CN110831689B - 用于分离处理起始混合物的工艺和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分离处理主要包含氢气、甲烷和具有两个或两个或多个碳原子的烃的起始混合物的工艺(100)，其中使用一个或多个热交换器(101、103、105、107)将至少一部分起始混合物冷却以形成一种或多种冷凝物，并且对至少一部分冷凝物进行精馏以形成气态富甲烷馏分。规定，气态富甲烷馏分用于形成第一流体流，该第一流体流相对气态于富甲烷馏分以不变的组成至少部分地压缩至35至45巴的液化压力水平，并至少部分地通过冷却而液化，并且第一流体流或使用第一流体流形成的第二流体流膨胀至输送压力，并且在所述或至少一个热交换器(101、103、105、107)中加热。相应的设备同样形成本发明主题的一部分。

Description

用于分离处理起始混合物的工艺和设备
技术领域
根据独立权利要求的前序部分，本发明涉及分离处理起始混合物的工艺，并且涉及相应的设备，所述起始混合物主要包含氢气、甲烷和具有两个或两个以上碳原子的烃。
背景技术
烃的蒸汽裂化的工艺和设备例如描述于Ullmann's Encyclopedia ofIndustrial Chemistry,Online Edition,15April 2007,DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub2中的“Ethylene”一文中。蒸汽裂化例如用于获得短链烯烃，例如乙烯和丙烯、二烯烃例如丁二烯或芳族化合物，但不限于此。
蒸汽裂化得到最初称为荒煤气的物质混合物。对其进行多个处理步骤，例如荒煤气洗涤、荒煤气压缩和所谓的初分馏。随后将以此方式处理的荒煤气供应至用于获得荒煤气的组分或组分组的分离。还可以规定，在这种分离上游或之中通过氢化或其他工艺使荒煤气的某些组分反应。
典型的分离包括多个分离步骤，每个分离步骤提供组分组。已知的例子包括“在先脱甲烷塔”(或“前端脱甲烷塔”)、“在先脱乙烷塔”或(“前端脱乙烷塔”)或“在先脱丙烷塔”(或“前端脱丙烷塔”)工艺。有关详细信息，请参见技术文献，例如Ullmann's Encyclopediaof Industrial Chemistry中提到的文章"Ethylene”。
WO 2017/001514 A1涉及一种从气态进料混合物中获得氢气的方法，所述气态进料混合物富含氢气、甲烷和具有两个碳原子的烃。将进料混合物的流体在第一压力水平下从第一温度水平冷却至第二温度水平，以使一种或多种冷凝物与进料混合物的流体分离，同时保留残余气体。将残余气体的流体进一步冷却至第三温度水平，并在第一压力水平下进行逆流吸收，从而获得富含氢气和甲烷的塔顶气体、和塔底液体。加热塔顶气体流体并在第一压力水平下进行变压吸附，从而形成甲烷含量低或不含甲烷的富氢产品流，并且冷凝物流体/或塔底液体从第一压力水平膨胀到第二压力水平，并以第二压力水平进料到低压脱甲烷塔。根据本发明，使用流体来进行逆流吸收，所述流体在第二压力水平从低压脱甲烷塔中去除，在气态下压缩至第一压力水平，并冷却至第三温度水平。该文件同样涉及相应的系统。
本发明特别涉及提供对主要包含氢气、甲烷和具有两个碳原子的烃的物质混合物的分离，通过除去甲烷和低沸点化合物如氢气，首先在共同馏分里得到具有两个碳原子的烃。在下文中也将这样的主要包含氢气、甲烷和具有两个碳原子的烃或富含这些组分的物质混合物称为“起始混合物”。但是，本发明原则上也可以用于相应的起始混合物的分离处理，所述起始混合物主要包含氢气、甲烷和具有两个和更多个碳原子的烃。在前一种情况下，在本发明的上下文中，起始混合物在“在先脱乙烷塔”工艺的脱甲烷塔中处理，在后一种情况下在“在先脱甲烷塔”工艺的脱甲烷塔中处理。
如下面还将阐明的，在某些情况下，已经证明用于分离处理这种起始混合物的现有技术工艺是不令人满意的，特别是当蒸汽裂化特定范围的烃作为输入时。
因此，本发明的目的是改进并且特别是以更节能的方式进行这种输入混合物的分离处理。
发明内容
该目的通过一种用于分离处理主要包含氢气、甲烷和具有两个或两个以上碳原子的烃的起始混合物的工艺以及具有独立权利要求特征的相应设备来实现。实施例分别由从属权利要求和随后的描述提供。
通常使用的从生产烃类的工艺分离产物流(如开头提到的裂化气)的工艺，包括基于存在的组分的不同沸点形成一系列的馏分。这些在本领域中通过缩写表示，这些缩写表示在每种情况下主要或仅独占存在的烃的碳数。因此，“C1馏分”是主要或仅包含甲烷的馏分(在某些情况下，按惯例还包含氢气，因此也称为“C1-馏分”)。相反，“C2馏分”主要或仅包含乙烷、乙烯和/或乙炔。“C3馏分”主要包含丙烷、丙烯、甲基乙炔和/或丙二烯。“C3馏分”主要或仅包含丁烷、丁烯、丁二烯和/或丁炔，其中根据C4馏分的来源，相应的异构体可以以不同的比例存在。“C5馏分”和更高级馏分相应地适用。可以包含两个或更多个这样的馏分。例如，“C2+馏分”主要或仅包含具有两个和多个碳原子的烃，“C2-馏分”主要或仅包含具有一个和两个碳原子的烃，并且还可选地包含氢气和甲烷。这样的馏分也可以用作制冷剂，例如C2或C3馏分。通过相应的C2或C3制冷剂可达到的温度水平通常也称为“C2制冷”或“C3制冷”。这些制冷剂在制冷回路中进行传导，在制冷回路中，制冷剂首先被压缩到一定的最终压力水平，然后从那里开始膨胀到不同的压力水平，以在相应的温度水平下进行制冷。
在本文所用的术语中，液态和气态物流或液态或气态混合物可以是富含或贫含一种或多种组分，其中“富含”可以表示不少于90％、95％、99％、99.5％、99.9％、99.99％或99.999％的含量，和“贫含”可表示不超过10％、5％、1％、0.1％、0.01％或0.001％的含量(以摩尔、重量或体积计)。在此处使用的术语的上下文中，液态和气态物流或液态或气态混合物可进一步富集或消耗一种或多种组分，其中这些术语涉及原始混合物中的相应含量，在各个情况下液态或气态物流或液态或气态混合物从原始混合物获得。当液态或气态物料流或液体或气体混合物含有不少于1.1倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、100倍或1000倍的基于原始混合物的相应组分的含量时，为“富集”，当其含有不超过基于原始混合物的相应组分的0.9倍、0.5倍、0.1倍、0.01倍或0.001倍含量时，为“消耗”。“主要”包含一种或多种组分的物料流或相应的混合物至少以80％的程度含有这些一种或多种组分，或者在先前阐明的意义上富含这些组分。
为了表征压力和温度，本申请使用术语“压力水平”和“温度水平”，其旨在表示以下事实：相应设备中的相应压力和温度不需要以精确的压力和温度值的形式使用，以实现本发明的概念。然而，这样的压力和温度通常在例如平均值的±1％、5％、10％、20％或甚至50％的特定范围内变化。在此，相应的压力水平和温度水平可能处于不相交的范围或重叠的范围内。特别地，压力水平例如包括例如由于冷却效果而不可避免或预期的压力下降。温度水平也是如此。此处以巴表示的压力水平是绝对压力。
对于精馏塔和吸收塔的设计和具体配置，也可以在本发明的上下文中使用，参考相关的教科书(例如参见Sattler,K.:Thermische Trennverfahren:Grundlagen,Auslegung,Apparate,3rd Edition 2001,Weinheim,Wiley-VCH)。
本发明的优点
起始混合物的分离处理，例如在本发明的上下文中进行的处理，通常仅采用或主要采用蒸馏工艺，该工艺可以根据在蒸汽裂化中转化的化合物和起始混合物的相应组成而不同地设计。该工艺的共同点是使用–100℃及以下的温度。可以使用不同的工艺来产生如此低的温度。例如，级联制冷回路的使用是已知的。这可能涉及使用C3制冷剂(丙烷和/或丙烯，温度低至约–40℃)，然后使用C2制冷剂(乙烯，温度低至约–100℃)，然后使用甲烷(C1)或混合制冷剂(低至约–160℃)。这种起始混合物也可以使用冷馏分或由起始混合物本身形成的产物流来冷却。后者可以在已知工艺中适当地膨胀以获得制冷，然后在荒煤气压缩机中再压缩，从而允许形成“开放式”制冷剂回路。这些措施的组合也是可能的。
在许多已知的工艺中，将从相应的输入混合物中除去的含甲烷和氢气的馏分用作制冷剂，并在低压水平下在设备极限处作为所谓的尾气而排放。然而，这并非总是期望的，特别是在使用蒸汽裂化工艺时，其中供应诸如石脑油的液体输入或包括这种液体输入的混合输入。在此通常期望的是在高压水平下产生分离的富氢气馏分，而在低压水平下产生富甲烷馏分。可将富甲烷馏分作为尾气/燃料气传送用于能源回收，这通常只需要低压水平，将单独的富氢气馏分传送用于物料用途，例如用于设备中的氢化和/或作为增值设备产物，这通常需要高压水平。当使用相应的输入时，通常可以通过使用常规的C3和C2制冷回路(作为级联)并借助于形成的冷液态甲烷产物馏分作为冷却剂来实现此目的。不需要采取其他措施，例如使用C1或混合制冷剂、膨胀机或荒煤气压缩的物流循环。
但是，在传送的用于分离处理的相应的起始混合物中相对于甲烷比例，氢气比例越高，则在高压水平下分离获得富氢气馏分变得越来越困难。起始混合物中氢气与甲烷的比例又取决于进入蒸汽裂化的输入量。在主要为液体输入的情况下，进入分离工艺的起始混合物中氢气与甲烷的比率通常低于1mol/mol。在“混合进料”蒸汽裂化工艺中，即在蒸汽裂化工艺中，获得了提高的氢气比例，在蒸汽裂化工艺中，不仅使气态输入物(例如乙烷)而且使先前阐明的液体输入物经受蒸汽裂化。取决于在这种蒸汽裂化工艺中输入物料的混合物，进入分离工艺的输出混合物中氢气与甲烷的比例例如在1mol/mol和2mol/mol之间、特别是在1.2mol/mol和1.8mol/mol之间。
在这种情况下，形成的液态冷甲烷产物馏分可作为冷却剂的量不足，因此有必要采取其他选择。尽管原则上可以考虑使用封闭的C1或混合制冷剂回路，但这既复杂又昂贵，并且荒煤气压缩的物流循环是能源效率低下的。例如，如果使用膨胀机，这将以可获得的氢气产量为代价。
本发明利用以下事实：在阐述类型的常规工艺中，除了液态甲烷产物馏分之外，通常还形成气态甲烷产物馏分。在这方面参考附图1如下文中再次阐明的，其中所示的工艺首先形成液态富甲烷馏分和气态富甲烷馏分，所述液态富甲烷馏分为来自分离容器108的塔底液体的形式，随后以物料流M的形式提供，所述气态富甲烷馏分为来自分离容器113的塔顶气体的形式，随后以物料流Q的形式提供。
在本发明的上下文中，至少部分地组成不变地使所述气态甲烷馏分达到足够高的压力，以确保该甲烷馏分的大部分可以使用C2制冷来冷凝。然后可以将以此方式形成的液态甲烷用作附加的制冷剂，并且可以实现在高压水平下产生单独的富氢气馏分的目的。这仅需要小于1.4或1.6的低压力比。因此，可以使用相对较小的低输出设备(大小为荒煤气冷凝器输出的1％至5％)。这是可能的，因为气态甲烷馏分离开使用的精馏塔略低于C2制冷水平(约–97℃)。因此，该气态甲烷馏分仅需要进一步压缩至相对较小的程度(约35至45巴)，以便在任何情况下都能够使用C2制冷在所述温度水平下将所述馏分大量冷凝。进行冷凝是为了使得所获得的冷凝物或由其生成的物流随后可以在低于C2制冷的温度水平下用于热交换器中。这就要求冷凝物之前膨胀到例如7bar。在该膨胀之后，可以在较低温度水平下利用相应获得的制冷剂。因此，根据本发明的工艺使得可以在高压力水平下以很少的额外复杂性获得大量的富氢气馏分。
作为预防措施，在此注意到，与本发明相反，例如关于WO 2015/104153 A1的图2所阐明的现有技术涉及借助于泵输送液态甲烷馏分的情况。在此不压缩气态甲烷流，而是仅将其用作在比本发明上下文中更高的温度水平下的气态制冷剂。所输送的甲烷馏分随后在C2吸收器上用作回流。
WO 2015/104153 A1的图2中所示的热交换器1至3通过C2制冷来平衡，热交换器4仅被产物流冷却。当没有足够的液态甲烷可用时(即氢气与甲烷的比例很高)，则根据本发明，与WO 2015/104153 A1相比，所示的物流I升到足够高的压力，以确保所述物流已经可以主要在热交换器中针对C2制冷而冷凝，使得所述流随后可用作热交换器4中的制冷剂。因此，在本发明的上下文中，涉及常规制冷设备(压缩、冷凝、膨胀、蒸发)。然而，本发明采用“开放式制冷生成”而不是“开放式制冷回路”，因为来自物流I的每个甲烷分子都经过压缩机，随后仅精确地一次膨胀到低尾气压力。
本发明从分离处理主要包含氢气、甲烷和具有两个或两个或多个碳原子的烃的起始混合物的工艺中进行，其中使用一种或多种热交换器冷却至少一部分起始混合物以形成一种或多种冷凝物，并且至少一部分冷凝物进行精馏以形成气态富甲烷馏分。在本发明的上下文中，通常如下文所阐明的，通常是逐步冷却，其中分别分离出多个冷凝物并将其引入精馏塔。
在根据本发明的工艺的上下文，尤其在–95℃至–100℃、优选–96℃至–98℃的温度水平下形成气态富甲烷馏分。该温度水平接近于C2制冷的温度水平，因此，相对较小的随后压缩就足以随后能够如上所述至少部分地冷凝气态馏分。
明确强调的是，在本发明的上下文中，特别是代替多个单独的热交换器，也可以在公共热交换器中采用结构集成的热交换器级，该热交换器级可以例如以以下形式构造：彼此流体连通的多个热交换器段/热交换器块。在这种类型的热交换器中，也可以分阶段冷却和形成多种冷凝物。尽管在下文中没有详细说明，但是原则上也可以仅使用一个冷却级并仅形成一种冷凝物，来进行冷却。
在本发明的上下文中，阐明的冷却原则上是在压力和温度条件下进行的(在此也参见下文)，通过这种方法可以确保在冷却和形成冷凝物后，呈气态形式剩余的残余物仅包含少量(如果有的话)具有两种或更多种烃的烃。这确保了以气态形式剩余的残余物中仍然不存在可再循环到蒸汽裂化中的有价值的产品或化合物，因此有价值的产品或化合物仅以非常复杂的方式损失或以其他方式可回收。特别地进行这样的冷却和形成冷凝物，使得在分离冷凝物之后以气态形式剩余的残余物包含不超过1mol％、优选不超过0.1mol％、特别优选地不超过0.01mol％的具有两个或可选更多个碳原子的烃。
因此，为了大量消耗具有两个或可选更多个碳原子的烃，进行冷凝物的形成。这必然导致一定量的甲烷和氢气与具有两个或可选更多个碳原子的烃同样从这种起始混合物中分离成冷凝物。上述精馏的主要目的是从具有两个或可选更多个碳原子的烃中除去甲烷和氢气。如上所述，尤其是在蒸汽裂化工艺中使用混合输入时，这可能会带来问题，因为为了提高进入精馏塔的冷凝物中氢气与甲烷的比率，需要用于蒸馏的塔顶冷凝器中的更高塔压力和/或更低温度。
因此，可以特别地采用根据本发明的工艺，当进入分离工艺的起始混合物具有例如在1mol/mol和2mol/mol之间、特别是在1.2mol/mol和1.8mol/mol之间的氢气与甲烷的比率时。这样的起始混合物可以特别地从供应有先前阐明的混合输入的蒸汽裂化工艺的裂化气/荒煤气获得。对于低于1mol/mol的氢气与甲烷的常规比率，可以使用通常从用于蒸汽裂化液体输入的设备已知的常规分离工艺。对于高于2mol/mol的氢气与甲烷之比，可以使用通常从用于蒸汽裂化乙烷的设备已知的常规分离工艺，例如，利用富氢气馏分中的制冷剂，然后不再在设备极限处作为高压馏分排放该制冷剂。相反，本发明尤其涉及在蒸汽裂化中使用混合输入的特定情况。
根据本发明规定了，气态富甲烷馏分至少部分地用于形成第一流体流，其在相对于气态富甲烷馏分的组成不变的情况下压缩至35至45巴、优选35至40巴、特别优选35至38巴的液化压力水平，至少部分地通过冷却而液化，并且仍然相对于气态富甲烷馏分保持组成不变，膨胀至较低压力水平，这里也称为“输送压力水平”。如果本文提及第一流体流(即经压缩的富甲烷馏分的一部分)至少部分地液化并随后膨胀，“相对于气态富甲烷馏分组成不变”地进行这些步骤，这应表示相关组分的相对比例(无论是液态、气态还是混合相形式)，在作为整体的流体流中都不会改变。第一流体流尤其不与改变其组成的其他流体混合，并且不进行任何分离、或不进行带来不同组成的分离为气相和液相(随后仅从其中使用一个相)的步骤。特别地，第一流体流不进料于吸收塔中并且在其中消耗或富集了组分，从而形成了不同组成的其他流体流。特别地，压缩、液化和膨胀的工艺步骤是直接连续进行的，特别是没有其他中间步骤(例如除了加热、冷却或通过管道转移之外)。然而，这并不排除如果第一流体流没有被完全液化，则其可以是具有气相和液相的两相物流的形式。然而，即使两相的各自组成应该不同，总的第一流体流的总组成(即气相和液相的组成的总和)也不变。在第一流体流已经膨胀到输送压力水平之后(在该压力水平下，其仍然具有与气态富甲烷馏分相同的组成)，第一流体流或使用第一流体流形成的第二流体流在所述或至少一个热交换器中加热。
在第一流体流膨胀至输送压力水平之后(在该压力水平下，其仍然具有与气态富甲烷馏分相同的组成)，第一流体流或使用第一流体流形成的第二流体流在所述或至少一个热交换器中加热。如上所述，这使得可以在足够高的压力水平下提供富氢气态产物馏分，而与较低的甲烷量无关。当在热交换器中的起始混合物或其一部分的冷却期间，热量在热交换器中传递至压缩的且至少部分液化的富甲烷馏分或其一部分时，尤其是这样实现。
起始混合物或其部分在热交换器中的冷却优选在低于液化压力水平的冷却压力水平下进行。也可以在所述压力水平下提供气态富氢产物馏分，其在根据本发明的工艺的上下文中优选地无需进行任何膨胀。相反，在本发明的上下文中，精馏优选在略低于冷却压力水平的精馏压力水平下进行，以使冷凝物可以在没有泵的情况下传递到精馏。冷却压力水平尤其是25至40巴、优选地30至38巴、特别优选地32至38巴。在本发明的上下文中，精馏压力水平特别是低于冷却压力水平0.2至4巴、优选1至3巴、特别优选2至3巴。
如已经不止一次提到的，在本发明的上下文中，可以提供令人满意的压力水平的富氢产物馏分，特别是与相应的起始混合物中低含量甲烷无关。因此，根据本发明工艺的特别优选的实施例的工艺包括同样在所述热交换器或至少一个热交换器中加热富氢气馏分，在热交换器中的起始混合物或其一部分冷却中，其保持气态。因此，富氢气馏分尤其是在冷却步骤的下游保持在–120℃至–170℃、优选–140℃至–165℃、例如大约–160℃的温度水平，在这种情况下，至少大部分甲烷会凝出。尤其通过使用富甲烷制冷剂可以实现足够低的温度，在本发明的上下文中，尤其是使用压缩的和至少部分液化的富甲烷馏分。因此，以气态形式保留的馏分特别包含80至100mol％、优选85至95mol％、例如约90mol％的氢气。
为了提供相应的富氢产物馏分，本发明特别规定加热未膨胀状态的富氢气馏分。因此，在本发明的上下文中，优选在冷却压力水平下进行富氢气馏分或其部分的加热。
如上所述，在本发明的上下文中，在热交换器中加热之前，压缩的且至少部分液化的富甲烷馏分或其部分(即，上文提及的“第一流体流”或“第二流体流”)膨胀至低于冷却压力水平的输送压力水平。输送压力水平可以是例如2至10巴、特别是5至8巴、特别是大约7巴。以这种方式可以产生制冷，并且在本发明的上下文中，将其用于起始混合物/使用的起始混合物部分。
在本发明的上下文中同样可以使用其他富甲烷馏分。因此，根据本发明工艺的特别有利的实施例，精馏可提供液态富甲烷馏分，其在热交换器中至少部分地与压缩的且至少部分液化的富甲烷馏分或其部分一起加热。因此，即使以相对较小的比例存在，也可以适当地利用这种馏分。
详细地，诸如还参考附图2阐明的工艺可能是特别有利的。这包括使用第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器和第四热交换器进行冷却，所述第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器和第四热交换器串联连接，并且使起始混合物或其所使用的部分经过热交换器以连续消耗具有两个或可选更多个碳原子的烃(还有甲烷和少量的氢气)。因此，在根据本发明特别优选的实施例的工艺中，使起始混合物或其一部分连续地经过第一、第二、第三和第四热交换器，相应的冷凝物在每个热交换器的下游分离。当冷凝物的形成是通过纯冷凝装置进行时，即如现有技术中那样没有吸收塔，是有利的。
在本发明的上下文中，特别有可能使用富乙烯制冷剂(例如所谓的高压乙烯)在–50℃至–60℃、优选约为–57℃运行第一热交换器，用富乙烯制冷剂(例如所谓的中压乙烯)在–75℃至–85℃、优选约–80℃运行第二热交换器，使用富乙烯制冷剂(例如所谓的低压乙烯)在-95℃至–105℃、优选约–100℃运行第三热交换器。在阐明的冷却压力水平的情况下采用相应的温度水平。
如所提及的，在本发明的上下文中，可以在最终的冷却步骤中使用起始混合物的馏分。本发明特别地规定了，使用第四热交换器来加热在第三热交换器中冷却之后保持气态形式并且先前已经在第四热交换器中冷却的馏分的馏分。在本发明的上下文中，这使得尤其可以达到–120℃至–180℃、特别是大约–160℃的温度水平。
在根据本发明的工艺的先前阐述的实施例的范围内，特别规定，在第三热交换器中连续加热的气态富甲烷馏分或其所使用的部分(上文提及的“第一流体流”)，经过另外的热交换器，压缩到液化压力水平，经过另外的热交换器，并在第三和第四热交换器中冷却。随后在第四、第三、第二和第一热交换器中加热已部分或完全液化的、先前为气态的富甲烷馏分。
本发明还涉及一种用于分离处理主要包含氢气、甲烷和具有两个或两个以上碳原子的烃的起始混合物的设备，该设备包括使用一个或多个热交换器用于冷却至少一部分起始混合物以形成一种或多种冷凝物的装置，和用于对至少一部分冷凝物进行精馏以形成气态富甲烷馏分的装置。根据本发明，提供了适于使用富甲烷馏分以形成第一流体流的装置，以及适于使第一流体流相对于气态富甲烷馏分保持组成不变地达到35至45巴、特别是上述值的液化压力水平，通过冷却至少部分液化，并膨胀至输送压力水平的装置。还提供了适于在所述或至少一个热交换器加热第一流体流或使用第一流体流形成的第二流体流的装置。
对于有利地适于执行工艺的相应设备的特征和优点，如在实施例中先前所阐明的，明确参考上述说明。
以下，参照附图，参照现有技术更具体地说明本发明的一个实施例。
附图说明
图1以示意性工艺流程图的形式显示了非发明性工艺。
图2以示意性工艺流程图的形式显示了根据本发明的一个实施例的工艺。
具体实施方式
在下面的附图中，相互对应的元件带有对应的附图标记，并且为了简单起见，不再重复说明。
图1以示意性工艺流程图的形式示出了用于分离处理主要包含氢、甲烷和具有两个碳原子的烃的起始混合物的非发明性工艺，示出了本发明的背景。该工艺特别地用于分离处理由蒸汽裂化工艺中的荒煤气形成的起始混合物，在该蒸汽裂化工艺中主要或仅对液体输入例如石脑油进行处理。
要特别强调的是，图1仅用于说明本发明的原理，并且在没有提供根本不同的分离工艺的情况下，很可能会偏离此处所示设备的特定配置。
首先起始混合物或其部分以物料流A的形式通过第一热交换器101，尤其使用物料流B(其可以是例如温度水平约为–57℃的乙烯)进行冷却。
将物料流A转移到第一分离容器102中，从中抽出液态物料流C和气态物料流D。使气态物料流D通过第二热交换器103，在此尤其用物料流E(其可以是温度水平约为–80℃的乙烯)进行进一步冷却。
将物料流D转移到另外的分离容器104中，从中抽出液态物料流F和气态物料流G。使物料流G经过第三热交换器105，在此特别用物料流H(其可以是温度水平约为–100℃的乙烯)冷却。
随后将物料流G转移到吸收塔106中，这用作为回流的富甲烷液态物料流I操作。液态物料流K从吸收塔106的塔底抽出，并在所示示例中在热交换器105中加热。
来自吸收塔106顶部的气态物料流L在热交换器107中进一步冷却，随后转移到另外的分离容器108(所谓的氢气分离器)中。从分离容器108中抽出液态富甲烷料流M和气态富氢气物料流N。物料流M膨胀到较低的压力水平；物料流N保持较高的压力水平，在该压力水平下，从分离容器108中抽出物料流N。两种物料流在热交换器107、105、103和101中加热，并分别作为富甲烷产物馏分和富氢气产物馏分提供。
将上述液态物料流C、F和K转移到精馏塔109中，取决于组成和温度在不同的高度进行引入。精馏塔109用使用典型的C3制冷剂的塔底蒸发器110进行操作。气态物料流O从精馏塔109的塔顶排出，并供应给总标号为111的塔顶冷凝器。塔顶冷凝器111包括热交换器112，该热交换器可以用作为制冷剂的大约-100℃的温度水平的乙烯操作。在布置在热交换器112下游的分离容器113中获得液态物料流P，其一部分作为回流施加到精馏塔109，一部分作为回流以物料流I的形式施加到吸收塔106。物料流O的非液化部分以物料流Q的形式从分离容器113中抽出以及以富甲烷物料流形式与物料流M组合。
因此，图1所示的工艺首先形成液态富甲烷馏分和气态富甲烷馏分，所述液态富甲烷馏分为来自分离容器108的塔底液体的形式，随后以物料流M的形式提供，所述气态富甲烷馏分为来自分离容器113的塔顶气体的形式，随后以物料流Q的形式提供。
精馏塔109的阐明操作使得可以从其底部抽出富含具有两个碳原子的烃的液态物料流R。在所示的实例中，所述物流在热交换器101中加热，随后例如在所谓的C2分离器中进行分离以获得乙烷和乙烯。
如先前所阐明的，在相应的起始混合物中，相对于甲烷比例的氢比例越高，在高压水平下分离获得富氢气馏分变得越来越困难，因为热交换器107仅用产物流进行冷却，相应的输入混合物中氢气比例相对于甲烷比例越高，则在热交换器107周围的热量平衡变得越不利。
在图2中以示意性工艺流程图的形式示出并且标记为100的是根据本发明的一个实施例的用于分离处理这种起始混合物的工艺。工艺100特别地用于分离处理由蒸汽裂化工艺中的荒煤气形成的起始混合物，在该蒸汽裂化过程中如上所述处理混合输入。
此处，物料流A形式的起始混合物或其部分也首先经过第一热交换器101并尤其使用物料流B(其可以是例如温度水平约为–57℃的乙烯)进行冷却。
在此，物料流A也转移到第一分离容器102中，从中抽出液态物料流C和气态物料流D。气态物料流也穿过第二热交换器103，在这里尤其用物料流E(其可以是温度水平约为–80℃的乙烯)进行冷却。
在此，物料流D也转移到另外的分离容器104中，从中抽出液态物料流F和气态物料流G。在此，物料流G也穿过第三热交换器105，并在其中尤其用物料流H(其可以是温度水平约为–100℃的乙烯)进行冷却。
但是，与图1所示的工艺相反，物料流G现在不转移到吸收塔106中，而是转移到另外的分离容器116中，液态物料流K'和气态物料流L'从其抽出。物料流L’在热交换器107中进一步冷却，随后转移到另外的分离容器108(其在此也构成了氢气分离器)中。
在此也从分离容器108中抽出液态富甲烷物料流M和气态富氢气物料流N。物料流M(其量由此处未单独表示的阀限制)在热交换器107中被加热。在所示的示例中，仅物料流N在热交换器107、105、103和101中以冷却压力水平被连续加热，并且作为富氢气产物馏分提供。
上述液态物料流C、F和K’以及物料流M在此处未另外表示的阀的限制下转移到精馏塔109中，取决于组成和温度而在不同的高度下进行所述物料流的引入。在此，精馏塔109也用使用典型的C3制冷剂的塔底蒸发器110一起操作。如前所述，从精馏塔109的塔顶抽出气态物料流O，并将其供应到总标号为111的塔顶冷凝器。但是，塔顶冷凝器111在此集成到精馏塔109中。所述顶部冷凝器包括热交换器112，该热交换器可以用作为制冷剂的约–100℃温度水平的乙烯运行。液体馏分聚集在热交换器112下游连接但在此同样集成到精馏塔109中的分离容器113中，该液体馏分在此无需泵而是通过溢流口施加到精馏塔109。由于不存在吸收塔，因此不需要回流。因此，在膨胀之后，液态物料流l’供给到热交换器107、105、103和101中加热，并从工艺100中排出。
这里也是，物料流O的非液化部分以物料流Q的形式从分离容器113中抽出，但是现在首先在热交换器105中加热，随后经过另外的热交换器115并在升压器117中压缩。随后，物料流Q再次经过热交换器117、105和107，膨胀、与物料流l'合并，最后在热交换器107、105、103和101中加热，并从工艺100排出。
在此，阐明的精馏塔109的操作也使得可以从其塔底抽出富含具有两个碳原子的烃的液态物料流R。也在工艺100中，例如在所谓的C2分离器中，所述物流经受分离以获得乙烷和乙烯。

Claims (14)

1.用于分离处理主要包含氢气、甲烷和具有两个或两个以上碳原子的烃的起始混合物的工艺(100)，其中使用一个或多个热交换器冷却至少一部分起始混合物以形成一种或多种冷凝物，对至少一部分冷凝物进行精馏以形成气态富甲烷馏分，其特征在于，富甲烷馏分用于形成第一流体流，在气态富甲烷馏分组成不变的情况下，所述第一流体流相对于气态富甲烷馏分组成不变地至少部分压缩至35至45巴的液化压力水平，至少部分通过冷却而液化，并膨胀至输送压力水平，其中第一流体流或使用第一流体流形成的第二流体流在至少一个热交换器中加热。
2.根据权利要求1所述的工艺(100)，其中，所述气态富甲烷馏分在–95℃至–100℃的温度水平形成。
3.根据权利要求1或2所述的工艺(100)，其中，在热交换器中对所述起始混合物或其一部分的冷却包括，将热传递至压缩的和至少部分液化的富甲烷馏分或其一部分。
4.根据权利要求1或2所述的工艺(100)，其中，在热交换器中对所述起始混合物或其一部分的冷却是在低于富甲烷馏分的液化压力水平的冷却压力水平进行的。
5.根据权利要求4所述的工艺(100)，其中，所述冷却在25至40巴的冷却压力水平进行，并且其中，所述精馏在低于所述冷却压力水平0.2至4巴的精馏压力水平进行。
6.根据权利要求5所述的工艺(100)，其中，在热交换器中对所述起始混合物或其一部分的冷却，以气态形式保留的富氢气馏分同样在至少一个热交换器中加热。
7.根据权利要求6所述的工艺(100)，其中在冷却压力水平对富氢气馏分或其一部分加热。
8.根据权利要求1或2所述的工艺，其中，所述精馏提供了液态富甲烷馏分，在所述热交换器中，所述液态富甲烷馏分至少部分地与经压缩和至少部分液化的富甲烷馏分或其一部分一起加热。
9.根据权利要求1所述的工艺，其中，使用第一热交换器(101)、第二热交换器(103)、第三热交换器(105)和第四热交换器(107)进行冷却。
10.根据权利要求9所述的工艺，其包括，使用-50℃至-60℃的富乙烯制冷剂操作所述第一热交换器(101)，使用-75℃至-85℃的富乙烯制冷剂操作所述第二热交换器(103)，使用-95℃至-105℃的富乙烯制冷剂操作所述第三热交换器(105)。
11.根据权利要求9或10所述的工艺，其中，所述起始混合物或其一部分连续地经过所述第一、第二、第三和第四热交换器，在各个热交换器的下游分离各自的冷凝物。
12.根据权利要求11所述的工艺，其中，使用第四热交换器(107)加热在第三热交换器(105)中冷却后以气态形式保留并且先前已经在第四热交换器(107)中冷却的馏分的一部分。
13.根据权利要求9或10所述的工艺，其中，所述富甲烷馏分或其一部分在所述第三热交换器(105)中连续加热，经过其它热交换器(115)，压缩至液化压力水平，经过所述其它热交换器(115)并在第三和第四热交换器中冷却。
14.用于分离处理主要包含氢、甲烷和具有两个或更多个碳原子的烃的起始混合物的设备，其包括用于使用一个或多个热交换器冷却至少一部分起始混合物以形成一种或多种冷凝物，和用于对至少一部分冷凝物进行精馏以形成气态富甲烷馏分的装置，其特征在于:
适于使用气态富甲烷馏分形成第一流体流的装置，
适于将所述第一流体至少部分压缩到35至40巴的液化压力水平，通过冷却至少部分液化，并膨胀至输送压力水平的装置,
适于在至少一个热交换器中将所述第一流体流或使用第一流体流形成的第二流体流加热的装置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111320999B (zh) * 2020-03-13 2022-02-01 中国科学院过程工程研究所 一种分级冷凝与精馏联用的焦油组分分离系统及分离方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6159272A (en) * 1997-01-24 2000-12-12 Membrane Technology And Research, Inc. Hydrogen recovery process
CN101084174A (zh) * 2004-12-21 2007-12-05 巴斯福股份公司 由正丁烷制备丁二烯的方法
CN103275777A (zh) * 2013-06-08 2013-09-04 华电重工股份有限公司 一种干馏炉荒煤气制备氢气及液化天然气的方法
CN103520946A (zh) * 2013-09-25 2014-01-22 杭州双安科技有限公司 用于在烯烃聚合物生产中回收排放气的系统和方法
CN105873659A (zh) * 2014-01-07 2016-08-17 林德股份公司 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
WO2017001514A1 (de) * 2015-06-29 2017-01-05 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und anlage zur gewinnung von wasserstoff aus einem wasserstoff und kohlenwasserstoffe enthaltenden einsatzgemisch
CN106440657A (zh) * 2015-06-12 2017-02-22 林德股份公司 从含有甲烷的合成气流分离出甲烷的方法和设备
EP3136028A1 (de) * 2015-08-28 2017-03-01 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und anlage zur trenntechnischen bearbeitung eines ausgangsgemischs

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5979177A (en) * 1998-01-06 1999-11-09 Abb Lummus Global Inc. Ethylene plant refrigeration system
GB0000327D0 (en) * 2000-01-07 2000-03-01 Costain Oil Gas & Process Limi Hydrocarbon separation process and apparatus
US20020174679A1 (en) * 2001-05-22 2002-11-28 Wei Vitus Tuan Ethylene plant refrigeration system
US6637237B1 (en) * 2002-04-11 2003-10-28 Abb Lummus Global Inc. Olefin plant refrigeration system
US20050154245A1 (en) * 2003-12-18 2005-07-14 Rian Reyneke Hydrogen recovery in a distributed distillation system
US7082787B2 (en) * 2004-03-09 2006-08-01 Bp Corporation North America Inc. Refrigeration system
DE102011110003A1 (de) * 2011-08-11 2013-02-14 Linde Aktiengesellschaft Trennsequenz für Kohlenwasserstoffe aus milder thermischer Spaltung
CN102965143B (zh) * 2011-09-01 2015-01-21 富德（北京）能源化工有限公司 低碳烯烃制备过程的裂解气的吸收分离方法
DE102012006992A1 (de) * 2012-04-05 2013-10-10 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Trennung von Olefinen bei milder Spaltung
DE102012017485A1 (de) * 2012-09-04 2014-03-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Abtrennen von C2+-Kohlenwasserstoffen oder von C3+-Kohlenwasserstoffen aus einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
US9423175B2 (en) * 2013-03-14 2016-08-23 Fluor Technologies Corporation Flexible NGL recovery methods and configurations
US9581385B2 (en) * 2013-05-15 2017-02-28 Linde Engineering North America Inc. Methods for separating hydrocarbon gases
BR112016015819B1 (pt) * 2014-01-07 2022-05-31 Linde Aktiengesellschaft Método para o processamento, por tratamento de separação, de uma mistura de gás que é formada a partir de um fluxo de produto de um reator para sintetizar éter de dimetila a partir do gás de síntese
TWI652257B (zh) * 2014-01-07 2019-03-01 德商林德股份有限公司 藉由分離技術處理二甲醚反應器之產物流的方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6159272A (en) * 1997-01-24 2000-12-12 Membrane Technology And Research, Inc. Hydrogen recovery process
CN101084174A (zh) * 2004-12-21 2007-12-05 巴斯福股份公司 由正丁烷制备丁二烯的方法
CN103275777A (zh) * 2013-06-08 2013-09-04 华电重工股份有限公司 一种干馏炉荒煤气制备氢气及液化天然气的方法
CN103520946A (zh) * 2013-09-25 2014-01-22 杭州双安科技有限公司 用于在烯烃聚合物生产中回收排放气的系统和方法
CN105873659A (zh) * 2014-01-07 2016-08-17 林德股份公司 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
EP3092052A1 (de) * 2014-01-07 2016-11-16 Linde AG Verfahren zur trennung eines wasserstoffhaltigen kohlenwasserstoffgemischs, trenneinrichtung und olefinanlage
CN106440657A (zh) * 2015-06-12 2017-02-22 林德股份公司 从含有甲烷的合成气流分离出甲烷的方法和设备
WO2017001514A1 (de) * 2015-06-29 2017-01-05 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und anlage zur gewinnung von wasserstoff aus einem wasserstoff und kohlenwasserstoffe enthaltenden einsatzgemisch
EP3136028A1 (de) * 2015-08-28 2017-03-01 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und anlage zur trenntechnischen bearbeitung eines ausgangsgemischs

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