CN110121485A - C3分馏系统 - Google Patents

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Abstract

一种C3烃分馏系统包括：a)用于提供主要含有丙烷和丙烯的进料的单元，b)用于分离进料以提供比进料更富含丙烯的顶部产物和丙烯比进料更贫乏的底部产物的C3分馏塔，其中底部产物包含至少50wt％的丙烯和c)包含烷基化反应器的异丙基苯生产单元，用于由丙烯进料和苯进料生产异丙基苯，其中丙烯进料包含C3分馏塔的底部产物。

Description

C3分馏系统
技术领域
本申请涉及C3分馏系统和使用这种系统的方法。
背景技术
丙烯可以通过使用其中将丙烯与丙烷分离的C3分离塔的丙烯分馏生产。通常，进料是化学级丙烯，其是在氢化或除去甲基-乙炔和丙二烯之后，由蒸汽裂化器生产的C3馏分(通常为93-95wt％的最小的丙烯)。产生聚合物级丙烯(>99.5wt％)作为顶部产物。由于丙烯和丙烷的沸点接近，这种与聚合物级丙烯的分离通常需要150-230块塔板(stage，级数)和20的回流比。产生富含丙烷的流作为底部产物。
大多数丙烯最终在顶部馏出物中，但是一些丙烯最终存在于主要包含丙烷的底部产物中。底部产物通常作为燃料出售或用作蒸汽裂化器的原料。大量底部产物或底部产物中的高浓度的丙烯将导致更大的丙烯损失。
应注意，US20020016520公开了一种制备异丙基苯(cumene，枯烯)的整合方法，其包括在脱氢单元中将丙烷流脱氢为丙烯，并将离开脱氢单元的流(含有按重量计25-40％的丙烯)与苯流一起送至烷基化单元。US20020016520没有公开C3分馏塔(fractionationcolumn，分馏柱)。US20020016520没有公开将流分馏成富含丙烯的产物和丙烯贫乏的产物并且使用丙烯贫乏的产物用于异丙基苯生产。
本申请的目的是提供一种系统，其允许更有效地使用所使用和生产的材料。
发明内容
在各种实施方式中，公开了用于C3分馏的系统和方法。
因此，本文公开了C3分馏系统，其包括：a)用于提供主要含有丙烷和丙烯的进料的单元，b)用于分离进料以提供比进料更富含丙烯的顶部产物和比进料更贫乏(leaner in，更缺乏)丙烯的底部产物的C3分馏塔，其中底部产物包含至少50wt％的丙烯和c)包含烷基化反应器的异丙基苯生产单元，用于由丙烯进料和苯进料生产异丙基苯，其中丙烯进料包含C3分馏塔的底部产物。
本文还公开了一种用于C3烃分馏的方法，其包括：将丙烷和丙烯进料到单元中；在C3分馏塔中分离进料以提供比进料更富含丙烯的顶部产物和丙烯比进料更贫乏的底部产物，其中底部产物包含至少50重量％的丙烯；以及在异丙基苯生产单元中由丙烯进料和苯进料生产异丙基苯，所述异丙基苯生产单元包括烷基化反应器，其中丙烯进料包含C3分馏塔的底部产物。
附图说明
以下是附图的简要描述，其中相同的元件编号相同并且出于说明本文公开的示例性实施方式的目的而不是出于限制它们的目的给出这些附图。
图1是本文公开的系统的示意图。
具体实施方式
术语“C3”在本文中理解为具有3个碳原子的烃。在已知的C3分馏塔中，进行分离的目的是获得底部产物，其中丙烯的浓度尽可能低。在本公开的系统中，通过产生相对大量的丙烯贫乏的底部产物进行分馏，这导致底部产物包含相对高量的丙烯。然后异丙基苯生产单元使用该底部产物来生产异丙基苯。通过以这种方式分离进料(增加的底部产物)，使用相同的C3分馏塔生产相同纯度的顶部产物的同时可以处理更多的进料。在不改变C3分馏塔的情况下，本公开的系统还可以允许从相同的进料中获得更高纯度的顶部产物，或者使用具有更低浓度的丙烯的进料获得具有相同纯度的顶部产物。
底部产物含有足够高浓度的丙烯以供异丙基苯生产单元使用。异丙基苯生产单元生产异丙基苯和富含丙烷的产物。富含丙烷的产物可以被分离出来并且可以用作燃料或用作蒸汽裂化器的原料，其方式与来自常规C3分馏塔的底部进料相同。
单元a)
该系统包括a)用于提供主要含有丙烷和丙烯的进料的单元。该单元可以例如，包括丙烷脱氢单元、蒸汽裂化器或流化催化裂化器(fluidcatalytic cracker，流体催化裂化器，流化床催化裂化器)。这些本身是众所周知的，并且本文不再详细描述。用于提供进料的单元可以是一个单元或不同类型的单元的组合。在一些优选的实施方式中，单元a)包含丙烷脱氢单元和蒸汽裂化器。丙烷脱氢单元、蒸汽裂化器或流化催化裂化器之后可以是用于除去除了丙烷和丙烯以外的组分的单元，用于为进料提供所需浓度的丙烷和丙烯。
优选地，进料中的丙烷和丙烯的总量为至少95体积％(vol％)，更优选为至少97vol％，更优选为至少99vol％，更优选为至少99.5vol％。通常，进料中的剩余组分是C2烃如乙烷或来自上游甲基-乙炔和丙二烯加氢反应器的未反应的氢。
优选地，进料中丙烯的量为至少85vol％，更优选为至少90vol％，更优选为至少95vol％。
进料中丙烷的量可以是例如，1-15vol％或3-10vol％。
单元b)
该系统包括C3分馏塔，用于将进料分离成富含丙烯的顶部产物和丙烯贫乏的底部产物。
优选地，顶部产物中丙烯的量为至少98vol％，更优选为至少99vol％，更优选为至少99.5vol％。
优选地，顶部产物中丙烷的量为至多2vol％，更优选为至多1vol％，更优选为至多0.5vol％。
优选地，底部产物中丙烯的量为50-95vol％，例如60-90vol％或70-80vol％。
优选地，底部产物中丙烷的量为1-20vol％，例如3-15vol％或5-10vol％。
单元c)
该系统包括含有烷基化反应器的异丙基苯生产单元用于从丙烯进料和苯进料生产异丙基苯，其中丙烯进料包含C3分馏塔的底部产物。苯进料可以来自任何合适的单元。
从欧洲聚合体公司(Polimeri Europa)和鲁玛斯(Lummus)技术已知使用具有宽范围纯度的丙烯进料流用于异丙基苯生产。基于PBE-1沸石的催化剂方法可以非常宽的纯度范围进料丙烯，从脱氢和精炼到化学和聚合物等级，丙烷含量为按重量计50至1％，如从https://www.eni.com/it_IT/attachments/azienda/attivita-strategie/ petrolchimica/licensing/Cumene-A4-lug09.pdf检索的文献“异丙基苯与基于专用催化剂PBE-1沸石的专用方法技术(Cumene with proprietary catalyst PBE-1zeolite basedProprietary processtechnology)”中所提及的。
异丙基苯是通过苯与丙烯的烷基化制备的，其产生包含C3烃、苯、异丙基苯和多异丙基苯的产物流。
由于丙烯与苯反应，产物流中的C3烃富含丙烷。优选地，异丙基苯生产单元还包括分离单元用于从产物流中分离C3烃以产生C3贫乏的产物流(C3lean product stream)。优选地，C3烃再循环回到单元a)。在单元a)是丙烷脱氢单元的情况下，丙烯的最终产率因此而增加。在单元a)是蒸汽裂化器的情况下，乙烯和丙烯的最终产率增加。异丙基苯生产单元还包括在用于从产物流中分离C3烃的分离单元之后的蒸馏系列(distillation train)。
蒸馏系列包括苯塔、异丙基苯塔和多异丙基苯塔。将C3贫乏的产物流进料至苯塔以产生包含苯的顶部产物和底部产物。将来自苯塔的底部产物进料到异丙基苯塔中以产生包含异丙基苯的顶部产物和底部产物。将来自异丙基苯塔的底部产物进料到多异丙基苯塔中以产生包含多异丙基苯的顶部产物。多异丙基苯塔可以产生包含高沸点物的底部产物，其可以用作燃料。
优选地，将来自苯塔的至少部分顶部产物再循环回烷基化反应器。
优选地，异丙基苯生产单元还包括烷基转移反应器用于从多异丙基苯塔进料顶部产物。来自多异丙基苯塔的多异丙基苯的烷基转移产生额外的异丙基苯以增加异丙基苯产率。将烷基转移反应器的产物进料到苯塔中。
本公开的系统还涉及使用根据本公开的系统和方法进行C3分馏的方法。该方法可包括提供主要含有丙烷和丙烯的进料，分离进料以提供顶部产物和底部产物，并由丙烯进料和苯进料生产异丙基苯。
通过参考附图可以获得对本文公开的组件、过程和装置的更完整的理解。这些附图(在本文中也称为“图”)仅是基于便利性和易于展示本公开的示意图，因此并不旨在指示装置或其组件的相对大小和尺寸和/或限定或限制示例性实施方式的范围。尽管为了清楚起见在以下描述中使用了特定术语，但是这些术语仅旨在表示在附图中选择用于说明的实施方式的特定结构，并且不旨在限定或限制本公开的范围。在下面的附图和以下描述中，应理解，相同的数字标记指的是具有相同功能的组件。
图1示出了如本文所述的C3烃分馏系统10，其中提供a)用于提供包含丙烷和丙烯的进料18的单元12以及b)用于分离进料18以提供比进料更富含丙烯的顶部产物22和丙烯比进料更贫乏的底部产物24的C3分馏塔20，其中底部产物24包含至少50重量％的丙烯；和c)包含烷基化反应器28的异丙基苯生产单元26，用于由丙烯进料14和苯进料16生产异丙基苯，其中丙烯进料14包含C3分馏塔20的底部产物。
烷基化反应器28产生包含C3烃、苯、异丙基苯和多异丙基苯的产物流30，其中异丙基苯生产单元26还包括分离单元32用于从产物流中分离C3烃以产生C3贫乏的产物流44。将来自分离单元32的C3烃流34再循环回到单元a)12。
异丙基苯生产单元26还包括在分离单元32之后的蒸馏系列36，其包括苯塔38、异丙基苯塔40和多异丙基苯塔42。将C3贫乏的产物流44进料至苯塔38以产生包含苯的顶部产物46和底部产物，将来自苯塔38的底部产物48进料至异丙基苯塔40以产生包含异丙基苯的顶部产物50和底部产物52并将来自异丙基苯塔40的底部产物52进料到多异丙基苯塔42中以产生包含多异丙基苯的顶部产物54和包含重质组分的底部产物56。将来自苯塔38的至少部分顶部产物46再循环回烷基化反应器28。
异丙基苯生产单元26还包括烷基转移反应器58用于从多异丙基苯塔42进料顶部产物54和从苯塔38进料顶部产物46的至少一部分，用于生产烷基转移的产物流60以待被进料到苯塔38。
本文公开的系统和过程包括至少以下方面：
方面1：一种C3烃分馏系统，包括：a)用于提供包含丙烷和丙烯的进料的单元；b)用于分离进料以提供比进料更富含丙烯的顶部产物和丙烯比进料更贫乏的底部产物的C3分馏塔，其中底部产物包含至少50重量％的丙烯；和c)包括烷基化反应器的异丙基苯生产单元，用于由丙烯进料和苯进料生产异丙基苯，其中丙烯进料包含C3分馏塔的底部产物。
方面2：根据方面1的系统，其中单元a)包括由丙烷脱氢单元、蒸汽裂化器或流化催化裂化器组成的组的一种或多种。
方面3：根据前述方面中任一项的系统，其中单元a)包括丙烷脱氢单元和蒸汽裂化器。
方面4：根据前述方面中任一项的系统，其中进料中丙烷和丙烯的总量为至少95vol％，优选为至少97vol％，更优选为至少99vol％，更优选为至少99.5vol％。
方面5：根据前述方面中任一项的系统，其中进料中丙烯的量为至少85vol％，优选为至少90vol％，更优选为至少95vol％。
方面6：根据前述方面中任一项的系统，其中顶部产物中丙烯的量为至少98vol％，更优选为至少99vol％，更优选为至少99.5vol％。
方面7：根据前述方面中任一项的系统，底部产物中丙烯的量为50-95vol％，例如60-90vol％或70-80vol％。
方面8：根据前述方面中任一项的系统，其中烷基化反应器产生产物流，其包含含有C3烃、苯、异丙基苯和多异丙基苯的产物流，其中异丙基苯生产单元还包括分离单元用于从产物流中分离C3烃以产生C3贫乏的产物流。
方面9：根据方面8的系统，其中来自分离单元的C3烃再循环回到单元a)。
方面10：根据方面8或9的系统，其中异丙基苯生产单元还包括在分离单元之后的蒸馏系列，其包括苯塔、异丙基苯塔和多异丙基苯塔，其中将C3贫乏的产物流进料到苯塔以生产包含苯的顶部产物和底部产物，将来自苯塔的底部产物进料到异丙基苯塔中以产生包含异丙基苯的顶部产物和底部产物，并将来自异丙基苯塔的底部产物进料到多异丙基苯塔以产生包含多异丙基苯的顶部产物。
方面11：根据方面10的系统，其中将来自苯塔的至少部分顶部产物再循环回到烷基化反应器。
方面12：根据方面10或11的系统，其中异丙基苯生产单元还包括烷基转移反应器，所述烷基转移反应器用于进料来自多异丙基苯塔的顶部产物和来自苯塔的至少部分顶部产物，以生产待进料到苯塔的烷基转移的产物流。
方面13：一种使用根据前述方面中任一项的系统的C3烃分馏方法，包括以下步骤：提供主要含有丙烷和丙烯的进料，分离进料以提供顶部产物和底部产物，以及由丙烯进料和苯进料生产异丙基苯。
方面14：一种用于C3烃分馏的方法，包括：将丙烷和丙烯进料到单元中；在C3分馏塔中分离进料以提供比进料更富含丙烯的顶部产物和丙烯比进料更贫乏的底部产物，其中底部产物包含至少50重量％的丙烯；以及在包括烷基化反应器的异丙基苯生产单元中由丙烯进料和苯进料生产异丙基苯，其中丙烯进料包含C3分馏塔的底部产物。
方面15：根据方面14的方法，还包括从烷基化反应器产生包含C3烃、苯、异丙基苯和多异丙基苯的产物流，以及从异丙基苯生产单元中的分离单元产生C3贫乏的产物流。
方面16：根据方面15的方法，还包括将来自分离单元的C3烃再循环到单元。
方面17：根据方面14-16中任一项的方法，其中异丙基苯生产单元还包括在分离单元之后的蒸馏系列，其包括苯塔、异丙基苯塔和多异丙基苯塔，其中将C3贫乏的产物流进料到苯塔以生产包含苯的顶部产物和底部产物，将来自苯塔的底部产物进料到异丙基苯塔中以产生包含异丙基苯的顶部产物和底部产物，并将来自异丙基苯塔的底部产物进料到多异丙基苯塔以产生包含多异丙基苯的顶部产物。
方面18：根据方面17的方法，还包括将来自苯塔的至少部分顶部产物再循环至烷基化反应器。
方面19：根据方面17或18中任一项的方法，其中异丙基苯生产单元还包括烷基转移反应器，所述烷基转移反应器用于进料来自多异丙基苯塔的顶部产物和来自苯塔的至少部分顶部产物，以生产待进料到苯塔的烷基转移的产物流。
应注意，本发明涉及本文所述特征的所有可能组合，并且特别优选的是权利要求中存在的那些特征的组合。因此，应理解，本文描述了与根据本发明的组合物有关的特征的所有组合，与根据本发明的方法有关的特征的所有组合，以及与根据本发明的组合物有关的特征的所有组合以及与根据本发明的方法有关的特征。
还应注意，术语‘包含’不排除其他元素的存在。然而，还应理解，对包含某些组分的产品/组合物的描述也公开了由这些组分组成的产品/组合物。由这些组分组成的产品/组合物可能是有利的，因为它为制备产品/组合物提供了更简单、更经济的方法。类似地，还应理解，对包括某些步骤的方法的描述也公开了由这些步骤组成的方法。由这些步骤组成的方法可能是有利的，因为它提供了更简单、更经济的方法。
当提及参数的下限和上限的值时，还应理解公开了由下限值和上限值的组合所作出的范围。
通常，本发明可替代地包括，组成于或基本上组成于本文公开的任何合适的组分。本发明可以另外地或替代地配制成不含或基本不含现有技术组合物中使用的或者另外对于实现本发明的功能和/或目的不是必需的任何组分、材料、成分、佐剂或物质。针对相同组分或性质的所有范围的端点是包括性的和可独立组合的(例如，“小于或等于25wt％，或5wt％至20wt％”的范围包括“5wt％至25wt％”等的范围的端点和所有中间值)。除了更广泛的范围之外，披露更窄范围或更具体的基团并不是对更广泛范围或更大基团的弃权。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。此外，本文的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于指示一个元件与另一个元件。本文中的术语“一个”、“一种”和“该”不表示数量的限制，并且应被解释为涵盖单数和复数，除非本文另有说明或上下文明显矛盾。“或”表示“和/或”。如本文使用的，后缀“(s)”旨在包括其修饰的术语的单数和复数，从而包括该术语中的一个或多个(例如，膜(s)包括一个或多个膜)。整个说明书对“一个实施方式”、“另一个实施方式”、“一种实施方式”等的引用意思是结合实施方式描述的特定元件(例如，部件、结构和/或特征)包括在本文描述的至少一个实施方式中，并且可能或可能不存在于其他实施方式中。此外，应该理解，在各个实施方式中描述的元素可以任何适当的方式组合。
与数量结合使用的修饰语“约”包括所述值并具有上下文所指示的含义(例如，包括与特定数量的测量相关的误差程度)。符号“+10％”表示所指示的测量值可以是从减去10％的量到加上所述值的10％的量。除非另有说明，否则本文使用的术语“前”、“后”、“底部”和/或“顶部”仅仅是为了便于描述，并且不限于任何一个位置或空间取向。“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且该描述包括其中事件发生的实例和其中事件不发生的实例。除非另外定义，否则本文使用的技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。
所有引用的专利、专利申请和其他参考文献都通过引用其全部内容并入本文。然而，如果本申请中的术语与并入的参考文献中的术语相矛盾或冲突，则本申请中的术语优先于并入的参考文献中的冲突术语。
尽管已经描述了具体实施方式，但申请人或本领域技术人员可能想到是或可能是目前未预见的替代方案、修改、变型、改进和实质等同物。因此，如提交的和可能对它们进行修改的所附权利要求意图包括所有这样的替代方案、修改、变型、改进和实质等同物。

Claims (19)

1.一种C3烃分馏系统，包括：
a)用于提供含有丙烷和丙烯的进料的单元；
b)C3分馏塔，所述C3分馏塔用于分离所述进料以提供比所述进料更富含丙烯的顶部产物和丙烯比所述进料更贫乏的底部产物，其中，所述底部产物包含至少50重量％的丙烯；和
c)包括烷基化反应器的异丙基苯生产单元，用于从丙烯进料和苯进料生产异丙基苯，其中，所述丙烯进料包含所述C3分馏塔的所述底部产物。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，单元a)包括由丙烷脱氢单元、蒸汽裂化器或流化催化裂化器组成的组中的一种或多种。
3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，单元a)包括丙烷脱氢单元和蒸汽裂化器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述进料中丙烷和丙烯的总量为至少95vol％，优选为至少97vol％，更优选为至少99vol％，更优选为至少99.5vol％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述进料中丙烯的量为至少85vol％，优选为至少90vol％，更优选为至少95vol％。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述顶部产物中丙烯的量为至少98vol％％，更优选为至少99vol％，更优选为至少99.5vol％。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，所述底部产物中丙烯的量为50-95vol％，例如60-90vol％或70-80vol％。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述烷基化反应器产生产物流，所述产物流包含C3烃、苯、异丙基苯和多异丙基苯，其中，所述异丙基苯生产单元还包括分离单元，所述分离单元用于从所述产物流中分离所述C3烃以产生C3贫乏的产物流。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，来自所述分离单元的所述C3烃再循环回到单元a)。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其中，所述异丙基苯生产单元还包括在所述分离单元之后的蒸馏系列，包括苯塔、异丙基苯塔和多异丙基苯塔，其中
将所述C3贫乏的产物流进料至所述苯塔以产生底部产物和包含苯的顶部产物，
将来自所述苯塔的所述底部产物进料到所述异丙基苯塔中以产生底部产物和包含异丙基苯的顶部产物，并且
将来自所述异丙基苯塔的所述底部产物进料到所述多异丙基苯塔中以产生包含多异丙基苯的顶部产物。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，将来自所述苯塔的至少部分所述顶部产物再循环回到所述烷基化反应器。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其中，所述异丙基苯生产单元还包括烷基转移反应器，所述烷基转移反应器用于进料来自所述多异丙基苯塔的所述顶部产物和来自所述苯塔的至少部分所述顶部产物，以生产待被进料至所述苯塔的烷基转移的产物流。
13.一种使用根据前述权利要求中任一项所述的系统的C3烃分馏方法，包括以下步骤：提供主要含有丙烷和丙烯的所述进料，分离所述进料以提供所述顶部产物和所述底部产物，以及由所述丙烯进料和所述苯进料生产异丙基苯。
14.一种用于C3烃分馏的方法，包括：
将丙烷和丙烯进料到单元中；
在C3分馏塔中分离所述进料以提供比所述进料更富含丙烯的顶部产物和丙烯比所述进料更贫乏的底部产物，其中，所述底部产物包含至少50重量％的丙烯；和
在包括烷基化反应器的异丙基苯生产单元中从丙烯进料和苯进料生产异丙基苯，其中，所述丙烯进料包含所述C3分馏塔的所述底部产物。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括从所述烷基化反应器产生包含C3烃、苯、异丙基苯和多异丙基苯的产物流，以及从所述异丙基苯生产单元中的分离单元产生C3贫乏的产物流。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括将来自所述分离单元的所述C3烃再循环到所述单元。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中，所述异丙基苯生产单元还包括在所述分离单元之后的蒸馏系列，包括苯塔、异丙基苯塔和多异丙基苯塔，其中
将所述C3贫乏的产物流进料至所述苯塔以产生底部产物和包含苯的顶部产物，
将来自所述苯塔的所述底部产物进料到所述异丙基苯塔中以产生底部产物和包含异丙基苯的顶部产物，和
将来自所述异丙基苯塔的所述底部产物进料到所述多异丙基苯塔中以产生包含多异丙基苯的顶部产物。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括将来自所述苯塔的至少部分所述顶部产物再循环至所述烷基化反应器。
19.根据权利要求17或18中任一项所述的方法，其中，所述异丙基苯生产单元还包括烷基转移反应器，所述烷基转移反应器用于进料来自所述多异丙基苯塔的所述顶部产物和来自所述苯塔的至少部分所述顶部产物，以生产待进料到所述苯塔的烷基转移的产物流。
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