CN112236408A - 用于从聚乙烯聚合物的合成中回收烃的分离系统 - Google Patents

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Abstract

公开提供一种分离系统，其用于分离多组分冷凝物混合物中的乙烯、2‑甲基丁烷和至少一种未经取代的(C6‑C12)烃。所述分离系统包括与所述多组分冷凝物混合物的源流体连通的进料管道；与所述进料管道流体连通的汽提塔，其中所述汽提塔将所述多组分冷凝物混合物分离成具有至少一种未经取代的(C6‑C12)烃的重组分混合物，和具有至少包括2‑甲基丁烷的(一或多种)中等组分和至少包括乙烯的(一或多种)轻组分的顶部混合物。所述分离系统进一步包括闪蒸罐，其将所述顶部混合物分离成所述(一或多种)中等组分和所述(一或多种)轻组分。所述分离系统不包括设置在所述多组分冷凝物混合物的所述源与所述闪蒸罐之间的蒸馏塔。

Description

用于从聚乙烯聚合物的合成中回收烃的分离系统
技术领域
一种用于回收烃，特别是用于回收单体和冷凝剂的分离系统，所述单体和冷凝剂用于气相合成聚乙烯聚合物和由此制得的低聚物。
背景技术
如乙烯的烯烃可通过在聚合条件下与催化剂接触而进行聚合而产生颗粒状聚合物。直接从聚合反应器出来的颗粒状聚合物含有气体，如未反应的烯烃单体以及在聚合过程中使用和/或产生的其它烃。处于许多原因，这些气体以“排放气体”的形式从颗粒状聚合物中去除，包括例如回收未反应的烯烃单体和惰性冷凝剂、质量控制聚合物产物和安全性原因。因此，从颗粒状聚合物中回收和适当处理排放气体是烯烃聚合物生产过程中的重要步骤。
存在多种用于从颗粒状聚合物中去除和加工排放气体的技术。例如，利用聚合物吹扫仓或产物吹扫仓的吹扫工艺是用于从颗粒状聚合物中去除如烯烃的排放气体的常用工艺。吹扫工艺通常包含将颗粒状聚合物输送至聚合物吹扫仓，并使吹扫仓中的颗粒状聚合物与惰性吹扫气流接触，以从颗粒状聚合物中汽提掉排放气体。氮气最常用作惰性吹扫气体。然而，也可能在第一级中使用轻富烃气体来汽提较重的烃，并且然后在第二级中使用惰性气体来汽提在第一级之后仍残留在颗粒状聚合物中和周围的轻烃。
然后通常使用排气回收系统从排放气体和离开吹扫仓的惰性吹扫气流中回收烃，如未反应的烯烃单体。从排放气体中回收烃的现有方法包括：(a)用水或空气中的至少一种压缩和冷凝、机械制冷和乙烯膨胀(ethylene expansion)；以及(b)经由变压吸收或膜而分离。在现有的气相聚乙烯工厂中，最常使用选项(a)，但是，也可使用选项(a)和选项(b)的组合。
在压缩和冷凝系统中，含有如氮气的惰性气体、烯烃单体和其它烃的排放气体在一系列步骤中进行处理，这些步骤包括：(a)冷却以冷凝一部分排放气体；(b)将经冷凝的液体与剩余的不可冷凝的轻质气体分离；(c)压缩不可冷凝的轻质气体；(d)冷却压缩流以促进进一步的冷凝；(e)进一步将经冷凝的液体与剩余的不可冷凝的轻质气体分离；和(f)回收含有烯烃单体的经冷凝的液体。
使用环境空气或水冷却的常规压缩和冷却排气回收系统可能会回收大部分较重的烃，如1-丁烯、1-甲基丁烷(异戊烷)、1-己烯、己烷、辛烷、癸烷、十二烷和排放气体中含有的其它重烷烃和烯烃。但是，烃的回收量受到环境冷却介质供应温度的实际限值的限制。此外，在经冷凝的液体分离之后，在排放气体中剩余的如氮气的惰性气体可能仍含有大量的较重烃，从而排除其再用作树脂干燥或吹扫气体。为了达到更高的烯烃单体回收水平并获得更高质量的回收气体，需要进一步的加工。为此，包括机械制冷和烯烃膨胀的制冷系统也可用于冷却排放气体。制冷系统具有优于常规环境冷却的某些优势，如能够实现低于0℃的最终冷凝温度，并且因此可更有效地从排放气体中去除烃。但是，大量的乙烯仍可能残留在未经冷凝的排放气体中。
因此，仍然需要用于从排放气体中的其它烃中分离烯烃单体的经改进的系统和方法，所述系统和方法将有助于从排放气体中回收和使用更多的烯烃单体和惰性冷凝剂(从而减少未回收的烃的骤燃)，并允许再使用含有如氮气(N2)的惰性气体的排放气体。
发明内容
本公开提供了一种用于从由气相反应器工艺的产物吹扫仓回收的排放气体中的惰性冷凝剂分离烯烃单体的分离系统和方法。本公开的分离系统和方法可以在不使用蒸馏塔的情况下，从惰性冷凝剂中分离烯烃单体。相反，本公开的分离系统和方法利用汽提塔和闪蒸罐以及压缩级，所述压缩级有助于进一步从由气相反应器工艺的产物吹扫仓回收的排放气体中的惰性冷凝剂中提取和分离烯烃单体。
具体地，本公开提供一种用于分离具有2-甲基丁烷、乙烯、细粒和至少一种未经取代的(C6-C12)烃的多组分冷凝物混合物中的乙烯、2-甲基丁烷和至少一种未经取代的(C6-C12)烃的分离系统，所述分离系统包括：与多组分冷凝物混合物的源流体连通的进料管道；与所述进料管道流体连通的汽提塔，所述汽提塔具有顶部、远离所述顶部的底部和三至十个理论级，所述汽提塔被配置成在-13摄氏度(℃)至-5℃的范围中的温度和340千帕(kPag)至420kPag的压力下，通过所述进料管道接收所述多组分冷凝物混合物，其中所述汽提塔被进一步配置成在200kPa至1500kPa的内部压力下操作，以将所述多组分冷凝物混合物分离成：具有至少一种未经取代的(C6-C12)烃的重组分混合物，和具有(一或多种)中等组分和(一或多种)轻组分的顶部混合物，其中所述(一或多种)中等组分至少包括2-甲基丁烷并且所述(一或多种)轻组分至少包括乙烯，其中所述汽提塔的顶部被配置成去除所述顶部混合物并且所述汽提塔的底部被配置成去除重组分混合物；与所述汽提塔流体连通的再沸器，所述再沸器被配置成在50℃至200℃的温度下操作；与所述汽提塔的顶部流体连通的冷凝器，其中所述冷凝器被配置成将来自所述汽提塔的顶部的所述顶部混合物冷却至-19℃至42℃的温度；以及具有顶部和远离所述顶部的底部的闪蒸罐，其中所述闪蒸罐与所述冷凝器流体连通以从所述冷凝器接收已经冷却的顶部混合物，所述闪蒸罐被配置成在-19℃至70℃的温度和240kPa至405kPa的压力下操作，以将所述顶部混合物分离成(一或多种)中等组分和(一或多种)轻组分，其中所述闪蒸罐的顶部被配置成去除所述顶部混合物的所述(一或多种)轻组分，并且其中所述闪蒸罐的底部被配置成去除所述顶部混合物的(一或多种)中等组分，其限制条件为对于分离系统，在多组分冷凝物混合物的源与闪蒸罐之间不设置蒸馏塔。
本公开还包括一种气相聚合系统，其包括气相聚合反应器；与所述气相聚合反应器依序流体连通的产物吹扫仓；和如本文所述的分离系统，其与所述产物吹扫仓和所述气相聚合反应器依序流体连通，其中至少含有来自闪蒸罐的顶部的乙烯的(一或多种)轻组分返回到气相聚合反应器。
本公开还包括一种分离具有2-甲基丁烷、乙烯、细粒和至少一种未经取代的(C6-C12)烃的多组分冷凝物混合物中的乙烯、2-甲基丁烷和至少一种未经取代的(C6-C12)烃的方法，其中所述方法包括在-13摄氏度(℃)至-5℃的范围中的温度和340千帕(kPag)至420kPag的压力下，将所述多组分冷凝物混合物进料至汽提塔中，所述汽提塔具有顶部、远离所述顶部的底部和三至十个理论级，所述汽提塔在200kPa至1500kPa的内部压力下操作；用汽提塔将所述多组分冷凝物混合物分离成具有至少一种未经取代的(C6-C12)烃的重组分混合物，和具有(一或多种)中等组分和(一或多种)轻组分的顶部混合物，其中所述(一或多种)中等组分至少包括2-甲基丁烷并且所述(一或多种)轻组分至少包括乙烯，从所述汽提塔的顶部去除所述顶部混合物并且从所述汽提塔的底部去除重组分混合物；将所述顶部混合物冷却至-19℃至42℃的温度；以及在具有顶部和远离所述顶部的底部的闪蒸罐中，将冷却至-19℃至42℃的温度的所述顶部混合物分离成(一或多种)中等组分和(一或多种)轻组分，其中闪蒸罐在15℃至70℃的温度和240kPa至405kPa的压力下操作，以将所述顶部混合物分离成(一或多种)中等组分和(一或多种)轻组分，其中从所述闪蒸罐的顶部去除所述(一或多种)轻组分并且从所述闪蒸罐的底部去除(一或多种)中等组分，其限制条件为所述方法在多组分冷凝物混合物的源与闪蒸罐之间不使用蒸馏塔。
附图说明
图1示出了根据本公开的分离系统的实施例。
图2示出了具有根据本公开的分离系统的气相聚合系统的实施例。
具体实施方式
本公开提供一种用于从由气相聚合系统的产物吹扫仓回收的排放气体中的惰性冷凝剂中分离烯烃单体的分离系统和方法。本公开的分离系统和方法可以在不使用蒸馏塔的情况下，从惰性冷凝剂中分离烯烃单体。相反，本公开的分离系统和方法利用汽提塔和闪蒸罐二者以及压缩级，所述压缩级有助于进一步从由气相聚合系统的产物吹扫仓回收的排放气体中的惰性冷凝剂中提取和分离烯烃单体。
除非本文另外定义，否则化学工程术语基于《佩里化学工程师手册(Perry'sChemical Engineer's Handbook)》(第6版)和Seader、Henley和Roper的《分离方法原理(Separation Process Principles)》(第3版)。汽提塔，一种封闭汽提质量转移过程的容器。与气体汽提或回流汽提相反，本公开的汽提塔执行再沸汽提，其为气体汽提但具有回流。汽提，在不使用外部回流的情况下通过从液相到气相的质量转移来选择性去除组分。再沸器，一种用于通过加热塔底液体并将生成的蒸气返回到塔中来产生蒸气的热交换器。再沸，通过加热塔底液体并将生成的蒸气返回到塔中而产生汽提蒸气的行为。闪蒸罐，一种被设计成由于容器上游或内部发生温度和/或压力变化而将液相与气相分离的容器。闪蒸，液汽混合物通过液相与气相的分离而达到新的平衡状态的行为。蒸馏塔，也称为分馏塔，是一种被设计成封闭蒸馏质量转移过程的容器。蒸馏，通过汽提和精馏将两种或更多种组分的进料混合物分离成两种或更多种产物的行为，所述两种或更多种产物至少包括塔顶馏出物和底部产物，其中产物的组成与进料混合物不同。汽提塔与蒸馏塔的区别在于，汽提塔不具有外部回流也不与之连接，并且其使用方法不包括外部回流，除了用回流进行气体汽提的情况。闪蒸罐与汽提塔和蒸馏塔的区别在于，闪蒸罐仅提供一种新的平衡状态，而汽提塔提供多种新的平衡状态，并且蒸馏塔提供多种新的平衡状态。
具体地，本公开的实施例提供一种用于分离具有2-甲基丁烷、乙烯(异戊烷)、细粒和至少一种未经取代的(C6-C12)烃的多组分冷凝物混合物中的乙烯、2-甲基丁烷和至少一种未经取代的(C6-C12)烃的分离系统。至少一种未经取代的(C6-C12)烃可以是选自己烷、辛烷、癸烷和十二烷的正构(C6-C12)烷烃；并且任选地是选自1-丁烯、1-己烯和1-辛烯的α-烯烃。多组分冷凝物混合物可进一步包含丙烯和至少一种选自戊烷、庚烷、壬烷和十一烷的正构(C5-C11)烷烃。或者，多组分冷凝物混合物可不含丙烯和至少一种选自戊烷、庚烷、壬烷和十一烷的正构(C5-C11)烷烃；或者，不含环状(C3-C12)烃；或者，不含丙烯、戊烷、庚烷、壬烷、十一烷和环状(C3-C12)烃。
在反应器中使用的大部分催化剂系统的情况下，在排气回收中冷凝的所有液体返回到反应器。但是，用于制造双峰聚乙烯树脂的新开发的催化剂系统使用如异辛烷的较大烷烃，以将浆料中的催化剂系统进料至气相聚合反应器。然而，新颖催化剂可以产生少量较重的烃，例如C10和C12烃。这些较重的化合物在排气回收的各个阶段中进行冷凝，然后与烯烃单体和惰性冷凝剂一起送回到反应器中。然而，这些重烃返回到反应器中会造成操作困难。当前防止这些重烃反应器中过度积聚的方法是丢弃在排气回收中回收的部分液体。这种丢弃排放回收液体会导致一些回收单体和诱发冷凝剂的损失，其中大部分损失是冷凝剂，因此增加了操作成本。本公开的实施例解决了本文论述的这些和其它问题。
为清楚起见，图式上省略了用于本文论述的系统的实际和安全操作的某些泵、热交换器、控制阀、控制系统和辅助设备项目，但这些项目对于阐明本发明概念不是必需的。所属领域的技术人员理解，删除的设备包括在实际和安全的操作单元中。因此，删除并不限制本公开的范围。
本文中的图式遵循编号惯例，其中第一个数字或前几个数字对应于图式数字，且剩余的数字标识图式中的元件。可通过使用相同数字来标识不同图式之间的相同元件。例如，354可表示图3中的元件“54”，而相同元件可在图4中被表示为454。应强调，图式的目的是为了说明，并且图式不意图以任何方式进行限制。本文中的图式可能未按比例绘制，并且图式中的元件的关系可能被夸大。图式用于说明本文所描述的概念结构和方法。
参考图1，示出了根据本公开的分离系统100的实施例。如本文所论述，分离系统100允许分离具有2-甲基丁烷、乙烯、细粒和至少一种未经取代的(C6-C12)烃的多组分冷凝物混合物中的乙烯、2-甲基丁烷和至少一种未经取代的(C6-C12)烃。分离系统100包括与多组分冷凝物混合物的源104流体连通的进料管道102。分离系统100进一步包括具有再沸器108的汽提塔106，其中汽提塔106与进料管道102流体连通。汽提塔106进一步包括具有顶部出口112的顶部110，所述顶部出口提供通过顶部管道114至冷凝器116的流体连接。
汽提塔106进一步包括与进料管道102流体连接的顶部入口118，其中所述进料管道102供应多组分冷凝物混合物至分离系统100。如本文所论述，多组分冷凝物混合物可以是烃和吹扫介质(例如，氮气)的混合物，其中烃的混合物可以包括但不限于烯烃单体(例如，乙烯)、惰性冷凝剂(例如，2-甲基丁烷)、不同于烯烃单体的烯烃共聚单体(例如，正己烯)和较大的未经取代的烃，例如，正己烷、正辛烷、异辛烷、正癸烷和正十二烷等，如本文所论述。如本文所论述，汽提塔106被配置成在-13摄氏度(℃)至-5℃的范围中的温度和340千帕表压(kPag)至420kPag的压力下通过进料管道102接收多组分冷凝物混合物。
汽提塔106进一步包括远离顶部110的底部120，其中所述底部120包括再沸器108。再沸器108由汽提塔106的底部120中的多组分冷凝物混合物的组分形成蒸气流，以充当汽提塔106中的汽提剂。如本文所论述，在汽提塔106中，来自再沸器108的多组分冷凝物混合物的组分的蒸气流有助于将多组分冷凝物混合物分离成重组分混合物和顶部混合物。
如图1所示的汽提塔106以逆流操作，其中多组分冷凝物混合物的液体通过顶部入口118进入汽提塔106的顶部110，并且蒸汽流由再沸器108产生。在一个实施例中，再沸器108可以是插件束型再沸器。其它类型的再沸器也是可能的。汽提塔106的尺寸和配置被确定为具有三至十个理论级。优选地，汽提塔106的尺寸和配置被确定为具有六至八个理论级。汽提塔106中的级可以用填料或用塔板形成。优选地，汽提塔106是填充塔。对于各种实施例，如本领域中已知的，填料可以是随机填料或结构化填料。填充材料的实例包括拉西环(Raschig ring)、贝尔鞍形环(Berl saddle)、帕尔环(Pall ring)、Zbigniew Bialecki环和英特洛克斯鞍形环(Intalox saddle)等。
汽提塔106的直径可以为十五(15)厘米(cm)至约九十一(91)cm，并且高度可以为六(6)米(m)至十三(13)m。汽提塔106的再沸器108在50℃至200℃的温度下操作，以提供汽提塔106内部200kPa至1500kPa的压力。优选地，汽提塔106的再沸器108在110℃至200℃的温度下操作。在优选的实施例中，汽提塔106在尽可能接近多级压缩机的第二压缩级中产生的压力的压力下操作，如将在本文中更充分地论述的。汽提塔106内部的压力可以通过使用背压调节控制阀，通过离开汽提塔106的顶部出口112的顶部混合物的背压来控制。汽提塔106内部的温度可以是50℃至200℃。本文包括且公开50℃至200℃的温度的所有个别值和子范围；例如，温度可以是从50、55、60和65℃的较低值至130、150、180和200℃的较高值。优选地，汽提塔106在60℃至180℃的温度下操作，并且最优选地，汽提塔106在68℃至150℃的温度下操作。类似地，本文包括且公开200kPa至1500kPa的压力的所有个别值和子范围；例如，压力可以是从200、300、400和500kPa的较低值至800、900、1100和1500kPa的较高值。优选地，汽提塔106在300kPa至500kPa的压力下操作，并且最优选地，汽提塔106在350kPa至400kPa的压力下操作。优选地，汽提塔106在接近或略低于通过进料管道102进入汽提塔106的多组分冷凝物混合物的压力的压力下操作。对于各种实施例，可以用15至30的摩尔馏出比操作汽提塔106。
如本文所指出，再沸器108可以是通过蒸汽或另一种合适的加热介质加热的插入式再沸器，但是它可以是任何其它合适类型的热交换器，如热虹吸管或多管程壳管式热交换器，如汽提塔106的设计和尺寸所规定。优选地，汽提塔106的再沸器104操作以在汽提塔106内部提供温度和压力，从而将顶部混合物与重组分混合物分离并驱动顶部混合物作为蒸气通过顶部出口112离开汽提塔106。任选地(图1中未示出)，汽提塔106可以配备有外部再沸器。
一旦进入汽提塔106内部，多组分冷凝物混合物就分离成重组分混合物和顶部混合物。重组分混合物包括至少一种未经取代的C6、C8、C10或C12烃。重组分混合物通过管道122从分离系统100中去除，在管道中可以将其送去进行其它后续加工或燃烧。这些烃中的许多是在聚烯烃气相反应器工艺中的副反应中形成。本公开的分离系统和方法可以容易地适于与各种气相聚合反应器和方法一起使用，如在WO2006026493A1、WO2007075615A2、WO2015022025A1、US20080234448A1、US9745389B2和US9790293B2中提及的那些。
汽提塔106还将多组分冷凝物混合物分离成顶部混合物，其中所述顶部混合物包括(一或多种)中等组分与(一或多种)轻组分两者。对于各种实施例，(一或多种)中等组分至少包括惰性冷凝剂(例如，2-甲基丁烷)，并且(一种或多种)轻组分至少包括烯烃单体(例如，乙烯)。例如，当用于气相反应器工艺中时，如本文所论述，(一种或多种)中等组分至少包括2-甲基丁烷，而(一种或多种)轻组分至少包括乙烯单体。
分离系统100进一步包括与汽提塔106的顶部110流体连通的冷凝器116。如图所示，冷凝器116通过管道114借助于顶部出口112与汽提塔106的顶部110流体连通。冷凝器116被配置成将来自汽提塔106的顶部110的顶部混合物冷却至-19℃至42℃的温度。冷凝器116的尺寸可以被确定为确保其从顶部混合物传递热量的能力足以满足所需的冷却负荷。冷凝器116可以是采用水或制冷剂冷却的壳管式或空气翅片设计。其它类型的冷凝器也是可能的。
如图1所示，分离系统100进一步包括闪蒸罐124，其中所述闪蒸罐124经由管道126与冷凝器116流体连通，以接收已经从所述冷凝器116冷却的顶部混合物。闪蒸罐124包括顶部128和远离所述顶部128的底部130。闪蒸罐124包括经由管道126连接至冷凝器116的进料入口132。进料入口132还包括调节来自冷凝器116的顶部混合物的压降的节流值。当顶部混合物进入闪蒸罐124时，顶部混合物分离成(一或多种)中等组分和(一或多种)轻组分。如前文所指出，(一或多种)轻组分包括来自聚合过程的排放气体的烯烃单体，其中顶部混合物的这些组分比来自聚合过程的惰性冷凝剂更易挥发。闪蒸罐124经由冷凝器116直接从汽提塔106的顶部110接收顶部混合物，并将顶部混合物分离成(一或多种)中等组分和(一或多种)轻组分。通过底部管道134从闪蒸罐124中去除作为底部料流的(一或多种)中等组分，以及通过顶部管道136从闪蒸罐124中去除作为顶部料流的(一或多种)轻组分。由于(一或多种)中等组分主要含有(一或多种)惰性冷凝剂(例如，2-甲基丁烷)，因此可以将其返回气相聚合系统中以供进一步使用。类似地，由于(一或多种)轻组分至少包括烯烃单体(例如，乙烯)，因此可以将其返回气相聚合系统(例如，排气回收系统)中以供进一步使用，或进行进一步分离以增加烯烃单体的浓度。
对于本文提供的各种实施例，闪蒸罐124在15℃至70℃的温度和240kPa至405kPa的压力的基本上等温模式下操作。本文包括且公开15℃至70℃的温度的所有个别值和子范围；例如，温度可以是从15℃、20℃、25℃和30℃的较低值至45℃、55℃、65℃和70℃的较高值。优选地，闪蒸罐124在25℃至55℃的温度下操作，并且最优选地，闪蒸罐124在30℃至40℃的温度下操作。类似地，本文包括且公开240kPa至405kPa的压力的所有个别值和子范围；例如，压力可以是350kPa、360kPa、370kPa和375kPa的较低值至380kPa、385kPa、395kPa和405kPa的较高值。优选地，闪蒸罐124在360kPa至380kPa的压力下操作，并且最优选地，闪蒸罐124在370kPa至375kPa的压力下操作。在各种实施例中，本公开的闪蒸罐124可以被夹套以允许热交换流体(例如，水或制冷剂)帮助控制闪蒸罐124的容积内部的温度。可以根据需要垂直地或水平地配置闪蒸罐124。闪蒸罐可能含有包含挡板或除雾器的内部零件，以确保足够的气液分离。
如本文所论述，进料管道102通过顶部入口118将多组分冷凝物混合物供应至分离系统100的汽提塔106。对于各种实施例，汽提塔106在-13℃至-5℃的范围中的温度和340kPag至420kPag的压力下，通过进料管道102接收多组分冷凝物混合物。本文包括且公开-13℃至-5℃的温度的所有个别值和子范围；例如，温度可以是从-13℃、-11℃、-10℃和-9℃的较低值至-8℃、-7℃、-6℃和-5℃的较高值。优选地，汽提塔106在-12℃至-9℃的温度下接收多组分冷凝物混合物，而且最优选地，汽提塔106在-11℃至-10℃的温度下接收多组分冷凝物混合物。类似地，本文包括且公开340kPag至420kPag的压力的所有个别值和子范围；例如，压力可以是从340kPag、350kPag、360kPag和370kPag的较低值至380kPag、390kPag、400kPag和420kPag的较高值。优选地，汽提塔106在380kPag至420kPag的压力下接收多组分冷凝物混合物，而且最优选地，汽提塔106在410kPag至420kPag的压力下接收多组分冷凝物混合物。
为了获得用于多组分冷凝物混合物的所需温度和压力，本公开的分离系统可以进一步包括多级压缩机。如图2所示，分离系统200显示为具有包括第一压缩级242和第二压缩级244的多级压缩机240。分离系统200包括具有再沸器208的汽提塔206、闪蒸罐224和相关联的组件，其如先前针对图1所描述，在此将不再重复。
参考图2，第一压缩级242具有气相入口246和气相出口248，其中所述气相入口246与第一蓄能器250流体连通。第一蓄能器250与第一冷凝器系统252和气相聚合系统256的产物吹扫仓254流体连通。第一压缩级242的气相出口248与第二冷凝器系统258流体连通。第二压缩级224具有气相入口260和气相出口262，其中所述气相入口260与第二蓄能器264流体连通。第二蓄能器264与第二冷凝器系统258流体连通，并且气相出口262与第三冷凝器系统266流体连通，所述第三冷凝器系统266与第三蓄能器268流体连通。
第一冷凝器系统252在110kPag至150kPag的压力下，接收来自气相聚合系统256的产物吹扫仓25中的聚合物颗粒的排放气体并将其冷却至-10℃至60℃的温度，以产生第一气体混合物。如本文所论述，通过使吹扫介质通过产物吹扫仓254，将排放气体与聚合物颗粒分离。吹扫介质可为惰性气体，如氮气或氩气，或目标是从聚合物颗粒中去除的烃类含量低的任何气体，例如烯烃单体。聚合反应流出物通常含有夹带有聚合颗粒的未反应的烯烃单体。排放气体可包括单体和共聚单体，如C2至C12的烯烃和二烯；反应器稀释剂，如C1至C10烃；和惰性，如氮气或氩气。在一些实施例中，排放气体包括乙烯单体。排放气体还可包括C4至C12共聚单体。排放气体还可包括反应副产物，如线性C6、C8、C10和/或C12烃，如果返回到气相聚合系统256中，则其可能对聚合反应不利。排放气体还可包括惰性冷凝剂，例如环烷烃、2-甲基丙烷、2-甲基丁烷和正己烷，可用于提高排放气体的分子量或比热以促进(一或多种)较轻组分(如乙烯单体)的冷凝。
图2还提供了气相聚合系统256的图示，所述气相聚合系统256包括具有催化剂进料管线272和烯烃单体进料管线274的气相聚合反应器270，所述催化剂进料管线272和烯烃单体进料管线274分别将催化剂和烯烃单体供应至气相聚合反应器270。气相聚合反应器270进一步包括再循环料流276，以将未反应的反应器组分(例如烯烃单体)再循环回到气相聚合反应器270。通过管道278从气相聚合反应器270中抽取聚合物颗粒以及一些反应器气体并将其引导至产物腔室280。反应器内容物穿过产物腔室280，并通过管道282和任选的产物泄料槽(未示出)输送至产物吹扫仓254，从而允许产物吹扫仓与气相聚合反应器270依序流体连通。在产物吹扫仓254内，将聚合物颗粒与反应器气体分离。如本文所论述，用惰性气体吹扫聚合物颗粒，将其进料通过管线284，并且将所得排放气体通过管道286和阀288进料至产物输送管线290中。如图2所示，分离系统200与产物吹扫仓254和气相聚合反应器270依序流体连通。如本文所论述，来自闪蒸罐224的顶部228的至少含有乙烯的(一或多种)轻组分返回到气相聚合反应器270。
产品输送线290中的排放气体然后被引导至第一冷凝器系统252，其在110kPag至150kPag的压力下，接收来自气相聚合系统256的产物吹扫仓254中的聚合物颗粒的排放气体并将其冷却至-10℃至60℃的温度，以产生第一气体混合物和吹扫冷凝物。吹扫冷凝物包括较重组分混合物，所述混合物具有来自排放气体的至少一种经取代的C6、C8、C10或C12烃。吹扫冷凝物还可以包括其它烃，如正丁烯和2-甲基丙烷等其它烃。经由管道251从分离系统中去除吹扫冷凝物，以燃烧或进一步加工。
与第一冷凝物相反，第一气体混合物穿过第一蓄能器250进入第一压缩级242的气相入口246，其中第一压缩级242将第一气体混合物压缩至375kPag至404kPag的压力和100℃至150℃的温度。第二冷凝器系统258在375kPag至404kPag的压力下，接收来自第一压缩级242的气相出口248的第一气体混合物并将其冷却至-10℃至60℃的温度。然后，来自第二冷凝器系统258的第一气体混合物进入第二蓄能器264。在第二蓄能器264中产生第二气体混合物和第一冷凝物。
第二气体混合物穿过第二蓄能器264进入第二压缩级244的气相入口260，其中第二压缩级244将第二气体混合物压缩至1300kPag至10300kPag的压力。第三冷凝器系统266在1300kPag至10300kPag的压力下，接收来自第二压缩级244的气相出口262的第二气体混合物并将其冷却至-10℃至60℃的温度。第二气体混合物进入第三蓄能器268，其产生再循环气体混合物和第二冷凝物。第三蓄能器268与气相聚合系统流体连通，以允许富含惰性吹扫气体(例如氮气)的再循环气体混合物返回到气相聚合系统256从而帮助将聚合物颗粒从气相聚合反应器270输送至产物吹扫仓254。
第一压缩级242和第二压缩级244可以分别是离心压缩机、往复式压缩机或螺杆压缩机。所属领域的技术人员将认识到，也可以使用其它类型的压缩机。对于各种实施例，第一冷凝器系统252、第二冷凝器系统258和第三冷凝器系统266可以用环境空气、冷却水或用制冷法(例如，机械制冷法)冷却。除了图2所示的系统之外，所属领域普通技术人员将认识到，可以将额外的压缩机、液体/气体分离器、热交换器等添加至上述系统。第三冷凝器系统266提供了串联使用两个冷凝器的实例，其中每个冷凝器可以以相同或不同的方式冷却。例如，如图2所示，第三冷凝器系统266可以包括与制冷冷凝器269依序流体连通的水冷式冷凝器267。
对于各种实施例，在第二蓄能器264中产生的第一冷凝物经由进料管道202被进料至汽提塔206，是多组分冷凝物混合物的源的至少一部分。在额外实施例中，在第二蓄能器264中产生的第一冷凝物和在第三蓄能器268中产生的第二冷凝物均作为多组分冷凝物混合物的源的至少一部分经由进料管道202被进料至汽提塔206。如本文所论述，汽提塔206在-13℃至-5℃的温度和340kPag至420kPag的压力下，经由进料管道202接收多组分冷凝物混合物。
分离系统100、200可包括的其它任选元件和组件包括在闪蒸罐124、224之后添加第二闪蒸罐，其中在一定温度和压力下，将来自闪蒸罐124、224的顶部管道136、236引入第二闪蒸罐，以允许进一步回收烯烃单体。此第二闪蒸罐可以通过机械制冷进行冷却，以允许不大于约17℃的操作温度，以帮助回收烯烃单体。还可以设想包括沿管道126、226至闪蒸罐124、224放置的单级压缩机，以允许来自汽提塔106、206的顶部混合物达到至少900kPag的压力，从而帮助回收烯烃单体。
本文提供的分离系统(例如100和200)的每个实施例包括以下条件：在多组分冷凝物混合物的源(例如104、204)和闪蒸罐(例如124或224)之间不设置蒸馏塔。这提供了以下优点：用于实现本文所论述的所需分离的组件的数量减少，并且用于本文所提供的分离系统100、200的构造和操作的成本也相关地减少。
本公开还提供一种使用本文所提供的且在图1和/或图2中的任一者中描述的分离系统从多组分冷凝物混合物中的异戊烷中分离乙烯的方法。如本文所指出，分离系统100、200不包括蒸馏塔。相反，本公开的方法允许使用本文所论述的分离系统100、200来分离具有2-甲基丁烷、乙烯，细粒和至少一种未经取代的(C6-C12)烃的多组分冷凝物混合物中的乙烯、2-甲基丁烷和至少一种未经取代的(C6-C12)烃。所述方法包括在-13℃至-5℃的范围中的温度和340kPag至420kPag的压力下，将多组分冷凝物混合物进料至汽提塔100、200，所述汽提塔100、200具有顶部110、210，远离顶部110、210的底部120、220和本文所论述的三至十个理论级。如本文先前所指出，汽提塔106、206在200kPa至1500kPa的内部压力下操作。如本文所论述，用汽提塔106、206将多组分冷凝物混合物分离成具有至少一种未经取代的(C6-C12)烃的重组分混合物，和具有(一或多种)中等组分和(一或多种)轻组分的顶部混合物，其中所述(一或多种)中等组分至少包括2-甲基丁烷并且所述(一或多种)轻组分至少包括乙烯。从汽提塔106、206的顶部110、210去除顶部混合物，并从汽提塔106、206的底部120、220去除重组分混合物。将顶部混合物冷却至-19℃至42℃的温度，并且然后在具有顶部128、228和远离顶部128、228的底部130、230的闪蒸罐124、224中，将冷却至-19℃至42℃的温度的顶部混合物分离成(一或多种)中等组分和(一或多种)轻组分。如本文所论述，闪蒸罐在15℃至70℃的温度和240kPa至405kPa的压力下操作，以将顶部混合物分离成(一或多种)中等组分和(一或多种)轻组分。如上文所指出，从闪蒸罐124、224的顶部128、228去除(一或多种)轻组分并且从闪蒸罐124、224的底部130、230去除(一或多种)中等组分，其条件是本公开的系统和方法在多组分冷凝物混合物的源与闪蒸罐124、224之间不使用蒸馏塔。
所述方法可以进一步包括项目(i)、(ii)、(iii)和/或(iv)中的至少一者，其中(i)包括将离开闪蒸罐124、224的底部130、230的(一或多种)中等组分进料至气相聚合反应器270中；(ii)包括将离开闪蒸罐124、224的顶部128、228的(一或多种)轻组分进料至气相聚合反应器270中；(iii)包括在没有外部回流的情况下操作汽提塔106、206；和(iv)包括在-19℃至70℃的温度下操作闪蒸罐106、206。
所述方法可以进一步包括项目(i)、(ii)和/或(iii)中的至少一者：其中(i)包括用分离系统200至少部分地从气相聚合系统256的产物吹扫仓254中聚合物颗粒的排放气体产生多组分冷凝物混合物；(ii)包括使用在分离系统200中产生的再循环气体混合物将聚合物颗粒从气相聚合反应器270输送至产物吹扫仓254，所述分离系统200包括多级压缩机240；和(iii)包括过滤多组分冷凝物混合物，以从所述多组分冷凝物混合物中去除细粒，如本文所论述。
所述方法可以进一步包括项目(i)、(ii)和/或(iii)中的至少一者：其中(i)包括将从闪蒸罐124、224的顶部128、228去除的(一或多种)轻组分进料至压缩机中，所述压缩机被配置成用来压缩乙烯且可操作用来压缩乙烯；(ii)包括使来自闪蒸罐124、224的顶部128、228的(一或多种)轻组分在第二闪蒸罐中闪蒸；(ⅲ)包括在将来自汽提塔106、206的顶部110、210的顶部混合物冷却至-19℃至42℃的温度之前，先压缩所述顶部混合物；和(iv)包括在使来自闪蒸罐124、224的顶部料流的(一或多种)轻组分在第二闪蒸罐中闪蒸之前，压缩来自闪蒸罐124、224的顶部料流的(一或多种)轻组分。

Claims (12)

1.一种用于分离具有2-甲基丁烷、乙烯、细粒和至少一种未经取代的(C6-C12)烃的多组分冷凝物混合物中的乙烯、2-甲基丁烷和至少一种未经取代的(C6-C12)烃的分离系统，所述分离系统包含：
进料管道，其与多组分冷凝物混合物的源流体连通；
与所述进料管道流体连通的汽提塔，所述汽提塔具有顶部、远离所述顶部的底部和三至十个理论级，所述汽提塔被配置成-13摄氏度(℃)至-5℃的范围中的温度和340千帕表压(kPag)至420kPag的压力下通过所述进料管道接收所述多组分冷凝物混合物，其中所述汽提塔被进一步配置成在200kPa至1500kPa的内部压力下操作，以将所述多组分冷凝物混合物分离成：
重组分混合物，其具有所述至少一种未经取代的(C6-C12)烃，和
顶部混合物，其具有(一或多种)中等组分和(一或多种)轻组分，其中
所述(一或多种)中等组分至少包括所述2-甲基丁烷并且所述
(一或多种)轻组分至少包括所述乙烯，其中所述汽提塔的所述顶部被配置成去除所述顶部混合物并且所述汽提塔的所述底部被配置成去除所述重组分混合物；
与所述汽提塔流体连通的再沸器，所述再沸器被配置成在50℃至200℃的温度下操作；
与所述汽提塔的所述顶部流体连通的冷凝器，其中所述冷凝器被配置成将来自所述汽提塔的所述顶部的所述顶部混合物冷却至-19℃至42℃的温度；以及
具有顶部和远离所述顶部的底部的闪蒸罐，其中所述闪蒸罐与所述冷凝器流体连通，以从所述冷凝器接收已经冷却的所述顶部混合物，所述闪蒸罐被配置成在15℃至70℃的温度和240kPa至405kPa的压力下操作，以将所述顶部混合物分离成所述(一或多种)中等组分和所述(一或多种)轻组分，其中所述闪蒸罐的所述顶部被配置成去除所述顶部混合物的所述(一或多种)轻组分，并且其中所述闪蒸罐的所述底部被配置成去除所述顶部混合物的所述(一或多种)中等组分，其限制条件为在所述多组分冷凝物混合物的所述源与所述闪蒸罐之间不设置蒸馏塔。
2.根据权利要求1所述的分离系统，其进一步包括具有第一压缩级和第二压缩级的多级压缩机，其中
所述第一压缩级具有气相入口和气相出口，所述气相入口与第一蓄能器流体连通，其中所述第一蓄能器与第一冷凝器系统和气相聚合系统的产物净化仓流体连通，并且其中所述气相出口与第二冷凝器系统流体连通；并且
所述第二压缩级具有气相入口和气相出口，所述气相入口与第二蓄能器流体连通，其中所述第二蓄能器与所述第二冷凝器系统流体连通，并且其中所述气相出口与第三冷凝器系统流体连通，所述第三冷凝器系统与第三蓄能器流体连通；
其中所述第一冷凝器系统被配置为在110kPag至150kPag的压力下，从所述气相聚合系统的所述产物吹扫仓中的聚合物颗粒接收排放气体并将其冷却至-10℃至60℃的温度，以产生第一气体混合物，其中所述第一气体混合物穿过所述第一蓄能器进入所述第一压缩级的所述气相入口，所述第一压缩级被配置成将所述第一气体混合物压缩至375kPag至404kPag的压力和100℃至150℃的温度；
其中所述第二冷凝器系统被配置成在375kPag至404kPag的压力下，从所述第一压缩级的所述气相出口接收所述第一气体混合物并将其冷却至-10至60℃的温度，并且被配置成在所述第二蓄能器中产生第二气体混合物和第一冷凝物；
其中所述第二气体混合物穿过所述第二蓄能器进入所述第二压缩级的所述气相入口，其中所述第二压缩级被配置成将所述第二气体混合物压缩至1300kPag至10300kPag的压力；
其中所述第三冷凝器系统被配置成在1300kPag至10300kPag的压力下，从所述第二压缩级的所述气相出口接收所述第二气体混合物并将其冷却至-10至60℃的温度，并且被配置成在所述第三蓄能器中产生再循环气体混合物和第二冷凝物。
3.根据权利要求2所述的分离系统，其中所述第三蓄能器与所述气相聚合系统流体连通，以允许所述再循环气体混合物帮助将所述聚合物颗粒从所述气相聚合系统输送至所述产物吹扫仓。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的分离系统，其中所述第一冷凝物是所述多组分冷凝物混合物的所述源的至少一部分。
5.根据权利要求4所述的分离系统，其中所述第一冷凝物和所述第二冷凝物是所述多组分冷凝物混合物的所述源的至少一部分。
6.根据权利要求2所述的分离系统，其中所述第三冷凝器系统包括与冷藏冷凝器依序流体连通的水冷式冷凝器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的分离系统，其中所述汽提塔内部的填料形成所述汽提塔的所述三至十个理论级。
8.一种气相聚合系统，其包含：
气相聚合反应器；
产物吹扫仓，其与所述气相聚合反应器依序流体连通；和
根据权利要求1至7中任一项所述的分离系统，其与所述产物吹扫仓和所述气相聚合反应器依序流体连通，其中至少含有来自所述闪蒸罐的所述顶部的乙烯的所述(一或多种)轻组分返回到所述气相聚合反应器。
9.一种分离具有2-甲基丁烷、乙烯、细粒和至少一种未经取代的(C6-C12)烃的多组分冷凝物混合物中的乙烯、2-甲基丁烷和至少一种未经取代的(C6-C12)烃的方法，所述方法包含：
在-13摄氏度(℃)至-5℃范围中的温度和340千帕(kPag)至420kPag的压力下，将多组分冷凝物混合物进料至汽提塔中，所述汽提塔具有顶部、远离所述顶部的底部和三至十个理论级，所述汽提塔在200kPa至1500kPa的内部压力下操作；
用所述汽提塔将所述多组分冷凝物混合物分离成具有至少一种未经取代的(C6-C12)烃的重组分混合物，和具有(一或多种)中等组分和(一或多种)轻组分的顶部混合物，其中所述(一或多种)中等组分至少包括2-甲基丁烷并且所述(一或多种)轻组分至少包括乙烯，
从所述汽提塔的所述顶部去除所述顶部混合物，并且从汽提塔的所述底部去除所述重组分混合物；
将所述顶部混合物冷却至-19℃至42℃的温度；以及
在具有顶部和远离所述顶部的底部的闪蒸罐中，将冷却至-19℃至42℃的所述顶部混合物分离成所述(一或多种)中等组分和所述(一或多种)轻组分，其中所述闪蒸罐在15℃至70℃的温度和240kPa至405kPa的压力下操作，以将所述顶部混合物分离成所述(一或多种)中等组分和所述(一或多种)轻组分，其中从所述闪蒸罐的所述顶部去除所述(一或多种)轻组分并且从所述闪蒸罐的所述底部去除所述(一或多种)中等组分，其限制条件为所述方法在所述多组分冷凝物混合物的所述源与所述闪蒸罐之间不使用蒸馏塔。
10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包含项目(i)、(ii)、(iii)和/或(iv)中的至少一者：
(i)将离开所述闪蒸罐的所述底部的所述(一或多种)中等组分进料至气相聚合反应器中；
(ii)将离开所述闪蒸罐的所述顶部的所述(一或多种)轻组分进料至所述气相聚合反应器中；
(iii)在没有外部回流的情况下操作所述汽提塔
(iv)在-19℃至70℃的温度下操作所述闪蒸罐。
11.根据权利要求9和10中任一项所述的方法，其进一步包含项目(i)、(ii)和/或(iii)中的至少一者：
(i)用根据权利要求2至6中任一项所述的分离系统至少部分地从来自所述气相聚合系统的所述产物吹扫仓中的聚合物颗粒的排放气体产生所述多组分冷凝物混合物；
(ii)使用在根据权利要求2所述的分离系统中产生的再循环气体混合物将聚合物颗粒从气相聚合反应器输送至产物吹扫仓；
(iii)过滤所述多组分冷凝物混合物，以从所述多组分冷凝物混合物中去除所述细粒。
12.根据权利要求9、10和11中任一项所述的方法，其进一步包含项目(i)、(ii)、(iii)和/或(iv)中的至少一者：
(i)将从所述闪蒸罐的所述顶部去除的所述(一或多种)轻组分进料至压缩机中，所述压缩机被配置成用来压缩乙烯且可操作用于压缩乙烯；
(ii)使来自所述闪蒸罐的所述顶部的所述(一或多种)轻组分在第二闪蒸罐中闪蒸；
(iii)在将所述顶部混合物冷却至-19℃至42℃的温度之前，先压缩来自所述汽提塔的所述顶部的所述顶部混合物；
(iv)在使来自所述闪蒸罐的所述顶部料流的所述(一或多种)轻组分在第二闪蒸罐中闪蒸之前，压缩来自所述顶部料流的所述(一或多种)轻组分。
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