CN105693450A - 用于生产烯烃的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
用于生产烯烃的方法和系统，包括：使第一正烷烃脱氢以产生第一流出物；以及使第一异构烷烃或第二正烷烃的至少一种脱氢以产生第二流出物。所述第一流出物和所述第二流出物可被压缩并供给至共用分离系统以将所述流出物分离为两种或更多种馏分。在一些实施方式中，所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的每一个包括两个反应器，每一个所述反应区的一个反应器在脱氢周期中运行，一个反应器在再生周期中运行，以及一个反应器在吹扫或排空/还原周期中运行。脱氢周期中的所述反应器是交错操作的，以使所述反应器的吹扫周期、再生周期、或排空/还原周期可不重叠。
Description
技术领域
本文所公开的实施方式总体上涉及一种生产烯烃和二烯烃的改进方法，所述烯烃和二烯烃包括丙烯、异丁烯、正丁烯和丁二烯,以及在一些实施方式中的异戊烯和异戊二烯。
背景技术
烯烃和二烯烃的烃类化合物用来生产多种石油化工产品，比如聚合物、发动机燃料共混添加剂和其他产品。每个分子中具有2至5个碳原子的短链饱和烃类化合物，通常经历脱氢反应以形成相应的烯烃。所述烯烃反过来可被用于异链烷烃的烷基化、醇类化合物的醚化以制取发动机燃料共混添加剂，或作为单体用以生产各种聚合物材料。烯烃也可经历后续脱氢而成为二烯烃。
一种尤为有用的烯烃是丙烯，其可通过丙烷的脱氢来生产。丙烯是世界的第二大的石油化工商品，且用在聚丙烯、丙烯腈、丙烯酸、丙烯醛、环氧丙烷和二醇类化合物、增塑剂羰基醇、异丙苯、异丙醇和丙酮的生产中。丙烯生产的增长主要受聚丙烯工业需求的驱使，聚丙烯用在如包装材料和户外服装的日常用品中。其他有用的烯烃包括正丁烯、异丁烯和异戊烯，其具有同等多样的终端用途。
一种尤为有用的二烯烃是丁二烯，其可通过正丁烯的脱氢来生产。丁二烯主要在聚合物的生产中用作化学中间体和单体，所述聚合物比如合成橡胶和弹性体，包括丁苯橡胶(SBR)、聚丁二烯橡胶(PBR)、聚氯丁烯(氯丁橡胶)和丁腈橡胶(NR)。另一种有用的二烯烃是异戊二烯。异戊二烯的主要应用包括用作生产聚异戊二烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)和丁基橡胶的单体。
所需的烯烃和二烯烃的产品，如丙烯、异丁烯、正丁烯、丁二烯、异戊烯和异戊二烯通常在分离的、非一体化的多个系统中生产，一个系统用于从丙烷生产丙烯，一个系统用于从异丁烷生产异丁烯，第三系统用于从正丁烷生产正丁烯和/或丁二烯(或从正丁烯生产丁二烯)，以及第四系统用于从异戊烷生产异戊烯和/或异戊二烯。虽然有人提出在单一的反应器中同时对丙烷、异丁烷和正丁烷进料联合处理，但是当将所述进料合并并且一起处理时反应器的性能通常下降。这是由于反应条件(温度、压力、空间速度等)只能被选择以使对于所述产品之一的选择性、转化率和能耗之间的关系得到优化，并且因此，其他的产品是在非最优条件下进行生产。
发明内容
本文公开的实施方式提供用于C3、C4和C5烯烃和二烯烃的一体化联合生产。如将在以下进一步所描述的，本文所述的一体化方法和系统与那些非一体化系统相比，可以改善单独的处理系统的反应效率同时降低元件数(piececount)。
在一方面，本文所公开的实施方式涉及一种用于生产烯烃的方法。所述方法可以包括使第一正烷烃在第一脱氢反应区脱氢以产生包括第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种的第一流出物。所述方法也可以包括使第一异构烷烃和第二正烷烃中的至少一种在第二脱氢反应区脱氢以产生包括第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种的第二流出物。所述第一流出物和第二流出物可被压缩并供给至共用分离系统以将所述第一烯烃、所述第一异构烯烃或第一二烯烃、未反应的第一正烷烃、第一异构烷烃或第二正烷烃、以及轻质副产物或重质副产物分离为两种或更多种馏分。
在一些实施方式中，所述第一正烷烃是丙烷，所述第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种是丙烯，所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种是异丁烷，以及所述第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种是异丁烯。在其他实施方式中，所述第一正烷烃是丙烷，所述第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种是丙烯，所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种是正丁烷，以及所述第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种是正丁烯和丁二烯的至少一种。而在其他实施方式中，所述第一正烷烃是正丁烷，所述第一烯烃和第一二烯烃的至少一种是正丁烯和丁二烯的至少一种，所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种是异丁烷，以及所述第一异构烯烃是异丁烯。而在其他实施方式中，所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种为正丁烷和异丁烷，所述第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种为异丁烯、正丁烯和丁二烯的至少一种，所述第一正烷烃为丙烷，以及所述第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种为丙烯。
所述方法还可以包括使第二异构烷烃和第三正烷烃的至少一种在第三脱氢反应区脱氢以产生包括第二异构烯烃、第三正烯烃和第三二烯烃的至少一种的第三流出物；所述第三流出物可被压缩并供给到所述共用分离系统。在一些实施方式中，所述第一正烷烃为丙烷，所述第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种为丙烯，所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种为正丁烷和异丁烷的至少一种，以及所述第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种为正丁烯、异丁烯和丁二烯的至少一种；所述第二异构烷烃和第三正烷烃的至少一种为异戊烷，以及所述第二异构烯烃、第三正烯烃和第三二烯烃的至少一种为异戊烯和异戊二烯的至少一种。在其他实施方式中，所述第一正烷烃为丙烷，所述第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种为丙烯，所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种为异丁烷,以及所述第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种为异丁烯；所述第二异构烷烃和第三正烷烃的至少一种为正丁烷，以及所述第二异构烯烃、第三正烯烃和第三二烯烃的至少一种为正丁烯和丁二烯的至少一种。
所述方法还可以包括：使第三异构烷烃在第四脱氢反应区脱氢以产生包括第三异构烯烃和第四二烯烃的至少一种的第四流出物；压缩所述第四流出物；并将所述第四流出物供给至所述共用分离系统。在一些实施方式中，所述第一正烷烃为丙烷，所述第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种为丙烯，所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种为正丁烷，以及所述第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种为正丁烯和丁二烯的至少一种；所述第二异构烷烃和第三正烷烃的至少一种为异丁烷，以及所述第二异构烯烃、第三正烯烃和第三二烯烃的至少一种为异丁烯；以及所述第三异构烷烃为异戊烷，以及所述第三异构烯烃和第四二烯烃的至少一种为异戊烯和异戊二烯的至少一种。
在一些实施方式中，比如其中所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的每一个包括两个反应器，所述方法可以包括：在脱氢周期中，操作每一个反应区的一个反应器；在再生周期中，操作一个反应器；以及在吹扫或排空/还原周期中，操作一个反应器。在一些实施方式中，可以将来自所述吹扫周期中的反应器的包括蒸汽和烃的流出物与所述第二流出物合并。将所述吹扫流出物和所述第二流出物中的蒸汽与烃分离，如通过在压缩机级间冷却器中冷凝所述蒸汽。在一些实施方式中，所述方法还可包括：顺序操作两个或更多个以平行流排列的阀门以按要求将空气、蒸汽和不反应物(inerts)从共用再生系统提供至处于所述再热/再生周期中的反应器和所述吹扫/排空/还原周期中的反应器，以及按要求将丙烷、正丁烷、异丁烷或异戊烷提供至处于所述脱氢周期中的反应器。处于所述脱氢周期中的反应器可以是交错操作的，使得所述反应器的吹扫周期、再生周期或排空/还原周期不重叠。
在一些实施方式中，如其中所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的每一个包括四个反应器，所述方法可包括：在脱氢周期中，操作每一个反应区中的两个反应器；在再生周期中，操作每一个反应区中的一个反应器；以及，在吹扫或排空/还原周期中操作每一个反应区中的一个反应器。在一些实施方式中，在所述脱氢周期中的反应器是交错操作的，以使得每一个所述反应区中的反应器的吹扫周期、再生周期或排空/还原周期不重叠。
在一些实施方式中，如其中所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的每一个包括五个反应器，所述方法可包括在脱氢周期中操作每一个反应区中的两个反应器；在再生周期中操作每一个反应区中的两个反应器；以及在吹扫或排空/还原周期中操作每一个反应区中的一个反应器。在一些实施方式中，所述脱氢和再生周期中的反应器是交错操作的，以使每一个所述反应区中的反应器的吹扫周期或排空/还原周期不重叠。
在另一方面，本文公开的实施方式涉及一种用于生产烯烃的系统，所述系统可以包括第一脱氢反应区，用来使第一正烷烃脱氢以产生包含第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种的第一流出物，以及第二脱氢反应区，用来使第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种脱氢以产生包含第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种的第二流出物；所述系统还可包括一个或多个压缩机，用来压缩所述第一流出物和所述第二流出物；以及共用分离系统，用来将所述第一流出物和所述第二流出物分离为两种或更多种馏分。
在一些实施方式中，所述系统还可包括：第三脱氢反应区，用来使第二异构烷烃和第三正烷烃的至少一种脱氢以产生包含第二异构烯烃、第三正烯烃和第三二烯烃的至少一种的第三流出物。可以提供流体管道，用来将所述第三流出物供给至所述共用分离系统。
在一些实施方式中，所述系统，还可包括：第四脱氢反应区，用来使第三异构烷烃脱氢以产生包含第三异构烯烃和第四二烯烃的至少一种的第四流出物。可提供流体管道，用来将所述第四流出物供给至所述共用分离系统。
在一些实施方式中，如其中所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的每一个包括两个反应器，所述系统还包括控制系统，其被配置用来：在脱氢周期中操作每一个反应区中的一个反应器；在再生周期中操作一个反应器；以及在吹扫或排空/还原周期中操作一个反应器。
在一些实施方式中，所述系统还可包括混合装置，用来将来自所述吹扫周期中的反应器的包含蒸汽和烃的流出物与所述第二流出物合并；以及分离系统，用来将吹扫流出物和所述第二流出物中的蒸汽与烃分离。所述分离系统可包括，例如压缩机级间冷却器。
在一些实施方式中，所述控制系统可进一步被配置用来顺序操作两个或更多个以平行流排列的阀门，以按要求将空气、蒸汽和不反应物从共用再生系统提供至处于所述再热/再生周期中的反应器或所述吹扫/排空/还原周期中的反应器中，以及按要求将丙烷、正丁烷和异丁烷提供至处于所述脱氢周期中的反应器中。所述控制系统可进一步被配置为以交错周期操作处于所述脱氢周期中的反应器，以使所述反应器的吹扫周期、再生周期或排空/还原周期不重叠。
在一些实施方式中，如其中所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的每一个包括四个反应器，所述系统还包括控制系统，其被配置用来：在脱氢周期中操作每一个反应区中的两个反应器；在再生周期中操作每一个反应区中的一个反应器；以及在吹扫或排空/还原周期中操作每一个反应区中的一个反应器。所述控制系统进一步被配置为以交错周期操作处于所述脱氢周期中的反应器，以使每一个反应区中的所述反应器的吹扫周期、再生周期或排空/还原周期不重叠。
在又一方面，本文公开的实施方式涉及一种用于生产烯烃的方法。所述方法可包括：使丙烷在第一脱氢反应区脱氢以产生包含丙烯的第一流出物；使异丁烷在第二脱氢反应区脱氢以产生包含异丁烯的第二流出物。可在间接热交换器中冷却所述第一流出物以产生蒸汽和冷却的第一流出物；以及可在间接热交换器中冷却所述第二流出物以产生蒸汽和冷却的第二流出物。通过与所述冷却的第一流出物间接热交换可加热供给至所述第一脱氢反应区中的丙烷；以及通过与所述冷却的第二流出物间接热交换可加热供给至所述第二脱氢反应区中的异丁烷。将所述第一流出物和所述第二流出物压缩、混合并供给至共用分离系统中以回收乙烯馏分、丙烯馏分、丙烷馏分、至少一种C4馏分以及含有重质副产品的一种或多种馏分。在一些实施方式中，所述方法还可包括将正丁烷供给至所述第二脱氢反应区以产生包含异丁烯和丁二烯的所述第二流出物。
其他方面和优势从以下描述和所附权利要求中将是显而易见的。
附图说明
图1为周期定序器显示器示出根据本发明所公开实施方式的四反应器系统联合生产丙烯和异丁烯的周期操作；
图2为周期定序器显示器示出根据本发明所公开实施方式的八反应器系统联合生产丙烯和异丁烯的周期操作；
图3为周期定序器显示器示出根据本发明所公开实施方式的十反应器系统联合生产丙烯和异丁烯的周期操作；
图4为根据本发明实施方式的丙烯和异丁烯联合生产方法的框图；
图5为根据本发明实施方式的丙烯、异丁烯和丁二烯联合生产方法的简化工艺流程图；
图6为根据本发明实施方式的丙烯、异丁烯、正丁烯和丁二烯联合生产方法的简化工艺流程图；
图7为根据本发明实施方式的方法的简化工艺流程图。
具体实施方式
本发明所公开的实施方式总体涉及一种用于联合生产烯烃的改进方法，所述烯烃包括丙烯、异丁烯和正丁烯，在一些实施方式中包括异戊烯；一种用于联合生产二烯烃的改进方法，所述二烯烃包括丁二烯和异戊二烯；以及一种用于联合生产烯烃和二烯烃的新型一体化生产方法，所述烯烃和二烯烃包括丙烯、异丁烯、正丁烯、丁二烯，以及在一些实施方式中包括异戊烯和异戊二烯。更具体而言，本发明的实施方式涉及一种用于联合生产C3烯烃、C4烯烃和二烯烃，以及C5烯烃和二烯烃的一体化生产方法。
根据本发明的实施方式，用于生产烯烃的方法可以包括使丙烷在第一脱氢反应区脱氢以产生第一流出物，所述第一流出物包括丙烯、未反应丙烷和由于裂化可能形成的任意轻质副产物，以及由于低聚反应可能形成的重质副产物。可以以将最小量的(如小于1wt％或杂质量的)正丁烷或不将正丁烷供给至第二脱氢区，而使异丁烷在第二脱氢反应区脱氢以产生第二流出物，所述第二流出物包括异丁烯，未反应异丁烷，以及轻质副产物和重质副产物。可将流出物合并并且压缩，或可选择地分别压缩，并供给至共用分离系统以回收目标产品，其可包括丙烯和异丁烯以及其他由不完全或副反应产生的其他馏分。
在一些实施方式中，可使丙烷在第一脱氢反应区脱氢，以及以将最小量的(如小于1wt％或杂质量的)异丁烷或不将异丁烷供给至所述第二脱氢区而使正丁烷在第二脱氢反应区脱氢以产生第二流出物，所述第二流出物包括丁二烯和/或正丁烯、未反应正丁烷，以及轻质副产物或重质副产物。在这种实施方式中，第二脱氢反应区的操作可被优化用以转化正丁烷成为丁二烯/正丁烯。在这种实施方式中，第二脱氢反应区的操作可被优化用以最大化生产丁二烯和最小化生产正丁烯，或最大化生产正丁烯和最小化生产丁二烯，或介于这些极限之间生产丁二烯和正丁烯的任意混合物。
在其他实施方式中，可使丙烷在第一脱氢反应区脱氢以及使异丁烷和正丁烷的混合物在第二脱氢反应区脱氢。在这种实施方式中，第二脱氢反应区的操作可在适合异丁烷转化为异丁烯的条件下或在适合正丁烷转化为丁二烯和/或正丁烯的条件下进行。
在其他实施方式中，可使异丁烷在第一脱氢反应区脱氢以及使正丁烷在第二脱氢反应区脱氢。在这种实施方式中，第一脱氢反应区的操作可在适合异丁烷转化为异丁烯的条件下进行以及第二脱氢区可在适合正丁烷转化为丁二烯和/或正丁烯的条件下进行。
若是需要丙烯、异丁烯和丁二烯/正丁烯的联合生产，所述方法也可包括将丙烷供给至第一脱氢反应区、将异丁烷供给至第二反应区、以及将正丁烷供给至第三脱氢反应区以产生含有丙烯和未反应丙烷的第一流出物，含有异丁烯和未反应异丁烷的第二流出物，以及含有丁二烯、正丁烯和未反应正丁烷的第三流出物。所述第一、第二和第三流出物可被分别或共同压缩并供给至共用分离系统，用来回收目标产物和包括丙烯馏分、异丁烯馏分、丁二烯馏分和/或正丁烯馏分的再循环馏分。
而在其他实施方式中，如C5烃被处理的实施方式，所述方法可包括使异戊烷在第二、第三或第四脱氢反应区脱氢以产生包括异戊烯和/异戊二烯的第二、第三或第四流出物。在脱氢周期期间，经过一段时间后，随着脱氢反应的进行，催化剂床的热量被吸热反应吸收，催化剂床的温度逐渐降低。该温度的降低加上沉积在催化剂上的焦使其产生目标产物的能力降低。为了去除焦并使催化剂床恢复必须的热量，需要用热空气对催化剂进行周期性再热。同样，各脱氢反应区可包括两个或更多个平行操作的反应器，其中一个反应器可进行烯烃和/或二烯烃的生产而另一个反应器正在被吹扫，并且使催化剂在被带回烯烃和/或二烯烃的生产线之前再生和再热到所需的反应器温度。
在单独反应区中反应器的周期操作提供了对该方法的一些优化，增加了总体运转时间。本文实施方式可通过整合各个反应区之中反应器的周期操作来进一步增强；再生设备(空气压缩机、空气加热器、管道、阀门等)可与各反应器而不仅仅是特定反应区的反应器相平行。以这种方式，空气、蒸汽和不反应物供给系统的尺寸可相对最小量的反应器而定以降低整个系统的资金和操作成本。
例如，第一脱氢反应区和第二脱氢反应区各自可包括两个脱氢反应器。反应器的周期操作可包括：在脱氢周期内操作各反应区中的一个反应器；在再生周期内操作一个反应器；以及在吹扫或排空/还原周期内操作一个反应器。两个反应器的脱氢周期也可交错进行。
如上所述，周期操作的结果是操作四个反应器使得不存在反应器在各自的蒸汽吹扫周期中重叠，在各自的再热/再生周期中重叠，以及在各自的排空/还原周期中重叠。处于脱氢周期中的反应器的操作是交错的，以使反应器的吹扫周期、再生周期或排空/还原周期不重叠(即，不存在两个反应器同时被吹扫，不存在两个反应器同时再生，以及不存在两个反应器同时被排空/还原)。这便于使用共用反应器循环设备提供蒸汽、空气和不反应物。
这种周期操作还使得能够在蒸汽吹扫周期中调控烃的回收成为可能。例如，在将来自C4脱氢反应器的第二流出物压缩之前,可将来自处在吹扫周期的反应器并包括蒸汽和烃的流出物流与所述第二流出物合并,随后吹扫蒸汽通过在下游产物压缩机级间冷却器中冷凝而被除去。
为便于周期操作，此处的工艺可以包括按要求顺序操作两个或更多个以平行流排列设置的阀门，用以将空气、蒸汽和不反应物从共用再生系统提供至处于再热/再生周期的反应器和处于吹扫/排空/还原周期的反应器，以及将丙烷、正丁烷和异丁烷按要求提供至处于脱氢周期的反应器。
图1中示出了上述包含多个反应区的周期操作，其中所述系统包括四个反应器——反应器1和反应器2为丙烷脱氢反应器，以及反应器3和反应器4为异丁烷脱氢反应器。
在以上对四反应器系统(两个反应区，各自两个反应器)描述的同时，如图2所示，类似的周期操作可在八反应器系统(两个反应区，各自四个反应器)中实施，其中所述第一脱氢反应区和第二脱氢反应区各自包括四个反应器，所述方法可以包括：在脱氢周期内操作每个反应区的两个反应器；在再生周期内操作每个反应区的一个反应器；以及在吹扫或排空/还原周期内操作每个反应区的一个反应器。
在所述八反应器系统中，两个反应器，每个反应区一个，可以具有重叠的顺序(反应器1和反应器5，反应器2和反应器6，等)，但是不存在在同一个反应区中的两个反应器具有重叠的吹扫周期、再生周期或排空/还原周期(即，不存在在同一个反应区——丙烷脱氢反应区或异丁烷脱氢反应区——中的两个反应器同时被吹扫，两个反应器同时再生以及两个反应器同时被排空/还原)。
在以上对四反应器系统(两个反应区，各自两个反应器)描述的同时，如图3所示，类似的周期操作可在十反应器系统(两个反应区，各自五个反应器)中实施。其中所述第一脱氢反应区和第二脱氢反应区各自包括五个反应器，所述方法可以包括：在脱氢周期内操作每个反应区的两个反应器；在再生周期内操作每个反应区的两个反应器；以及在吹扫或排空/还原周期内操作每个反应区的一个反应器。
在十反应器系统中，两个反应器，每个反应区一个，可以具有重叠的顺序(反应器1和反应器6，反应器2和反应器7，等)，但是不存在在同一个反应区中的两个反应器具有重叠的吹扫周期或排空/还原周期(即，不存在在同一个反应区——丙烷脱氢反应区或异丁烷脱氢反应区——中的两个反应器同时被吹扫，以及两个反应器同时被排空/还原)。在所述十反应器系统中，每个区中的两个反应器都处于再生周期的情况下，关于该周期的起始点是交错的。
本文的实施方式还涉及用于生产烯烃和二烯烃的系统，包括丙烯、异丁烯，并且在一些实施方式中包括正丁烯/丁二烯，以及在其他实施方式中包括异戊烯和异戊二烯。所述系统可以包括第一脱氢反应区，用来使丙烷脱氢以产生包括丙烯的第一流出物。所述系统还包括第二脱氢反应区，用来使异丁烷和正丁烷的至少一种脱氢以产生分别包括异丁烯和正丁烯/丁二烯的至少一种的第二流出物。一个或多个压缩机各自具有一个或多个压缩级，可以用来将第一流出物和第二流出物压缩。可以提供共用分离系统用来分离所述第一流出物和第二流出物以回收丙烯馏分、丙烷馏分、至少一种C4馏分，以及一种或多种包括轻质副产物和重质副产物的馏分。
可以提供流体管道、泵、阀门和其他元件以及配套设备用来在系统的装置之间输送进料、流出物、产物、吹扫和再循环流。例如，在一些实施方式中，伴有最小量(如少于1wt％或杂质量)供给或不供给异丁烷至第二脱氢区下，使正丁烷在第二脱氢反应区脱氢。
例如，在其他实施方式中，伴有最小量(如少于1wt％或杂质量)供给或不供给正丁烷至第二脱氢反应区下，使异丁烷在第二脱氢反应区脱氢。在这些实施方式中，如果生产正丁烯/丁二烯也是所希望的，所述系统还可以包括第三脱氢反应区和用以将正丁烷供给至第三脱氢反应区的流体管道以生产正丁烯/丁二烯。
如上所述，本文的方法可以包括周期操作。根据本文实施方式的系统也可以包括控制系统，其被配置为：在脱氢周期内操作每个反应区中的一个反应器；在再生周期内操作一个反应器；以及在吹扫或排空/还原周期内操作一个反应器。所述控制系统可以进一步被配置为顺序的操作两个或更多个以平行流排列设置的阀门，以将空气、蒸汽和不反应物按要求从共用再生系统提供至处于再热/再生周期的反应器和处于吹扫/排空/还原周期的反应器，以及将丙烷、正丁烷和异丁烷按要求提供至处于脱氢周期的反应器。换言之，所述控制系统可被配置为以交错周期操作反应器处于脱氢周期，使得所述反应器的吹扫周期、再生周期或排空/还原周期不重叠。
在压缩来自C4脱氢反应器的第二流出物之前，可将来自处于吹扫周期的反应器并包括蒸汽和烃的流出物与第二流出物合并。可提供混合装置如容器、混合三通、泵或其他用于混合物流的装置，用于将所述来自处于吹扫周期的反应器并包括蒸汽和烃的流出物与来自操作处于脱氢周期的脱氢反应区反应器的流出物合并。随后在下游产物压缩机级间冷却器中通过冷凝去除吹扫蒸汽。
用于分离已合并流出物的分离区可包括一个或多个蒸馏塔和/或萃取精馏单元和/或用来分离和回收多种产物馏分、回收馏分和副产物馏分的反应单元。例如，当生产异丁烯和丙烯时，所述分离系统可包括脱乙烷塔、脱丙烷塔、C3分离塔和C4分离塔；在一些实施方式中，可使用异丁烯反应单元代替或将其加至C4分离塔；在某些实施方式中，所述分离系统可包括去油器用来将C5+重质组分与C4组分分离，所述C4组分总体可再循环至C4脱氢反应区。在某些实施方式中，可将来自C4分离塔或异丁烯反应单元的异丁烯在醚化反应器中转化生成醚类产物，如MTBE或ETBE。当生产正丁烯时，所述分离系统可包括选择性的烯烃提取单元，当生产丁二烯时，所述分离系统可包括丁二烯提取单元。而在其他实施方式中，所述分离系统可包括轻馏分回收装置，例如用来分离甲烷和氢气，其可经由变压吸附法分离和回收或可用作燃料气用于各种单元操作，包括作为燃料原料进入所述脱氢反应区上游的进料加热器用来加热丙烷和异丁烷进料。以下进一步描述其他各种可选方案。
所述系统可进一步包括加热整合、加热各种进料物流和塔再沸器流、冷却塔塔顶物流和反应器流出物流等，以回收热量和/或生成蒸汽，降低了设备整体的外部占空要求。例如，可提供一个或多个热交换器用来回收来自所述第一流出物和第二流出物的至少一个的热量。
参考图4，示出了根据本文实施方式方法的流程框图。图4的方法包括第一脱氢反应区10和第二脱氢反应区12。可将丙烷经由管路14供给至第一脱氢反应区10，并将异丁烷经由管路16供给至第二脱氢反应区12。
第一脱氢反应区10可包含适合丙烷转化为丙烯的脱氢催化剂，以及可在选取用于丙烷转化为丙烯的反应条件下运行。第二脱氢反应区12可包含适合异丁烷转化为异丁烯的脱氢催化剂以及在选取用于异丁烷转化为异丁烯的反应条件下运行，所述催化剂可与第一脱氢反应区10中的催化剂相同或不同，所述反应条件可与第一脱氢反应区10中的操作条件相同或不同。
可从第一脱氢反应区10回收含有目标反应产物、丙烯、未反应丙烷和任何反应副产物的流出物18。可从第二脱氢反应区12回收含有目标反应产物、异丁烯、未反应异丁烷和任何反应副产物的流出物20。
然后，所述流出物被送至分离系统，其如所示出的可包括脱乙烷塔22、脱丙烷塔24、C3分离塔26以及异丁烯反应单元28(如MTBE单元)。可将乙烯、甲烷和/或氢气，以及其他轻质副产物与脱乙烷塔22中的C3和更重的组分，经由管路30回收的轻馏分以及经由管路32回收的C3+组分分离。在脱丙烷塔24中，可将C3组分与C4组分分离。C3组分可经管路34供给至C3分离塔26，回收塔顶馏出物丙烯馏分36和可再循环至脱氢反应区10的塔底馏出物再循环丙烷馏分38。C4组分可经由管路40供给至异丁烯反应单元28，以使异丁烯反应生成如MTBE或ETBE馏分42和可再循环至脱氢反应区12的再循环异丁烷馏分44的产物，也可提供吹扫流(未示出)以避免C5+重质组分在系统中过量积聚。
现参考图5，示出了将丙烷和异丁烷转化为烯烃的方法工艺流程图。图5所示的系统包括两个反应区，C3脱氢反应区110和C4脱氢反应区112，各自包括两个平行的反应器(110A、110B、112A、和112B)。在反应器的周期操作过程中，任何时候都存在一个反应器处于C3脱氢工作(110A)，一个反应器处于C4脱氢工作(112A)，以及两个反应器(110B、112B)为脱氢工作做准备，其中反应器110B和112B处于不同的周期(吹扫、再生/再热、排空/还原)
丙烷原料可经由管路114引入系统中。异丁烷原料可经由管路116引入系统中。然后所述丙烷和异丁烷原料可比如分别经由进料和流出物交换器118和交换器120以及进料预热器122进行预热，已预热的物流124和物流126分别供给至C3和C4脱氢反应器110A和112A。
然后所述丙烷和异丁烷原料在脱氢反应区转化为烯烃。C3脱氢流出物可经由管路128从反应器110A被回收，以及C4脱氢流出物可经由管路130从反应器112A被回收。可经由间接热交换冷却所述流出物，比如在一个或多个热交换器132和134中产生蒸汽，在热交换器124和136中加热进料，以及任意辅助冷却器136和138作为使流出物在进一步处理之前降至所需的温度可能时必要的。
如图5所示，反应器112B处在再热周期。在再热周期过程中，在空气压缩机161中将空气160压缩并在空气加热器166中将其加热并流经反应器112B，将催化剂再热至所需温度并燃烧掉在催化剂上可能已经形成的所有焦。然后如果需要，再热流出物168可用于经由热交换器170产生蒸汽。
还如图5所示，反应器110B处在吹扫周期。在吹扫周期过程中，蒸汽172流经反应器110B，从催化剂床汽提剩余烃。吹扫流出物173和174可分别与C3或C4脱氢流出物128和130合并，用于一并回收剩余烃和脱氢反应器流出物。
可将C3和C4脱氢流出物128和130以及所述吹扫流出物173和174在压缩机140中压缩以便于反应区142中的组分分离。压缩机系统140可包括一个或多个压缩级，级间冷却器和级间缓冲器(均为示出)。例如，任何可能在每个压缩级之后冷凝的水，比如可由蒸汽吹扫存在的水可在所述级间缓冲器分离。
分离区142可包括冷却器144和/或闪蒸罐146以降低压缩机流出物的温度和将冷凝的重质组分148与压缩机流出物分离。来自闪蒸罐的气体176可被干燥并送至低温回收装置(LTRU)178，其中C3+烃通过急冷和冷凝回收。未冷凝组分经由管路180回收，以及已冷凝烃182与来自闪蒸罐146的液体148合并并送至脱乙烷塔184。
脱乙烷塔184可用以将塔顶馏分186，例如其可包括乙烷和乙烯，与包括C3+烃的塔底馏分188分离。然后可将塔底馏分188供给至脱丙烷塔190用来将在塔顶馏分192中回收的C3组分与在塔底馏分194中回收的C4+烃分离。然后可将C3组分在C3分离塔196中分离以回收丙烯产物馏分198和丙烷再循环馏分200。然后可将C4组分在去油器202中与重质组分分离，再循环C4组分作为塔顶馏分204回收，并且重质组分作为塔底馏分206回收。
如上所述，丙烷和异丁烷进料可作为单独的物流供给至反应系统。或者或并且，丙烷和异丁烷可作为混合流210，比如其中容易得到C3和C4烃的混合物，供给至分离区用以分离为单独的原料。在这种实施方式中，如丙烷和异丁烷的反应物并不是在一个单独的反应器中同时处理的。
在某些实施方式中，需要将异丁烯转化为比如用作汽油添加剂的醚。如图5中所示，在将物流215中的剩余C4组分再循环至脱氢反应区之前，C4再循环馏分可供给至醚化反应区210以使异丁烯与醇212(如甲醇)反应形成醚214如MTBE。
现参考图6，示出了将丙烷、丁烷和异丁烷转化为烯烃和二烯烃的简化工艺流程图，其中相同的数字代表相同的部分。在该实施方式中，异丁烷和正丁烷可经由管路116供给至C4脱氢反应区112。或者或并且，异丁烷和正丁烷可以C3/C4混合物经由管路210供给至分离区142。
如上所述，可加热异丁烷和正丁烷并将其供给至C4脱氢反应器112A，形成包括正丁烯、异丁烯、丁二烯和未反应进料的反应产物。由于存在丁二烯和聚合反应副产物，来自C4脱氢反应器的流出物130可供给至预急冷塔220和主急冷塔222，在其中气体经与循环急冷油流224直接接触被冷却。反应器流出物130中的聚合物被急冷油吸收。然后气体部分226可运送至设备的压缩区并如上所述被处理。
与对于图5所述的方法相似，分离区142可包括冷却器144、闪蒸罐146、LTRU178、脱乙烷塔184、脱丙烷塔190以及C3分离塔196。从脱丙烷塔190回收的C4+馏分194然后可供给至预分馏塔230，用于将包含丁二烯、正丁烯和异丁烯并作为塔顶馏分232的轻质C4组分与包含重质C4组分和C5+烃的塔底馏分234初始分离。然后可将轻质C4馏分232在丁二烯提取装置240中处理以回收丁二烯产物流242和C4烯烃产物流244。可将塔底馏分234供给至去油器202，将再循环C4组分204与重质组分206分离。在该实施方式中，如果需要，C4烯烃产物流中的异丁烯可在醚化反应区210中反应以生成醚214.
现参考图7，示出了将丙烷、正丁烷、和异丁烷转化为烯烃和二烯烃的方法的简化工艺流程图。其中相同的数字代表相同的部分。在该实施方式中，可以以与相对于图4和5所述相似的方式处理原料。此外，再循环C4流可在选择性的烯烃提取装置260中被处理以回收正丁烯产物流262。
如上所述，本文的实施方式涉及一种用于使丙烷和异丁烯同时脱氢的方法以生产丙烯和异丁烯的混合流、不反应物(H2,CO和CO2)、裂化副产物(CH4,C2H4和C2H6)以及未反应进料(丙烷和异丁烷)。单独的C3和C4脱氢反应器用于单独的C3和C4原料，以使例如在某些实施方式中，丙烷、正丁烷、和异丁烷进料并不是在一个单独的反应器中同时处理。将反应器流出物在共用产物压缩机系统、低温回收装置(LTRU)和蒸馏系统中合并并处理。将高纯度丙烯和富含异丁烯产物分离。浓缩的丙烷和异丁烷流分别再循环至其各自的脱氢反应器。在某些实施方式中，可将正丁烷与异丁烷在C4脱氢反应器中联合处理，并得到单独的丁二烯产物。依据异丁烷和正丁烷在进料中的量，在一些实施方式中可以使用单独的多个脱氢反应器。
本文的实施方式提供一种低投资成本的脱氢方法，使单独的丙烷、异丁烷和/或正丁烷原料、合并的丙烷/异丁烷原料、单独的丙烷和合并的异丁烷/正丁烷原料、或合并的丙烷/异丁烷/正丁烷原料脱氢。在此所述的方法可包括针对每种进料的单独的进料蒸发系统。在一些实施方式中，可合并异丁烷和正丁烷进料。可以使用单独的多个进料加热器或单一的合并进料加热器。
使用循环固定床脱氢反应器。作为示例，可使用四反应器配置，有两个反应器处于脱氢(HC)周期，一个反应器处于空气再热/再生周期，以及一个反应器处于蒸汽吹扫/排空/还原周期。空气再热/再生设备可共享。四反应器系统将是交错进行的，有两个反应器仅用以丙烷转化以及两个反应器仅用以异丁烷转化。以这种方式，催化剂可对于单独的HC进料被优化。未转化丙烷、异丁烯和/或正丁烷与脱氢产物分离并与单独的新鲜丙烷、新鲜异丁烷和/或新鲜正丁烷进料混合，然后分别供给至C3脱氢和C4脱氢反应器。
本发明公开的实施方式，整合了C3/iC4和/或nC4脱氢工艺，当生成同样的丙烯、异丁烯和丁二烯产品时，在单独的C3脱氢、iC4脱氢和n-C4脱氢装置方面具有多个优势。
本发明的方法包括单一的脱氢反应器系统，但是丙烯反应器与异丁烯反应器在原料、催化剂和反应条件方面是隔离的。将丙烷供给至专用的丙烯反应器以及将异丁烷供给至专用的异丁烯反应器。
本发明公开的方法提供了工艺灵活性：在处理正丁烷的情况下，根据异丁烷和正丁烷在进料中的量，可将正丁烷与异丁烯一起输送至C4脱氢反应器或与异丁烷单独输送至脱氢反应器。在单独丁二烯生产情况下，可将丙烯与异丁烷一同输送至同一个专用的C3/iC4脱氢反应器。
虽然丙烯和异丁烷/正丁烷反应器是专用的，但是脱氢反应器系统的周期操作是以同一方式进行，就像只有一个单一烃原料一样。只有烃进料和烃排放管道是不同的。作为另一优势，所有的其他反应器周期操作和设备都是共用的，包括：蒸汽吹扫周期、再热/再生周期、排空/还原周期。
此外，反应器流出物被合并并且在共用的压缩、轻质组分回收和蒸馏系统中处理。未反应丙烷和异丁烷再循环至各自的丙烯和异丁烯反应器中。
对于单独的专用反应器，可优化反应器条件(催化剂、催化剂装载、空间速度、烃进料温度、空气/烃配给量、空气温度等)。这导致规模经济和在单独的C3脱氢和iC4脱氢装置情况下消除了所有重复设备项目。用一个装置替代了两个装置。设备元件数因用一个装置代替两个装置而大大减少。只用一个产物压缩系统。
根据本发明实施方式的脱氢方法包括在低压和高温下操作的固定床反应器。选取操作条件以使转化率、选择性和能量消耗之间的复杂关系在400-750℃和0.01-1kg/cm2绝对压力例如575-650℃和0.1-0.5kg/cm2绝对压力的温度和压力范围内得到优化。
主反应的同时伴随发生副反应，导致一些轻质烃气体和重质烃的形成以及在催化剂上沉积焦。相比于在同一反应区联合处理合并的丙烷、异丁烷和正丁烷的情况下所达到的选择性，在专用的反应区使丙烷脱氢的情况下将丙烷转化为丙烯的整体选择性更高，在专用的反应区使异丁烷脱氢的情况下将异丁烷转化为异丁烯的整体选择性更高，以及在专用的反应区使正丁烷/正丁烯脱氢的情况下正丁烷转化为正丁烯/丁二烯的整体选择性更高。在一些实施方式中，丙烷转化为丙烯的整体选择性可以是高于88mole％，异丁烷转化为异丁烯的整体选择性可以是高于90mole％，以及正丁烷转化为正丁烯/丁二烯的整体选择性可以是高于60mole％。
随着脱氢反应的进行，通过反应从催化剂床吸收热量使催化剂床的温度逐渐减低。该温度的降低与沉积在催化剂上的焦一起降低了催化剂床生产目标产物的能力。为了去除焦并使催化剂恢复必要的热量，需要用热空气对催化剂周期性再热。
C3脱氢反应器流出物路经高压蒸汽发生器、进料和流出物交换器以及调温冷却器到达压缩机。iC4脱氢反应器流出物也路经高压蒸汽发生器、进料和流出物交换器以及调温冷却器到达压缩机。使压缩机排出物在最终后冷却器中部分的浓缩。气体和液体在闪蒸罐中分离并将气体输送至低温回收单元以回收C3组分和C4组分。将这些烃与来自所述闪蒸罐的液体合并并输送至脱乙烷塔。
该方法是在固定床反应器的系统中进行，所述固定床反应器在循环基础上以限定顺序运行以使主要的反应物料流连续不间断的流动。在一完全周期中，使烃气体脱氢，然后对反应器用蒸汽吹洗并鼓吹空气使催化剂再热并燃烧掉少量在反应周期中沉积的焦。这些步骤之后是排空和还原以及开始另一周期。
周期计时仪器依次排列好液压操作阀的启动以控制操作。该系统可适当的相互连锁以保证阀门依次安全操作并防止空气和氢气混合。
在反应区，路经催化剂床的同时，丙烷转化为丙烯，异丁烷转化为异丁烯，以及正丁烷存在的情况下转化为正丁烯和丁二烯。单独的多个专用C3脱氢反应器用于丙烷转化为丙烯以及单独的多个C4脱氢反应器用于异丁烷转化为异丁烯。
正丁烷向正丁烯/丁二烯的转化可以在单独的多个脱氢反应器中进行或与异丁烯向异丁烯的转化合并在C4脱氢反应器中进行。可选地，在脱氢反应器中将正丁烷转化为正丁烯/丁二烯的情况下，丙烷向丙烯的转化可在脱氢反应器中与异丁烯向异丁烯的转化合并。
在C3脱氢反应器中，新鲜丙烷进料与来自C3分离塔塔底的再循环进料合并。所生成的物流经与各种工艺物流热交换而汽化。汽化的总丙烷进料然后经与反应器流出物在丙烯反应器进料-流出物交换器中热交换而被加热。该交换器的上游，将少量的二甲基二硫醚加入至进料以在反应器的选择性氧化和还原气氛中使金属钝化。
然后总C3进料在煤气焰进料加热器中上升至反应温度并被输送至丙烯脱氢反应器。通过在周期的再热部分过程中注入燃料气可使烃的非选择性裂化最小化从而保持加热器出口温度尽可能低。来自丙烯脱氢反应器的热流出物经在丙烯反应器流出物蒸汽发生器中产生蒸汽并与反应器进料热交换而被冷却并流向设备的压缩区。
类似的，在iC4脱氢反应器中，新鲜异丁烷和再循环异丁烷(其可能来自下游MTBE合成装置，如上所述)通过与各种工艺物流热交换而被预热并在火焰加热器中加热至反应温度。异丁烷火焰加热箱可与丙烷火焰加热箱共用。将加热器流出物填充至运转中的异丁烷脱氢反应器。也可使少量的正丁烷与异丁烷在所述C4脱氢反应器中一起被处理。来自所述异丁烯脱氢反应器的热流出物经在异丁烷脱氢反应器流出物蒸汽发生器中产生蒸汽并与反应器进料热交换而被冷却并流向设备的压缩区。
当用到时，在n-C4脱氢反应器中，比如在生产重要的丁二烯情况下，可以使用多个单独并专用的脱氢反应器。新鲜正丁烷进料与再循环丁烷和来自下游丁二烯提取装置的丁烯合并。然后总进料经与循环急冷油流热交换而汽化。该交换器的上游，可将少量硫化剂加入至进料以在反应器的选择性氧化和还原气氛中使金属钝化。然后在煤气焰进料加热器中将总进料加热至反应温度并输送至反应器，所述煤气焰进料加热器可与丙烷和iC4火焰加热箱共用。
来自反应器的热流出物流向预急冷塔和主急冷塔，在其中气体与循环急冷油流直接接触而被冷却。反应器流出物中的聚合物被急冷油吸收。为保持急冷油的特性，可提取滑溜并填入急冷油汽化器。注入蒸汽并使物流部分汽化。使气体部分返回至系统并摈弃重质液体。间歇的加入增补急冷油以维持系统存量。主急冷塔塔顶馏分被冷却并流向设备的压缩区。
脱氢反应周期之后，在反应器系统仍处于真空时，反应器可用蒸汽彻底吹扫，从而从催化剂和反应器中汽提剩余烃进入回收系统。催化剂的再热可在稍高于大气压力下进行。典型地，通过燃气轮机或空气压缩机提供再热空气并使其在通过反应器之前在直燃风道燃烧器中加热至要求的温度。所述再热空气足以使催化剂床的温度曲线恢复至初始运转状况并使催化剂活性恢复，此外使焦燃烧脱离催化剂。离开所述反应器的所述再热空气可用以在余热锅炉中产生蒸汽。
当完成反应器的再热时，反应器在下一次的运转脱氢周期之前被再次排空。引入烃进料之前，可短时间的向所述反应器引入富氢废气以从催化剂床去除吸收的氧气。该还原步骤降低了燃烧引起的进料损失并恢复催化剂上的催化性金属如铬的活性态。离开所述反应器的所述再热空气流流向余热锅炉用于产生高压蒸汽并使高压蒸汽过热。
如果存在来自C3脱氢反应器、iC4脱氢反应器以及n-C4脱氢反应器的已冷却反应器流出物气体，令其在单一的或多个产物压缩机中被合并并压缩至适合回收区操作的水平。对于每个压缩级，可选择压缩率以优化压缩机性能并将气体温度保持在足够低以使聚合物形成最小化。单独的压缩级(增压压缩机)可用于任意含丁二烯的反应器流出物气体以使n-C4脱氢反应器在比其他脱氢反应器低得多的压力(更高的真空度)下操作。
任何在每个压缩级之后冷凝的水可在级间缓冲器中分离。此外，亚硝酸钠溶液作为除氧剂可在终级真空圆鼓中循环以帮助在下游气体设备区防止聚合物的形成。
使压缩机排出气体冷却并且得到的气体-液体在闪蒸罐中分离。将未冷凝的反应器流出物气体输送至低温回收装置(LTRU)并将反应器流出物冷凝液输送至回收区中的脱乙烷塔。
在回收区去除已压缩的反应器流出物中的惰性气体、氢气和轻质烃。丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和重质组分被输送至产物提纯区。干燥来自闪蒸罐的气体并将其输送至低压回收系统，通过急冷和冷凝回收C3组分和C4组分。这些烃与来自闪蒸罐的液体合并并送至脱乙烷塔。
如果需要，可将来自低压回收区的富氢气体输送至变压吸附(PSA)装置以回收氢气。将剩余气体输送至反应器区的还原气平衡筒和设备燃气总管。
脱乙烷塔用来将乙烷和轻质烃与丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和重质物料分离。来自塔顶的未冷凝气体被输送至燃气总管。脱乙烷塔塔底液体流向产物提纯区。
所述产物提纯区被设计为从丙烷和重质物料回收高纯丙烯产品。其还可设计为回收浓缩的异丁烯/异丁烯物流以供给至MTBE装置以及产生浓缩的丁二烯流以供给至丁二烯提取装置。
来自回收区的脱乙烷塔塔底馏分被填入脱丙烷塔。所述脱丙烷塔将丙烷和丙烯从丁烷、丁烯和重质物料中去除。塔顶馏分被输送至C3分离塔以及塔底馏分作为产物回收并输送至MTBE合成装置，或者，在成产丁二烯时，先输送至预分馏塔和丁二烯提取装置。
C3分离塔可产生高于99.5wt％的丙烯作为塔顶产品。开路“热泵”系统可用以提供再沸器的热量。塔顶产物被泵送经过脱硫装置之后作为高纯丙烯产品输送至产品储存器，聚丙烯装置，或其他下游处理。来自C3分离塔的塔底馏分可被返回至C3脱氢反应器作为再循环丙烷进料。
脱丙烷塔的塔底馏分可被输送至预分馏塔，在其中丁二烯在塔顶被浓缩并输送至溶剂提取装置以回收高纯1,3-丁二烯。预分馏塔塔底馏分被供给至去油器以将C5+重质组分从塔底馏分中去除，并将塔顶馏分的丁烷和正丁烯再循环至脱氢反应器。来自丁二烯提取装置的提余液1被输送至MTBE装置，在其中异丁烯通过反应去除，并且异丁烷被再循环至iC4脱氢反应器。来自去油器底部馏分的重质组分被冷却并作为增补燃料在反应器进料加热器中燃烧。
可在选择性烯烃提取(SOE)装置中分离来自去油器顶部的再循环正丁烷和丁烯以及来自MTBE装置的提余液以回收浓缩的正丁烯流并供给至氧化脱氢装置、复分解装置或聚丁烯装置。然后将已分离的正丁烷流再循环至n-C4脱氢反应器。
本发明实施方式可用于生产以任意产品容量组合的任意相对量的丙烯、异丁烯和丁二烯。本发明的方法可用于生产任意产率组合的丙烯和异丁烯，丙烯和丁二烯，异丁烯和正丁二烯，丙烯、异丁烯和丁二烯。在生产丁二烯时，正丁烯可作为联产品被提取。所述设备可被设计为单循环操作。在多种实施方式中，可在同一专用的脱氢反应器中将异丁烷和正丁烷一同处理；可选地，可在同一专用的脱氢反应器中将异丁烷和丙烷一同处理。
可以根据产品容量使用多个脱氢反应器。LTRU和蒸馏系统可基于产品构成和容量被定制。
对于处于每一周期中的每个脱氢反应器，反应器条件可以不同。空气流和温度在再热/再生步骤中对于每个脱氢反应器可以改变以维持整体反应器热平衡。对于丙烯的生产，所述蒸馏系统可包括脱乙烷塔、脱丙烷塔和C3分离塔。对于丁二烯的分离，所述蒸馏系统还可包括预分馏塔。可增加PSA装置以从LTRU废气中回收高纯氢气产品。可增加C2分离塔以回收高纯乙烯产品。
虽然本发明包括了有限量的实施方式，但是得益于本发明，本领域技术人员，将领会可以设计出其他不背离本发明范围的实施方式。因此，本发明的范围只能由所附权利要求书所限定。
Claims (39)
1.一种用于生产烯烃的方法，包括：
使第一正烷烃在第一脱氢反应区脱氢以产生包括第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种的第一流出物；
使第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种在第二脱氢反应区脱氢以产生包括第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种的第二流出物；
压缩所述第一流出物；
压缩所述第二流出物；
将所述第一流出物和所述第二流出物供给至共用分离系统以将所述第一流出物和所述第二流出物分离为两种或更多种馏分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一正烷烃是丙烷，所述第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种是丙烯，所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种是异丁烷，以及所述第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种是异丁烯。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一正烷烃是丙烷，所述第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种是丙烯，所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种是正丁烷，以及所述第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种是正丁烯和丁二烯的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一正烷烃是正丁烷，所述第一烯烃和第一二烯烃的至少一种是正丁烯和丁二烯的至少一种，所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种是异丁烷，以及所述第一异构烯烃是异丁烯。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种为正丁烷和异丁烷，所述第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种为异丁烯、正丁烯和丁二烯的至少一种，所述第一正烷烃为丙烷，以及所述第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种为丙烯。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使第二异构烷烃和第三正烷烃的至少一种在第三脱氢反应区脱氢以产生包括第二异构烯烃、第三正烯烃和第三二烯烃的至少一种的第三流出物；
压缩所述第三流出物；以及
将所述第三流出物供给到所述共用分离系统。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：
所述第一正烷烃为丙烷，所述第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种为丙烯，
所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种为正丁烷和异丁烷的至少一种，以及所述第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种为正丁烯、异丁烯和丁二烯的至少一种；
所述第二异构烷烃和第三正烷烃的至少一种为异戊烷，以及所述第二异构烯烃、第三正烯烃和第三二烯烃的至少一种为异戊烯和异戊二烯的至少一种。
8.根据权利要求6所述的方法，其中：
所述第一正烷烃为丙烷，所述第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种为丙烯，
所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种为异丁烷,以及所述第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种为异丁烯；
所述第二异构烷烃和第三正烷烃的至少一种为正丁烷，以及所述第二异构烯烃、第三正烯烃和第三二烯烃的至少一种为正丁烯和丁二烯的至少一种。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括：
使第三异构烷烃在第四脱氢反应区脱氢以产生包括第三异构烯烃和第四二烯烃的至少一种的第四流出物；
压缩所述第四流出物，以及
将所述第四流出物供给至所述共用分离系统。
10.根据权利要求9所述的方法，其中：
所述第一正烷烃为丙烷，所述第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种为丙烯，
所述第一异构烷烃和第二正烷烃的至少一种为正丁烷，以及所述第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种为正丁烯和丁二烯的至少一种；
所述第二异构烷烃和第三正烷烃的至少一种为异丁烷，以及所述第二异构烯烃、第三正烯烃和第三二烯烃的至少一种为异丁烯；
所述第三异构烷烃为异戊烷，以及所述第三异构烯烃和第四二烯烃的至少一种为异戊烯和异戊二烯的至少一种。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的每一个包括两个反应器，所述方法还包括：
操作每个反应区的一个反应器处于脱氢周期；
操作一个反应器处于再生周期；以及
操作一个反应器处于吹扫或排空/还原周期。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
将所述第二流出物与来自所述吹扫周期中的反应器的包括蒸汽和烃的流出物合并；
将吹扫流出物和所述第二流出物中的蒸汽与烃分离。
13.根据权利要求12所述的方法，其中分离所述蒸汽包括在压缩机级间冷却器中冷凝所述蒸汽。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括：顺序操作以平行流排列的两个或更多个阀门以按要求将空气、蒸汽和不反应物从共用再生系统提供至处于所述再热/再生周期中的反应器和所述吹扫/排空/还原周期中的反应器，以及将丙烷、正丁烷、异丁烷或异戊烷按要求提供至处于所述脱氢周期中的反应器。
15.根据权利要求14所述的方法，其中处于所述脱氢周期中的反应器是交错操作的，使得所述反应器的吹扫周期、再生周期或排空/还原周期不重叠。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的每一个包括四个反应器，所述方法还包括：
在脱氢周期内，操作每一个反应区中的两个反应器；
在再生周期内，操作每一个反应区中的一个反应器；以及
在吹扫或排空/还原周期内，操作每一个反应区中的一个反应器。
17.根据权利要求16所述的方法，其中处于所述脱氢周期中的反应器是交错操作的，以使得每一个所述反应区中的反应器的吹扫周期、再生周期或排空/还原周期不重叠。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的每一个包括五个反应器，所述方法还包括：
在脱氢周期内，操作每一个反应区中的两个反应器；
在再生周期内，操作每一个反应区中的两个反应器；以及
在吹扫或排空/还原周期内，操作每一个反应区中的一个反应器处于。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述脱氢和再生周期中的反应器是交错操作的，以使每一个所述反应区中的反应器的吹扫周期或排空/还原周期在不重叠。
20.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述两种或更多种馏分再循环至所述第一脱氢反应区和第二脱氢反应区的至少一个。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述两种或更多种馏分包括包含异丁烯和异丁烷的馏分，所述方法还包括：
醚化至少一部分异丁烯；以及
将醚与异丁烷分离。
22.根据权利要求1所述的方法，还包括回收来自所述第一流出物和所述第二流出物的至少一个的热量。
23.一种用于生产烯烃的系统，包括：
第一脱氢反应区，用来使第一正烷烃脱氢以产生包含第一正烯烃和第一二烯烃的至少一种的第一流出物；
第二脱氢反应区，用来使第一异构烷烃或第二正烷烃脱氢以产生包含第一异构烯烃、第二正烯烃和第二二烯烃的至少一种的第二流出物；
一个或多个压缩机，用来压缩所述第一流出物和所述第二流出物；
共用分离系统，用来将所述第一流出物和所述第二流出物分离为两种或更多种馏分。
24.根据权利要求23所述的系统，还包括：
第三脱氢反应区，用来使第二异构烷烃和第三正烷烃的至少一种脱氢以产生包含第二异构烯烃、第三正烯烃和第三二烯烃的至少一种的第三流出物；
流体管道，用来将所述第三流出物供给至所述共用分离系统。
25.根据权利要求23所述的系统，还包括：
第四脱氢反应区，用来使第三异构烷烃脱氢以产生包含第三异构烯烃和第四二烯烃的至少一种的第四流出物；
流体管道，用来将所述第四流出物供给至所述共用分离系统。
26.根据权利要求23所述的系统，其中所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的每一个包括两个反应器，所述系统还包括控制系统，其被配置用来：
在脱氢周期内，操作每一个反应区中的一个反应器；
在再生周期内，操作一个反应器；以及
在吹扫或排空/还原周期，操作一个反应器。
27.根据权利要求26所述的系统，还包括：
混合装置，用来将来自处于吹扫周期中的反应器的包含蒸汽和烃的流出物与所述第二流出物合并；
分离系统，用来将吹扫流出物和所述第二流出物中的蒸汽与烃分离。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述分离系统包括压缩机级间冷却器。
29.根据权利要求26所述的系统，其中所述控制系统进一步被配置用来顺序操作两个或更多个以平行流排列的阀门，以按要求将空气、蒸汽和不反应物从共用再生系统提供至处于所述再热/再生周期中的反应器或处于所述吹扫/排空/还原周期中的反应器中，以及将丙烷、正丁烷和异丁烷按要求提供至处于所述脱氢周期中的反应器中。
30.根据权利要求29所述的系统，其中所述控制系统进一步被配置为以交错周期操作处于所述脱氢周期中的反应器，以使所述反应器的吹扫周期、再生周期或排空/还原周期不重叠。
31.根据权利要求23所述的系统，其中所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的每一个包括四个反应器，所述系统还包括控制系统，其被配置用来：
在脱氢周期中，操作每一个反应区中的两个反应器；
在再生周期中，操作每一个反应区中的一个反应器；以及
在吹扫或排空/还原周期，操作每一个反应区中的一个反应器。
32.根据权利要求31所述的系统，其中所述控制系统进一步被配置为以交错周期操作处于所述脱氢周期中的反应器，以使所述反应器的吹扫周期、再生周期或排空/还原周期不重叠。
33.根据权利要求23所述的系统，其中所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的每一个包括五个反应器，所述系统还包括控制系统，其被配置用来：
在脱氢周期中，操作每一个反应区中的两个反应器；
在再生周期中，操作每一个反应区中的两个反应器；以及
在吹扫或排空/还原周期，操作每一个反应区中的一个反应器。
34.根据权利要求33所述的系统，其中所述控制系统进一步被配置为以交错周期操作所述脱氢和再生周期中的反应器，以使每一个所述反应区中的反应器的吹扫周期或排空/还原周期不重叠。
35.根据权利要求23所述的系统，还包括流体管道，用来将所述分离系统回收的两种和更多种馏分的至少一种再循环至所述第一脱氢反应区和所述第二脱氢反应区的至少一个中。
36.根据权利要求23所述的系统，其中所述两种或更多种馏分包括包含异丁烯和异丁烷的馏分，所述系统还包括：
醚化反应区，用来醚化再循环C4馏分中的至少一部分异丁烯并将醚与异丁烷分离。
37.根据权利要求23所述的系统，还包括一个或更多个热交换器，用来回收来自所述第一流出物和所述第二流出物的至少一个的热量。
38.一种用于生产烯烃的方法，包括：
使丙烷在第一脱氢反应区脱氢以产生包含丙烯的第一流出物；
使异丁烷在第二脱氢反应区脱氢以产生包含异丁烯的第二流出物；
在间接热交换器中冷却所述第一流出物以产生蒸汽和冷却的第一流出物；
在间接热交换器中冷却所述第二流出物以产生蒸汽和冷却的第二流出物；
通过与所述冷却的第一流出物间接热交换加热供给至所述第一脱氢反应区中的丙烷；
通过与所述冷却的第二流出物间接热交换加热供给至所述第二脱氢反应区中的异丁烷；
混合并压缩所述第一流出物和所述第二流出物；
将压缩后的流出物供给至共用分离系统中以回收乙烯馏分、丙烯馏分、丙烷馏分、至少一种C4馏分、和含有重质副产物的一种或多种馏分。
39.根据权利要求38所述的方法,还包括将正丁烷供给至所述第二脱氢反应区以产生包含异丁烯和丁二烯的所述第二流出物。
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