CN108883382A - 用于获取超临界状态的乙烯产物的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于获取超临界状态的乙烯产物的方法，在该方法中，主要或仅包含乙烯和乙烷的气体混合物在蒸馏塔(1)中分离成主要或仅包含乙烯的塔顶产物和主要或仅包含乙烷的塔底产物，该蒸馏塔(1)在5至15巴的蒸馏压力水平下操作，塔顶产物以气态从蒸馏塔(1)的塔顶排出，其第一部分液化并作为回流返回至蒸馏塔(1)，其第二部分转换为超临界状态并用作乙烯产物。进行了设置，为了将第二部分转换为超临界状态，经由多个中间压力水平进行从蒸馏压力水平至超临界压力水平的多级压缩，多级压缩中的第二部分主要或仅从气态转换为超临界状态。相应的装置同样是本发明的主题。

Description

用于获取超临界状态的乙烯产物的方法和装置

本发明涉及一种用于获取超临界状态的乙烯产物的方法以及根据独立权利要求的对应前序部分的相应装置。

背景技术

通过蒸汽裂解获取诸如乙烯的烯烃的方法和相应的装置是已知的，并且在例如Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry(自2009年4月15日上线，DOI10.1002/14356007.a10_045.pub3)的“Ethylene”章中描述。在蒸汽裂解中，首先获取气体混合物，其可以进行处理，以及为分离成组分或组分组而进行分离序列。例如，称为“先脱甲烷塔”、“先脱乙烷塔”和“先脱丙烷塔”的过程在现有技术中是已知的。

蒸汽裂解的常规目标产物，即乙烯，也在相应的分离序列中与其它组分分离。为了获取乙烯，在相应的分离序列中，为此目的形成主要或仅包含乙烷和乙烯的馏分。该馏分在称为C2分离器的蒸馏塔中分离成主要或仅包含乙烯的气态塔顶产物和主要或仅包含乙烷的液态塔底产物。C2分离器的塔顶产物部分地以液化形式作为回流返回至C2分离器，而另一部分可以作为液态和/或气态乙烯产物提供。

本发明特别涉及所谓的低压(LP)C2分离器的使用，其在通常约8至9巴的压力水平下操作。在资本成本和能耗方面，使用这种低压C2分离器具有相对于使用高压(HP)C2分离器的优点。低压C2分离器在Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry的前述“Ethylene”章“Heat-Pumpled C2 Fractionation”节第47页中描述。其中给出了与低压C2分离器的优点有关的进一步细节。

偶尔需要以超临界状态提供乙烯产物。为此，在不根据本发明的现有技术的方法中，参考图1也讨论了该方法，主要或仅包含来自低压C2分离器的塔顶的乙烯的气态塔顶产物首先可以例如加热至环境温度，然后压缩至例如大于20巴的压力水平，以及通过冷却至该压力水平而将其液化。这里获取的液化产物的一些用作前述的至C2分离器的回流。液化产物的其余部分或仅其一部分借助于泵从液态输送至超临界压力水平并加热至超临界压力水平。

如特别参考图5所讨论的，相应的方法在能量方面是不利的，因为在冷却期间抽出大量能量，以及必须为超临界压力水平的蒸发提供额外的能量。因此，需要改进的过程和装置，用于从气态塔顶产物提供在超临界压力下的气态乙烯，所述气态塔顶产物主要或仅包含来自低压C2分离器塔顶的乙烯。

本发明公开

在此背景下，本发明提出了一种用于获取超临界状态的乙烯产物的方法和包括独立权利要求的特征的相应装置。在每种情况下，实施例是从属权利要求的主题以及以下描述的主题。

在讨论本发明的特征和优点之前，将讨论其基本原理和使用的术语。

本申请使用术语“压力水平”和“温度水平”来表征压力和温度，这旨在表明在适当的装置中的压力和温度不必以精确的压力或温度值的形式使用以实现本发明构思。然而，这样的压力和温度通常在一定范围内变化，例如平均值附近±1％、5％、10％、20％或甚至50％。在这种情况下，相应的压力水平和温度水平可以位于不相交的范围内或彼此重叠的范围内。特别地，例如压力水平也覆盖由不可避免的压降引起的不同压力。等效物适用于温度水平。此处以巴表示的压力水平是绝对压力。

在开始讨论的类型的方法和装置中，多级涡轮压缩机可用于压缩。涡轮压缩机的机械结构原则上对本领域技术人员是已知的。在涡轮压缩机中，待压缩的介质借助于涡轮叶片压缩，涡轮叶片布置在涡轮叶轮上或直接布置在轴上。在这种情况下，涡轮压缩机形成结构单元，然而，在多级压缩机的情况下，涡轮压缩机可以具有多个压缩机级。在这种情况下，通常，压缩机级包括涡轮机叶轮或涡轮机叶片的相应布置。所有这些压缩机级都可以由共用轴驱动。然而，也可以进行设置，压缩机级使用不同的轴成组驱动，轴也可能通过齿轮机构互连。

热交换器用于在至少两个流体流之间间接传递热量，该流体流例如以相对于彼此的反流引导。在本发明的上下文中使用的热交换器可以由单个热交换器部分或多个并联和/或串联连接的热交换器部分形成，例如由一个或多个板式热交换器组形成。

关于可以在本申请的上下文中使用的蒸馏塔的设计和具体配置，参考相关的教科书(参见例如K.Tattler,"Thermische Trennverfahren:Grundlagen,Auslegung,Apparate"["Thermal separation processes:basic principles,design,apparatus"]，3rd edition，Wiley-VCH，Weinheim2001)。

此处所述的蒸馏塔是分离装置，其设置成至少部分地分离物质混合物(批次分离)，该物质混合物以气态或液态形式或以具有液态和气态部分的两相混合物的形式提供，可选地也以超临界状态提供，即从物质混合物中产生纯物质，在每种情况下，与物质混合物相比，相对于上述上下文中的至少一种组分富集或消耗。蒸馏塔在分离技术领域是众所周知的。通常，蒸馏塔形成为圆柱形金属容器，其配备有内置部件，例如筛盘或结构化或散堆填料。蒸馏塔的特征尤其在于液体馏分在其下部区域(也称为塔底)中分离。该液态馏分，也称为塔底产物，通过塔底蒸发器在蒸馏塔中加热，使得一些塔底产物在蒸馏塔中连续蒸发并以气态形式上升。蒸馏塔进一步通常设置有装置，在该装置中，供给并在那里液化的至少一些在蒸馏塔的上部区域中富集的气体混合物或相应的清洁气体(也称为塔顶产物)，并在蒸馏塔的塔顶作为液态回流装填。

本发明优点

本发明提出了一种获取超临界状态的乙烯产物的方法，其中主要或仅包含乙烯和乙烷的气体混合物在蒸馏塔中分离成主要或仅包含乙烯的塔顶产物和主要或仅包含乙烷的塔底产物，该蒸馏塔在5至15巴的蒸馏压力水平下操作，特别是8到10巴，例如约8.1巴的蒸馏压力水平。因此，用于分离气体混合物的蒸馏塔是典型的低压C2分离器。关于这种低压C2分离器的进一步特征，参考上述讨论以及其中引用的相关技术文献。

在蒸馏塔中形成的塔顶产物以气态从蒸馏塔的塔顶排出，其第一部分液化并作为回流返回至蒸馏塔。为了形成第二部分，从蒸馏塔塔顶以气态排出的塔顶产物转换为超临界状态并用作乙烯产物。

如果这里讨论的是塔顶产物的第一部分和第二部分以所讨论的方式使用，则此应理解为这意味着相应的塔顶产物的其他部分可以以其他方式使用；例如，它们可以作为亚临界状态的气态或液态形式的乙烯产物提供。

如已经讨论过的，在现有技术的方法中，也如参考图1所讨论的那样，进行了设置以将相应的塔顶产物首先例如加热至环境温度以提供超临界状态的乙烯产物，然后将其压缩至例如大于20巴的压力水平，以及通过冷却至该压力水平而将其液化。在现有技术中，在这种情况下形成的液化产物在对应于根据本发明形成的第二部分的部分从液态输送至超临界压力水平并在该超临界压力水平下加热。

相反，为了将第二部分转换为超临界状态，本发明提出了从蒸馏压力水平的多级压缩，该蒸馏压力水平即蒸馏塔操作的压力水平，以及从该蒸馏塔中排出的塔顶产物的压力水平，以通过多个中间压力水平压缩至超临界压力水平。第二部分在该多级压缩中主要或仅直接从气态转换为超临界状态。因此，与现有技术相比，不会发生加压液化产物的液化和后续加热。换言之，在本发明的上下文中第二部分转换为超临界状态不包括任何中间液化。在这种情况下，与已经讨论过的现有技术的方法相比，本发明尤其具有能量相关的优点。

因为，根据现有技术，从所讨论的超过20巴的压力水平以及相应升高的温度水平(例如环境温度加上压缩热)开始，液化也发生在塔顶产物的部分，该部分是从蒸馏塔的塔顶排出并用于提供超临界状态的乙烯产物，在这种情况下必须克服非常大的温差，因此必须提取大量的热量。这将参考图5中的焓/压力图再次讨论。在液态加压之后，必须再次供应相当大量的能量，以加热至环境条件以提供乙烯产物。

相反，为了提供超临界状态的乙烯产物，本发明使得可以，如参考图6中的焓/压力图更详细地讨论的那样，免除相应的大温度跃变。仅从蒸馏塔顶部排出的塔顶产物的第一部分，该产物用作回流，必须进行相应的强烈冷却和液化。第二部分在多级中压缩，在每种情况下仅仅在高于环境条件的温度水平下提取压缩热。在这种情况下，仅需要在每种情况下冷却至例如大约40℃，这可以使用冷却水来实现。通过免除中间液化，本发明可以节省相应的成本密集的耐寒材料。

通常在现有技术中存在这样的先入之见：如参考现有技术所讨论的那样，如果在此处进行中间液化和液态的液化产物的加压，则提供超临界状态的加压产物是特别有利的。然而，在本发明的上下文中，已经发现，在气态下分级压缩的能量相关优点明显优于任何缺点。

在本发明的上下文中，如所提到的，经由多个中间压力水平进行从蒸馏压力水平至超临界压力水平的多级压缩，以将第二部分转换为超临界状态。在这种情况下，在多级压缩中，第二部分主要或仅直接从气态转换为超临界状态。

在这种情况下，所提到的中间压力水平包括至少第一中间压力水平，其为18至25巴，特别是22至23巴，例如大约22.5巴。压缩至这样的中间压力水平是特别有利的，因为在该中间压力水平下，在这方面同样经受多级压缩并且用作至蒸馏塔的回流的第一部分可以排出。在液化之前压缩第一部分是有利的，以能够在足够高的温度下或使用可用的制冷剂实现液化。

如下面还讨论的，这种第一部分在相应的压缩之后，除了在另外的热交换器中冷却之外，可以用作蒸馏塔的塔底蒸发器中的传热介质。以这种方式，实现了具有特别有利的能量效率的热泵效应。换言之，第一部分因此有利地在多级压缩中从蒸馏压力水平压缩至第一中间压力水平，然后液化并用作回流。此外，如所提到的，如果使用塔底蒸发器操作蒸馏塔是有利的，该塔底蒸发器使用压缩至第一中间压力水平的第一部分加热。

有利地，在本发明的上下文中的多级压缩还包括来自制冷剂回路的制冷剂的压缩，该制冷剂回路包括至少三个在不同压力水平下操作的部分回路。乙烯制冷剂用于不同点处的相应过程和装置中，例如在脱甲烷塔或其他分离步骤中。用于处理通过蒸汽裂解产生的气体混合物的方法和装置通常包括在不同压力下的部分回路，因此包括使用乙烯制冷剂操作的温度水平。通常在这种情况下提供低压制冷剂回路，其在略高于或略低于大气压力水平下操作，通常为0.5至1.5巴，特别是1.0至1.1巴，例如约1.05巴(以下称为“第一起始压力水平”)。这种低压制冷剂回路中的制冷剂具有例如约-95至-100℃的温度水平。中压制冷剂回路通常在约2.5至3.5巴，特别是2.8至3.2巴，例如约3巴(以下称为“第二起始压力水平”)的压力水平下操作。其制冷剂具有通常为约-75至-85℃的温度水平。最后，存在所谓的高压制冷剂回路，其在通常约5至10巴，特别是8至9巴，例如约8.1巴，即蒸馏压力水平，的压力水平下操作。高压制冷剂回路的制冷剂具有通常为-55至-65℃，特别是约-57℃的温度水平。

有利地，在本发明的上下文中使用的多级压缩中，此外主要或仅包含乙烯的制冷剂因此从多个低于蒸馏压力水平的起始压力水平，以及从蒸馏压力水平压缩至第一中间压力水平。以这种方式，根据本发明使用的多级压缩机或相应的压缩也可用于提供制冷剂或用于使用制冷剂装填上述部分回路。以这种方式，产生了开放制冷剂回路，其可以以特别灵活和节能的方式操作。

在本发明的上下文中，有利的是，多级压缩包括压缩至进一步，即第二中间压力水平，其为35至45巴，特别是38至42巴，例如大约40.2巴。这是特别有利的，因为在这种情况下，可以提供第一压缩机级以从第一起始压力水平压缩至第二起始压力水平，可以提供第二压缩机级用于从第二起始压力水平压缩至蒸馏压力水平，可以提供第三压缩机级用于从蒸馏压力水平压缩至第一中间压力水平，以及可以提供第四压缩机级用于从第一中间压力水平压缩至第二中间压力水平，这些级可以特别借助于第一共用轴以相同速度驱动。因此，可以提供共用原动机来驱动这些压缩机级，因为压缩机负载在前述压缩机级之间基本均匀地分布。

有利地，在本发明的上下文中压缩至第二中间压力水平之后，此外发生压缩至第三中间压力水平，其为60至80巴，特别是65至75巴，例如约70.4巴，然后第二部分从其压缩至100至150巴，特别是120至130巴，例如约125.6巴的超临界压力水平。

有利地，第五压缩机级用于从第二中间压力水平压缩至第三中间压力水平，以及第六压缩机级用于从第三中间压力水平压缩至超临界压力水平。有利地，第五和第六压缩机级可以借助于第二共用轴以相同速度驱动。以这种方式，确保了对相应压缩要求的特别良好的适应性，并且通过分隔开的但在每种情况下分组的，第一至第四压缩机级以及第五和第六压缩机级的驱动来获取控制方面的优点。特别地，在这种情况下可以进行设置，以将第一和第二共用轴通过齿轮机构连接在一起。以这种方式，第一至第四压缩机级以及第五和第六压缩机级都可以以不同的速度操作。

在前述压缩机级的下游，通常通过合适的后冷却器发生后冷却，该后冷却器通常使用冷却水操作。在这种情况下，不必在第一压缩机级的下游提供相应的后冷却器。在第二压缩机级的下游，尽管存在相应的后冷却器，但由于在相应的压力水平下同时供应乙烯制冷剂，所以第三压缩机级通常供应有温度通常约为18℃的流体。在每种情况下，流体通常以大约40℃的温度供应至第四、第五和第六压缩机级，由于使用水操作的后冷却器而到达此温度。在每种情况下在压缩机级中压缩的流体的部分也可以返回(所谓的“反冲”)，特别是为了确保更好的调节压缩的能力。

有利地，根据本发明的方法用于蒸汽裂解过程的上下文，即主要或仅包含乙烯和乙烷的气体混合物使用来自蒸汽裂解过程的裂解气形成。如所提到的，现有技术中已知用于形成相应的气体混合物的各种方法。

本发明还涉及一种用于获取超临界状态的乙烯产物的装置，其包括蒸馏塔，该蒸馏塔设置成将主要或仅包含乙烯和乙烷的气体混合物在5至15巴的蒸馏压力水平下分离成为主要或仅包含乙烯的塔顶产物和主要或仅包含乙烷的塔底产物，意味着其设置成从蒸馏塔塔顶排出气态的塔顶产物并液化第一部分并将其作为回流返回至蒸馏塔，以及将第二部分转换为超临界状态并将其用作乙烯产物。根据本发明，提供了一种多级压缩机，其设置用于通过经由多个中间压力水平从蒸馏压力水平压缩至超临界压力水平而将第二部分转换为超临界状态，在多级压缩机中的第二部分主要或仅由气态转换为超临界状态。

相应的装置有利地设置以执行如先前已详细讨论的方法，并且具有用于此目的的相应装置。因此，明确地参考关于该方法讨论的特征和优点。

现在以下将参考附图更详细地讨论本发明，附图示出了与不是根据本发明的方面相比较的本发明的各方面。

附图说明

图1以示意性工艺流程图的形式示出了不根据本发明的方法。

图2以示意性工艺流程图的形式示出了根据本发明一个实施例的方法。

图3以示意性工艺流程图的形式示出了不根据本发明的压缩。

图4以示意性工艺流程图的形式示出了根据本发明一个实施例的压缩。

图5是图1中所示的不根据本发明的方法的焓/压力图。

图6是图2中所示的根据本发明的一个实施例的方法的焓/压力图。

在附图中，相应的元件使用相同的附图标记表示，并且为了清楚起见，将不再多次讨论。

图1以示意性工艺流程图的形式示出了不根据本发明的用于获取乙烯产物的方法。

该方法包括使用蒸馏塔1，该蒸馏塔1在5至15巴，特别是8至10巴，例如约8.1巴，即已提及数次的蒸馏压力水平，的压力水平下操作。因此，它是一开始讨论的低压C2分离器。蒸馏塔1供应有在合适高度处以流a的形式的主要或仅包含乙烯和乙烷的气体混合物。在蒸馏塔1中，以流a形式供应的气体混合物分离成主要或仅包含乙烯的塔顶产物和主要或仅包含乙烷的塔底产物。

在这种情况下，塔顶产物以气态从蒸馏塔1的塔顶以流b的形式排出，在热交换器2中加热至例如环境温度，以及在压缩机3中压缩至超过20巴，例如22.5巴的压力水平。在压缩机3中压缩之后，流b的气体混合物在热交换器4至6中冷却和液化。在热交换器6中冷却之后，流b的一些流体以流c的形式供应，以在流体交换器7中进一步冷却。然后在阀8中进行流c的流体压力释放至蒸馏塔1的压力水平。流c的流体在蒸馏塔1的塔顶作为回流装填。

从蒸馏塔1的塔底，在那里积聚的塔底产物以流d的形式排出。一些塔底产物以流e的形式通过塔底蒸发器9，在那里沸腾，并返回蒸馏塔1中，在那里它以气态形式上升。特别地，热交换器6和热交换器9也可以热耦合或是共用热交换器的形式。以这种方式，如前所讨论的，获取了热泵效应。流d的塔底产物的另一部分以流f的形式进行。由于流f主要或仅包含乙烷，因此可以将其提供给例如上游的蒸汽裂解装置。

流g，其包含未以流c的形式返回蒸馏塔1的流b的塔顶产物，因此主要或仅包含乙烯，在不是根据本发明的方法中通过泵10在液体状态下加压。因此，压力增加直至超临界压力水平。从液态开始，流g在另一个热交换器11中加热，以提供超临界状态的乙烯产物。

图2同样以示意性工艺流程图的形式示出了根据本发明特别优选的实施例的获取超临界状态的乙烯产物的方法。在这种情况下对应于图1的不是根据本发明的方法的元件由相同的附图标记表示，并且如所提到的，为了清楚起见，将不再多次讨论。

同样在图2所示的根据本发明一个实施例的方法的上下文中，流b在热交换器2中过热。然而，在加热之后，流b在多级压缩机的压缩机级中压缩，为了与图4更好的对比性，其在这里用Ⅲ至Ⅵ表示。在压缩的下游，在每种情况下在由Ⅲa至Ⅵa表示的后冷却器中进行后冷却。在压缩机级Ⅲ的压缩的下游，原则上对应于图1的流c的流h分支出来，并用作至蒸馏塔1的回流。该流h在热交换器5、6和7中冷却和液化，这里也可能使热交换器6热耦合到热交换器9或者是以共用热交换器的形式。在相应的冷却和液化之后，将流h通过阀8给送回蒸馏塔并在那里用作回流。

在压缩机级Ⅲ至Ⅵ中，未以流h形式分支出来的剩余部分，此处由i表示，压缩至超临界压力水平，不发生中间液化。在这种情况下，压缩机级Ⅲ将流h从以上讨论的蒸馏压力水平压缩至第一中间压力水平，压缩机级Ⅳ将流h从第一中间压力水平压缩至第二中间压力水平，压缩机级Ⅴ将流h从第二中间压力水平压缩至第三中间压力水平，以及压缩机级Ⅵ将流h从第三中间压力水平压缩至超临界压力水平。之前已经讨论过压力水平。

在图3中，以工艺流程图的形式示意性地示出了根据不根据本发明的实施例的压缩。这里，多级压缩机的压缩机级由Ⅰ至Ⅳ表示，图3所示的压缩的压缩机级Ⅲ和Ⅳ基本上对应于图2所示的压缩的压缩机级Ⅲ和Ⅳ，但是这里缺少压缩机级Ⅴ和Ⅵ。这些在以下的图4中示出，图4示出了根据本发明的一个实施例的压缩。在这种情况下，图3中所示的压缩可以与低压C2分离器结合使用，其中不需要压缩至超临界压力水平，因此不需要提供超临界状态的乙烯产物。在相应的压缩中，取决于所需的压力水平，还可以免除第四压缩级Ⅳ。在这种情况下，乙烯产物在第三压缩级Ⅲ的压力-侧压力水平下排出。

图3中所示的压缩另外集成在包括三个部分回路的乙烯制冷剂回路中，制冷剂流用k、l和m表示。如所提到的，在根据图3的压缩中没有提供超临界状态的乙烯产物。同理，然而，如图2所示，也可以从蒸馏塔1的塔顶给送塔顶产物。为了更好地区分，相应的流在此用b'表示。流k表示低压制冷剂，其在第一起始压力水平和约-95至-100℃的温度水平下提供。流l表示中压制冷剂，其在第二起始压力水平和约-75至-85℃的温度水平下提供。流m表示高压制冷剂，其在蒸馏压力水平和约-55至-65℃的温度水平下提供。如图3所示，相应的流可选地在过热之后供给至压缩机级Ⅰ至Ⅲ。制冷剂从压缩机级Ⅰ至压缩机级Ⅱ的传递直接在机器中进行而没有中间冷却，并且在此以虚线表示的流n的形式示出。

压缩机级Ⅰ至Ⅳ可以通过共用轴互连，这里用10表示。在压缩机级Ⅱ中压缩的流体在热交换器Ⅱa中冷却，然后至少一个主要部分供给至压缩机级Ⅲ。某一部分也可以以所谓的反冲的形式返回至压缩机级Ⅰ。相应地，流体在压缩机级Ⅲ中压缩，然后在热交换器Ⅲa中冷却。然而，一些可以在压缩机级Ⅲ之前返回，如流p所示。如此处以流h'的形式所示的另一部分可用作至蒸馏塔的回流。如此处以n所示的另一流在第一中间压力水平下返回至制冷剂回路中，压缩机级Ⅲ压缩流体至该压力水平。如这里未示出的那样，流n的制冷剂然后可以经受压力释放至先前讨论的部分回路或流k、l和m的压力水平。如此处以流i'的形式所示的剩余部分供应至第四压缩机级Ⅳ，在那里压缩至第二中间压力水平，然后在后冷却器Ⅳa中冷却。然而，如此处以流q的形式所示的部分可以在压缩机级Ⅳ之前返回。如此处以流i'的形式所示的剩余物可以在亚临界压力水平下作为乙烯产物提供。

相反，根据本发明的一个实施例，如图4所示的压缩包括两个另外的压缩机级Ⅴ和Ⅵ，它们已在图2中示出。这些压缩机原则类似于压缩机级Ⅳ操作，但是压缩流的流体，这里对应于图2的流i，因此在这里相同地表示，进一步对应于再次更高的压力水平。在这种情况下，压缩机级Ⅴ将流体压缩到第三中间压力水平；在后冷却器Ⅴa中，在这种情况下，流体冷却至例如大约40℃的温度。压缩机级Ⅵ最终将流体压缩到超临界压力水平(第三中间压力水平也可能已经是超临界的)，在后冷却器Ⅵa中也冷却至例如大约40℃的温度水平。

下面将参考图5和6中所示的焓/压力图讨论本发明优于不根据本发明的方法的优点。在这些中，在每种情况下，在纵坐标上绘制以MPa为单位的压力，在横坐标上绘制以kJ/kg为单位的焓。101(粗体，实线)分别示出了在每种情况下的焓/压力图的两相线。等温线(部分地)由它们各自的温度表示。

如所提到的，图5是图1所示的不根据本发明的方法的焓/压力图。为了更加清楚，在这种情况下，由图1所示的装置引起的状态变化在焓/压力图中以相应的附图标记示出，其在每种情况下都提供有用于划界目的的撇号。乙烯产物(图1中的流g)的处理以双线的形式显示，以及以粗虚线的形式示出至蒸馏塔的回流(图1中的流c)的处理。在这些流具有共同路径的情况下(图1中的流b)，双线和虚线示出为叠加的。

由于在根据图1的热交换器2中的加热，这里用2'表示，从蒸馏塔的塔顶排出的流b的流体吸收能量。然后，如此处所示的3'，在压缩机3中进行压缩。为此，由于吸收压缩热，流体经历压力增加和加热。然后，流b的流体在热交换器4至6中冷却，并且这样做液化。这在图5的焓/压力图中以4'至6'示出。如在焓/压力图中以7'和8'表示的那样，流c的流体然后在热交换器7中经历进一步冷却，然后在阀8中经受压力释放。结果，流体进入两相区域，并且因此以两相形式给送至蒸馏塔1中。相反，未返回至蒸馏塔的流g在泵10中以液体形式加压，如图5的焓/压力图中以10'所示，因此经受相应的压力和温度升高，进行压缩至先前讨论的超临界值。随后在热交换器11中加热超临界流体。

从图5中的焓/压力图可以看出，这里，由于在热交换器4至6中的冷却，必须克服明显的温差，因此从流b的流体中提取相当大量的能量。然后，再次供应相当大量的能量以加热热交换器11中的流g的流体。如根据本发明所建立的那样，这在能量方面证明不是有利的。

如所提到的，图6是根据图2所示的实施例的方法的焓/压力图。同理，对应于图2所示装置的状态变化由具有撇号的附图标记表示。乙烯产物(图2中的流i)的处理是双线形式，并且至蒸馏塔的回流(图2中的流h)的处理以粗体虚线的形式示出。在这些流具有共同路径的情况下(图2中的流b)，同理双线和虚线也示出为叠加的。

热交换器2中的加热，在焓/压力图6中以2'表示，在这种情况下首先对应于根据图2的不是根据本发明的方法中的加热。同样也适用于在压缩级Ⅲ中的压缩，在图5中以Ⅲ'表示。在这种压缩之后，如图6中的Ⅲa'所示的进行冷却。这例如进行至约40℃的温度水平，如此处从相应的等温线可以看出的。如图6中虚线所示，然而现在只有一些流b的流体，即流h的流体液化。这里，使用热交换器5至7；在图6的焓/压力图中，相应的冷却操作以5'至7'示出。等效物也适用于以8'所示的安全阀8中的压力释放。

流i形式的其余部分现在在压缩机级Ⅳ中压缩，在图6中以Ⅳ'所示，然后在后冷却器Ⅵa中冷却，在图6中以Ⅵa'所示，等等。进一步压缩和冷却级可从图6直接看到。在压缩机级Ⅵ中的压缩和后冷却器Ⅵa中的冷却之后，乙烯产物存在于通常约125.6巴的超临界压力水平和例如大约40巴的温度水平下。

Claims (14)

1.一种用于获取超临界状态的乙烯产物的方法，其中主要或仅包含乙烯和乙烷的气体混合物在蒸馏塔(1)中分离成主要或仅包含乙烯的塔顶产物和主要或仅包含乙烷的塔底产物，所述蒸馏塔(1)在5至15巴的蒸馏压力水平下操作，所述塔顶产物以气态从所述蒸馏塔(1)的塔顶排出，其第一部分液化并作为回流返回至所述蒸馏塔(1)，以及其第二部分转换为超临界状态并用作乙烯产物，其特征在于，为了将所述第二部分转换为所述超临界状态，经由多个中间压力水平进行从所述蒸馏压力水平至超临界压力水平的多级压缩，所述多级压缩中的所述第二部分主要或仅直接从气态转换为所述超临界状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间压力水平包括在18至25巴的第一中间压力水平。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一部分在所述多级压缩中从所述蒸馏压力水平压缩至所述第一中间压力水平，然后液化并用作所述回流。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述蒸馏塔(1)通过塔底蒸发器操作，所述塔底蒸发器使用压缩至所述第一中间压力水平的所述第一部分加热。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中此外主要或仅包含乙烯的制冷剂在所述多级压缩中从多个低于所述蒸馏压力水平的起始压力水平，以及从所述蒸馏压力水平压缩至所述第一中间压力水平。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述起始压力水平包括在0.5至1.5巴的第一起始压力水平，以及在2至4巴的第二起始压力水平。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述中间压力水平进一步包括在35至45巴的第二中间压力水平。

8.根据权利要求7所述的方法，其中第一(Ⅰ)压缩机级用于从所述第一起始压力水平压缩至所述第二起始压力水平，第二(Ⅱ)压缩机级用于从所述第二起始压力水平压缩至所述蒸馏压力水平，第三(Ⅲ)压缩机级用于从所述蒸馏压力水平压缩至所述第一中间压力水平，以及第四(Ⅳ)压缩机级用于从所述第一中间压力水平压缩至所述第二中间压力水平，所述第一至第四压缩机级(Ⅰ-Ⅳ)借助于第一共用轴(10)以相同速度驱动。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述中间压力水平进一步包括在60至80巴的第三中间压力水平，以及其中所述超临界压力水平在100至150巴。

10.根据权利要求9所述的方法，其中第五(Ⅴ)压缩机级用于从所述第二中间压力水平压缩至所述第三中间压力水平，以及第六(Ⅵ)压缩机级用于从所述第三中间压力水平压缩至所述超临界压力水平，所述第五和第六压缩机级(Ⅴ、Ⅵ)借助于第二共用轴(11)以相同速度驱动。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一和第二共用轴借助于齿轮机构连接在一起。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中主要或仅包含乙烯和乙烷的所述气体混合物使用来自蒸汽裂解过程的裂解气形成。

13.一种用于获取超临界状态的乙烯产物的装置，包括蒸馏塔(1)，所述蒸馏塔(1)设置成将主要或仅包含乙烯和乙烷的气体混合物在5至15巴的蒸馏压力水平下分离成主要或仅包含乙烯的塔顶产物和主要或仅包含乙烷的塔底产物，意味着其设置成从所述蒸馏塔(1)的塔顶排出气态的所述塔顶产物并液化其第一部分并将其作为回流返回至所述蒸馏塔(1)，以及将其第二部分转换为超临界状态并将其用作乙烯产物，其特征在于，多级压缩机(Ⅰ-Ⅵ)，所述多级压缩机设置成通过经由多个中间压力水平从所述蒸馏压力水平压缩至超临界压力水平将所述第二部分转换为所述超临界状态，所述多级压缩机(Ⅰ-Ⅵ)中的所述第二部分主要或仅从气态转换为所述超临界状态。

14.根据权利要求13所述的装置，所述装置设计用于执行根据权利要求1至12中任意一项所述的方法，以及包括设置成用于此目的的装置。