其中之一)或者12元环(沸石X是其中之一)并且用碱金属、碱土金属或者镧系元素的阳离子交换过的低二氧化硅沸石。其它分子筛为结晶钛硅酸盐(ETS系列材料)。负载的碱性氧化物优选为负载于高表面积碳、氧化铝、二氧化硅、氧化锆或二氧化钛、粘土上的碱金属、碱土金属或者镧系元素的氧化物。取决于温度和压力，可用液态物流或者用气态乙烯物流进行CO2的除去。收取基本上没有CO2的物流。由于必须从乙烯除去仅痕量的CO2，因此优选的工艺循环是变热吸附(TSA)类型的。CO2的吸附可在两个或更多个固定床吸附剂上进行。所述固定床吸附剂一旦被CO2所饱和则可进行再生，同时将主要物流在另一吸附床或者任何组合上处理。在再生期间，解吸产生了可在任何其它地方处理的物流。在TSA工艺循环中，在用氮气吹扫被饱和的吸附剂的同时通过提高温度直至发生CO2的解吸而进行再生。最后，可将被饱和的吸附剂用新的吸附剂代替，并且被饱和的吸附剂或者被丢弃或者被异位再生以用于进一步使用。“基本上”必须根据乙烯的进一步用途进行解释。如果乙烯将要被聚合或者低聚，则CO2必须为1ppm体积或者更低并且优选为0.5ppm体积或更低。
在一种实施方式中，选择C2分流器(分离器，splitter)(也称作脱乙烷塔)的压力以具有这样的C2分流器/脱乙烷塔底部物温度：该温度使得不存在含氧化合物的低聚或聚合。举例来说，所述温度应不超过150℃并且有利地不超过100℃。该温度是压力以及含氧化合物+乙烷+C3+烃的混合物中的含氧化合物的比例的函数。含氧化合物的比例越高，温度越高。压力越高，温度越高。所述C2分流器/脱乙烷塔有利地为蒸馏塔。
根据第一实施方式的工艺描述于图2。基本上包括乙烯、乙烷、CO、CO2、H2、CH4、C3+烃和任选地包括含氧化合物的污染的乙烯物流(A)已经被干燥并且被送至汽提器(也称作脱甲烷塔)以产生
·基本上包括C2H4、CO、H2和CH4的顶部物流，
·基本上包括乙烯、乙烷、CO2、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流，
将所述汽提器的底部物流送至脱乙烷塔以产生
·基本上包括乙烷、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流，
·基本上由乙烯和CO2构成的顶部物流，
将脱乙烷塔的所述顶部物送至固定床CO2吸附区以收取基本上没有CO2的乙烯物流。使所述脱乙烷塔的回流罐(也称作滗析器)中的液态乙烯的一部分膨胀并且将其作为冷却流体送去冷凝所述汽提器顶上的第一气相。
在一种实施方式中，所述汽提器(脱甲烷塔)和所述C2分流器/脱乙烷塔在相同的压力下操作，除了在所述脱甲烷塔和所述C2分流器/脱乙烷塔之间的压力降用以输送流体以外。有利地，所述压力为15-45巴表压(1.5MPa表压-4.5MPa表压)。
在一个具体实例中，所述汽提器的压力为15-35巴表压(1.5MPa表压-3.5MPa表压)且所述脱乙烷塔和CO2吸附器的压力小约1或2巴表压(0.1MPa表压-0.2MPa表压)，其与由于管道和装置引起的压力降对应。在该压力范围中，在汽提器顶上并且在第一冷凝器之后的温度为-20到-30℃，在汽提器的底部上的温度为-15到-25℃，在脱乙烷塔顶上并且在冷凝器之后的温度为-30到-20℃并且在脱乙烷塔的底部上的温度为75到85℃。
在一个具体实例中，所述汽提器的压力为20-25巴表压(2.0MPa表压-2.5MPa)并且所述脱乙烷塔和CO2吸附器的压力小约1或2巴表压(0.1MPa表压-0.2MPa表压)，其对应于由于管道和装置引起的压力降。在该压力范围中，在汽提器顶上并且在冷凝器之后的温度为-22到-26℃，在汽提器的底部上的温度为-20到-24℃，在脱乙烷塔顶上并且在冷凝器之后的温度为-27到-22℃并且在脱乙烷塔的底部上的温度为78到82℃。
在另一具体实例中，所述汽提器的压力为30-45巴表压(3.0MPa表压-4.5MPa表压)并且所述脱乙烷塔和CO2吸附器的压力小约5-25巴表压(0.5MPa表压-2.5MPa表压)。有利地，所述脱乙烷塔的压力为15-30巴表压(1.5MPa表压-3.0MPa表压)。在该压力范围中，汽提器的顶部物在-20到-45℃的温度下冷凝，在汽提器的底部上的温度为-5到5℃，脱乙烷塔顶上的温度为-25到-35℃，在-25到-35℃的温度下冷凝并且在脱乙烷塔的底部上的温度为75到85℃。
优选地，所述汽提器的压力为25-35巴表压(2.5MPa表压-3.5MPa表压)并且所述脱乙烷塔和CO2吸附器的压力为20-25巴表压(2.0MPa表压-2.5MPa表压)。在该压力范围中，汽提器的顶部物在-10到-35℃的温度下冷凝，在汽提器的底部上的温度为-5到-25℃，脱乙烷塔顶上的温度为-28到-32℃，在-28到-32℃的温度下冷凝并且在脱乙烷塔的底部上的温度为50-80℃。
实施例
实施例1，根据本发明。
运行根据图2-3的工艺。结果示于下表1上：
表1
物流1是乙醇脱水之后的骤冷塔的出口物，将物流7在位于骤冷塔和汽提器之间的压缩区中再循环，如图3上所示。
产生25119kg C2H4，在物流3中损失73kg并且在物流6中损失59kg，这意味着损失约0.5％。
实施例2，对比。
运行根据图4的工艺。结果示于下表2上。
表2
表2续
通过与实施例1对比，在汽提器进料中存在少得多的轻组分，结果，在-24℃下冷却的冷凝器是足够的。为了在工艺侧上得到-24℃，冷却流体可为处于0.5巴表压的液态丙烷。汽提器顶部处的C2H4损失为78kg/h。于在汽提器顶部处具有73kg/h的C2H4损失的实施例1中，需要供给有处于-65℃的液态乙烯的第二冷凝器。
产生25091kg C2H4，在物流3中损失78kg并且在物流4中损失18kg，这意味着损失约0.5％。

Claims (19)

1.用于从乙烯物流除去轻组分的工艺，包括：
a)提供包括乙烯、乙烷、CO、CO2、H2、CH4、C3+烃和任选地包括含氧化合物的干燥乙烯物流(A)，
b)将所述物流(A)送至也称作脱甲烷塔的汽提器以产生
·包括乙烯、CO、H2和CH4的顶部物流，
·包括乙烯、乙烷、CO2、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底
部物流，其中，
将汽提器顶上的气相在通过制冷剂物流冷却的换热器中冷凝以得到第一气相和第一液相，
将所述第一气相在通过液态乙烷或液态乙烯冷却的换热器中冷凝以得到第二液相，以及包括乙烯、CO、H2和CH4的被称作顶部物流的第二气相，
所述第一和第二液相为所述汽提器的回流液。
2.根据权利要求1的工艺，其中所述制冷剂物流包括具有30kPa表压-200kPa表压的压力的液态和任选地气态烃C3-C4、优选液态和任选地气态丙烷和/或液态和任选地气态丙烯的混合物。
3.根据前述权利要求任一项的工艺，其中所述液态乙烷或液态乙烯压力为30kPa表压-500kPa表压。
4.根据前述权利要求任一项的工艺，其中将所述汽提器的包括乙烯、乙烷、CO2、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流进一步纯化以除去含氧化合物以及CO2，并得到优选为聚合物级乙烯的纯的乙烯。
5.根据权利要求4的工艺，其中使乙烯的一部分膨胀，优选地膨胀至30kPa表压-500kPa表压的压力，以得到液态乙烯，和将所述液态乙烯作为冷却流体送去冷凝所述汽提器顶上的第一气相。
6.根据权利要求5的工艺，其中在所述汽提器顶上的第一气相的冷凝期间，乙烯恢复至气相并且被再循环。
7.根据权利要求6的工艺，其中物流(A)的乙烯是通过乙醇脱水制造的并且将来自所述冷凝器的处于低压的所述乙烯在脱水反应器出口和所述汽提器之间的任何点处再循环。
8.根据权利要求1-3任一项的工艺，进一步包括：
(i)
c)将步骤b)的所述底部物流送至脱乙烷塔以产生
·包括乙烷、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流，
·由乙烯和CO2构成的顶部物流，
d)将步骤c)的所述顶部物送至固定床CO2吸附区以收取没有CO2的乙烯物流，
或者(ii)
c1)将步骤b)的所述底部物流送至固定床CO2吸附区以收取没有CO2的物流，然后将所述物流送至脱乙烷塔以产生
·包括乙烷、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流，
·由没有CO2的乙烯构成的顶部物流。
9.根据权利要求8的工艺，其中使所述脱乙烷塔的回流罐中的液态乙烯的一部分膨胀，优选地膨胀至30kPa表压-500kPa表压的压力，以得到气体和液体的冷混合物，并且将其作为冷却流体送去冷凝所述汽提器顶上的第一气相。
10.根据权利要求9的工艺，其中在所述汽提器顶上的第一气相的冷凝期间，乙烯恢复至气相并且被再循环。
11.根据权利要求10的工艺，其中物流(A)的乙烯是通过乙醇脱水制造的并且将来自所述冷凝器的处于低压的所述乙烯在脱水反应器出口和所述汽提器之间的任何点处再循环。
12.根据前述权利要求任一项的工艺，其中所述干燥乙烯物流(A)源自乙醇的脱水。
13.用于从乙烯物流除去轻组分的工艺，包括：
a)提供包括乙烯、乙烷、CO、CO2、H2、CH4、C3+烃和任选地包括含氧化合物的干燥乙烯物流(A)，
b)在优选为脱甲烷塔或汽提器的分离工具中从所述干燥乙烯物流(A)分离
-包括乙烯、CO、H2和CH4的顶部气态物流(B)，
-包括乙烯、乙烷、CO2、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流(C)，其中，
c)将所述顶部气态物流(B)冷却至-10℃到-45℃的温度以得到第一气态物流(D)和第一液态物流(E)，
d)将所述第一气态物流(D)冷却至比步骤c)的温度低的-10℃到-45℃的温度以得到包括乙烯、CO、H2和CH4的第二气态物流(F)，以及第二液态物流(G)，
e)将所述第一和第二液态物流(E)和(G)作为回流液送至所述分离工具。
14.根据权利要求13的工艺，其中步骤c)的冷却用包括具有30kPa表压-200kPa表压的压力的液态和任选地气态烃C3-C4、更优选液态和任选地气态丙烷和/或液态和任选地气态丙烯的混合物的制冷剂物流进行。
15.根据前述权利要求13-14任一项的工艺，其中步骤d)的冷却用处于30kPa表压-500kPa表压的压力的液态乙烷或液态乙烯进行。
16.根据前述权利要求13-15任一项的工艺，其中将包括乙烯、乙烷、CO2、C3+烃和任选地包括含氧化合物的底部物流(C)进一步纯化以除去含氧化合物以及CO2，并得到优选为聚合物级乙烯的纯的乙烯物流(H)。
17.根据权利要求14-16的工艺，其中使所述纯的乙烯物流(H)的一部分膨胀，优选地膨胀至30kPa表压-500kPa表压的压力，以得到液体和任选地气体的冷混合物，使用所述液态乙烯作为制冷剂物流来冷却所述顶部气态物流(B)。
18.根据权利要求17的工艺，其中在所述顶部气态物流(B)的冷却期间，所述纯的乙烯物流(H)的乙烯恢复至气相并且被再循环。
19.用于实施根据权利要求13-18任一项的工艺的设备，包括：
-用于从物流(A)分离出所述顶部气态物流(B)和所述底部物流(C)的第一分离器单元，其优选为脱甲烷塔或汽提器，
-用于将所述第一气态物流(C)从所述第一液态物流(D)分离的第二分离器单元，其优选为回流罐或汽提器，
-用于冷却所述顶部气态物流(B)的第一冷却单元，其优选为换热器，
-用于冷却所述第一气态物流(C)的第二冷却单元，其优选为换热器，
-用于将所述干燥乙烯物流(A)输送至所述第一分离器单元的工具、用于将所述顶部气态物流(B)输送至所述第一冷却单元的工具、用于将所述第一气态物流(D)输送至所述第二冷却单元的工具以及用于将所述第一和第二液态物流(E)和(G)输送至所述第一分离器单元的工具。
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