CN110914225A - 将丙烷脱氢和蒸汽裂化法结合以生产丙烯的工艺和设备，其中丙烷在蒸汽裂化法中循环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产丙烯的工艺(10)，包括进行丙烷脱氢工艺(1)以获得第一组分混合物(A)，进行另外的丙烯生产方法(2)以获得第二组分混合物(B)，并使用至少一个丙烷分离步骤(S1)形成主要包含丙烷的分离产物(P2)，其中将至少一部分第一组分混合物(A)供应到一个或多个丙烷分离步骤(S1)。可以设想，主要包含丙烷的分离产物(P2)将至少部分返回到另外的丙烯生产方法(2)中。相应的设备和用于改造蒸汽裂化设备(30)的方法也是本发明的主题。

Description

将丙烷脱氢和蒸汽裂化法结合以生产丙烯的工艺和设备，其 中丙烷在蒸汽裂化法中循环

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的用于生产丙烯的方法和设备以及用于改造蒸汽裂化设备的方法。

背景技术

丙烯(propylen,propen)传统上主要通过烃给料的蒸汽裂化和精炼工艺中的其他转化方法生产。在这些情况下，丙烯是次要副产物。由于对丙烯、特别是聚丙烯的需求增加，因此也使用丙烷脱氢。

丙烷脱氢在石油化学工业中是众所周知的方法，并且在Ullmann's Encyclopediaof Industrial Chemistry,Online Edition 16September 2013,DOI:10.1002/14356007.a22_211.pub3的"Propene"一文中，尤其是在3.3.1节"Propanedehydrogenation"中描述。

丙烷脱氢是通常在贵金属或重金属催化剂如铂或铬上进行的吸热平衡反应。脱氢反应是高度选择性的。对于可商用的方法，总产量提及约为90％。尽管具有如此高的选择性，除裂解掉的氢之外，通常还产生少量的具有1、2、4和4个以上碳原子的烃作为副产物。这些副产物必须与目标产物丙烯分离。

文献中也描述了形成丙烯的蒸汽裂化法和精炼工艺，例如，Ullmann'sEncyclopedia of Industrial Chemistry,online publication 15April 2009,DOI:10.1002/14356007.a10_045.pub3的"Ethylene"一文中，以及Ullmann's Encyclopedia ofIndustrial Chemistry,online publication 15January 2007,DOI:10.1002/14356007.a18_051.pub2的"Oil Refining"一文中。

原则上，丙烷脱氢过程中产生的组分混合物的纯化可以至少部分地与含丙烯的组分混合物的纯化一起进行，所述含丙烯的组分混合物来自形成丙烯的另一种方法(例如蒸汽裂化法或精炼工艺)。

从丙烷脱氢纯化组分混合物与从蒸汽裂化法纯化组分混合物的组合是已知的(例如从US4,458,096A中已知)，或者特别是涉及裂化具有两个碳原子的烃(从WO 2015/128039A1已知)，以及与从流化催化裂化方法纯化组分混合物的相应组合(例如从US 8,563,793 A或US 2010/331589 A1中已知)。但是，这些出版物没有包含有关相应组合的更详细的信息。在这一点上还应注意，流体催化裂化方法所提供的产物混合物与蒸汽裂化法的具有根本不同的组成，因此在此必须对组合的分离进行不同的设计。

前述的WO 2015/128039 A1描述了形成于常规分离的主要具有或仅具有两个碳原子的组分混合物，使用丙烷脱氢法形成的组分混合物和使用蒸汽裂化法形成的组分混合物经受常规分离，返回到蒸汽裂化法中。另一方面，在联合分离中形成的具有三个或更多个碳原子的组分混合物由于包含大量的丙烷而返回丙烷脱氢法中。其他出版物也揭示了丙烷或含有丙烷的组分混合物返回丙烷脱氢法中。

本发明的任务是改进和制造更有效的丙烯生产工艺，其中如果可用另外的蒸汽裂化法，则将组分混合物从丙烷脱氢方法纯化，并将某些组分或馏分重新使用。

发明内容

在此背景下，本发明提出了具有独立权利要求的各个特征的用于生产丙烯的工艺和设备以及用于对设备进行改造以执行蒸汽裂化法的方法。优选实施例是从属权利要求以及以下描述的主题。

本发明认识到，矛盾的是，当在分离中形成主要包含丙烷的分离产物时，主要包含丙烷的分离产物不循环至丙烷脱氢法，而是循环至另一种丙烷生产方法是有利的，其中使用丙烷脱氢法提供的至少一部分第一组分混合物以及可选地使用另一种丙烷生产方法提供的至少一部分第二组分混合物经受所述分离。当另一种丙烷生产方法是蒸汽裂化法时，尤其如此。

这种循环是违反直觉的，因为主要包含丙烷的分离产物被认为是对丙烷脱氢法特别有价值的进料，因为丙烷将在丙烷脱氢法中转化为丙烯，因此知道使用富丙烷进料。因此，非常明显的是，如果要进行循环，则将含丙烷的组分混合物返回到丙烷脱氢法中，如WO2015/128039 A1中关于含丙烷和较重烃的组分混合物所提出的那样。本发明已经认识到相反方式作为优点。

用于丙烷脱氢法的含丙烷进料通常存在高丙烷浓度(例如，至少94体积％的丙烷，在每种情况下至多4体积％的丁烷、3体积％的乙烷和0.1体积％的烯烃)。与此相比，特别是如果也对使用蒸汽裂化法提供的组分混合物进行联合分离，来自分离的主要包含丙烷的分离产物则可能是劣质的。至少在分离中所获得产物纯度方面不涉及不成比例的努力的情况下，这才适用。因此，主要包含丙烷的相应分离产物包含烯烃，特别是具有三个碳原子的单不饱和和多不饱和烯烃、以及具有四个碳原子的单不饱和和多不饱和烯烃。

取决于丙烷脱氢法的设计，所使用的反应器或其催化剂对于诸如甲基乙炔、丙二烯和丁二烯之类的组分可能具有极小的公差，这些组分通常在相应的其他丙烯生产方法中，特别是在蒸汽裂化法中形成。因此，循环到丙烷脱氢法将需要至少广泛分离上述组分，以符合适当反应器的公差。但是，这将需要不成比例的高水平技术和程序工作。

根据本发明特别优选的实施例的工艺包括从丙烷脱氢法和蒸汽裂化法中联合纯化或分离组分混合物。但是，根据本发明的工艺基本上也可以在不进行联合纯化或分离的情况下进行。对于从不同方法中联合纯化组分，特别有利的是，如果各组分混合物含有相同或相似的组分，即组分混合物不相互“污染”，并且各组分混合物中不含有某些组分(例如，氢气、二氧化碳或含氧物)。

如果各个组分混合物具有相似的浓度范围，则联合纯化是特别有利的，从而可以预期协同分离工艺。但是，实际上通常不是这种情况。此外，如果一种工艺提供明显较少量的相应的组分混合物，或者如果相应的设备较小，因此单独的纯化是不值得的，则联合纯化是有利的。如果其他的丙烯生产方法(例如，蒸汽裂化法)已经以设备的形式实施，并且对具有显著较低能力的丙烷脱氢法进行改造以提高丙烯生产能力，则可能尤其如此。如果用于蒸汽裂化法的一些设备部件由于后来的用途改变而不再以满能力运行，并且这些能力可以由丙烷脱氢法使用，则这将是特别有利的。

如果已经将蒸汽裂化法设计为使用含丙烷的进料，则在改造后也可以用丙烷继续操作。然而，在改造之后，蒸汽裂化法接收至少一部分分离产物，该分离产物主要包含丙烷，这对工艺没有重大影响。丙烷脱氢法可从另一种来源(以及可能的主要含丙烷的分离产物至少一部分)中获得更高质量的丙烷给料。因此，对于主要包含丙烷的分离产物，(常规)分离器不必设计成满足丙烷脱氢法的要求，即特别地，不需要用于(分离)加氢的步骤，也不需要用于分离具有四个或更多个碳原子的烃的步骤，来符合丙烷脱氢法的公差。

因此，有利地设计使用联合纯化或分离的本发明的优选实施例的一种可能性是对使用丙烷脱氢法获得的第一组分混合物进行预处理，使其处于(至少)氢气贫化的状态，尤其是在升高的压力下。对第一组分混合物进行一个或多个预分离步骤，这随后被称为“第一”预分离步骤。以此方式预处理的组分混合物，随后被称为“第三”组分混合物，由于其预处理而主要包含具有三个碳原子的烃。它还可能包含较少量的甲烷、残留的氢气和含两个碳原子的烃、以及含四个碳原子和适当时的含多于四个碳原子的烃。

在上述本发明的优选实施例的设计中，还设想对使用蒸汽裂化法获得的第二组分混合物进行预处理，以使其以贫化(至少)氢气和甲烷的状态存在，尤其是在高压下。在此，第二组分混合物经历一个或多个预分离步骤，其随后也被称为“第二预分离步骤”。以这种方式进行预处理的组分混合物，如果在本文中专门提及，则在下文中称为“第四”组分混合物，由于其预处理，有利地主要包含类似于第三组分混合物中所包含的类似浓度范围的烃类以及类似量的残余氢气和残余甲烷，除非完全分离。

因为通常可以在替代丙烷脱氢工艺或除了丙烷脱氢工艺之外使用的丙烯生产工艺中(特别是蒸汽裂化法，特别是使用较轻的蒸汽裂化输入)，可以形成较大量具有两个碳原子的烃(特别是乙烷和乙烯)，在一个或多个第二初步分离步骤过程的氢气和甲烷的贫化过程中，也可能发生具有两个碳原子的烃的贫化。换句话说，可以在一个或多个第二预分离步骤的过程中使用先脱甲烷塔工艺或先脱乙烷塔工艺。原则上也可以使用先脱丙烷塔工艺。进一步的细节在下面解释。然而，即使在一个或多个第一初步分离步骤的过程中，如果合适的话，也会发生具有两个碳原子的烃的贫化。这些实施例的其他方面在下面说明。

可以以特别有利的方式组合已经通过一个或多个第一预分离步骤和一个或多个第二预分离步骤彼此至少部分调节的第三和第四组分混合物的组成和压力，然后进行后续的常规分离步骤。这使得可以为两个工艺一起设计相应的设备部件，从而以较低的投资成本建造相应的设备和/或以较低的运营成本进行操作。

在本文要讨论一种组分混合物与另一种组分混合物的比较上，本文特别是第三组分混合物与第一组分混合物，第四组分混合物与第二组分混合物关于一种或多种组分(在这里尤其是氢气或氢气和甲烷)的比较。“贫化”是指相对于非贫化组分混合物，以摩尔、质量或体积计，贫化组分混合物含有至多0.5倍、0.2倍、0.1倍、0.01倍或0.001倍的一种或多种组分的含量。即使完全去除，即“贫化为零”在这里被理解为贫化。在下文中，术语“主要”是指以摩尔、质量或体积计至少60％、80％、90％、95％或99％的含量。

总而言之，本发明提出了一种用于生产丙烯的工艺，该工艺包括进行丙烷脱氢法以获得至少包含氢气、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的第一组分混合物，并且进行其它丙烯的生产方法特别是蒸汽裂化法，以获得至少包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的第二组分混合物。对于各个工艺和通常形成的产物组成的细节，特别是关于除了提到的组分外还包含的化合物，请参考数次引用的技术文献。有利地向丙烷脱氢法提供包含丙烷的输入，而向蒸汽裂化法提供富烃输入。后者例如是石脑油，但也可以是较轻或较重的应用物，即那些含有比石脑油中通常存在的沸点更低和/或更重的烃的应用物。

按照联合工艺中的惯例，使用第一组分混合物的丙烷的至少一部分和一个或多个丙烷分离步骤来形成主要包含丙烷的分离产物。根据上述本发明的优选形式，还可以通过使用第二组分混合物的丙烷的至少一部分，即通过常规的纯化或分离来形成主要包含丙烷的分离产物。一个或多个丙烷分离步骤尤其可以包括使用C3分离器，可以从其顶部除去主要包含或仅包含丙烯的分离产物，并且可以在底部除去主要包含丙烷的分离产物。在这种C3分离器之前通常会先进行其他分离步骤，如下所述。

特别地，相应的C3分离器的进料通常可以从所谓的脱丙烷器或相应的脱丙烷塔中获得，这也从所引用的技术文献中通常是已知的。脱丙烷塔是精馏塔，可从其塔顶排出主要包含或仅包含具有三个碳原子的烃的气态馏分，并从塔底排出主要包含或仅包含具有四个和可选地更多的碳原子的烃的液态馏分。这些馏分也可以从分配给相应的精馏塔的其他装置(这些装置是相应的脱丙烷塔的一部分，例如吸收塔)而不从精馏塔本身除去，或除精馏塔之外而除去。从脱丙烷塔塔顶或相应装置馏出的馏分可以送入C3分离器。相应的脱丙烷塔可以在分离顺序中布置在不同的位置上，以用于处理组分混合物，特别是通过蒸汽裂化法或另一种丙烷生产工艺获得的组分混合物。特别地，在本发明的范围内，可以在脱乙烷器或相应的脱乙烷塔的下游布置相应的脱丙烷塔，其为脱乙烷塔的塔底产物的分离处理而设置。如下所述，脱乙烷塔可在本发明的过程中在一个或多个第二预分离步骤的过程中使用，或已在一个或多个丙烷分离步骤的过程中使用，这取决于是否进行先脱乙烷塔工艺或先脱甲烷塔工艺。这同样适用于脱丙烷塔，该脱丙烷塔也可以位于相应分离序列的第一位置。

至少一部分第一组分混合物以及根据常规纯化或分离的设计，总是将至少一部分第二组分混合物加入到本发明上下文中使用的一个或多个丙烷分离步骤中。通过“至少一部分”，还应理解，例如在上述一个或多个预分离步骤中形成的馏分被添加至一个或多个丙烷分离步骤。换句话说，“部分”不必一定是组成相同的部分量，而“部分”还可以是组成不同的馏分，特别是在已提及的(第一或第二)预分离步骤中形成的另一种组分混合物。换句话说，可以将至少一部分(以部分量计)第一组分混合物和可选地至少一部分(以部分量计)第二组分混合物供应至本发明使用的一个或多个丙烷分离步骤，但也可以向一个或多个丙烷分离步骤提供使用至少一部分第一组分混合物和至少一部分第二组分混合物形成的一种或多种组分混合物(即特别是已经提及的“第三”和“第四”组分混合物)。

先前已经解释了本发明的基本方面的优点，根据该优点，主要包含丙烷的分离产物至少部分地返回到其它丙烯生产方法中。如上所述，这些尤其在于这样的事实，以这种方式可以避免将不相容的组分，特别是具有三个或更多个碳原子的单不饱和和多不饱和烃添加到丙烷脱氢法中。还如上所述，以这种方式，不必对主要包含丙烷的分离产物进行精心的清洁过程，因为在其它丙烯生产方法，尤其是蒸汽裂化法中，至少相应组分的残余含量可以容忍，必要时甚至可以对其转化。以此方式，与将相应再循环流供入丙烷脱氢工艺的其他工艺相反，可以更简单且成本有效地进行根据本发明提出的工艺。对于丙烷脱氢法，在本发明的范围内总是可以使用具有相应规格的新鲜进料。

如果本文指出主要包含丙烷的分离产物“至少部分地”返回到其它丙烯生产方法，则该还包括一个系列，根据该系列，主要包含丙烷的分离产物的一部分返回到其它丙烯生产方法，主要包含丙烷的分离产物的另一部分返回到丙烷脱氢法。这样，在丙烷脱氢法中，可以减少干扰组分的含量，使得它们不再干扰工艺，例如通过相应地用新鲜进料进行“稀释”。换句话说，可以在不干扰丙烷脱氢法的程度上混合主要包含丙烷的分离产物。然而，主要包含丙烷的分离产物的剩余部分可以返回到另一种丙烯生产方法中。然而，根据本发明的特别优选的设计，主要包含丙烷的分离产物不返回到丙烷脱氢法中，从而在符合本发明的工艺的设计中，仅向丙烷脱氢法供给既不来自第一组分混合物也不来自第二组分混合物的丙烷。

如上所述，由于主要包含丙烷的分离产物的返回，本发明不需要费时的清洁。换句话说，可以使用仅主要包含丙烷的分离产物，其可以包含0.1至25体积％的单不饱和和多不饱和烃，特别是含有三个和四个碳原子的单不饱和和多不饱和烃，特别是丙二烯和丁二烯。与丙烷脱氢法相比，在另一种丙烯生产方法，特别是蒸汽裂化法中，可以在更高的范围内容许这种分离产物。

如前所述，其他产品通常是在相应工艺的框架内创建的。因此，根据本发明特别优选的实施例的工艺还包括使用第一组分和至少一部分第二组分混合物的至少部分问题，并使用一个或多个丙烷分离步骤来形成主要包含或仅包含丙烯的分离产物。如已经说明的，在这种情况下可以使用C3分离器。

在刚刚描述的实施例中，本发明进一步包括使用第一和第二组分混合物的乙烯的至少一部分并使用一个或多个其他分离步骤形成主要包含或仅包含乙烯的分离产物，以及使用第一组分混合物和第二组分混合物的乙烷的至少一部分并使用进一步的一个或多个分离步骤形成主要包含或仅包含乙烷的分离产物。其它一个或多个分离步骤通常包括使用所谓的C2分离器，主要包含或仅包含乙烯的分离产物可从其顶部抽出，而主要包含或仅包含乙烷的分离产物可从其底部抽出。可以向相应的C2分离器进料主要含有或仅含有乙烷和乙烯的馏分，所述馏分在先脱甲烷塔工艺中从脱乙烷塔的顶部抽出，即从相应的精馏塔或分配给其的设备抽出，并在先脱乙烷塔工艺的脱甲烷塔的底部抽出。

如上所述，本发明包括根据特别优选的实施例的预分离步骤，其中规定，对至少一部分第一组分混合物进行一个或多个第一预分离步骤(包括压力增加和至少部分地除去氢气)以获得第三组分混合物，并且对至少一部分第二组分混合物进行一个或多个第二预分离步骤(包括压力增加，至少部分地除去氢气和至少部分地除去甲烷)以获得第四组分混合物。在这一点上应该已经注意到，如上所述，也可以在一个或多个第二预分离步骤的背景下至少部分地去除具有两个碳原子的烃。在后一种情况下，本发明与先脱乙烷塔方法联合使用，否则与先脱甲烷塔方法联合使用。如上所述，本发明还可与先脱丙烷塔工艺联合使用。

另外，根据上述实施例，本发明规定，将至少一部分第三组分混合物与至少一部分第四组分混合物一起进行一个或多个丙烷分离步骤或替代步骤。根据其它替代方案，设想使至少一部分第三组分混合物与第二组分混合物一起经历一个或多个第二预分离步骤以形成第四组分混合物，并且使第四组分混合物经受一个或多个丙烷分离步骤。如上所述，第三组分混合物和第四组分混合物可以分别是第一组分混合物和第二组分混合物的“部分”。本发明及其下面的各个实施例为将第三组分混合物与第四组分混合物或所用的各个部分的组合提供了不同的可能性。在所有情况下，本发明的主要优点在于，由于第三和第四组分混合物的类似组成，因此特别简单和有效的联合分离是可能的。

如已经提到的，本发明可以与先脱乙烷塔工艺联合使用。在这种情况下，当在一个或多个第二预分离步骤中除去氢气和甲烷时，也至少主要除去乙烷和乙烯，因此它们并不主要从第二组分混合物转化为第四组分混合物或相应的部分。应该注意的是，在相应的先脱乙烷塔工艺中，第四组分混合物也可以是存在于相应精馏塔塔底附近的分离塔板上的液体。“塔底附近的分离塔板”是布置在精馏塔的下半部分、特别是下三分之一、下四分之一或下五分之一的分离塔板。

在本文中，“精馏塔”是分离单元，其设置为至少部分地通过精馏来分离一种或多种气态或液态组分混合物，或者呈具有液态和气态组分的两相混合物的形式(也可能处于超临界状态)，即产生具有与组分混合物不同组成的纯物质或至少组分混合物。已知精馏涉及重复的蒸发和冷凝过程，尤其是在合适的内部部件上或使用合适的内部部件(例如分离塔板或有序或无序的填料)。在本发明范围内使用的精馏塔具有塔底蒸发器。这是一种带有热交换器的设备，该设备经过加热，设计用于加热积存在精馏塔塔底的液体馏分(也称为塔底液体)。借助于塔底蒸发器，部分塔底液体连续蒸发并以气态形式反馈到精馏塔中。在本发明的上下文中使用的精馏塔还包塔顶冷凝器，其冷凝在精馏塔中上升的气体并将其以冷凝状态返回到精馏塔。

关于精馏塔和其他分离设备的设计和特定配置，请参考相关教科书(例如，参见K.Sattler,"Thermische Trennverfahren:Grundlagen,Auslegung,Apparate",3rdedition,Wiley-VCH,Weinheim 2001)。

关于专门用于处理由蒸汽裂化形成的组分混合物的分离工艺，特别是涉及脱甲烷和脱乙烷的分离工艺，可参考已引用的Ullmann's Encyclopedia of IndustrialChemistry中的"Ethylene"一文。这种分离工艺尤其在各个分离步骤的顺序上不同。例如，先脱甲烷塔工艺(也称为前端脱甲烷塔工艺)和先脱乙烷塔工艺(也称为前端脱乙烷塔工艺)、以及先脱丙烷塔工艺(也称为前端脱丙烷工艺)是已知的。如下面详细解释的，本发明特别适合与先脱乙烷塔法联合使用，但也适用于先脱甲烷塔法或先脱丙烷塔法。

特别地，如上所述，脱甲烷器、脱乙烷器和脱丙烷器可设计为相应的精馏塔或可包括这样的精馏塔，其在下文中也称为脱甲烷塔、脱乙烷塔或脱甲烷塔。在本文所用的语言中，“脱甲烷塔”、“脱乙烷塔”和“脱丙烷塔”应理解为是指具有相应精馏塔的装置，然而，也可以向其分配附加装置，例如脱乙烷塔中的吸收器。如果谈到“脱甲烷”、“脱乙烷”或“脱丙烷”，这同样适用。如果在下面提到，可以从脱甲烷塔、脱乙烷塔和脱丙烷塔或相应的精馏塔中“从塔顶”或“从塔底”抽出馏分，这些馏分也可以从相应分配装置的塔顶或塔底替代地抽出，或除了从精馏塔之外从相应分配装置的顶部或底部中抽出。

根据本发明的第一优选实施例，在一个或多个第二预分离步骤中的氢和甲烷的去除也至少主要地去除了乙烷和乙烯，即，进行了先脱乙烷塔工艺。

在一个或多个第二预分离步骤中，使用脱乙烷塔将氢气和甲烷除去，其中也至少主要地除去乙烷和乙烯。在这种情况下，第四组分混合物出现在该脱乙烷塔塔底附近的塔板区域。与第二组分混合物相比，相应的液体贫含氢气、甲烷和具有两个碳原子的烃，或者相应的组分已被大量除去。

如多次提到的，作为上述本发明的第一优选实施例的替代，第二有利实施例也是可能的，其中在一个或多个第二预分离步骤中除去氢气和甲烷期间至少不主要除去乙烷和乙烯。因此，在本发明的这些形式中，乙烷和乙烯至少主要转移到第四组分混合物中。特别地，使用先脱甲烷塔法。如果使用相应的精馏塔除去氢气和甲烷，则第四组分混合物尤其是这种精馏塔的塔底液体。

因此，在一个或多个第二预分离步骤中的氢和甲烷的除去(至少不主要除去乙烷和乙烯)可以使用脱甲烷塔进行。从这种脱甲烷塔或与之相关的装置的顶部抽出主要含有或仅含有氢和甲烷的组分混合物，并且可以从底部抽出主要含有或仅含有具有两个或多个碳原子的烃的底部液体。如下所述，该底部液体尤其可以随后进行脱乙烷。

换句话说，在先脱甲烷塔工艺中，除了脱甲烷塔外，还可以预见到脱乙烷塔。在本文，第三组分混合物可以特别地进料到脱甲烷塔塔底附近的底部或分离塔板中或下部区域中，即脱乙烷塔塔底附近的分离塔板的区域中。如果使用先脱乙烷塔法，则可以将第三组分混合物特别地进料到脱乙烷塔的塔底区域。在两种情况下，即在先脱甲烷塔法和先脱乙烷塔法中，也使用脱丙烷塔。替代地或另外地，第三组分混合物也可以进料到脱丙烷塔中。如果使用先脱丙烷塔法，这同样适用。在这种情况下，第三组分混合物也可以进料到脱丙烷塔中。

特别地，在本发明的范围内在第一组分混合物的一个或多个第一预分离步骤中，第一组分混合物的氢气含量贫化至0至10mol％，特别是0.1至5mol％，例如0.2至2mol％的值。具有这种氢气含量，第二组分混合物也可以进料到常规分离中，因为它的其它组成与来自蒸汽裂化法的相应流体足够相似。如上所述，任何残留的氢气都可以简单地除去。

如上所述，第一组分混合物所经历的一个或多个第一预分离步骤还包括压力增加，特别是至3至40巴、特别是10至30巴、例如12至30巴的绝对压力。压力水平取决于脱甲烷塔或脱乙烷塔或脱丙烷塔的操作压力水平，因为该脱甲烷塔或脱乙烷塔或脱丙烷塔用于一个或多个第二预分离步骤，即在一个或多个第二预分离步骤的范围内也进行了增压。因此，可以以特别有利的方式以此方式调节第三和第四组分混合物的压力水平。

作为第一组分混合物的预处理的一部分或其经受预处理的一部分的氢气贫化可特别包括在上述压力增加或压缩之后具有三个碳原子的烃的部分冷凝。以此方式形成主要包含具有三个碳原子的烃的馏分，但是所提及的其他组分也可以部分变为馏分。在任何情况下，与第一组分混合物相比，该馏分都贫化氢气。这种冷凝是特别有利的，因为如下所述，它可以至少部分地在本发明的框架内使用制冷进行，该制冷可以由工艺中存在的工艺流提供。

特别地，可以使用制冷进行部分冷凝，该制冷可以至少部分地通过将主要包含丙烷的物流减压来获得。该主要包含丙烷的物流例如可以是在一个或多个第一分离步骤中形成的第二分离产物。该第二分离产物可以膨胀以产生冷，然后返回到该工艺，特别是丙烷脱氢法或蒸汽裂化法。

也可以使用至少部分地通过对一部分第一组分混合物或其一部分进行一个或多个第一预分离步骤的减压所产生的制冷，来进行部分冷凝。例如，经历了一个或多个第一预分离步骤的第一组分混合物或其一部分部分可以(以压缩的物料流的形式,物料流的一部分流在压缩的下游膨胀)进料到一个或多个第一预分离步骤中。松弛的部分流可以反馈到压缩过程中，从而可以连续产生冷。如从现有技术中通常已知的所谓的冷箱工艺，或基于其他分离原理的工艺也可用于本发明的上下文。

如果丙烷脱氢法在无水条件下和/或在完全不存在氧气的情况下(也以共价键形式和/或在再生过程中)进行，则是特别有利的。以这种方式可以形成第一组分混合物，使得其中不存在水或含氧化合物、特别是二氧化碳。这样，由于不需要分离这些组分，因此特别容易将相应的第一组分混合物进料至一个或多个第一预分离步骤，尤其是进料给一个或多个第一分离步骤。换句话说，第一组分混合物可以在形成第三组分混合物的过程中在不分离水和二氧化碳的情况下送入精馏塔，该精馏塔例如用于脱乙烷并通常在水和二氧化碳会冻结的低温下操作。

如上所述，将一个或多个第一分离步骤之后的第三组分混合物进料至一个或多个第一分离步骤，其中第三组分混合物与第四组分混合物组合，或由其形成组分混合物是特别有利的，如果各成分相同或相差不超过预定程度。

因此，如果第三组分混合物中的氢气含量与第四组分混合物中的氢气含量相差不大于第三组分混合物中的氢气含量50％、特别是不大于25％、例如不大于10％，并且如果第三组分混合物中具有三个碳原子的烃特别是丙烯的含量与第四组分混合物中具有三个碳原子的烃特别是丙烯的含量相差不大于50％、特别是不大于25％、例如不大于10％，则是特别有利的。

本发明进一步扩展到用于生产丙烯的设备，该设备具有第一反应器单元、第二反应器单元和第一分离单元，该第一反应器单元设置并布置成进行丙烷脱氢法，以获得至少包含氢气、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的第一组分混合物，该第二反应器单元设置并布置成进行另外的丙烯生产方法(特别是蒸汽裂化法)，以获得至少包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的第二组分混合物，所述第一分离单元设置并布置为使用第一组分混合物的丙烷的至少一部分以及根据优选的实施形式还使用第二组分混合物的丙烷的至少一部分，并使用一个或多个第一分离步骤来形成主要包含丙烷的分离产物，其中设置布置装置以提供至少一部分第一组分混合物，并且根据优选实施例也提供至少一部分第二组分混合物到一个或多个丙烷分离步骤。

根据本发明，这样的设备的特点是装置，所述装置可使用并且设定为将主要包含丙烷的分离产物至少部分返回到另外的丙烯生产方法。

关于本发明提出的附件的特征和优点，明确地参考已经针对所解释的工艺及其在所解释的特征和优点中的有利设计所描述的特征和优点。这尤其适用于根据本发明的特别优选形式的安装设备，该安装设备具有设定用于执行相应程序的装置。

本发明进一步包括用于改造设备的方法，该设备适于使用多种设备部件如裂化炉、加工设备和分离装置来进行蒸汽裂化法，其中在改造之前将具有第一组成的含烃进料混合物进料至设备中。根据本发明，改造包括向设备中添加具有第二不同组成的含烃进料混合物，而不是具有第一组成的含烃进料混合物，并且使用一种或多种设备部件用于丙烷脱氢法而不是用于蒸汽裂化法，即相应地重新分配释放的能力。

这样的一个示例是蒸汽裂化法的给料混合物从较重的烃(例如主要是石脑油)改变为较轻的烃(例如乙烷和/或丙烷和丁烷)。虽然某些用于处理整个产物气的设备部件(例如原料气压缩机)和用于处理轻质产品馏分的设备部件(例如脱甲烷塔)在进料混合物改变后很可能承受与改变前相比相同甚至更高的负荷，其他设备部件(例如用于处理较重产物馏分的)可能会得到缓解。这些缓解的设备部件可以包括脱丙烷塔以及用于处理具有三个碳原子的烃的所有设备部件，包括加氢和裂化器。然后，这些设备部件也可用于丙烷脱氢法。在本发明中描述的用于从丙烷脱氢的产物气中除去氢气的方法在此是特别有利的，因为该方法不会给大量使用的蒸汽裂化法的现有设备部件(例如脱甲烷塔)带来更大的负荷。

根据本发明，在翻新和/或通过翻新提供相应的设备之后，执行如上所述的工艺。以这种方式，可以实现开头提到的优点，即丙烷脱氢的相应产物可以与蒸汽裂化法的产物一起纯化，并且可以免除单独的纯化。

下面参考附图更详细地解释本发明，在附图中，与现有技术相比，对本发明的优选实施方式进行了解释。

附图说明

图1以高度简化的示意图示出了根据本发明的实施例设计的工艺。

在附图中，在结构和/或功能上对应的元件用相同的附图标记表示，并且为了清楚起见不再重复说明。

具体实施方式

图1以高度简化的示意图示出了根据本发明设计的工艺，其整体标示为10。

工艺10包括用于丙烷脱氢的工艺1、蒸汽裂化法2、一个或多个第一预分离步骤V1、一个或多个第二预分离步骤V2以及一个或多个丙烷分离步骤S1。该一个或多个第一预分离步骤V1、一个或多个第二预分离步骤V2、一个或多个丙烷分离步骤S1以及此处未单独示出的任何其他分离步骤可以根据需要进行分组，例如在相应的设备部件中进行组合。

在所示的实例中，向用于丙烷脱氢的过程1提供初始输入流E1，其可以尤其包括丙烷，但是不包括循环的丙烷。相反，第一输入流E1仅使用输出流E0形成，该输出流E0从BL系统边界馈送到工艺10。该输出流E0的一部分也可以进料到蒸汽裂化法2中，如虚线物料流E0'的形式所示。在所示的示例中，第一输入流E1分为两个部分流E1'和E1”，其中将部分流E1'直接进料到工艺1中进行丙烷脱氢，并且部分流E”首先用于一个或多个第一预分离步骤V1。在一个或多个第一预分离步骤V1中，例如可以使部分流E1”膨胀以产生冷，然后仅将其进料到工艺1中用于丙烷脱氢。然而，与图1相反，输入流E1也可以如此处关于部分流E1'所述那样所示被完全处理，即，它可以直接进料到工艺1中用于丙烷脱氢。

丙烷脱氢的工艺1以通常已知的方式进行，从而在其中形成至少包含氢气、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的第一组分混合物A，并且可以从丙烷脱氢的工艺1中以相应的物料流的形式进行。丙烷脱氢的工艺1尤其可以使用一种或多种合适的反应器进行，所述反应器可以以常规方式设计。

在所示的示例中，将第一组分混合物A或相应的物料流至少部分地进料给一个或多个第一预分离步骤V1，在其中，第一组分混合物A或相应的物料流经受压力升高，并且至少部分除去氢气。如上所述，这可以以通常已知的方式来完成。特别地，第一组分混合物A或相应的物料流可以在一个或多个第一预分离步骤V1中液化。分离的氢气以称为H2的物流形式显示。还可以至少部分除去具有两个碳原子的烃，但这是可选的，在图1中未单独示出。这样，获得了组分混合物，在此也称为第三组分混合物C，并且可以以相应的物料流的形式从一个或多个第一预分离步骤V1执行。上面已经说明了第三组分混合物C或相应的物料流的可能的氢含量。特别地，在一个或多个第一初步分离步骤V1下游的第三组分混合物C仍包含具有三个碳原子的烃和少量其他组分，例如具有两个碳原子的烃(如果尚未被除去)和在丙烷脱氢法1中作为副产物形成的具有四个碳原子的烃。如果第一组分混合物A还包含水和二氧化碳，则也可以在一个或多个第一预分离步骤V1中将这些除去。

在所示的示例中，也可以以通常的方式，例如通过使用多个裂化炉，向蒸汽裂化法2以物料流E2的形式供给富烃进料，该进料从BL设备边界供给。富烃的应用可特别包括石脑油和较轻的烃，但也包括较重的烃。富烃的应用尤其可以包括具有两个、三个和四个碳原子的链烷烃，特别是乙烷、丙烷和丁烷。也可以向整个蒸汽裂化法2或在蒸汽裂化法2中使用的不同的炉供给有不同的烃给料，并且在不同的分离条件下在那里进行处理。在所示的示例中，向蒸汽裂化法2另外提供上述的输出流E0的部分流E0'、一个或多个丙烷分离步骤S1的含丙烷的分离产物P2和另外主要包含或仅包含乙烷的循环流C2H6。除了主要包含丙烷的分离产物P2的返回之外，在本发明的范围内，所显示的其他流的供应或返回完全是可选的。

在蒸汽裂化法2中，将富烃进料中的烃至少部分地转化，从而获得第二组分混合物B，其至少包含氢、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯。第二组分混合物B可以以相应的物料流的形式从蒸汽裂化法2中排出，然后至少部分地进料到一个或多个第二预分离步骤V2中。第二组分混合物B或相应物料流的组成在很大程度上取决于供应给蒸汽裂化法2的富烃应用。

如已经多次解释的那样，一个或多个第二预分离步骤V2可以特别包括脱甲烷和/或脱乙烷。例如，可以使用先脱甲烷塔工艺或先脱乙烷塔工艺。两种变体已经在前面进行了说明，并且从现有技术中通常是已知的。因此，此处不再赘述。在一个或多个第二预分离步骤中，除了如此处所示的以物料流H2'的形式的氢气以外，还可以形成主要或仅包含乙烷的所述物料流C2H6，以及一种或多种在此通常标示为PX的产物流。产物流PX可以达到BL系统边界。富氢物料流H2'可以与富氢物料流H2合并，并一起引导至BL设备边界。特别是甲烷也可以与富氢物料流H2'一起排出。

然而，与具体进行的工艺无关，在两种情况下均通过使用一个或多个第二预分离步骤V2形成组分混合物D，在此将其称为第四组分混合物，并且其相对于第二组分混合物B至少贫化氢气和甲烷，或者通过从第二组分混合物B中至少部分地从甲烷中除去氢气而形成。第二组分混合物B是通过使用一个或多个第二预分离步骤V2形成的。将第四组分混合物D送入一个或多个丙烷分离步骤S1，在其中形成主要含有丙烷的分离产物P2。此外，在所示的示例中，也可以在一个或多个丙烷分离步骤S1中形成主要包含或仅包含丙烯的分离产物P1，并将其带到BL设备边界。也可以在一个或多个丙烷分离步骤S1中分离一种或多种另外的分离产物，在这里中称为PY，并使其通向设备边界BL。取决于根据本发明的工艺的具体设计，其他分离步骤，例如脱乙烷或脱丙烷，可以是一个或多个第二预分离步骤V2的一部分或一个或多个丙烷分离步骤S1的一部分。

可以将第三组分混合物C进料至一个或多个第二预分离步骤V2和/一个或多个或丙烷分离步骤S1。例如，第三组分混合物可以在一个或多个第二初步分离步骤V2中使用的脱甲烷塔或脱乙烷塔塔底附近的分离塔底区域，和/或在可以是一个或多个第二初步分离步骤V2和/或一个或多个丙烷分离步骤S1的一部分的脱丙烷塔中。以物料流C'和C”的形式示出了相应的替代方案。物料流也可以从一个或多个丙烷分离步骤S1返回到一个或多个预分离步骤V2，如这里以物料流PZ的形式所示。

Claims (15)

1.生产丙烯的工艺(10)，包括：

–进行丙烷脱氢法(1)，以获得至少包含氢气、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的第一组分混合物(A)，

–进行其它丙烯生产方法(2)，以获得至少包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的第二组分混合物(B)，

–使用第一组分混合物(A)的至少一部分丙烷并使用一个或多个丙烷分离步骤(S1)，形成主要包含丙烷的分离产物(P2)，

–其中将至少一部分第一组分混合物(A)提供给一个或多个丙烷分离步骤(S1)，

其特征在于,

–主要包含丙烷的分离产物(P2)至少部分返回到其它丙烯生产方法(2)中。

2.根据权利要求1所述的工艺(10)，其中使用一个或多个丙烷分离步骤(S1)进行的主要包含丙烷的分离产物(P2)的形成,进一步使用第二组分混合物(B)的至少一部分丙烷来进行,其中至少一部分第二组分混合物(B)进一步供应至一个或多个丙烷分离步骤(S1)。

3.根据权利要求1或2所述的工艺(10)，其中主要包含丙烷的分离产物(P2)不再循环至丙烷脱氢法(1)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的工艺(10)，其中，仅将尚未从第一组分混合物(A)或从第二组分混合物(B)中分离出的丙烷供应至丙烷脱氢法(1)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的工艺(10)，其中，将蒸汽裂化法用作其它丙烯生产方法(2)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的工艺(10)，其中主要包含丙烷的分离产物主要包含丙烷以及0.1至25体积％的单不饱和的、和多不饱和的C3烃和/或更重的烃。

7.根据前述权利要求中的一项所述的工艺(10)，其进一步包括

–使用第一和第二组分混合物(A，B)的至少一部分丙烯以及一个或多个丙烷分离步骤(S1)，形成主要包含或仅包含丙烯的分离产物(P1)，

–使用第一和第二组分混合物(A，B)的至少一部分乙烯以及一个或多个其他分离步骤，形成至少主要包含乙烯的分离产物(P3)，和

–使用第一和第二组分混合物(A，B)的至少一部分乙烷以及一个或多个其他分离步骤，形成至少主要包含乙烷的分离产物(P4)。

8.根据前述权利要求中的一项所述的工艺(10)，其包括

–对至少一部分第一组分混合物(A)进行一个或多个第一预分离步骤(V1)，这包括增压和至少部分除去氢气，以获得第三组分混合物(C)，

–对至少一部分第二组分混合物(B)进行一个或多个第二预分离步骤(V2)，这包括增压，和至少部分除去氢气和至少部分除去甲烷，以获得第四组分混合物(D)，

–对至少一部分第三组分混合物(C)与至少一部分第四组分混合物(D)一起进行一个或多个丙烷分离步骤(S1)，和/或

–对至少一部分第三组分混合物(C)与第二组分混合物(B)一起进行一个或多个第二预分离步骤(V2)，以形成第四组分混合物(D),并且对第四组分混合物(D)进行一个或多个丙烷分离步骤(S1)。

9.根据权利要求8所述的工艺(10)，其中在一个或多个第二初步分离步骤(V2)中的氢气和甲烷的去除过程中也至少主要地去除乙烷和乙烯，在也至少主要地去除乙烷和乙烯的一个或多个第二初步分离步骤(V2)中使用脱乙烷塔进行氢气和甲烷的去除。

10.根据权利要求8所述的工艺(10)，其中在一个或多个第二预分离步骤(V2)中的氢气和甲烷的去除过程中，至少不主要去除乙烷和乙烯，其中在至少不主要地除去乙烷和乙烯的一个或多个第二预分离步骤(V2)中使用脱甲烷塔进行氢气和甲烷的去除。

11.根据权利要求8所述的工艺(10)，其中在一个或多个第二初步分离步骤(V2)和/或一个或多个丙烷分离步骤(S1)中使用脱甲烷塔和/或脱乙烷塔和/或脱丙烷塔，其中将第三组分混合物至少部分地以液态进料到脱甲烷塔和/或脱乙烷塔和/或脱丙烷塔的下部区域中。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的工艺(10)，其中，在第一组分混合物的一个或多个第一初步分离步骤(V1)中，其氢气含量贫化到0至10mol％、特别是0.1至5mol％、例如0.2至2mol％。

13.根据前述权利要求中任一项所述的工艺(10)，其中，第一组分混合物所经受的一个或多个第一预分离步骤包括将压力升高至3至40bar、特别是在10至30bar、例如12至30bar的绝对压力，其中特别是在一个或多个第一预分离步骤中在压力升高之后，进行沸点高于氢气的组分的至少部分冷凝。

14.一种用于生产丙烯的设备，包括：

–第一反应器单元，其设置并布置成执行丙烷脱氢法(1)，以获得至少包含氢气、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的第一组分混合物(A)，

–第二反应器单元，其设置并布置成执行其它丙烯生产方法(2)，以获得至少包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯的第二组分混合物(B)；和

–分离单元，其设置并布置成使用第一组分混合物(A)的至少一部分丙烷并使用一个或多个丙烷分离步骤(S1)形成主要包含丙烷的分离产物(P2)，

–设置适配的装置，其将至少一部分第一组分混合物(A)供应至一个或多个丙烷分离步骤(S1)，

其特征在于

–设置并布置的装置,其使至少部分主要包含丙烷的分离产物(P2)返回到其它丙烯生产方法(2)。

15.一种用于改造设备的方法，所述设备布置为使用多种设备部件来进行蒸汽裂化法，其中在改造之前将具有第一组成的含烃进料混合物供给至设备，其特征在于，所述改造包括将具有第二、不同组成的含烃进料混合物，而不是具有第一组成的含烃进料混合物供给至设备，并且将一种或多种设备部件用于丙烷脱氢法而不是蒸汽裂化法,其中，在转化之后，使用根据权利要求1至13之一所述的工艺(10)或通过转化设置根据权利要求14所述的设备。

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