CN105873659A - 用于分离含有氢气的烃混合物的方法、分离设备和烯烃装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于通过采用蒸馏塔(10)来分离含有氢气的烃混合物的方法，其中除了氢气之外烃混合物主要含有具有两个碳原子的烃类和甲烷。在第一压力水平下对被烃混合物的流体(a，c，e)进行逐步冷却，其中第一冷凝物(b，d)是从流体(a，c，e)中分离出来的。在第一压力水平下将随后仍保持气态的烃混合物的流体进料至C2吸收塔(7)，向C2吸收塔的塔顶进料液体回流(r)，其中从C2吸收塔(7)的塔底得到第二冷凝物(f)并且从C2吸收塔(7)的塔顶得到主要包含甲烷和氢气的气态塔顶流(g)。将来自C2吸收塔(7)的塔顶的所述气态塔顶流(g)的流体冷却至第三温度水平并在第一压力水平下转移到氢气分离器(8)，其中从气态塔顶流(g)的流体中分离富含甲烷的第三冷凝物(i)，由此留下了气态的富含氢气的流(h)。将第一冷凝物(b，d)的流体和第二冷凝物(f)的流体从第一压力水平减压至第二压力水平并进料至在第二压力水平下操作的蒸馏塔(10)。将第三冷凝物(i)的流体用作在C2吸收塔(7)的塔顶进料的回流(r)，在氢气分离器(8)中从来自C2吸收塔(7)的塔顶的气态塔顶流(g)的流体分离该流体，并仅通过重力作用将该流体从氢气分离器(8)转移至C2吸收塔(7)中。本发明还涉及相应的分离设备和相应的烯烃装置。

Description

用于分离含有氢气的烃混合物的方法、分离设备和烯烃装置
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的前序特征部分的用于分离含有氢气的烃混合物而获得富氢气的流的方法、相应的分离单元以及具有相应的分离单元的烯烃装置。
背景技术
用于对烃类进行蒸汽裂解的方法和装置是已知的，并描述于例如自2007年4月15日在线(DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub2)的乌尔曼工业化学百科全书中的“Ethylene”文章中。
通过蒸汽裂解并还采用其它方法和装置获得了烃混合物，有必要将该烃混合物至少部分地分离成其各自的组分。这可以通过各种方式来完成。
例如，本发明从分离开始，其中制备了主要由具有两个碳原子的烃类、甲烷和氢气组成的烃流。如下所解释的，这类的流也被称“C2减流”。然而，如下文所解释的，本发明也适用于其它类型的分离。
常规方法包括在换热器中在压力下逐步冷却这类的C2减流，并且在这些换热器的下游形成液体冷凝物。通常将在约35巴的绝对压力以及低于约-100℃的温度下仍然为气态形式的馏分进料至所谓的C2吸收塔(也简称为“吸收塔”)中。例如，该C2吸收塔包括例如14个塔板并且在约35巴和低于-100℃下操作。
在C2吸收塔的塔顶加入液体回流，该液体回流主要为纯甲烷。在常规方法中，从蒸馏塔(所谓的脱甲烷塔)中获得液体回流，向该蒸馏塔中进料从C2减流中分离出来的冷凝物以及从C2吸收塔本身的贮槽中分离出的冷凝物。
在蒸馏塔的贮槽中，分离出主要由具有两种烃的烃类组成的冷凝物。在蒸馏塔的塔顶得到仍然为气态形式的馏分(主要是纯甲烷)，且在塔顶冷凝器中用制冷剂使该馏分(部分)液化。将一些液化产物作为上述的液体回流加到C2吸收塔中。
由于在比C2吸收塔低的压力下操作蒸馏塔，即在约28至34或30至32巴的绝对压力下操作，有必要在将液体回流进料至C2吸收塔之前利用泵以常规方式对液体回流进行加压。
除了烯烃类和其它烃类，氢气也是相应装置的重要产物，因为它可以例如用于氢化的目的(例如，用于氢化乙炔或在原油精炼厂中用于加氢处理工艺)。可以将氢气导出，并且在这种情况下成为至少在经济上与乙烯一样吸引人的产物。
从DE 10 2005 003 499 A1中已知一种将C2吸收塔、两个蒸馏塔和回流容器设计为单个塔，并在几乎均匀的压力水平下进行操作的方法。
从DE 10 2005 050 388 A1中还可知处理通过蒸汽裂解得到的烃混合物的方法，从US 5 685 170 A中可知从天然气中回收丙烷的方法。
然而，难以操作用于低温介质的泵和膨胀器，并且需要特别注意。因此，需要相应方法上的改进，其中，然而仍然需要获得富氢气的流。
发明内容
在此背景下，本发明提出了具有独立权利要求特征的用于分离含有氢气的烃混合物的方法、相应的分离单元和具有相应分离单元的烯烃装置。优选的实施方案为以下从属权利要求的主题和随后的说明书中。
在解释本发明的特征和优点之前，先对它们的依据和所用的术语进行解释。
本发明特别适用于分离由蒸汽裂解工艺得到的含有氢气的烃混合物，但并不限于此。
在商业规模上的蒸汽裂解工艺几乎只在管式反应器中进行，在管式反应器中也可以在不同的裂解条件下对各个反应管(以所谓的蛇形管(coils)的盘管形式)或相应反应管的组进行操作。将在相同或可比较的裂解条件下操作的反应管或反应管套件以及在均匀裂解条件下操作的也可行的管式反应器作为一个整体也被称作为“裂解炉”。蒸汽裂解装置(也称为“烯烃装置”)可以包括一个或多个裂解炉。
将所谓的“炉料”进料至裂解炉中并使所谓的“炉料”进料在裂解炉至少部分地反应。来自乙烷至高达通常为600℃沸点的汽油的大量烃类和烃混合物都适合作为炉料。炉料可以由所谓的“新鲜进料”组成，即在装置外制备并且例如从一种或多种石油馏分、石油气体组分和/或石油气体冷凝物中获得的物料组成。炉料还可以由一种或多种所谓的“循环流”组成，即由装置本身中制备并在相应的裂解炉中循环的流组成。炉料还可以由一种或多种新鲜进料与一种或多种循环流的混合物组成。
将所谓的“原料气体”从一个或多个裂解炉中出除去，并使其进行适当的后处理步骤。这些后处理步骤包括，首先，处理原料气体，例如通过淬火、冷却和干燥，以便得到所谓的“经裂解的气体”。偶尔地，原料气体也被称作经裂解的气体。
特别地，本发明的方法包括基于存在的组分的不同沸点将经裂解的气体分离成许多馏分。在本领域中，缩写用于表示主要地或专有地所包含的烃类的碳原子数的这些。因此，C1馏分为主要地或专有地含有甲烷的馏分(但根据惯例在某些情况下还含有氢气，然后也被称为“C1减馏分”)。另一方面C2馏分主要地或专有地含有乙烷、乙烯和/或乙炔。C3馏分主要地含有丙烷、丙烯、丙炔和/或丙二烯。C4馏分主要地或专有地含有丁烷、丁烯、丁二烯和/或丁炔，而各自的异构体可依据C4馏分的来源以不同的量而存在。同样也适用于C5馏分和更高级的馏分。若干这样的馏分也可在一个工艺中和/或在一个项目下结合在一起。例如，C2加馏分主要地或专有地含有具有两个或多个碳原子的烃类，而C2减馏分主要地或专有地含有具有一个或两个碳原子的烃类。
在本文所使用的术语中，液态流和气态流可富含或贫含一种或多种组分中，“富含”表示以摩尔、重量或体积基准计的至少90％、95％、99％、99.5％、99.9％、99.99％或99.999％的含量，而“贫含”表示以摩尔、重量或体积基准计的至多10％、5％、1％、0.1％、0.01％或0.001％的含量。在如本文所使用的术语中，液态流和气态流也可以富集或贫集一种或多种组分，这些术语还应用于从中获得液态或气态流的起始混合物中的相应含量。基于起始混合物，如果液态流或气态流含有至少1.1倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、100倍或1000倍的量，则该液态流或气态流被“富集”，如果含有至多0.9倍、0.5倍、0.1倍、0.01倍、或0.001倍的相应组分的量，则该液态流或气态流被“贫集”。
如果液态流或气态流至少包括存在于起始流体或从起始流体中获得的某些组分，液态流或气态流是从另一液态流或气态流(也被称为起始流)中“衍生”出来的。以这种方式衍生的流可以通过分离出或衍生出部分流或一种或多种组分、集中或贫集一种或多种组分、以化学方式或物理方式使一种或多种组分反应、加热、冷却、加压和类似的方法从起始流中获得。
本申请使用术语“压力水平”和“温度水平”来表征压力和温度，其意图是表明在相应装置中相应的压力和温度不需要采用精确的压力值或温度值的形式来实施本发明理念。然而，该压力和温度通常在一定范围内变化，例如在平均值的任一侧的±1％、5％、10％、20％或甚至50％。相应的压力水平和温度水平可以定位于不相交的范围内或重叠范围内。特别是，压力水平将包括例如由冷却作用造成的不可避免的或预期的压力损失。温度水平也是如此。以巴计的压力水平是绝对压力。
将“换热器”用于在例如以彼此为逆流的形式经过的至少两个流之间的间接传热，例如，较热的、气态的、经加压的流和一个或多个较冷的液态流。换热器可以由单个换热器部分或若干个并联和/或串联连接的换热器部分形成的，例如，由一个或多个换热器塔板的模块组成。换热器包括配置为具有热交换表面的分隔的流体通道的“通路”。
“液体分离器”或“分离容器”是一种将液体(所谓的冷凝物)从气态流或两相流(其部分为液体和部分以气体的形式存在)中分离出来的容器。可以至少部分地以液态形式从液体分离器(通常从较低区域，“贮槽”)中得到冷凝物，而可以至少部分地以气态形式从液体分离器(通常从较高区域，“塔顶”)中得到仍然为气态形式的馏分。
本文所采用的术语中的“蒸馏塔”为分离单元，其被布置为至少部分地分离物质混合物(流体)，该物质混合物(流体)以气态或液态形式或以具有液态和气态组分的两相混合物的形式，还任选地以超临界状态被供应，即在上面所描述的观念中，从物质混合物中制备纯净物质或与物质的混合物，该物质的混合物相比于前述意义上的物质混合物富集或贫集、或富含或贫含至少一种组分。从分离技术领域中足以知晓蒸馏塔。通常，蒸馏塔被配置为配有诸如穿孔塔板或结构化或非结构化包装的配件的圆柱形金属容器。蒸馏塔的特征尤其在于，液态馏分在也称为贮槽的塔底分离。在蒸馏塔中对此处称为贮槽液体的液态馏分通过贮槽蒸发器进行加热，以使得部分贮槽液体在蒸馏塔内连续蒸发并以气态的形式上升。通常，蒸馏塔还具有所谓的塔顶冷凝器，向该所谓的塔顶冷凝器中进料集中于蒸馏塔上部的至少一些气体混合物或此处称为塔顶气体的相应的纯气体，使其部分液化以形成凝聚物并作为液体回流加入蒸馏塔的塔顶。从塔顶气体获得的一些凝聚物可以用于它处。
和蒸馏塔相比，“吸收塔”通常不具有贮槽蒸发器。从分离技术领域中一般也知晓吸收塔。将吸收塔用于在相逆流中的吸收，并因此也称为逆流塔。在逆流吸收中，释放的气相流经由吸收塔向上流动。在塔顶加入并在塔底得到的吸收的溶液相与气相相反流动。该气相以溶液相进行“清洗”。在相应的吸收塔中，通常还提供了确保逐步相接触(板、喷雾区、旋转板等等)或恒定相接触(未校准浇注的填料和包装等等)的配件。在此类吸收塔的塔顶能获得作为“塔顶产物”从塔内得到的气态流。在吸收塔的贮槽中，分离出可以作为“贮槽产物”得到的的液体。在吸收塔中，气相贫集一种或多种进入贮槽产物的组分。在常规的装置中用于分离C2减流并被称为“C2吸收塔”或“吸收塔”的设备也是吸收塔。它具有如上所述的成分的数量并在前述条件下操作。除了(主)蒸馏塔外，还存在该吸收塔，其中将一方面甲烷和另一方面C2烃类(主要是乙烷、乙烯和任选的乙炔)相互分离。C2吸收塔主要用于对含有氢气和甲烷的混合物进行上游分离。
蒸馏塔和吸收塔的设计和具体构造可参见关于该主题的教科书(参见例如Sattler,K.：Thermische Trennverfahren:Grundlagen,Auslegung,Apparate,[Thermalseparation methods:Principles,Design,Apparatus]，第3版，2001，Weinheim，Wiley-VCH)。
本发明优势
本发明从用于分离烃混合物的已知方法开始，该烃混合物主要含有具有两个碳原子的烃类，也包括甲烷和氢气。如前文所解释，这种烃类混合物也被称为C2减馏分、C2流等。如前文所提到的，采用蒸馏塔来实施此类方法，在蒸馏塔中使甲烷和C2烃类彼此分离。在根据本发明的方法中，还得到了富氢气的流。
在此类方法中，在第一压力水平下将烃混合物的流体从第一温度水平，经由两个或更多的中间温度水平，逐步冷却至第二温度水平。在各个中间温度水平下，从流体中形成冷凝物。在此将它们称为“第一冷凝物”。
在本申请的范围中指出，以任意方式对“来自流的流体”或“来自烃混合物的流体”进行处理，这意味着，例如，采用所有的流体，从起始流体衍生的流体或从相应的流体中形成的流的部分流。尤其在前述步骤中，冷凝物和仍然为气态形式的馏分是从相应的流体中形成的。将仍然为气态形式的馏分冷却至下一个温度水平(中间温度水平或最终第二温度水平)。
将烃混合物中在第二温度水平下仍然保持气态形式的流体(即C2减烃混合物中不以第一冷凝物的形式得到的流体)在第一压力水平下进料至塔顶供给有液体回流的C2吸收塔。从C2吸收塔的贮槽中得到冷凝物(在此被称为“第二冷凝物”)，并在C2吸收塔的塔顶得到气态塔顶流。气态塔顶流主要地含有甲烷和氢气。因此，分离成冷凝物和仍为气态的馏分也在此进行。
将来自C2吸收塔塔顶的气态塔顶流的流体冷却到第三温度水平，同样地在第一压力水平下将其转移到氢气分离器。氢气分离器是另一种液体分离器，但是它在更低的温度下运行，在此情况下例如为-150℃。在所述压力34至35巴和所述温度下，在氢气分离器的底部形成液态的、富含甲烷的馏分。形成本方法的产物之一的气态的、富含氢气的流留在塔顶。
根据本发明，将冷凝物中在氢气分离器中获得的并在本申请范围内被称作“第三冷凝物”的流体作为在C2吸收塔塔顶加入的回流。
因此，不同于现有技术，本发明尤其在于将氢气分离器贮槽中的富含甲烷的第三冷凝物用作上文提及的C2吸收塔的回流，而不是采用所使用的蒸馏塔中的塔顶冷凝器获得的富含甲烷的液态流。与众所周知的方法相反，因此本发明使不用泵来将相应液态流从蒸馏塔或其塔顶转移至C2吸收塔的进料点成为可能。通过将氢气分离器设置在C2吸收塔上方的大地测量的足够的高度上，氢气分离器和C2吸收塔之间的任何压力差都能够通过重力作用来克服。因此氢气分离器的第三冷凝物纯粹通过重力向下流动至C2吸收塔，从而克服压力差。
根据本发明的解决方案的应用几乎不改变相应系统的材质和热平衡，并且对整体工艺不产生任何影响。本发明使得降低投资成本并简化装置的操作成为可能。特别的是，这涉及到储备泵的启动和备用。总体上，增加了设备的可用性：可以根据本发明部分省去的泵与其它装置以及机器受到较大的应力和磨损。由此，与具有不移动部件的组件相比，它们更容易破损，并由此会更频繁地出现故障或需要更多维护。偶尔，由于故障或计划维护必须关闭装置的较大部分或区域，导致整个装置可能无法使用。
在本发明范围内，可以完全省去常规下提供的用于液态甲烷的所谓的“冷泵”。因此增加了烯烃装置的可用性且简化了烯烃装置的操作，在烯烃装置中结合了根据本发明的分离单元。此外，通过节省一对泵的花费而降低了投资成本，简化和减少调整，由于经减少的持液量的要求，特定塔段可被缩短：众所周知，例如用于液态甲烷的泵一定不能在干燥的情况下运行且因此必须一直提供用于泵送的最小量的液体。通常必须足够四至五分钟的这个量被称为“持液量”。由于阀门在所谓的气爆(Gasdurchbruch)事件中没有受损，在阀门处只有少量或完全没有持液量。
因此，在根据本发明的方法中，将用作回流的第三冷凝物流体仅通过重力作用从氢气分离器转移至C2吸收塔。由于如上所述的优点，无需使用泵即可“仅通过重力作用”进行转移。特别地，可以将相应的氢气分离器例如以液体密封塔板的形式合并到所采用的C2吸收塔的塔顶。在此情况下，可以适应所采用的调节。用于相应的氢气分离器的填充水平的调节在此情况下被替换为温度调节。
在根据本发明的方法中，将第一冷凝物的流体和第二冷凝物的流体从第一压力水平减压至低于第一压力水平的第二压力水平并将其进料至在第二压力水平下操作的蒸馏塔中，而在该蒸馏塔中，从蒸馏塔中获得并得到至少一种主要由具有两个碳原子的烃类组成的液态流和一种主要由甲烷组成的液态流。由于主要由甲烷组成的液态流不必通过泵来加压以作为回流加入至C2吸收塔，根据本发明的方法特别地证明了在该方面的优势。
如上所述，在根据本发明的方法中，在比C2吸收塔或氢气分离器低的第二压力水平下操作蒸馏塔。因此，没有相应的泵，不可能将流体从蒸馏塔塔顶进料至C2吸收塔。如在开始提到的，冷却进料流、操作C2吸收塔和操作氢气分离器都在约35巴下、更通常地在30至40巴(第一压力水平)下进行，而蒸馏塔在较低压力、即约28至34或30至32巴(第二压力水平)下进行操作，第二压力水平总是低于第一压力水平。
有利的是，对第三冷凝物中的用作回流的流体量进行调节以便对应于从蒸馏塔得到的主要由甲烷组成的液态流的量。因此可以不受任何限制地进一步操作该装置；其特征值不改变。
有利的是，将液态流中从蒸馏塔得到的流体被用作至少将烃混合物的流体从第一温度水平经由中间温度水平冷却至第二温度水平。这使得相应流体得到高效冷却。
有利的是，还将来自氢气分离器的气态的、富含氢气的流的流体用于将烃混合物的流体从第一温度水平经由中间温度水平冷却至第二温度水平，并将C2吸收塔塔顶的气态塔顶流的流体冷却至第三温度水平。
根据本发明的方法特别适用于分离通过蒸汽裂解工艺提取的经裂解的气体中获得的烃混合物。
本发明还涉及相应的分离单元。将分离单元设计为分离主要由具有两个碳原子的烃类以及甲烷和氢气组成的烃混合物，并且分离单元包含蒸馏塔，C2吸收塔以及氢气分离器。对于此类型装置的其它部件，参考下文提供的解释。
附图说明
参照附图对本发明和本发明的实施方案进行说明。
图1以示意性流程图的形式显示了用于制备烃类的方法。
图2显示了根据现有技术用于分离烃混合物的分离单元。
图3显示了根据本发明实施方案用于分离烃混合物的分离单元。
具体实施方式
为了清楚器件，对图中相应的元件赋予相同的附图标记，并且不再重复说明。
图1以示意流程图的形式表示根据现有技术的制备烃类的方法的过程。提供了可以利用一个或多个裂解炉中S1至S3来实施的蒸汽裂解工艺S。在下文中仅描述对裂解炉S3的操作；其它裂解炉S1和S2可以以相应的方式操作，或可被省略。
裂解炉S3填充有作为炉料的流A，如下文所解释的，其可至少部分地为由装置外的来源所提供的所谓的新鲜炉料以及至少部分地为在该方法本身中得到的所谓循环流。其它裂解炉S1和S2也可填充有相应的流。也可将不同的流进料至不同的裂解炉S1至S3，可以将一种流分入几个裂解炉S1至S3或可以将几个部分流进行结合以形成一种结合流，将其例如作为流A进料至裂解炉S1至S3中的一个裂解炉内。
作为蒸汽裂解工艺S中进行的蒸汽裂解的结果，获得了偶尔地已在该点被称为经裂解的气态流的原始气态流B。在处理工艺20的一系列处理阶段(未显示)中处理原始气体流B，将原始气体流B进行所谓的油淬火，例如，预分馏、压缩、进一步冷却和干燥。
随后将经过相应处理的流B，经实际裂解的气体C进行分离工艺30。在该工艺中，得到如前文所解释的许多馏分，根据它们主要含有的烃类的碳个数对它们进行命名。根据“乙烷馏除塔优先”的原则操作图1中示出的分离工艺30。
技术人员将熟悉很多其它工艺变型，例如从前文提到的乌尔曼工业化学百科全书中的文章“Ethylene”，这些工艺变形在经裂解的气体C的制备和/或所使用的分离工艺方面是特别不同的。明确指出，本发明也可以在例如“甲烷馏除塔优先”工艺中使用。
在分离工艺30中，首先在分离单元31中从经裂解的气体C中以气态形式分离可主要地包含甲烷、乙烷、乙烯和乙炔，特别是还包含氢气的C2减馏分。作为整体的C2减馏分经过加氢处理工艺41，以将存在的乙炔转换成乙烯。随后将甲烷CH4和氢气H2在C2减分离单元32中从C2减馏分中逐一分离或一起分离并被用作例如燃料气体。本发明特别涉及分离单元32，其也在下面附图中以局部示意图进行说明。
在C2分离单元32中，留下了被分离为乙烯C2H4和乙烷C2H6的C2馏分。也可以将乙烷C2H6再次在一个或多个裂解炉S1至S3中作为循环流D经受蒸汽裂解工艺S。在所示的实施方案中，将循环流D和E添加到流A中。也可以将循环流D和E以及流A传送到不同的裂解炉S1至S3中。
在分离单元31中，留下了被转移到分离单元33中(所谓的丙烷馏除塔)的液态C3加馏分。在分离单元33中，从C3加馏分中分离C3馏分并使其经过加氢处理工艺42，从而使C3馏分中含有的甲基乙炔反应形成丙烯。之后在C3分离单元34中，将C3馏分分离成丙烯C3H6和丙烷C3H8。也可以将丙烷C3H8再次在一个或多个裂解炉S1至S3中作为循环流E单独地或与其它流一起进行蒸汽裂解工艺S。
在分离单元33中，留下了被转移至第四分离单元34(所谓的丁烷馏除塔)的液态C4加馏分。在分离单元34中，从C4加馏分中以气态形式分离出C4馏分。留下了液态C5加馏分。
可以理解的是，所描述的所有馏分也可以进行适当的后处理步骤。例如，可以从C4馏分中分离出1,3-丁二烯。此外，可以采用其它循环流，使该其它循环流进行类似于循环流D和循环流E的蒸汽裂解工艺S。
图2显示了根据现有技术用于分离烃混合物的分离单元。该分离单元通常标记为200并且设计为分离主要由具有两个碳原子的烃类、甲烷和氢气组成的烃混合物(即C2减馏分)。将该C2减馏分以流a的形式进料至分离单元200。
分离单元200包括第一换热器1、第二换热器2、第三换热器3和第四换热器4。使流a首先通过第一换热器1并在其中进行冷却。然后将流a进料至第一液体分离器5中。在第一换热器1中进行冷却，以使得在第一液体分离器5中分离出液体冷凝物。在第一液体分离器5的塔底得到作为流b的冷凝物。下文中描述流b的其它应用。
使流a中在第一液体分离器5中仍保持气态形式的馏分作为流c通过第二换热器2并继而将该馏分进料到第二液体分离器6中。在第二液体分离器6中，在塔底分离出并以流d的形式得到液态冷凝物。将流c中仍保持气态形式的馏分作为流e在第三换热器3中进行冷却并将其进料至C2吸收塔7中。还在C2吸收塔7的贮槽内分离出并作为流f得到液态冷凝物。此外，将下文中描述其来源的流m加入C2吸收塔7的塔顶。将从C2吸收塔7得到的塔顶气体以流g的形式通过第四换热器4，继而将其进料至氢气分离器8中。
在氢气分离器8的底部，分离出作为流i得到的并以相反的顺序和方向通过第四换热器4至第一换热器1的富含甲烷的冷凝物。使来自氢气分离器8顶部的富含氢气的塔顶气体的流h也以这种顺序和方向通过第四换热器4至第一换热器1。
特别地，该图是简化的，其没有显示携有特定流(例如流i和h)的管道之间的交叉连接。例如，此类的交叉连接可以使特定量的流h与流i的混合成为可能。图中都没有显示主要用于启动相应装置的管道。例如，在分离单元200中，可以设想的是，在启动过程中在C2吸收塔7的塔顶不加入流m，但使其以与流i相同的方式通过第四换热器4至第一换热器1。
分离单元200还包括与贮槽蒸发器11(未详细描述)共同操作的蒸馏塔10，其换热器是用例如来自装置的其它部分的丙烯流来操作的。蒸馏塔10还包括塔顶冷凝器12，下文中对其操作进行描述。
通过对流a、c和e的连续冷却相应地得到冷凝物，该冷凝物是以流b、d和f的形式获得，其含有不同含量的具有两个碳原子的烃类和甲烷。特比地，流f比流d具有更高的甲烷含量，而流d比流b具有更高的甲烷含量。
由此在不同高度上将流b、d和f进料至蒸馏塔10；蒸馏塔10包括以高度图示的形式在此处显示出的塔板间的适于该目的的进料设备。
从蒸馏塔10的塔顶得到气态流k，并在塔顶冷凝器12的冷凝室中进行液化。将经液化的流在蒸馏塔10的塔顶的区域13中分离为液相和气相。气相进入到蒸馏塔10的气体空间并在蒸馏塔10的塔顶与更多的塔顶气体结合。可以从区域13得到气态流l，并与之前提到的流i(第四换热器4的下游)相结合。流l主要含有甲烷。
也可以从区域13得到相应的液态富含甲烷的流m。通过泵9(所谓的冷泵)将流m提供给第四换热器4的热端，并在第四换热器4中进行冷却。然后，如前面所提到的，在C2吸收塔7的塔顶加入流m。蒸馏塔10的塔顶冷凝器12可以充入来自装置的其它部分的流n，作为制冷剂。例如流n可以是乙烯流。
在蒸馏塔10的贮槽内，分离出主要由具有两个碳原子的烃类组成(因此是所谓的C2馏分)的液态冷凝物。例如，以流o的形式得到冷凝物，在第一换热器1中对该冷凝无进行加热并且随后进料至另一分离单元。如在开头所提到的，泵在以低温介质(如液态甲烷)下操作时存在问题并且在操作中需要更多注意。图2所示的分离单元200中，这尤其适用于甲烷泵9。
在图2中所示的分离单元200中，根据蒸馏塔10区域13中相应冷凝物的填充水平的基础来调节在C2吸收塔塔顶进料的流m的量。根据蒸馏塔10中测量的温度的基础来调节塔顶冷凝器12中经蒸发的制冷剂(流n)的压力。根据塔顶冷凝器12的填充水平的基础来调节以流n的形式进料的制冷剂的量。
图3显示了根据本发明的一个实施方案的分离单元100。分离单元100包括图2所示的分离单元200的基本组件。这些将不会再描述。
然而，与图2中所示的分离单元100相反，此处省略了泵9。此外，流n不在C2吸收塔7的塔顶加入而是与甲烷分离器8的贮槽中的流i相结合形成流p。使流p，而不是前述仅仅流i，以之前描述的顺序通过第四换热器4至第一换热器1。
然而，在将流p与流m的结合之前，从流i中分流出部分流r，特别地，并且在C2吸收塔7的塔顶加入该部分流r而不加入流m(参见图2的分离单元200)中。如图3中示意性示出的，如果至少将流l进料至C2吸收塔7的点设置于将流i从氢气分离器8移出的点的下方，就可以将出现在氢气分离器8的冷凝物作为回流在受限的流中通过重力作用通过相应的阀门(未给出附图标记)到达C2吸收塔。以流r的形式加入到C2吸收塔的塔顶的来自氢气分离器8的冷凝物的量最好对应于从蒸馏塔10以流m形式得到的甲烷的量，并且被其替代以在第四换热器4中制冷。由于只需要用于相应地供给第四换热器4的低压力水平，可以省略甲烷泵9。

Claims (8)

1.一种利用蒸馏塔(10)分离含有氢气的烃混合物(C2减)的方法，所述烃混合物(C2减)除了氢气之外主要含有具有两个碳原子的烃类和甲烷，其中
-在第一压力水平将所述烃混合物(C2减)的流体(a、c、e)从第一温度水平经由两个或更多个中间温度水平逐步冷却到第二温度水平，在各个中间温度水平从所述流体(a、c、e)分离第一冷凝物(b、d)，
-将所述烃混合物(C2减)中在所述第二温度水平下保持气态的流体(e)在所述第一压力水平下进料至C2吸收塔(7)中，向所述C2吸收塔(7)的塔顶加入液体回流(r)，其中从所述C2吸收塔(7)的贮槽得到第二冷凝物(f)，并且在所述C2吸收塔(7)的塔顶得到主要包含甲烷和氢气的气态塔顶流(g)，
-将来自所述C2吸收塔(7)的塔顶的所述气态塔顶流(g)的流体冷却至第三温度水平并在所述第一压力水平下转移至氢气分离器(8)，在氢气分离器(8)中从所述气态塔顶流(g)的流体中分离出富含甲烷的第三冷凝物(i)而留下气态的、富含氢气的流(h)，以及
-将所述第一冷凝物(b、d)的流体和所述第二冷凝物(f)的流体从所述第一压力水平减压至低于所述第一压力水平的第二压力水平并进料至在所述第二压力水平下操作的所述蒸馏塔(10)中，其中在所述蒸馏塔(10)中至少从所述蒸馏塔(10)获得或得到主要由具有两个碳原子的烃类组成的液态流(o)和主要由甲烷组成的液态流(m)，
其特征在于，在所述C2吸收塔的塔顶加入的所述回流(r)是由所述第三冷凝物(i)的流体形成的，所述第三冷凝物(i)是在所述氢气分离器(8)中从所述C2吸收塔(7)的塔顶的气态塔顶流(g)的流体中分离出来的并仅通过重力作用从所述氢气分离器(8)转移至所述C2吸收塔(7)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对用作回流(r)的所述第三冷凝物(i)的流体的量进行选择，以便对应于从所述蒸馏塔(10)得到的主要由甲烷组成的所述液态流(m)的量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中将从所述蒸馏塔(10)得到的所述液态流(m)的流体用于至少将所述烃混合物(C2减)的所述流体(a、c、e)从所述第一温度水平经由所述中间温度水平冷却至所述第二温度水平。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将来自所述氢气分离器(8)的所述气态的、富氢气的流(h)的流体用于将所述烃混合物(C2减)的流体(a、c、e)从所述第一温度水平经由所述中间温度水平冷却至所述第二温度水平，并将来自所述C2吸收塔(7)塔顶的所述气态塔顶流(g)的流体冷却至所述第三温度水平。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，将所述方法用于分离烃混合物(C2减)，通过蒸汽裂解工艺(50)所得到的经裂解的气体中获得所述烃混合物(C2减)。
6.一种分离单元(100)，其设计为分离除了氢气之外还主要含有具有两个碳原子的烃类和甲烷的含有氢气的烃混合物(C2减)，所述分离单元(100)包括至少一个蒸馏塔(10)、C2吸收塔(7)和氢气分离器(8)，以及
-设计为在第一压力水平下将所述烃混合物(C2减)的流体(a、c、e)从第一温度水平经由两个或更多个中间温度水平逐步冷却至第二温度水平并设计为在各个所述中间温度水平下从所述流体(a、c、e)中分离第一冷凝物(b、d)的装置，
-设计为在所述第一压力水平下将所述烃混合物(C2减)中在所述第二温度水平下保持气态的流体(e)进料至所述C2吸收塔(7)中，设计为将液体回流(r)加入所述C2吸收塔的塔顶，并设计为从所述C2吸收塔(7)的贮槽得到第二冷凝物(f)和在所述C2吸收塔(7)的塔顶得到主要含有甲烷和氢气的气态塔顶流(g)的装置，
-设计为将来自所述C2吸收塔(7)的塔顶的所述气态塔顶流(g)的流体冷却至第三温度水平并在所述第一压力水平下将其转移至所述氢气分离器(8)，并设计为在所述氢气分离器(8)中从气态塔顶流(g)的流体中分离出富含甲烷的第三冷凝物(i)而留下气态的、富含氢气的流(h)的装置，以及
-设计为将所述第一冷凝物(b、d)的流体和所述第二冷凝物(f)的流体从所述第一压力水平减压至低于所述第一压力水平的第二压力水平并将其进料至所述蒸馏塔(10)中，设计为在所述第二压力水平下操作所述蒸馏塔(10)，并设计为在所述蒸馏塔(10)中获得并且从所述蒸馏塔(10)得到至少主要由具有两个碳原子的烃类组成的液态流(o)和主要由甲烷组成的液态流(m)的装置，
其特征在于，提供设计为形成来自所述第三冷凝物(i)的流体(e)的在所述C2吸收塔的塔顶加入的所述回流(r)，所述第三冷凝物(i)是在所述氢气分离器(8)中从所述C2吸收塔(7)的塔顶的所述气态塔顶流(g)的流体中分离出来的并仅通过重力作用从所述氢气分离器(8)转移至所述C2吸收塔(7)的装置。
7.根据权利要求6所述的分离单元(100)，其设计为实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
8.一种烯烃装置，其设计为利用至少一个裂解炉(51-53)来实施蒸汽裂解工艺(50)，其具有设计为从所述至少一个蒸汽裂解工艺(50)的经裂解的气体(C)的流体中回收主要由具有两个碳原子的烃类以及甲烷和氢气组成的烃混合物(C2减)的装置，其特征在于根据权利要求6或7的设计为分离所述烃混合物(C2减)的至少一个分离单元(100)。
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