CN109803943B - 生产稀乙烯的方法 - Google Patents

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Abstract

举例说明并描述了用于回收稀乙烯流的方法和系统。更具体地，本文公开的实施方式涉及用于将稀乙烯流与废气或其它蒸气流分离的方法和系统，其中由废气本身提供了用于所需分离的超低温制冷，并且仅需要外部供给的中低温丙烯制冷剂(例如，‑40℃至15℃)。

Description

生产稀乙烯的方法
技术领域
本文公开的实施方式大体上涉及用于回收稀乙烯流的系统和方法。
背景技术
炼油厂废气(如来自流体催化裂化单元和焦化单元的废气)通常含有如乙烯的烯烃，可以将其回收并用于多种方法中。这些炼油厂废气通常含有气体混合物，其可以包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯和丙烯以及其它更轻的组分和更重的组分。
已经提出了多种方法以从这类气体混合物回收乙烯。例如，US6705113、US5979177、US5502971和US3765435各自涉及从气体混合物回收烯烃的方法。
这些方法中的许多方法需要超低温制冷剂(例如，-70℃或低于-70℃)并且采用甲烷制冷，或需要高纯度乙烯的制冷系统和高纯度丙烯制冷系统，或采用乙烯和丙烯的二元制冷系统。遗憾的是，这些高纯度的流并不总是能够现场可用的，并且需要这类外部制冷系统的替代物。
发明内容
本文的实施方式涉及通过将C3类组分和更重的组分与流体催化裂化器(FCC)、残余流体催化裂化器(RFCC)或真空瓦斯油(VGO)裂化单元以及其它多种来源的废气分离来生产稀乙烯原料的系统和方法。可以根据本文的实施方式来实现这种分离，而不需要外部供给超低温(甲烷、乙烷或乙烯)制冷剂或二元制冷剂。
在一个方面，本文公开的实施方式涉及生产稀乙烯流的方法。该方法可以包括冷却并部分冷凝包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯和C3+烃类的原料。可以将冷却并部分冷凝的原料分离成蒸气进料流和液体进料流，其中液体进料流包含一部分的包含在原料中的乙烯。可以在脱乙烷塔中对蒸气进料流进行分离以回收塔顶流和包含C3+烃类的塔底产物流。可以将液体进料流分离为第一蒸气馏分和第一液体馏分。可以经由与包含至少一部分的第一液体馏分的制冷剂进行间接热交换来冷却并部分冷凝塔顶流。
在另一方面，本文公开的实施方式涉及用于生产稀乙烯流的系统。该系统可以包括脱乙烷塔进料激冷器以用于冷却并部分冷凝包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯和C3+烃类的原料。可以提供脱乙烷塔进料分离器以用于将冷却并部分冷凝的原料分离成蒸气进料流和液体进料流，其中液体进料流包含一部分的包含在原料中的乙烯。将脱乙烷塔用于对蒸气进料流进行分离以回收塔顶流和包含C3+烃类的塔底产物流。制冷剂罐可以将液体进料流分离成第一蒸气馏分和第一液体馏分。还可以提供脱乙烷塔塔顶冷凝器，用于经由与包含第一液体馏分的制冷剂进行间接热交换来冷却并部分冷凝塔顶流。
在另一方面，本文公开的实施方式涉及用于生产稀乙烯流的方法。该方法可以包括冷却并部分冷凝包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯和C3+烃类的原料，并且将冷却并部分冷凝的原料分离成蒸气进料流和液体进料流。该液体进料流含有一部分的包含在原料中的乙烯。然后可以在脱乙烷塔中对蒸气进料流进行分离以回收塔顶流和包含C3+烃类的塔底产物流，并且可以将液体进料流分离成第一蒸气馏分和第一液体馏分，用于经由与第一液体馏分进行间接热交换来冷却并部分冷凝塔顶流，形成温热的第一液体馏分。可以将冷却并部分冷凝的塔顶流分离成液体回流流和塔顶蒸气稀乙烯产物流。可以将温热的第一液体馏分分离成第二蒸气馏分和第二液体馏分。可以压缩第一蒸气馏分和第二蒸气馏分以形成压缩的制冷剂流，可以经由与第二液体馏分进行间接热交换来冷却该压缩的制冷剂流。然后可以将第二液体馏分进料至脱乙烷塔。可以将冷却并压缩的制冷剂流分离成第三蒸气馏分和第三液体馏分，将该第三蒸气馏分进料至脱乙烷塔；并且将第三液体馏分与液体进料流合并。
在另一方面，本文公开的实施方式涉及用于生产稀乙烯流的系统。该系统可以包括脱乙烷塔进料激冷器，用于冷却并部分冷凝包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯和C3+烃类的原料；和脱乙烷塔进料分离器，用于将冷却并部分冷凝的原料分离成蒸气进料流和液体进料流。液体进料流可以含有一部分的包含在原料中的乙烯。该系统还可以包括脱乙烷塔，用于对蒸气进料流进行分离以回收塔顶流和包含C3+烃类的塔底产物流。可以提供制冷剂第二级压缩抽吸罐以用于将液体进料流分离成第一蒸气馏分和第一液体馏分。脱乙烷塔塔顶冷凝器允许经由与第一液体馏分进行间接热交换来冷却并部分冷凝塔顶流，形成温热的第一液体馏分。脱乙烷塔回流罐将冷却并部分冷凝的塔顶流分离成液体回流流和塔顶蒸气稀乙烯产物流，并且制冷剂第一级压缩抽吸罐将温热的第一液体馏分分离成第二蒸气馏分和第二液体馏分。可以将制冷剂压缩机用于压缩第一蒸气馏分和第二蒸气馏分以形成压缩的制冷剂流。还提供了制冷剂冷凝器以用于经由与第二液体馏分进行间接热交换来冷却压缩的制冷剂流并且将第二液体馏分进料至脱乙烷塔，和制冷剂存储器以用于将冷却并压缩的制冷剂流分离成第三蒸气馏分和第三液体馏分。流送管线可以将第三蒸气馏分进料至脱乙烷塔，并且另一个流送管线可以将第三液体馏分进料至制冷剂第二级压缩抽吸罐。
根据以下描述和所附权利要求，其它方面和优点将是显而易见的。
附图说明
图1是根据本文公开的实施方式的用于生产稀乙烯的系统的简化工艺流程图。
具体实施方式
在一个方面，本文的实施方式涉及用于回收稀乙烯流的方法和系统。更具体地，本文公开的实施方式涉及用于将稀乙烯流与废气或其它蒸气流分离的方法和系统，其中由废气本身提供用于所需分离的超低温制冷，并且仅需要外部供给的中低温丙烯制冷剂(例如，-40℃至15℃)。
可用于本文实施方式的含乙烯的原料可以包含任何数量的精炼厂流。在多个实施方式中，含乙烯的原料可以包含来自流体催化裂化器(FCC)单元、残余流体催化裂化器(RFCC)单元和/或真空瓦斯油(VGO)裂化单元的废气，以及焦化废气和其它可以为包含乙烯的气体混合物的炼油厂流。
根据本文的实施方式的含乙烯的原料可以包含例如0.1wt％至60wt％的乙烯，如从约5wt％、10wt％或13wt％至约30wt％、40wt％或50wt％的乙烯。稀乙烯流的余量可以包括例如氢气、甲烷、乙烷、丙烯和/或丙烷。含乙烯的原料还可以含有多种轻质气体，如一氧化碳、二氧化碳和/或氮气以及炔烃、二烯类和更重的烃类(C4+)。例如，典型的FCC废气可以包含50wt％至70wt％的甲烷和氢气，余量是约等份的乙烷和乙烯，以及少量的C3+化合物。多种含乙烯的原料还可以包含其它杂质，如水、含氧烃类、含氮烃类和汞等。
现在参照图1，举例说明了根据本文公开的多个实施方式的用于从多种含乙烯的原料生产稀乙烯的系统的简化工艺流程图。如果需要，可以最初处理含乙烯的原料10以除去一些杂质。例如，可以将含乙烯的原料10冷却(如冷却至从约10℃至约25℃范围内的温度)，以冷凝水(如果存在的话)。然后可以将冷却的含乙烯的原料11进料至进料干燥器分离罐16，将冷凝物18与蒸气原料20分离。然后可以使原料20通过一个或多个吸收床22，24以除去杂质(如含氧化合物、非冷凝水和汞以及其它杂质)以产生处理过的原料26。
在处理之后，可以进一步激冷含乙烯的原料26，从而冷凝至少一部分烃类。应该维持操作条件以使得烃类中的冷凝部分含有一些乙烯。然后可以在脱乙烷塔进料分离器34中(如在罐或另一类型的分离器中)对激冷过的含乙烯的原料32进行分离，从而产生蒸气进料流36和液体进料流40。蒸气进料流36可以含有氢气、甲烷、乙烷和乙烯以及一些更重的组分(如丙烯、丙烷和C4+烃类)。液体进料流40可以含有C3和更重的烃类，部分含有C2类(乙烷和乙烯)，并且还可以含有一些溶解的轻质组分(甲烷、氢气)。
在分离之后，可以将蒸气进料流36进料至脱乙烷塔44。适合将含有C2类的液体进料流40进料至制冷回路，用于为系统提供冷却，在下面将进一步进行描述。
可以在脱乙烷塔44中对蒸气进料流中的组分进行分离。可以在一定条件下操作脱乙烷塔44以回收作为塔顶馏分52的乙烷、乙烯和更轻的组分，并且回收作为塔底馏分46的C3和更重的组分。为了实现所需的分离，可以在约-50℃至约-35℃范围内(如从约-42℃至约-48℃范围内)的塔顶馏分52温度和从约20至约40巴范围内(如从约25至约35巴范围内)的压力下操作脱乙烷塔44。可以使脱乙烷塔44再沸腾，如通过采用低压蒸汽或其它传热介质来加热再沸器42中的一部分塔底物，并且可以在约80℃至约120℃范围内(如从约90℃至约100℃范围内)的塔底温度下操作脱乙烷塔44。
在回收之前，可以在交换器48中经由间接热交换来冷却塔底产物46，如冷却至从约25℃至约50℃范围内的温度。所得塔底产物50(包含C3和更重的烃类)可以被进一步加工，如在乙烯单元(未示出)中裂化烃类以产生额外的乙烯，或者可以将其用作燃料。
可以在交换器54中冷却并部分冷凝从脱乙烷塔44回收的塔顶馏分52，如冷却至在约-50℃至约-65℃范围内、或在约-53℃至约-59℃范围内的温度。然后可以将冷却并部分冷凝的塔顶流56进料至回流罐58，其中将塔顶流分离成可以用作进料至脱乙烷塔44的回流的液体部分60，和塔顶蒸气产物流62(即所需的稀乙烯产物流)。
可以将温度低于约-50℃的稀乙烯产物流62用于冷却(cool)和/或激冷(chill)含乙烯的原料10，在一些实施方式中可以在大于30℃的温度下提供该含乙烯的原料。例如，可以使稀乙烯产物流62在交换器28中以间接热交换的方式与处理过的原料26(在除去杂质之后)进行首次接触，并且还可以在交换器12中以间接热交换的方式与进料干燥器分离罐16上游的含乙烯的原料10进行接触。例如，可以在约30℃至约50℃范围内的温度下提供含乙烯的原料10，并且可以经由与可以在约0℃至约20℃温度范围内的稀乙烯产物流64进行间接热交换来进行冷却，其中该含乙烯的原料10被冷却至在约20℃至约25℃的温度范围内并且将其回收作为流13。在处理器22，24的上游，也可以在交换器14中经由与C3制冷剂进行间接热交换来激冷含乙烯的原料13，该C3制冷剂的温度可以在约5℃至约20℃范围内，如在约5℃至约15℃范围内。
在处理之后，可以逆向塔顶稀乙烯产物流(如上所述，温度可以低于-50℃)对含乙烯的原料26(可以在约0℃至约25℃温度范围内，如在约10℃至约20℃温度范围内)进行激冷。也可以经由与C3制冷剂进行间接热交换来激冷含乙烯的原料26，该C3制冷剂的温度可以在约-30℃至约-50℃范围内，如在约-35℃至约-45℃范围内。在一些实施方式中，可以在冷箱28中激冷含乙烯的原料，同时逆向C3制冷剂30和稀乙烯产物流62对含乙烯的原料26进行热交换。例如，经过冷却、处理、激冷和部分冷凝所得的含乙烯的原料32可以在约-25℃至约-45℃范围内(如在约-30℃至约-40℃范围内)的温度下。
可以由液体进料流40或其一部分实现脱乙烷塔塔顶冷凝器54的制冷。可以使在约-25℃至约-45℃的温度范围内和从约20至约40巴的压力范围下可以从脱乙烷塔进料分离器34回收的液体进料流40部分膨胀至如在约5至约15巴的压力范围，从而降低液体进料流的温度并且蒸发一部分的轻质组分。
在膨胀之后，可以将膨胀的液体进料流74(其可以在约-60℃至约-40℃的温度范围内)进料至第二级制冷剂压缩机抽吸罐76，其中可以将蒸发部分78与剩余的液体组分82分离。可以进一步使从第二级抽吸罐76回收的液体82膨胀，使得该流的温度降低至约-75℃至约-65℃的温度范围内，如约-70℃。然后可以使膨胀的液体83与脱乙烷塔塔顶馏分52以间接热交换方式接触，从而如上所述冷却并部分冷凝塔顶馏分，并且使得膨胀的液体83温热至约-60℃至约-40℃的温度范围内。
可以将温热的膨胀液体84进料至第一级制冷剂压缩机抽吸罐86，其中可以将膨胀液体的蒸发部分90与剩余的液体组分88分离。可以将来自第一级制冷剂压缩机抽吸罐的膨胀液体的蒸发部分90进料至压缩机94的第一级，与从第二级抽吸罐76抽出的蒸气部分78合并，并且在压缩机94的第二级中进行加压。压缩可以导致将经由流送管线96回收的制冷剂加热至例如约60℃至约90℃的温度范围内。
然后，可以在一个或多个热交换器中将压缩的制冷剂96冷却、激冷并部分冷凝。例如，可以将压缩的制冷剂96进料至交换器70并且与如在进料/产物换热器12下游的稀乙烯产物流66以间接热交换的方式接触，从而将在约25℃至约35℃温度范围内的稀乙烯产物流64温热至从约40℃至约50℃的温度范围内(流72)，并且将压缩的制冷剂96冷却至约30℃至约40℃的温度范围内。然后，可以在交换器102中经由与C3制冷剂进行间接热交换来进一步冷却压缩的制冷剂100，该C3制冷剂可以在约5℃至约20℃的温度范围内，如在约5℃至约15℃的温度范围内。
可以经由与从第一级制冷剂压缩机抽吸罐86回收的液体组分88进行间接热交换来进一步激冷并部分冷凝所得的压缩制冷剂流104。可以将如上所述可以处于低于-40℃的温度下的从第一级制冷剂压缩机抽吸罐88回收的液体88从该第一级制冷剂压缩机抽吸罐泵出并使其与压缩的制冷剂流104以间接热交换的方式接触。也可以经由与C3制冷剂116进行间接热交换来激冷并部分冷凝该压缩的制冷剂流104，该C3制冷剂可以在约-30℃至约-50℃的温度范围内，如在约-35℃至约-45℃的温度范围内。在一些实施方式中，如图所示，可以在冷箱106中激冷压缩的制冷剂流104，同时逆向C3制冷剂116和来自第一级制冷剂压缩机抽吸罐86的液体88对压缩的制冷剂流104进行热交换。该经过压缩、冷却、处理、激冷并部分冷凝所得的制冷剂108可以在约-5℃至约-35℃的温度范围内(例如，如在约-15℃至约-25℃的温度范围内)和从约25至约35巴的压力范围内。
然后，可以将制冷剂108进料至制冷剂存储罐110，将制冷剂的冷凝部分114与制冷剂的非冷凝部分112分离。可以将制冷剂的冷凝部分114与来自脱乙烷塔进料分离器34的液体进料40合并，并且将其引导至制冷剂压缩机抽吸罐76。
可以将制冷剂的非冷凝部分112进料至脱乙烷塔44以回收包含任何存在的乙烷和乙烯的烃类。也可以将从第一级制冷剂压缩机抽吸罐回收的液体(与压缩的制冷剂热交换后回收作为流115)进料至脱乙烷塔44以回收烃类。以这种方式，从制冷回路清除作为来自制冷剂存储罐110的总不可冷凝物的轻质组分，并且将其送至脱乙烷塔44上段以充分回收，并且从制冷回路清除作为来自制冷剂储存器110的冷凝的制冷剂114的一部分115的重质组分。也将这种重质排放物用于向制冷剂冷凝器106提供一些自动制冷，并且还通过如此在将其进料至脱乙烷塔44下段以便充分回收之前进行预热。
如上所述，分离是高度集成的，将含乙烯的原料本身用于为所需的分离提供制冷。可以以多种方式来实现工艺控制。在一些实施方式中，可以通过控制稀乙烯产物流66的流速来控制脱乙烷塔44的塔顶压力，其中控制在进料冷却器12和脱乙烷塔进料激冷器28两者下游的流速。
可以将所得的稀乙烯产物流66用作一种或多种下游工艺的进料。在一些实施方式中，可以将塔顶蒸气稀乙烯产物流66的至少一部分72进料至下游反应区(未示出)，其中可以将乙烯用作反应物。例如，可以将稀乙烯产物进料至烷基化反应区，如用于将苯转化为乙苯。另外地或可替代地，可以将塔顶蒸气稀乙烯产物流的至少一部分68作为燃料气体进料至燃烧系统(未示出)。
在多个实施方式中，可以通过控制或间接控制制冷剂压缩机94的输出压力来控制回流罐58的温度。例如，可以通过操作制冷剂压缩机94的速度来控制在回流罐58中测量的脱乙烷塔44塔顶冷凝温度。可以通过节流离开单元的稀乙烯产物流来控制脱乙烷塔44的压力。可以通过节流至第一级压缩机的流量来控制制冷剂压缩机第一级抽吸罐86的压力。可以通过节流吹扫至火柜的轻质组分来控制制冷剂压缩机第二级抽吸罐76的压力。虽然该制冷剂压缩机94的排出压力不是直接控制的，但是其可以是基于由脱乙烷塔44塔顶冷凝温度控制器产生的受控的抽吸压力和压缩机速度的压缩机性能曲线的结果。
尽管可以将制冷剂中的不可冷凝物送到脱乙烷塔44以充分回收，但仍希望从制冷回路清除一部分的制冷剂。例如，可以将来自压缩机抽吸罐86的蒸气馏分90的一部分92和来自压缩机抽吸罐76的蒸气馏分78的一部分80之一或两者作为吹扫气体而被抽出。
如上所述，可以将C3制冷剂用作该工艺的多个部分中的散热器。根据本文实施方式的系统可以包括例如闭环C3制冷系统，用于提供处于例如上述那些范围的两个或更多个温度水平的C3制冷剂。
如上所述，可以将FCC、RFCC和/或VGO废气用作较便宜的乙烯来源用于多种工艺。需要将这些稀乙烯气体预处理以除去对下游催化剂有害的杂质。然后需要不同程度的低温分离以除去其它不需要的烃类，如更重的烯烃和非烯烃(例如，丙烯、丙烷和C4类)。低温分馏通常需要非常低的制冷水平。
作为除去酸性气体的第一步，可以首先通过胺类和/或苛性碱洗涤来预处理FCC、RFCC和/或VGO废气。然后可以将洗涤过的气体送至氧气转化器，以将氧气和含氧化合物转化为水。然后，可以将不含氧的气体送至第二级胺类和/或苛性碱洗涤器，作为去除酸性气体的抛光步骤。然后可以将洗涤过的气体压缩、激冷并干燥以促进低温蒸馏。也可以将汞吸收剂用于保护下游的交换器，如钎焊铝交换器。
可以在C2进料/产物热交换器中逆向产物气体(可以处于约10℃温度)冷却经处理和压缩所得的进料气体(可以处于约40℃温度)。然后可以在干燥器进料激冷器中逆向C3制冷剂激冷冷却后的进料气体(可以处于约22℃温度)，并且在进料干燥器中进行干燥。然后可以将经激冷和干燥的进料气体(其可以处于约15℃的温度)送至脱乙烷塔进料激冷器，在脱乙烷塔进料激冷器中逆向非常低温的产物气体进行激冷，该产物气体在钎焊铝热交换器中可以处于约-56℃的温度。可以将C3制冷剂用作额外的散热器并用于控制激冷器中的温度。
然后可以将激冷的进料气体(其可以处于约-35℃的温度)送至脱乙烷塔进料分离器，在该脱乙烷塔进料分离器中将冷凝的液体与非冷凝的蒸气分离。然后，将蒸气馏分进料至脱乙烷塔，并且将液体馏分用作整体C2制冷系统的补充物。在脱乙烷塔中，将氢气、甲烷、乙烯和乙烷作为塔顶蒸气馏出物回收，而将丙烯、丙烷和更重的组分作为塔底产物回收。
由C2制冷剂部分冷凝脱乙烷塔塔顶馏分，并且将冷凝物用作塔的回流。未冷凝的塔顶馏分(包括乙烯、乙烷和轻质组分(即氢气和甲烷))是产物气体，可以将其进料至如EB单元的下游反应器。可以在前面提及的脱乙烷塔进料激冷器中逆向冷却过的进料气体(可以在约15℃的温度下)将来自脱乙烷塔回流罐的低温产物气体(可以在约-56℃的温度下)加热至约10℃的温度，然后逆向热进料气体(可以在约40℃温度)将其进一步加热至约30℃的温度，并且最后在C2制冷剂冷却器中逆向C2制冷剂压缩机排出物(可以在约76℃的温度下)加热至例如约45℃温度，之后将该产物气体送至下游反应区。可以逆向冷却水对脱乙烷塔的丙烯和更重的塔底物(可以在约100℃的温度)进行冷却，并且将其送至乙烯单元以回收烃，或用作燃料使用。
整体的C2制冷系统包括具有泵的第一级抽吸罐、第二级制冷剂压缩机、第二级抽吸罐、C2制冷剂冷却器、C2制冷剂激冷器、C2制冷剂冷凝器和C2制冷剂存储器。该整体C2制冷系统产生具有两个温度水平的制冷剂(如-56℃和-60℃)。将来自第二级抽吸罐的制冷剂闪蒸到可以为钎焊铝热交换器的脱乙烷塔冷凝器的冷侧，其中将C2制冷剂从-47℃闪蒸到-70℃，然后将其从-70℃沸腾至-50℃。该冷却曲线为冷凝的脱乙烷塔塔顶馏分(在脱乙烷塔冷凝器的热侧将其从-46℃冷凝至-56℃)提供了足够的梯度。
将来自脱乙烷塔进料分离器的冷凝液体作为整体的C2制冷系统的补充物而送至第二级抽吸罐。该流部分含有C2类，但仍含有一些轻质组分、C3类和重质组分。从制冷回路清除作为来自C2制冷剂存储器的总不可冷凝物的轻质组分，并且将其送至脱乙烷塔上段以完全回收。从制冷回路清除作为来自C2制冷存储器的冷凝的制冷剂的一部分的重质组分。也将这种重质排放物用于向C2制冷剂冷凝器提供一些自动制冷，并且还通过如此在将其进料至脱乙烷塔下段以便充分回收之前进行预热。
也将来自第一级抽吸罐的未蒸发的制冷剂(其构成制冷剂重质组分清除物的一部分)送至脱乙烷塔。还将这种重质组分清除物用于对C2制冷剂冷凝器进行一些冷却，并且通过如此在将其进料至脱乙烷塔下段以便充分回收之前进行预热。
在本文的实施方式中使用的整体C2制冷系统不需要外部供给乙烯制冷剂源。由在两种制冷剂温度水平(如12℃和-40℃)下操作的闭环C3制冷系统提供该工艺散热器。效用要求是C2制冷剂压缩机和C3制冷包的电力。
如上所述，描述了通过将C3类和更重的组分与FCC、RFCC和/或VGO单元的废气低温分离来生产稀乙烯原料的方法，而不需要外部供给低温乙烯或二元制冷剂。在本文的实施方式中，丙烷或丙烯制冷剂是所需最低温度水平的制冷。在脱乙烷塔中，将FCC废气分离成含有乙烯、乙烷、甲烷、氢气和其它轻质组分的稀乙烯产物流和含有丙烷、丙烯、C4类、C5类和更重组分的流。
可以在约30巴的压力下运行且在位于采用所产生的稀乙烯产物流的EB单元的上游时可能被需要的脱乙烷塔可以具有约-46至-56℃的塔顶温度。不能用丙烷或丙烯制冷在该温度下进行冷凝，并且通常需要乙烯或乙烯/丙烯二元制冷。本文公开的实施方式避免了对外部乙烯或二元制冷剂的需要。
在常规预处理和干燥之后，对FCC废气进料激冷，以产生用作整体C2制冷系统的补充制冷剂的混合C2/C3流。不断地从制冷系统取出重质排放物和轻质吹扫气体，以维持可用的稳态制冷剂组成。将制冷系统排放物和吹扫气体返回至脱乙烷塔以完全回收产物和副产物。可以将广泛的热量整合利用起来以补偿热量并使冷却最小化。整体C2制冷系统脱离脱乙烷塔压力。所得的稀乙烯产物气体适合作为乙苯单元的原料。可以将副产物C3+流再循环至乙烯单元或作为燃料燃烧。
现有技术是利用单独的乙烯和丙烯制冷系统或二元乙烯/丙烯制冷系统来提供用于冷凝脱乙烷塔塔顶馏分的低温制冷剂。需要用高纯度乙烯和高纯度丙烯来填充这些制冷系统。本文的实施方式利用进料气体作为C2制冷系统的补充制冷剂的唯一来源。出乎意料的是，冷凝的进料气体的组成(在初始激冷后)适合用作脱乙烷塔冷凝器的制冷剂。然而，所得C2制冷剂的汽化曲线与脱乙烷塔塔顶馏分的冷凝曲线相匹配。已经发现，对于FCC、RFCC和VGO废气通常具有的大范围稀乙烯进料组成，这种基于进料的制冷剂与脱乙烷塔塔顶馏分冷凝的匹配是有效的。
同样出乎意料的是，可以通过仅采用少量C3制冷来启动C2制冷系统，以“开启(boot-strap)”整体的C2制冷系统。出乎意料的是，可以通过产物气体回收大部分的移除的稳态净热量，并且在较小程度上可以通过C3制冷剂回收。也可以在下游EB单元中充分回收包含在热产物气体中的热量。
还出乎意料的是，开环制冷循环还可用于帮助将轻质馏分与稀C2产物气体和C3类分离以及将重质馏分与稀C2产物气体分离。这是经由两级制冷剂闪蒸和轻质馏分排气和重质馏分排放来实现的，分别将轻质馏分和重质馏分进料至脱乙烷塔的塔顶和塔底。将轻质吹扫气体作为来自C2制冷剂存储器的不可冷凝的排气物，其是混合C2制冷系统中最轻的流。从第一级抽吸罐获得重质清除物，其是混合C2制冷系统中最重的流。在制冷系统中存在的轻质馏分和重质馏分的分离用于减少脱乙烷塔中的负载。
有利的是，本文公开的实施方式并不需要乙烯或乙烯/丙烯(二元)制冷剂以冷凝脱乙烷塔塔顶馏分。本文实施方式的主要优点是不需要较昂贵的外部闭环乙烯或二元制冷系统。另一个优点是不需要作为制冷剂补充物可能或不可能在工厂现场获得的外部高纯度乙烯源。如果需要用卡车装载乙烯补充物，那么成本非常高且操作难度大。在长时间的停工期间，乙烯将蒸发并且需要通气至火炬，由于在环境温度下不能含有乙烯。对高纯度乙烯补充物的需求使初创公司的难度加大并且初始运行的成本也大量增高。本文实施方式提供了对利用二元制冷剂的低压乙烯回收(LPR)的替代方案，成本明显降低且易于启动。
虽然本公开包括数量有限的实施方式，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以设计出不脱离本公开范围的其它实施方式。因此，该范围应仅由所附权利要求限制。

Claims (28)

1.一种用于生产稀乙烯流的方法，所述方法包括：
冷却并部分冷凝包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯和C3+烃类的原料；
将冷却并部分冷凝的原料分离成蒸气进料流和液体进料流，其中所述液体进料流包含一部分的包含在所述原料中的所述乙烯；
在脱乙烷塔中对所述蒸气进料流进行分离以回收塔顶流和包含所述C3+烃类的塔底产物流；
将所述液体进料流分离为第一蒸气馏分和第一液体馏分；
经由与包含至少一部分的所述第一液体馏分的制冷剂进行间接热交换来冷却并部分冷凝所述塔顶流；和
将所述冷却并部分冷凝的塔顶流分离成液体回流流和塔顶蒸气稀乙烯产物流。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述间接热交换之后将所述第一液体馏分分离成第二蒸气馏分和第二液体馏分。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括压缩所述第一蒸气馏分和所述第二蒸气馏分以形成压缩的制冷剂流。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括经由与所述第二液体馏分进行间接热交换来冷却所述压缩的制冷剂流，并且将所述第二液体馏分进料至所述脱乙烷塔。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括将冷却并压缩的制冷剂流分离成第三蒸气馏分和第三液体馏分。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括将所述第三蒸气馏分进料至所述脱乙烷塔中。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括将所述第三液体馏分与所述液体进料流合并。
8.一种用于生产稀乙烯流的方法，所述方法包括：
冷却并部分冷凝包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯和C3+烃类的原料；
将冷却并部分冷凝的原料分离成蒸气进料流和液体进料流，其中所述液体进料流包含一部分的包含在所述原料中的所述乙烯；
在脱乙烷塔中对所述蒸气进料流进行分离以回收塔顶流和包含所述C3+烃类的塔底产物流；
将所述液体进料流分离成第一蒸气馏分和第一液体馏分；
经由与所述第一液体馏分进行间接热交换来冷却并部分冷凝所述塔顶流，形成温热的第一液体馏分；
将冷却并部分冷凝的塔顶流分离成液体回流流和塔顶蒸气稀乙烯产物流；
将所述温热的第一液体馏分分离成第二蒸气馏分和第二液体馏分；
压缩所述第一蒸气馏分和所述第二蒸气馏分以形成压缩的制冷剂流；
经由与所述第二液体馏分进行间接热交换来冷却所述压缩的制冷剂流并且将所述第二液体馏分进料至所述脱乙烷塔；
将冷却并压缩的制冷剂流分离成第三蒸气馏分和第三液体馏分；
将所述第三蒸气馏分进料至所述脱乙烷塔；
将所述第三液体馏分与所述液体进料流合并。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
抽取一部分的所述第一蒸气馏分，并压缩所述第一蒸气馏分的剩余部分；和
抽取一部分的所述第二蒸气馏分，并压缩所述第二蒸气馏分的剩余部分。
10.根据权利要求8所述的方法，其中压缩所述第一蒸气馏分和所述第二蒸气馏分以形成压缩的制冷剂流包括：
在第一级压缩机中压缩所述第二蒸气馏分以形成部分压缩的第二蒸气馏分；
将所述部分压缩的第二蒸气馏分与所述第一蒸气馏分合并；和
在第二级压缩机中压缩合并的馏分以形成所述压缩的制冷剂流。
11.根据权利要求8所述的方法，其中冷却并部分冷凝所述原料包括使所述原料与所述塔顶蒸气稀乙烯产物流以间接热交换的方式接触。
12.根据权利要求11所述的方法，其中冷却并部分冷凝所述原料还包括使所述原料与在-50℃至-30℃温度范围下的C3制冷剂流以间接热交换的方式接触。
13.根据权利要求8所述的方法，还包括：
冷却并部分冷凝含乙烯的原料；
将冷却并部分冷凝的含乙烯的原料分离以形成冷凝物流和蒸气部分；
处理所述蒸气部分以除去污染物并且形成所述包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯和C3+烃类的原料。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述污染物包括水、含氧烃类、含氮烃类或汞中的一种或多种。
15.根据权利要求13所述的方法，其中冷却所述含乙烯的原料包括使所述含乙烯的原料与所述塔顶蒸气稀乙烯产物流以间接热交换的方式接触，以形成温热的塔顶蒸气稀乙烯产物流。
16.根据权利要求15所述的方法，其中经由间接热交换冷却所述压缩的制冷剂流还包括使所述压缩的制冷剂流与所述温热的塔顶蒸气稀乙烯产物流以间接热交换的方式接触。
17.根据权利要求15所述的方法，其中冷却所述含乙烯的原料还包括使所述含乙烯的原料与在0℃至20℃温度范围下的C3制冷剂流以间接热交换的方式接触。
18.根据权利要求17所述的方法，其中经由间接热交换冷却所述压缩的制冷剂流还包括使所述压缩的制冷剂流与在0℃至20℃温度范围下的C3制冷剂流以间接热交换的方式接触。
19.根据权利要求18所述的方法，其中经由间接热交换冷却所述压缩的制冷剂流还包括使所述压缩的制冷剂流与在-50℃至-30℃温度范围下的第二C3制冷剂流以间接热交换的方式接触。
20.根据权利要求8所述的方法，还包括将至少一部分的所述塔顶蒸气稀乙烯产物流进料至烷基化反应区。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括将一部分的所述塔顶蒸气稀乙烯产物流作为燃料气体进料至燃烧系统。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括通过改变作为燃料气体抽取的所述塔顶蒸气稀乙烯产物流的流速和进料至所述烷基化反应区的所述塔顶蒸气稀乙烯产物流的流速来控制所述脱乙烷塔的塔顶压力。
23.一种用于生产稀乙烯流的系统，所述系统包括：
脱乙烷塔进料激冷器，用于冷却并部分冷凝包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯和C3+烃类的原料；
脱乙烷塔进料分离器，用于将冷却并部分冷凝的原料分离成蒸气进料流和液体进料流，其中所述液体进料流包含一部分的包含在所述原料中的所述乙烯；
脱乙烷塔，用于对所述蒸气进料流进行分离以回收塔顶流和包含所述C3+烃类的塔底产物流；
制冷剂罐，用于将所述液体进料流分离成第一蒸气馏分和第一液体馏分；
脱乙烷塔塔顶冷凝器，用于经由与包含所述第一液体馏分的制冷剂进行间接热交换来冷却并部分冷凝所述塔顶流。
24.一种用于生产稀乙烯流的系统，所述系统包括：
脱乙烷塔进料激冷器，用于冷却并部分冷凝包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯和C3+烃类的原料；
脱乙烷塔进料分离器，用于将冷却并部分冷凝的原料分离成蒸气进料流和液体进料流，其中所述液体进料流包含一部分的包含在所述原料中的所述乙烯；
脱乙烷塔，用于对所述蒸气进料流进行分离以回收塔顶流和包含所述C3+烃类的塔底产物流；
制冷剂第二级压缩抽吸罐，用于将所述液体进料流分离成第一蒸气馏分和第一液体馏分；
脱乙烷塔塔顶冷凝器，用于经由与所述第一液体馏分进行间接热交换来冷却并部分冷凝所述塔顶流，形成温热的第一液体馏分；
脱乙烷塔回流罐，用于将冷却并部分冷凝的塔顶流分离成液体回流流和塔顶蒸气稀乙烯产物流；
制冷剂第一级压缩抽吸罐，用于将所述温热的第一液体馏分分离成第二蒸气馏分和第二液体馏分；
制冷剂压缩机，用于压缩所述第一蒸气馏分和所述第二蒸气馏分以形成压缩的制冷剂流；
制冷剂冷凝器，用于经由与所述第二液体馏分进行间接热交换来冷却所述压缩的制冷剂流，并且将所述第二液体馏分进料至所述脱乙烷塔；
制冷剂存储器，用于将冷却并压缩的制冷剂流分离成第三蒸气馏分和第三液体馏分；
用于将所述第三蒸气馏分进料至所述脱乙烷塔的流送管线；
用于将所述第三液体馏分进料至所述制冷剂第二级压缩抽吸罐的流送管线。
25.根据权利要求24所述的系统，还包括：
一个或多个热交换器，用于冷却进料气体；
进料干燥器分离罐，用于从所述进料气体除去冷凝物；
一个或多个进料处理器，用于从所述进料气体除去杂质，产生所述原料。
26.根据权利要求25所述的系统，其中用于冷却所述进料气体的所述一个或多个热交换器包括：
配置为交换所述进料气体和所述稀乙烯产物流之间的热量的热交换器；和
配置为交换所述进料气体和C3制冷剂流之间的热量的热交换器。
27.根据权利要求24所述的系统，其中所述脱乙烷塔进料激冷器包括配置为交换所述原料、所述稀乙烯产物流和C3制冷剂流之间的热量的冷箱。
28.根据权利要求24所述的系统，其中所述制冷剂冷凝器包括配置为交换所述压缩的制冷剂流、所述第二液体馏分和C3制冷剂流之间的热量的冷箱。
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