CN114096504B - 在整合用于生产烯烃的化学处理系统期间操作乙炔加氢单元的方法 - Google Patents

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Abstract

一种操作整合来自流化催化脱氢(FCDh)系统的流化催化脱氢(FCDh)流出物的蒸汽裂化系统的乙炔加氢单元的方法，所述方法可以包括将来自所述蒸汽裂化系统的裂化气体至少分离成加氢进料，所述加氢进料至少包含乙炔、CO和氢气，将所述FCDh流出物引入所述分离系统、将所述FCDh流出物与所述分离系统上游的所述裂化气体混合，或两者。所述方法可包括使所述加氢进料中的乙炔加氢。由于所述FCDh流出物导致的所述加氢进料中的CO浓度升高可能降低乙炔加氢的反应速率。当所述FCDh流出物的一部分未被整合时，所述乙炔加氢单元可以在相对于正常操作温度的升高温度下操作，使得所述加氢流出物中的乙炔浓度小于阈值乙炔浓度。

Description

在整合用于生产烯烃的化学处理系统期间操作乙炔加氢单元 的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年6月24日提交的美国临时专利申请第62/865,583号的优先权，此临时专利申请的全部公开内容通过引用的方式并入本文中。
背景技术
技术领域
本公开内容总体涉及用于生产烯烃的化学处理系统及其操作，更具体地涉及集成的烯烃生产工艺中乙炔加氢单元的操作方法。
背景技术
轻质烯烃可作为生产许多类型的商品和材料的基础材料。举例来说，乙烯可用于制造聚乙烯、氯化乙烯或环氧乙烷。这类产物可用于产物包装、建筑、纺织品等。因此，工业上需要轻质烯烃，如乙烯、丙烯和丁烯。
可以通过不同的反应方法来生产轻质烯烃，这取决于给定的化学进料流，诸如天然气冷凝物或来自石化作业的产物料流。例如，烃裂化(例如，蒸汽裂化)、催化脱氢、甲醇制油工艺、脱水工艺或其他工艺可用于从烃料流中生产烯烃。然而，烃裂化和用于生产轻质烯烃的其他工艺会产生副产物和杂质，诸如乙炔和丙二烯化合物，这对下游工艺和催化剂有害。此外，由于这些化合物的反应性，高浓度乙炔的存在会给下游工艺带来安全问题。通过在烃裂化单元下游的选择性加氢过程中进行加氢，可以从含烯烃的烃裂化流出物中去除乙炔和其他杂质及副产物。烃裂化流出物中的乙炔化合物的选择性加氢也可以回收额外的产物烯烃，如乙烯和丙烯。
发明内容
在一些烯烃生产工艺中，轻质烯烃，诸如乙烯和丙烯，例如可以通过一种或多种烯烃生产工艺的组合生产，诸如蒸汽裂化、流化催化脱氢(FCDh)、甲醇制油工艺、水合工艺或其他烯烃生产工艺。由于来自这些工艺的流出物组成的相似性，可以将这些单独的烯烃生产工艺中的两种或更多种整合以利用可操作以纯化和分离流出物料流的单一流出物处理系统。例如，蒸汽裂化系统和FCDh系统可以整合，使得来自蒸汽裂化系统的裂化气体和来自FCDh系统的至少一部分FCDh流出物可以在该蒸汽裂化系统和FCDh系统下游的公共流出物处理系统中混合和处理。流出物处理系统可包括分离和纯化系统以分离产物料流并从这些产物料流中除去不需要的污染物和反应副产物。流出物处理系统可包括乙炔加氢单元，其可操作以对至少在蒸汽裂化单元中产生的乙炔进行加氢。
乙炔加氢单元的运行可能对乙炔加氢单元进料中一氧化碳(CO)的浓度敏感。不打算受任何特定理论的束缚，据信CO在乙炔加氢单元中与加氢催化剂相互作用以降低加氢催化剂对乙炔加氢的活性。增加乙炔加氢单元进料中的CO浓度可能会降低乙炔加氢单元中乙炔的转化率，这可能导致乙炔渗透到下游工艺。乙炔的突破可能导致产物料流无法满足烯烃使用者的纯度规格，并且更高的乙炔浓度可能会导致这些下游工艺中的催化剂结垢，从而降低这些工艺的效率。
在一些情况下，来自第二烯烃生产工艺的第二工艺流出物中的CO浓度可能大于来自第一烯烃生产工艺的第一工艺流出物中的CO浓度。例如，来自FCDh工艺的FCDh流出物通常可具有比由蒸汽裂化系统产生的裂化气体中的CO浓度更高的CO浓度。因此，将第二工艺流出物(诸如FCDh流出物)的一部分引入共享的流出物处理系统可以显著增加乙炔加氢单元进料中的CO浓度以及乙炔加氢单元进料的总气体流量。CO浓度的突然增加可以导致乙炔转化率的快速下降，这可以导致在引入第二工艺流出物后加氢流出物中乙炔的浓度增加。加氢进料中CO浓度的增加可以通过在引入第二工艺流出物的一部分之后增加氢化进料的温度来补偿。然而，在引入第二工艺流出物的一部分后的一段时间内，加氢流出物中乙炔浓度仍然有很高的可能性增加，这会导致不合规格的产物料流。
本文公开的用于操作乙炔加氢单元的方法可以在将具有更高CO浓度的第二工艺流出物(诸如FCDh流出物)在流出物处理系统中与第一工艺流出物(诸如裂化气体)整合时降低乙炔和不合规格的产物料流渗漏的可能性。特别地，本文公开的方法包括在将第二工艺流出物引入流出物处理系统之前将乙炔加氢单元的第一加氢反应器中的乙炔转化率增加超过阈值乙炔转化率。阈值乙炔转化率可以显著大于正常操作条件下的乙炔转化率，因此当将第二工艺流出物引入流出物处理系统时，由第二工艺流出物贡献的CO增加引起的乙炔转化率降低不会导致加氢流出物中的乙炔浓度大于阈值乙炔浓度。当在共享流出物处理系统中将第二工艺流出物与裂化气体整合时，本文公开的操作乙炔加氢单元的方法可以减少或防止乙炔和不合规格的产物料流渗漏。
根据目前描述的一个实施方案，操作用于生产烯烃的集成系统的乙炔加氢单元的方法可以包括在分离系统中将来自第一烯烃生产工艺的第一工艺流出物至少分离成加氢进料和贫乙炔流。加氢进料可以至少包括乙炔、一氧化碳和氢气。该方法可以包括将来自第二烯烃生产工艺的第二工艺流出物的至少一部分引入分离系统或将第二工艺流出物的至少一部分与分离系统上游的第一工艺流出物混合。将第二工艺流出物的一部分引入分离系统、将第二工艺流出物的一部分与第一工艺流出物混合，或两者，可以增加加氢进料中一氧化碳的浓度。该方法可进一步包括使加氢进料在乙炔加氢单元中与乙炔加氢催化剂接触，所述接触使得加氢进料中至少一部分乙炔发生加氢，以产生加氢流出物。所述氢化进料中一氧化碳的浓度升高可降低所述乙炔氢化的反应速率，与温度无关。所述加氢进料中一氧化碳的浓度升高可能是由于所述第二工艺流出物的一部分导致，并且当所述第二流出物的一部分未被引入到所述分离系统、未与所述第一工艺流出物混合，或两者时，所述乙炔加氢单元可以在相对于正常操作温度的升高温度下操作，使得所述加氢流出物中的乙炔浓度低于阈值乙炔浓度。
在一些实施方案中，在将所述第二工艺流出物的一部分引入所述分离系统、将所述第二工艺流出物的一部分与所述第一工艺流出物混合，或两者期间，所述加氢流出物中的乙炔浓度可能不会增加超过所述阈值乙炔浓度。在一些实施方案中，所述阈值乙炔浓度可以小于或等于2.0ppmv，或小于或等于1.0ppmv。在一些实施方案中，所述乙炔加氢单元可以至少包括第一加氢反应器和所述第一加氢反应器下游的第二加氢反应器，并且所述乙炔加氢单元的升高温度可足以在即将整合所述第二工艺流出物的一部分之前将所述第一加氢反应器中的乙炔转化率增加至大于阈值乙炔转化率，所述阈值乙炔转化率是在整合所述第二工艺流出物的部分之前所述第一加氢反应器中的最小乙炔转化率，在高于所述最小乙炔转化率时，所述加氢流出物中的所述乙炔浓度在整合所述第二工艺流出物的一部分之后保持低于或等于所述阈值乙炔浓度。
在一些实施方案中，所述分离系统可以是前端脱丙烷塔，并且对于小于或等于1/12的流量比，所述第一加氢反应器中所述阈值乙炔转化率可以大于或等于0.95，其中所述流量比是由所述第二工艺流出物贡献的所述氢化进料的一部分的质量流量除以由所述第一工艺流出物贡献的所述氢化进料的另一部分的质量流量。在一些实施方案中，所述分离系统是前端脱丙烷塔；流量比为1/12至1/2，所述流量比是由所述第二工艺流出物贡献的所述氢化进料的一部分的质量流量除以由所述第一工艺流出物贡献的所述氢化进料的另一部分的质量流量；并且所述第一加氢反应器中的所述阈值乙炔转化率大于或等于从min[(-0.00024*CCO+0.5*R+0.942),0.99]计算的值，其中CCO是以所述加氢进料的百万分率体积计的裂化气体贡献的所述加氢进料中的一氧化碳浓度，并且R是所述流量比。
在一些实施方案中，所述分离系统可以是前端脱乙烷塔，并且对于小于或等于1/2的流量比，所述第一加氢反应器中所述阈值乙炔转化率可以大于或等于0.99，其中所述流量比是由所述第二工艺流出物贡献的所述氢化进料的一部分的质量流量除以由所述第一工艺流出物贡献的所述氢化进料的另一部分的质量流量。
在一些实施方案中，该方法还可包括将所述第二工艺流出物的第一部分引入所述分离系统、将所述第二工艺流出物的所述第一部分与所述分离系统上游的所述第一工艺流出物混合，或两者。将所述第二工艺流出物的所述第一部分引入所述分离系统、将所述第二工艺流出物的所述第一部分与所述第一工艺流出物混合，或两者，可以增加所述加氢进料中一氧化碳的浓度并且可以降低所述乙炔加氢单元中乙炔的转化率。该方法还可包括将所述第二工艺流出物的剩余部分再循环回到所述第二烯烃生产工艺，提高所述乙炔加氢单元的温度以提高所述乙炔加氢单元中乙炔的转化率，以及将所述第二工艺流出物的至少第二部分输送至所述分离系统、将所述第二工艺流出物的至少第二部分与所述第一工艺流出物和所述分离系统上游的所述第二工艺流出物的第一部分混合，或两者。整合所述第二工艺流出物的所述至少第二部分可以进一步增加所述加氢进料中一氧化碳的浓度并且可以降低所述乙炔加氢单元中乙炔的转化率。在一些实施方案中，由所述第二工艺流出物的所述第一部分贡献的烃进料的一部分的质量流量可以大于由所述第一工艺流出物贡献的所述加氢进料的另一部分的质量流量的0％且小于或等于12％。
在一些实施方案中，所述方法还可包括在引入所述第二工艺流出物的所述至少一部分之前，增加所述第一工艺流出物的一氧化碳浓度。在一些实施方案中，所述方法还可包括在引入所述第二工艺流出物的一部分之后，降低所述第一工艺流出物中的一氧化碳浓度。
在一些实施方案中，所述乙炔加氢单元可以至少包括在所述第二加氢反应器下游的第三加氢反应器。在一些实施方案中，所述加氢进料可以包括至少一种产物，所述至少一种产物包括乙烯、丙烯、甲烷、乙烷、丙烷或它们的组合中的一种或多种。在一些实施方案中，所述第一工艺流出物是来自蒸汽裂化系统的裂化气体，并且所述第二工艺流出物是来自流化催化裂化(FCDh)系统的流化催化裂化流出物。
根据本公开的另一方面，操作整合来自流化催化脱氢(FCDh)系统的流化催化脱氢(FCDh)流出物的蒸汽裂化系统的乙炔加氢单元的方法可以包括裂化蒸汽裂化单元中的至少一部分第一烃进料以产生裂化气体并在分离系统中将裂化气体至少分离成加氢进料和贫乙炔流。所述加氢进料可以至少包括乙炔、一氧化碳、氢气和至少一种产物。所述方法还可包括使所述加氢进料在至少包括第一加氢反应器和第二加氢反应器的所述乙炔加氢单元中与乙炔加氢催化剂接触，所述接触使得所述加氢进料中所述乙炔的至少一部分发生加氢以产生加氢流出物。所述方法还可包括提高所述加氢进料的温度，使得所述第一加氢反应器中乙炔转化率大于或等于阈值乙炔转化率，所述阈值乙炔转化率是在整合所述FCDh流出物的一部分之前所述第一加氢反应器中的最小乙炔转化率，在高于所述最小乙炔转化率时，所述加氢流出物中的所述乙炔浓度在整合所述FCDh流出物的一部分之后保持低于或等于所述阈值乙炔浓度。所述方法还可包括在所述FCDh系统中使第二烃进料的至少一部分脱氢以产生所述FCDh流出物，所述FCDh流出物的一氧化碳浓度大于所述裂化气体中的一氧化碳浓度。所述方法还可包括将所述FCDh流出物的至少一部分引入所述分离系统、将所述FCDh流出物的至少一部分与所述分离系统上游的所述裂化气体混合，或两者。将所述FCDh流出物的一部分引入所述分离系统、将所述FCDh流出物的一部分与所述裂化气体混合，或两者，可以增加所述加氢进料中一氧化碳的浓度。由于所述FCDh流出物的一部分导致所述加氢进料中一氧化碳的浓度升高可能会使所述乙炔加氢的反应速率降低，而与温度无关，当所述FCDh流出物的一部分未被引入所述分离系统、未与所述裂化气体混合，或两者时，所述乙炔加氢单元相对于正常操作温度的升高温度可以保持所述加氢流出物中的所述乙炔浓度小于或等于阈值乙炔浓度。
附图说明
以下对本公开的具体实施方案的详细描述在结合以下附图阅读时可最佳地理解，其中相似的结构用相似的附图标记指示，并且其中：
图1示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施方案的用于生产烯烃的集成方法，其包括与蒸汽裂化系统和共享流出物处理系统集成的FCDh系统；
图2示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施方案的图1的集成方法的蒸汽裂化系统；
图3示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施方案的图1的集成方法的FCDh系统；
图4示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施方案的图1的集成方法的流出物处理系统的一部分；
图5图示描述了根据本文所示和所述的一个或多个实施方案的乙炔加氢单元的乙炔浓度(y轴-左)和乙烯选择性(y轴-右)随传送到乙炔加氢单元的加氢进料温度(x轴)的变化。
图6图示描述了根据本文所示和所述的一个或多个实施方案，在FCDh流出物与裂化气体整合之前第一加氢反应器中的最小乙炔转化率(y轴)作为由蒸汽裂化单元贡献的加氢进料中的初始CO水平(x轴)的函数，其中最小乙炔转化率是在FCDh流出物整合之前的乙炔转化率，其导致在FCDh流出物整合之后85％的乙炔转化率；以及
图7图示描述了根据本文所示和所述的一个或多个实施方案，在FCDh流出物与裂化气体整合之前第一加氢反应器中的最小乙炔转化率(y轴)作为由蒸汽裂化单元贡献的加氢进料中的初始CO水平(x轴)的函数，其中最小乙炔转化率是在FCDh流出物整合之前的乙炔转化率，其导致在FCDh流出物整合之后96.5％的乙炔转化率。
应当理解，附图在本质上为示意性的，并且不包括本领域中通常采用的反应器系统的一些部件，例如但不限于传感器、温度变送器、压力变送器、流量计、泵、阀门、热交换器、内部反应器结构等。众所周知，这些部件都在公开的本实施方案的精神和范围之内。然而，可在本公开中所描述的实施方案中添加操作部件，如在本公开中描述的那些部件。
现在将更详细地参考各种实施方案，其中一些实施方案在附图中进行说明。在可能的情况下，整个附图将使用相同的附图标记来指代相同或类似的部件。
具体实施方式
本公开的一个或多个实施方案涉及操作用于生产烯烃的集成方法中的乙炔加氢单元的方法。特别地，本公开的一个或多个实施方案涉及操作整合来自流化催化脱氢(FCDh)系统的流化催化脱氢(FCDh)流出物的蒸汽裂化系统的乙炔加氢单元的方法。所述方法可包括在蒸汽裂化单元中裂化第一烃进料的至少一部分以生产裂化气体并在分离系统中将裂化气体至少分离成加氢进料和贫乙炔流。所述加氢进料可至少包括乙炔、一氧化碳(CO)和氢气。加氢进料还可包括至少一种产物。所述方法还可包括使所述加氢进料在包括第一加氢反应器和第二加氢反应器的所述乙炔加氢单元中与乙炔加氢催化剂接触，所述接触使得所述加氢进料中所述乙炔的至少一部分发生加氢以产生加氢流出物。所述方法还可包括提高所述加氢进料的温度，使得所述第一加氢反应器中乙炔转化率大于或等于阈值乙炔转化率，所述阈值乙炔转化率是在整合所述FCDh流出物的一部分之前所述第一加氢反应器中的最小乙炔转化率，在高于所述最小乙炔转化率时，所述加氢流出物中的所述乙炔浓度在整合所述FCDh流出物的一部分之后保持低于或等于所述阈值乙炔浓度。
所述方法可包括在所述FCDh系统中使第二烃进料的至少一部分脱氢以产生所述FCDh流出物，所述FCDh流出物的CO浓度大于所述裂化气体中的CO浓度。所述方法还可包括将所述FCDh流出物的至少一部分引入所述分离系统、将所述FCDh流出物的至少一部分与所述分离系统上游的所述裂化气体混合，或两者，其中将所述FCDh流出物的一部分引入所述分离系统、将所述FCDh流出物的一部分与所述裂化气体混合，或两者，增加了所述加氢进料中CO的浓度。由于所述FCDh流出物的一部分导致的所述加氢进料中CO浓度的升高可以降低了所述乙炔加氢的反应速率，而与温度无关。当所述FCDh流出物的所述部分未被引入所述分离系统、未与所述裂化气体混合，或两者时，所述乙炔加氢单元相对于正常操作温度的升高温度保持所述加氢流出物中的所述乙炔浓度小于或等于阈值乙炔浓度。本公开的方法可以使FCDh流出物能够与裂化气体整合以在分离系统和乙炔加氢单元中进行处理，而不会导致加氢流出物中乙炔的浓度增加到高于产品规格所要求的浓度。因此，本文公开的方法可以减少或防止不合格的烯烃产物，这会导致催化剂结垢、工艺中断和/或下游聚合工艺的不合规格的产物料流。
本文描述了用于生产烯烃的集成工艺的示例，其包括与FCDh组合的蒸汽裂化并利用具有乙炔加氢单元的单一共享流出物处理系统。该整合工艺用于为目前公开的乙炔加氢单元的操作方法提供背景，这可以减少或防止乙炔突破至下游工艺。应理解，图1-图4的示意图仅为示例系统，并且本文考虑适合于产生烯烃的其他系统，并且本文所述的概念可用于这类替代系统中。举例来说，本文所述的概念可等同地应用于具有替代的反应器单元和再生单元的其他系统，如在非流化条件下操作的那些系统，或者为下料器而不是提升管。另外，用于在反应器系统中处理化学流的当前描述的方法和工艺不应仅限于设计成用于通过与流化催化脱氢整合的蒸汽裂化产生轻质烯烃或烷基芳烃的反应器系统(如关于图1所述的反应器系统)的实施方案，如用于生产烯烃的其他工艺(例如，利用不同的原料)所设想的。用于生产烯烃的其他工艺，例如但不限于甲醇至烯烃工艺和水合工艺，也可包括在整合系统中以代替蒸汽裂化单元或FCDh系统中的一个或两个或除了蒸汽裂化单元或FCDh系统中的一个或两个之外。
现将参考图1另外详细讨论用于处理化学流的反应器系统和方法。处理的化学流可称为进料流或简称为进料，其通过反应、分离或其他工艺来处理以形成产物料流、反应器流出物或仅流出物。进料可以包括组合物，并且根据进料组合物，可以利用适当的催化剂来将进料的内容物转化为可包括轻质烯烃或其他化学产物的流出物。
如本文所用，术语“加氢进料”是指从分离系统传到乙炔加氢单元的流出物，流出物包括来自引入分离系统的裂化气体的至少95质量％的乙炔。
如本文所使用的，术语“贫乙炔流”是指来自分离系统的另一种流出物，这种流出物不同于加氢进料并包括来自传送到分离系统的裂化气体的小于5质量％的乙炔。
如本文所用，术语“上游”和“下游”是相对于材料在整合工艺中的流动方向而言的。例如，如果一个或多个材料流从第一单元操作流向第二单元操作，则第一单元操作是第二单元操作的上游。如果一个或多个材料流从第二单元操作流向第一单元操作，则第一单元操作是第二单元操作的下游。
如本文所用，术语“选择性”可指反应器流出物中所需产物的摩尔数与所有产物的摩尔数的比率。例如，乙炔加氢单元的乙烯选择性可以是加氢流出物中额外产生的乙烯的摩尔数除以加氢反应期间产生的所有产物的总摩尔数的比率。例如，如果所有的乙炔都被转化为乙烯，则选择性为100％。如果所有乙炔都转化为乙烷，则选择性为0(零)。如果不仅是所有的乙炔，而且还有一些进入的乙烯被转化为乙烷，则选择性就会变成负值。
如本文所用，术语“突破”可指特定反应物，例如但不限于乙炔、甲基乙炔、丙二烯或其他化合物，以大于烯烃使用者指定的阈值，例如2体积百万分率(ppmv)的量从一个处理单元传送到另一个下游处理单元。在示例中，当特定反应物在反应系统中经历基本不完全转化时，可能发生穿透，使得从反应系统中排出的流出物具有大于2体积百万分率(ppmv)或大于1ppmv的特定反应物浓度，这取决于烯烃使用者和位置。
如本文所用，术语“阈值乙炔浓度”可以指乙炔加氢单元的加氢流出物中的乙炔浓度，等于或低于该浓度时乙炔的浓度被认为在烯烃使用者提供的产品纯度规格范围内，并且/或不会导致催化剂结垢或其他下游工艺中断。
如本文所用，术语“热失控”可指其中工艺温度的递增增加以产生或生成热量的方式改变操作条件，使进一步温度增加的工艺状态。
参考图1，示意性地描绘了用于生产烯烃的集成工艺10。集成工艺10可包括蒸汽裂化系统20、流化催化裂化(FCDh)系统30和流出物处理系统38，其可操作以处理来自蒸汽裂化系统20和FCDh系统30的产物料流出物。蒸汽裂化系统20可操作以转化第一烃进料22的至少一部分以产生至少包括氢气、一氧化碳(CO)、乙炔和至少一种蒸汽裂化器产物的裂化气体28。FCDh系统30可操作以转化第二烃进料32的至少一部分以产生至少包括氢气、CO和至少一种FCDh产物的FCDh流出物34。裂化气体28，或裂化气体28和FCDh流出物34的至少一部分，可被传送到流出物处理系统38，其可操作以处理裂化气体28和/或FCDh流出物34以产生一种或多种产物料流(未显示)。流出物处理系统38可至少包括分离系统40、分离系统40下游的乙炔加氢单元50和设置在分离系统40和乙炔加氢单元50之间的热交换器60。流出物处理系统38可包括设置在乙炔加氢单元50下游的附加分离和/或纯化工艺(未显示)。
参考图2，示意性地描绘了蒸汽裂化系统20的实施方案。蒸汽裂化系统20可包括蒸汽裂化单元110和油骤冷单元120、水骤冷单元130、压缩机系统140或这些的组合中的一个或多个。在一些实施方案中，蒸汽裂化系统20还可包括酸性气体去除单元(未示出)。可将第一烃进料22引入蒸汽裂化单元110以裂化第一烃进料22的一种或多种烃成分以生产一种或多种烯烃。第一烃进料22可以是任何烃料流，诸如来自石油化工工艺或原油、页岩气或其他烃来源的精炼操作的产物料流。在一些实施方案中，第一烃进料22可以包括在蒸气裂化单元110之前或在该单元中混合的多个不同的烃料流。在一些实施方案中，第一烃进料22可以是轻质烃进料，诸如包括乙烷、丙烷、丁烷、石脑油、其他轻质烃或这些的组合的原料。
蒸汽裂化单元110可以可操作地接收第一烃进料22并裂化第一烃进料22的一种或多种成分，以产生裂化器流出物112。蒸汽裂化单元110可以可操作地在500℃至850℃的温度下使第一烃进料22与蒸汽接触以产生裂化器流出物112。含硫组合物24、含甲醇料流26或两者也可被引入蒸汽裂化单元110。含硫组合物24、含甲醇料流26或两者可以直接引入蒸汽裂化单元110或可与蒸汽裂化单元110上游的第一烃进料22混合。含硫组合物24可以包括一种或多种含硫化合物，例如但不限于二甲基二硫(DMDS)、二甲基硫(DMS)、二乙基二硫(DEDS)、甲硫醇(MM)或它们的组合。来自含硫组合物24的含硫化合物可使蒸汽裂化单元110的蒸汽裂化炉中的加热线圈钝化，以管理蒸汽裂化单元110中焦炭的形成。增加或减少含硫化合物可以改变蒸汽裂化单元110中产生的CO的量，从而改变裂化器流出物112中的CO浓度(例如，CO的量)。
第一烃进料22中存在的乙烷、丙烷、石脑油和其他烃可以在蒸汽裂化单元110中蒸汽裂化以生产至少一种或多种轻质烯烃，例如但不限于乙烯、丙烯、丁烯或这些的组合。蒸汽裂化单元110可以在足以从第一烃进料22中的烃生产一种或多种轻质烯烃(如乙烯和丙烯)的条件(即温度、压力、滞留时间等)下运行。在一些实施方案中，蒸汽裂化单元110可以在500℃至850℃、500℃至810℃、550℃至850℃、550℃至810℃、600℃至850℃或600℃至810℃的温度下操作。蒸汽裂化单元110的温度可以取决于引入蒸汽裂化单元110的第一烃进料22的组成。其他适合烃裂化工艺的操作条件在本领域中是众所周知的。
裂化流出物112可包括一种或多种裂化反应产物，例如但不限于，乙烯、丙烯、丁烯(例如，1-丁烯、反式-2-丁烯、顺式-2-丁烯、异丁烯)、乙烷、丙烷、其他轻质烃或这些的组合。裂化流出物112还可以包括氢气、CO、乙炔、甲基乙炔、丙二烯、甲烷、蒸汽裂化单元110中产生的其他化合物、第一烃进料22的未反应成分或这些的组合。例如，蒸汽裂化单元110中的裂化反应可产生副产物，如氢气和CO，以及副反应产物，如乙炔、甲基乙炔、丙二烯、其他副反应产物或这些的组合。此外，未反应的烃和/或第一烃进料22的其他成分可以穿过蒸气裂化单元110而不发生反应，因此裂化器流出物112包括第一烃进料22的这些未反应的成分。酸性气体和醇气体也可以在蒸汽裂化单元110中产生。
仍然参考图2，裂化器流出物112可以从蒸气裂化单元110传到蒸气裂化单元110下游的油骤冷单元120。油骤冷单元120可以可操作地用烃骤冷液体122骤冷裂化器流出物112以降低裂化器流出物112的温度并去除重质烃成分以产生油骤冷流出物126。油骤冷流出物126可以从油骤冷单元120传送到油骤冷单元120下游的水骤冷单元130。水骤冷单元130可以可操作地用液态水骤冷裂化器流出物112以进一步降低油骤冷流出物126的温度并去除蒸汽以产生裂化气体28。尽管水骤冷单元130在图2中示出，位于油骤冷单元120的下游，但应理解水骤冷单元130可替代地位于油骤冷单元120的上游。蒸汽裂化系统20可以任选地包括用于从裂化气体28中去除酸性气体的酸性气体去除系统(未示出)。另选地，在一些实施方案中，酸性气体去除系统可以并入流出物处理系统38(图1)。裂化气体28可传送至压缩系统140，该系统可操作以减少流出物处理系统38上游的裂化气体28的体积。
现在参考图3，FCDh系统30可操作以接收第二烃进料32并使第二烃进料32与脱氢催化剂接触以产生FCDh流出物34。FCDh系统30的第二烃进料32可包括丙烷、正丁烷、异丁烷、乙烷或乙苯中的至少一种。第二烃进料32可包括来自烃处理设施的一种或多种烃料流。在一些实施方案中，第二烃进料32可包括从流出物处理系统38回收并循环回到FCDh系统30的丙烷或乙烷料流。在FCDh系统30中，第二烃进料32的至少一部分可在脱氢催化剂的存在下通过脱氢转化为轻质烯烃或其他产物。脱氢催化剂可以是本领域已知的用于将烃脱氢以生产烯烃的任何催化剂。FCDh流出物34可至少包括CO、氢气和至少一种FCDh产物。至少一种FCDh产物可包括乙烯、丙烯或它们的组合中的一种或多种。
参考图3，示意性地描绘了示例FCDh系统30。FCDh系统30可包括反应器部分200和催化剂处理部分300。如本文在图1的上下文中所使用的，反应器部分200可指FCDh系统30的发生主要工艺反应的部分。例如，第二烃进料32可以在FCDh系统30的反应器部分200中在脱氢催化剂的存在下脱氢。反应器部分200包括反应器202，其可包括下游反应器区段230、上游反应器区段250和用于将催化剂与在反应器202中形成的化学产物分离的催化剂分离区段210。
同样，如本文所用，图3的FCDh系统30的催化剂处理部分300通常指在正常操作FCDh系统30期间FCDh系统30中的以某种方式处理催化剂(如去除焦炭沉积物、加热催化剂、使催化剂再活化、其他此类操作或这些的组合)的部分。在一些实施方案中，催化剂此类部分300可包括燃烧器350、提升管330、催化剂分离区段310和氧处理区370。催化剂处理部分300的燃烧器350可包括一个或多个下部燃烧器入口端口352，并且可与提升管330流体连通。燃烧器350可经由传输管426与催化剂分离区段210流体连通，这可将失活的催化剂(在正常操作条件期间)从反应器部分200供应到催化剂处理部分300用于催化剂处理(例如，焦炭去除、加热、再活化等)。氧处理区370可与上游反应器区段250流体连通(例如，经由传输管424和输送提升管430)，这可将经处理的催化剂从催化剂处理部分300供应回反应器部分200。燃烧器350可包括将空气入口428与燃烧器350连接的下部燃烧器入口端口352。空气入口428可将空气或其他反应性气体，如含氧气体供应到燃烧器350。空气和/或其他反应性气体可被引入燃烧器350以辅助补充燃料的燃烧。燃烧器350还可包括燃料入口354。燃料入口354可将燃料，如烃料流356供应到燃烧器350。氧处理区370可包括含氧气体入口372，其可将含氧气体374供应到氧处理区370用于催化剂的氧处理。
参考图3，将描述FCDh系统30在正常操作条件下进行连续反应的一般操作。在FCDh系统30的反应器部分200的操作期间，第二烃进料32可以进入输送提升管430，并且FCDh流出物34可以通过管道420离开FCDh系统30。根据一个或多个实施方案，FCDh系统30可以通过将第二烃进料32和流化脱氢催化剂进料到上游反应器区段250中来操作。第二烃进料32中的烃可与上游反应器区段250中的脱氢催化剂接触，并且各自可向上流入并且通过下游反应器区段230以在正常操作条件下产生至少一种FCDh产物。
可将FCDh流出物34和脱氢催化剂从下游反应器区段230中传送出到催化剂分离区段210中的分离装置220。FCDh流出物34可包括氢气、CO和至少一种FCDh产物。FCDh流出物34还可包括第二烃进料32的未反应部分、流化气体、副产物、反应中间体、其他气体或这些的组合。至少一种FCDh产物可包括乙烯、丙烯或其他轻质烯烃。FCDh流出物34的CO浓度可大于来自蒸汽裂化系统20的裂化气体28中的CO浓度。FCDh流出物34的CO浓度可为600体积百万分率(ppmv)至2400ppmv，诸如1000ppmv至2000ppmv。
脱氢催化剂可在分离装置220中与FCDh流出物34分离。然后可将FCDh流出物34输送出催化剂分离区段210。例如，可经由催化剂分离区段210的气体出口端口处的管道420从FCDh系统30去除FCDh流出物34的分离的蒸气。在一些实施方案，分离装置220可为旋风分离系统，其可包括两个或更多个旋风分离级。
根据一些实施方案，在分离装置220中将脱氢催化剂与FCDh流出物34的蒸气分离之后，脱氢催化剂通常可移动通过汽提器224至反应器催化剂出口端口222，其中脱氢催化剂可经由传输管426从反应器部分200转移出并且进入催化剂处理部分300。任选地，脱氢催化剂还可经由竖管422直接转移回到上游反应器区段250。在一些实施方案中，可将来自汽提器224的再循环的脱氢催化剂在输送提升管430中与来自催化剂处理部分300的经处理的脱氢催化剂预混合。
分离的脱氢催化剂可从催化剂分离区段210传送到催化剂处理部分300的燃烧器350。可在正常操作期间在催化剂处理部分300中处理脱氢催化剂以去除焦炭沉积物、加热催化剂、使催化剂再活化、其他催化剂此类或这些的任何组合。如先前所讨论的，在催化剂处理部分300中处理脱氢催化剂可包括从催化剂中去除焦炭沉积物、通过燃烧燃料源的燃烧来升高催化剂的温度、使催化剂再活化、从催化剂中汽提一种或多种成分、其他处理操作或这些的组合。在一些实施方案中，在此类部分300中处理脱氢催化剂可包括在燃烧器350中在脱氢催化剂的存在下使燃烧燃料源燃烧以去除焦炭沉积物和/或加热催化剂以产生经过加热的催化剂。经过加热的脱氢催化剂可在催化剂分离部分310中与燃烧气体分离。
在一些实施方案中，然后可通过对经过加热的脱氢催化剂进行氧处理来使经过加热的脱氢催化剂再活化。氧处理可包括将经过加热的脱氢催化剂暴露于含氧气体374中持续足以使脱氢催化剂再活化的时间段。可在补充燃料燃烧以加热脱氢催化剂之后进行氧处理以使脱氢催化剂再活化。氧处理可包括用含氧气体374处理经过加热的脱氢催化剂，持续至少两分钟的时段，这可以使脱氢催化剂再活化以产生再活化的脱氢催化剂。基于含氧气体374的总摩尔流量，含氧气体374可包括5摩尔％至100摩尔％的氧含量。在一些实施方案中，脱氢催化剂的氧处理可包括将脱氢催化剂维持在至少660℃的温度下，同时将脱氢催化剂暴露于含氧气体流374，持续大于两分钟并且足以产生再活化的脱氢催化剂的时间段，所述再活化的脱氢催化剂的催化活性大于在通过补充燃料燃烧而被加热之后的经过加热的脱氢催化剂的催化活性。氧处理可以在氧处理区370中进行，所述氧处理区可以在催化剂处理部分300的催化剂分离区段310的下游。
可经由再生器流出物出口432将在脱氢催化剂的处理期间来自燃烧焦炭和/或补充燃料的燃烧气体或在催化剂处理期间引入到脱氢催化剂的其他气体从催化剂处理部分300去除。
图3和前面的讨论呈现了用于将烃催化脱氢以生产轻质烯烃的系统的一个实施方案。然而，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，其他反应器系统配置可用于烃的催化脱氢以生产轻质烯烃。例如，在一些实施方案中，FCDh系统30可包括任何类型的流化反应器系统，其可操作以使第二烃进料32与催化剂以流化方式接触，诸如鼓泡方式、段塞流方式、湍流方式、快速流化方式、气力输送方式或它们的组合。
再次参考图3，FCDh系统30可以在系统循环中操作，其中FCDh流出物34的至少一部分被循环回到FCDh系统30的反应器部分200。FCDh系统30可以在FCDh系统30启动期间或响应其中FCDh流出物34的组成不符合产物料流目标标准的不合格事件以系统循环模式操作。在这些情况下，FCDh流出物34可以再循环回到FCDh系统30，同时对FCDh系统30进行调整以使FCDh流出物34的组成恢复一致。当反应器系统与另一个反应器系统(例如，如蒸汽裂化系统20)集成并且另一个反应器系统经历中断(例如，计划内事件(如计划内维护)或计划外事件(设备如熔炉、压缩机或其他设备的这类意外故障))时，也可发生系统再循环。在系统再循环操作期间，FCDh流出物34的至少一部分或全部可以在FCDh流出物再循环36中再循环回到FCDh系统30。FCDh流出物再循环36可与输送提升管430上游的第二烃进料32组合，如图3中所示。在一些实施方案中，FCDh流出物再循环36可直接传送至输送提升管430，其中FCDh流出物再循环36然后与第二烃进料32和脱氢催化剂混合。
参考图4，如前所论述，流出物处理系统38可以至少包括分离系统40、分离系统40下游的乙炔加氢单元50和设置在分离系统40和乙炔加氢单元50之间的热交换器60。裂化气体28、FCDh流出物34的至少一部分或两者可传送至分离系统40。在一些实施方案中，裂化气体28和FCDh流出物34可以独立地直接传送至分离系统40。在一些实施方案中，裂化气体28和FCDh流出物34可以在分离系统40的上游混合并作为混合料流39通过。FCDh流出物34可以在水骤冷单元130和油骤冷单元120下游的任何点与裂化气体28混合。
分离系统40可以可操作地从裂化气体28、FCDh流出物34或两者中至少生产加氢进料42和贫乙炔流44。分离系统40可以包括一个或多个分离单元。分离系统40可以包括可操作地从裂化气体28、FCDh流出物34或两者中生产加氢进料42的任何类型的分离单元。在一些实施方案中，分离系统40可以包括蒸馏单元，其中裂化气体28、FCDh流出物34或两者可以通过成分的沸点温度差异被分离成加氢进料42和贫乙炔流44。在一些实施方案中，分离系统40可以是多级蒸馏塔。通过沸点温度差异分离裂化气体28、FCDh流出物34或两者的成分可以包括最初将裂化气体28、FCDh流出物34或两者冷却到低于一种或多种成分的沸点温度。因此，分离系统40可以包括冷凝器，其可操作以冷凝蒸馏单元上游的裂化气体28、FCDh流出物34或两者的一种或多种成分。分离系统40不限于蒸馏过程。应理解，还设想到从裂化气体28、FCDh流出物34或两者中生产加氢进料42的其他方法和工艺。
如前所述，加氢进料42可包括来自传送给分离系统40的裂化气体28的至少95重量％的乙炔。加氢进料42可以包括饱和和不饱和烃类，例如但不限于，乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、乙炔(C2H2)、甲基乙炔(H3C-C≡CH)、丙二烯(HC＝C＝CH)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)，或这些的组合。加氢进料42也可以包括非烃类气体，例如但不限于，氢气、CO、二氧化碳(CO2)、惰性气体，或这些的组合。惰性气体可包括存在于蒸汽裂化系统20、FCDh系统30或两者中的氮气、氩气或其他惰性气体。在一些实施方案中，加氢进料42可以包括乙炔、氢气、CO和至少一种产物。加氢进料42还可以包括甲基乙炔、丙二烯或两者。加氢进料42中的产物可以包括乙烯、丙烯、甲烷、乙烷、丙烷或这些的组合中的一种或多种。
贫乙炔流44可以包括来自裂化气体28的小于5重量％的乙炔。与加氢进料42相比，贫乙炔流44可以包括更多重量百分比的高沸点烃类。这些高沸点烃类可包括饱和和不饱和烃类，例如但不限于丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、丁二烯、戊烷，或其他较高沸点的烃类。
分离系统40可以是前端脱丙烷塔(FEDP)或前端脱乙烷器(FEDE)。当分离系统40是FEDP时，加氢进料42可以包括C3-烃类和非烃气体。C3-烃类可包括但不限于甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔、甲基乙炔、丙二烯以及这些的组合。加氢进料42中的轻质气体可以包括氢气、CO、二氧化碳、氮气或其他非烃气体。当分离系统40是FEDP时，贫乙炔流44可以包括C4+烃类，如丁烷、丁烯、丁二烯、戊烷、戊烯(即戊烯的一种或多种各类异构体)和其他C4+烃类。在一些实施方案中，分离系统40可以是FEDE，在这种情况下，大部分丙烷和丙烯可以在贫乙炔流44中，而不是在加氢进料42中。在一些实施方案中，当分离系统40是FEDE时，与氢化进料42相比，贫乙炔流44可包括更大比例的甲基乙炔和丙二烯。有关烯烃生产过程中乙炔加氢的各种前端配置的进一步信息可参见Edgar L.Mohundro撰写的“关于乙烯工厂C2和C3选择性加氢的概述”(第15届乙烯生产会议，2003年AICHE春季全国会议，新奥尔良，洛杉矶)，其中的全部内容通过引用的方式并入本文中。
参考图4，流出物处理系统38可包括位于分离系统40下游的乙炔加氢单元50，并定位成接收来自分离系统40的加氢进料42。加氢进料42可以从分离系统40传送到乙炔加氢单元50。加氢进料42可以与乙炔加氢单元50中的加氢催化剂接触。加氢进料42与加氢催化剂的接触可导致加氢进料42中至少一部分乙炔加氢，以产生加氢流出物52，与加氢进料42相比，所述加氢流出物的乙炔浓度可能会降低。加氢流出物52可以包括来自加氢反应的反应产物和氢化进料42的未反应成分。乙炔加氢单元50可以包括一个或多个加氢反应器，如1、2、3或3个以上的加氢反应器。乙炔加氢单元50的加氢反应器可以是固定床反应器，其包括具有反应物和呈气相的产物的加氢催化剂的固定床。
参考图4，在一些实施方案中，乙炔加氢单元50可以包括串联布置的多个加氢反应器(例如，第一加氢反应器150、第二加氢反应器160和第三加氢反应器170)。参照图4，在一个实施方案中，乙炔加氢单元50可以至少包括第一加氢反应器150和第一加氢反应器150下游的第二加氢反应器160。乙炔加氢单元50还可以包括第二加氢反应器160下游的第三加氢反应器170。乙炔加氢单元50也可以任选地包括置于每个加氢反应器之间的热交换器180。热交换器180可以可操作地去除加氢反应器之间放热加氢反应产生的热量。
加氢进料42可传送到第一氢化反应器150，其可以可操作地从加氢进料42中至少对乙炔进行加氢以产生第一加氢流出物152。第一加氢流出物152的乙炔浓度可以小于加氢进料42中的乙炔浓度。在乙炔加氢单元50的正常操作条件期间，第一加氢反应器150可具有大于或等于85％、大于或等于90％、或大于或等于95％的乙炔转化率，以便保持加氢流出物52中的乙炔浓度小于阈值乙炔浓度。通过将第一加氢流出物152传送通过热交换器180，可以从第一加氢流出物152中除去热量。可以将第一加氢流出物152传送到第二加氢反应器160，其可以可操作地对第一加氢流出物152中的乙炔进行进一步加氢以产生第二加氢流出物162。通过使第二加氢流出物162传送通过热交换器180，可以从第二加氢流出物162中除去热量。第二加氢流出物162可以传送通过第三加氢反应器170，其可以可操作地对第二加氢流出物162中的乙炔进行进一步加氢以产生第三加氢流出物172。通过使第三加氢流出物172传送通过热交换器180，可以从第三加氢流出物172中除去热量。第三加氢流出物172可以作为加氢流出物52从乙炔加氢单元50中排出。
虽然图中未示出，但乙炔加氢单元50可以包括一个或多个温度传感器、压力传感器、流量计或它们的组合，用于测量乙炔加氢单元50的一个或多个位置的温度、压力或气体流量。可以为乙炔加氢单元50的多个乙炔加氢反应器中的一个或多个和/或为引入乙炔加氢单元50的加氢进料42确定温度、压力和/或气体流量。操作乙炔加氢单元50的方法可包括确定乙炔加氢单元50的温度、传送到乙炔加氢单元50的加氢进料42的温度或两者。
乙炔加氢单元50还可以包括一个或多个分析仪，如GC分析仪，所述分析仪可操作以测量加氢进料42、加氢流出物52、来自乙炔加氢单元50的一个或多个加氢反应器的中间流出物或这些的组合中的CO、氢气或其他成分的浓度。在一些实施方案中，在将加氢进料42引入乙炔加氢单元50之前，可以从加氢进料42中取回用于组成分析的料流。可替代地或另外，也可以从乙炔加氢单元50排出的加氢流出物52中取回用于组成分析的料流。在一些实施方案中，可以从乙炔加氢单元50的一个加氢反应器中通过的一个或多个中间流出物流中取回用于组成分析的料流。操作乙炔加氢单元50的方法可包括确定乙炔加氢单元50中的CO、氢气或其他成分的浓度。
加氢催化剂可以是乙炔加氢催化剂，该催化剂相对于加氢进料42中的产物化合物而言，是对乙炔加氢有选择性的催化剂。加氢催化剂可以是任何已知的用于选择性加氢乙炔的催化剂。用于乙炔加氢的商业催化剂可广泛获得，并且本公开不限于本文所述的任何特定组合物。
乙炔加氢单元50可以在催化加氢对乙炔加氢比对丙烯和乙烯加氢具有选择性的条件下运行。乙炔加氢单元50可以在足以使乙炔加氢的温度下运行，在此温度下防止乙炔向下游工艺的突破，但低于导致烯烃加氢增加和乙炔加氢单元50热失控的温度。乙炔加氢单元50的操作温度可以为10℃至200℃，如10℃至100℃，尽管乙炔加氢单元50的操作温度可能取决于加氢进料42的组成，如本文将进一步详细论述。影响乙炔加氢单元50工作温度的其他因素可包括但不限于加氢催化剂的类型、加氢催化剂的寿命/活性、流量、入口乙炔浓度、CO浓度、污染物或毒物的存在、其他因素或这些因素的组合。乙炔加氢单元50可在100磅/平方英寸表压(psig)至1000psig(即约690千帕(kPa)至约6900kPa)的压力下操作。乙炔加氢单元50另外可以在1,000至14,000(体积/催化剂体积/小时)的气时空速(GHSV)下操作。
当在正常操作条件下操作时，乙炔加氢单元50的第一加氢反应器150中的乙炔转化率可能足以维持加氢流出物52中的乙炔浓度小于或等于阈值乙炔浓度。在一些实施方案中，第一加氢反应器150中的乙炔转化率在正常操作条件下可大于或等于85％，诸如大于或等于88％、大于或等于90％、或甚至大于或等于95％。正常操作条件是指乙炔加氢单元50在氢化流出物52中的乙炔浓度小于或等于阈值乙炔浓度的情况下在稳态下操作。在一些实施方案中，在正常操作条件下，第一加氢反应器150中的乙炔转化率可以为85％至95％，或88％至92％。
加氢流出物52可以指从乙炔加氢单元50中排出，如从乙炔加氢单元50的最后一个加氢反应器中排出的流出物或组合物。加氢流出物52的乙炔浓度可以小于加氢进料42的乙炔浓度。加氢流出物52的乙炔浓度可以小于或等于可以由烯烃产品使用者指定的阈值乙炔浓度。在一些实施方案中，加氢流出物52的乙炔浓度可以小于或等于2体积百万分率(ppmv)，小于或等于1ppmv，小于或等于0.5ppmv，或甚至小于或等于0.1ppmv。乙炔氢化单元50中的加氢反应可能消耗来自加氢进料42的氢气，但是与加氢进料42相比，加氢流出物52中的氢气浓度的变化可能小于分析仪器的测量不确定性，这是由于乙炔的浓度相对于加氢进料42中的氢气浓度较小。相对于蒸汽裂化单元20和/或FCDh系统30中产生的产物化合物(如丙烯和乙烯)的加氢，可以选择乙炔加氢单元50的加氢催化剂和操作条件对乙炔进行加氢。
再次参考图4，烯烃处理过程38可以包括设置在分离系统40和乙炔加氢单元50之间的热交换器60。热交换器60可以包括具有控制阀64的旁路62。通过控制通过热交换器60的加氢进料42的量和通过旁路62绕过热交换器60的加氢进料42的量，可以提高或降低乙炔加氢单元50入口处的加氢进料42的温度。控制绕过热交换器60的加氢进料42的量，可以允许提高或降低乙炔加氢单元50入口处的加氢进料42的温度。用于加氢进料42的热交换器60可以是化学工业中已知的任何类型的热交换器。
在一些实施方案中，流出物处理系统38可以包括分离系统40下游的酸性气体去除工艺(未显示)。酸性气体去除工艺可用于从乙炔加氢单元50上游的加氢进料42中去除酸性气体，诸如通过洗擦。在一些实施方案中，酸性气体去除工艺可以设置在分离系统40和热交换器60之间。如前所论述，在一些实施方案中，酸性气体去除工艺可设置在分离系统40的上游。
加氢流出物52可以被传送到乙炔加氢单元50下游的一个或多个单元操作和工艺，以进一步处理加氢流出物52。下游工艺可以包括蒸汽压缩、分离、干燥或其他操作和工艺。乙炔加氢单元50下游的单元操作和工艺最终可将加氢流出物52分离成多个气体流，例如但不限于乙烯产物料流、丙烯产物料流、丙烷料流、其他料流或这些料流的组合。这些产物料流中的一个或多个可以作为反应物或原料传送给进一步的生产工艺，如聚合物生产工艺。
现在参考图5，加氢流出物52中的乙炔浓度(y轴左)和乙炔加氢单元50的乙烯选择性(y轴右)被描述为乙炔加氢单元50入口处的加氢进料42的温度(x轴)的函数。图5中的线502表示加氢流出物52的阈值乙炔浓度，低于该浓度乙炔被认为降低到足以满足烯烃使用者的要求和/或防止或减少催化剂结垢、不合规格的产物料流或下游工艺中的其他问题的水平。如图5所示，在给定的加氢进料42的组成下，加氢流出物52中的乙炔浓度(曲线510)随着入口温度的增加而降低。图5显示，通过分别降低或提高乙炔加氢单元50的入口温度，可以提高或降低加氢流出物52中的乙炔浓度510。对于曲线510的加氢进料42的给定组分，温度T1可以被定义为加氢流出物52中的乙炔浓度等于或低于阈值乙炔浓度502的最低温度。在高于T1的加氢进料42的温度下，加氢流出物52中的乙炔浓度(510)低于阈值乙炔浓度。对于低于T1的加氢进料42的温度，加氢流出物52中的乙炔浓度(510)高于阈值乙炔浓度。在低于T1的温度下，加氢流出物52中的较高乙炔浓度会导致乙炔向下游工艺突破。
图5还显示了对于与曲线510相同组成的加氢进料42，乙炔加氢单元50的乙烯选择性(曲线520)作为入口温度的函数。如图5所示，乙烯选择性(曲线520)随着入口温度的升高而下降。因此，随着乙炔加氢单元50入口温度的升高，乙炔加氢单元50的乙烯选择性降低，表明更多的乙炔和/或甚至更多的乙烯转化成乙烷，这可能是由于乙烯在乙炔加氢单元50中的加氢作用增加造成的。乙烯的加氢作用增加可能导致热失控。例如，在高于温度T2的加氢进料42的温度下，乙烯选择性会下降到不可接受量的乙烯经历加氢的点。由于乙烯加氢反应放热，乙烯和其他烯烃的加氢反应增加的额外热量被释放并且可以进一步提高乙炔加氢单元50的温度，从而进一步将加氢反应向乙烯和丙烯的加氢转移。乙烯和其他烯烃不断加氢产生的热量不断增加可能导致乙炔加氢单元50的热失控。热失控可能导致通过乙烯和丙烯的过度加氢增加烯烃产物的损失。此外，在热失控期间经历的超过200℃的温度增加可损坏加氢催化剂和设备，如反应器、仪器、热交换器和其他设备，并可能增加安全风险。
再次参考图5，对于加氢进料42的给定组成，引入乙炔加氢单元50的加氢进料42的入口温度的操作窗口可以被限定在入口温度T1(低于该入口温度，加氢流出物52中的乙炔浓度大于阈值乙炔浓度502)和入口温度T2(高于该入口温度，乙烯选择性下降并且烯烃产物的加氢可能导致乙炔加氢单元50的热失控)之间。
加氢进料42的组成的变化可以改变乙炔加氢单元50的操作窗口。特别地，加氢进料42中氢气、CO或两者的浓度的变化可以改变乙炔加氢单元50的操作窗口。例如，再次参考图5，操作乙炔加氢单元50的工艺窗口可以响应加氢进料42中CO浓度的变化而变化。提高乙炔加氢单元42中的CO浓度可以使加氢进料42的温度的工艺窗口向更高的温度移动并且可以拓宽工艺窗口。在图5中，曲线512表示与曲线510的CO浓度相比，对于CO浓度增加的乙炔加氢单元50的操作，加氢流出物52中的乙炔浓度作为加氢进料42的入口温度的函数。在给定温度下，CO浓度增加会降低乙炔的转化率。不打算受任何特定理论的束缚，据信CO可与加氢单元中的加氢催化剂相互作用以降低加氢催化剂对乙炔加氢的活性。通过增加乙炔加氢单元50中的CO浓度，加氢流出物52中的乙炔浓度等于阈值乙炔浓度502的氢化进料42的入口温度T3大于曲线510的加氢进料42的相应温度T1(具有较低的CO浓度)。因此，加氢进料42中的CO浓度增加可导致加氢进料42的温度增加以保持加氢流出物52中的乙炔浓度低于阈值乙炔浓度502。
乙炔加氢单元50中的CO浓度增加也可以使工艺窗口相对于乙烯选择性移动。参考图5，曲线522表示与曲线520的CO浓度相比，对于更大的CO浓度，乙炔氢化单元50的乙烯选择性作为时间的函数。如图5所示，乙炔加氢单元50中的CO浓度(曲线522)增加可以增加给定温度下的乙烯选择性。与用较低的CO浓度操作乙炔加氢单元50相比，这可以使乙炔加氢单元50在更高的入口温度下操作。因此，乙炔加氢单元50中的CO浓度增加可以使乙炔加氢单元50在更高的温度下操作，而不会引起热失控。相反，乙炔加氢单元50中的CO浓度降低可能会降低给定温度下的乙烯选择性，这可能导致热失控。
再次参考图1，蒸汽裂化系统20和FCDh系统30可以集成以共享共同的流出物处理系统38，其可以至少包括分离系统40和乙炔加氢单元50。可以操作蒸汽裂化系统20并且将裂化气体28传送到流出物处理系统38。一旦蒸汽裂化系统20和流出物处理系统38在正常条件下运行，来自FCDh系统30的FCDh流出物34可以通过将FCDh流出物34的至少一部分引入分离系统40，将FCDh流出物34的一部分与分离系统40上游的裂化气体28混合，或两者而整合到流出物处理系统38中。在一些实施方案中，整个FCDh流出物34可以被引入分离系统40，与裂化气体28混合，或两者。在一些实施方案中，可将仅FCDh流出物34的一部分引入分离系统40，与裂化气体28混合，或两者。剩余的FCDh流出物可以再循环回到FCDh系统30或通过FCDh流出物再循环36返回与第二烃进料32组合。此外，在一些实施方案中，引入分离系统40、与裂化气体28混合，或两者的FCDh流出物34的一部分可以是补充已被整合到流出物处理系统38中的FCDh流出物的第一部分的FCDh流出物的第二部分。
如前所论述，FCDh流出物34中的CO浓度可以大于裂化气体28中的CO浓度。裂化气体28的CO浓度可以为50ppmv至400ppmv。FCDh流出物34的CO浓度可以为600ppmv至2400ppmv，诸如1000ppmv至2000ppmv。引入分离系统40，与裂化气体28混合，或两者的FCDh流出物34的量增加可以增加从分离系统40传送到乙炔加氢单元50的加氢进料42中的CO浓度。
如前所论述，增加加氢进料42中的CO浓度(其增加乙炔加氢单元50中的CO浓度)可降低乙炔加氢单元50中的乙炔转化率。不打算受任何特定理论的束缚，据信CO与加氢催化剂相互作用以降低催化剂的活性。由于FCDh流出物34而导致的CO浓度增加可降低乙炔加氢反应的反应速率，而与温度无关，从而导致乙炔转化率降低。换言之，在任何给定的固定反应温度下，增加CO浓度可降低加氢反应的反应速率。FCDh流出物34的整合还可以增加加氢进料42的质量流量和通过乙炔加氢单元50的质量流量，这也可以操作以降低乙炔加氢单元50中的乙炔转化率。乙炔转化率的降低可导致加氢流出物52中的乙炔浓度增加至高于阈值乙炔浓度。加氢流出物52中的乙炔浓度增加可导致乙炔穿破至下游分离和纯化工艺和/或不合格产物料流。
当将FCDh系统30的一部分与蒸汽裂化系统20整合时，本文公开的用于操作乙炔氢化单元50的方法可以通过在将FCDh流出物34引入分离系统40、将FCDh流出物34与裂化气体28混合，或两者之前将乙炔加氢单元50的第一加氢反应器150中的乙炔转化率增加至高于阈值乙炔转化率来降低或防止加氢流出物52中的乙炔浓度大于阈值乙炔浓度。如本文所用，“阈值乙炔转化率”可指在整合FCDh流出物34的一部分之前，第一加氢反应器150中的最小乙炔转化率，在高于所述最小乙炔转化率时，加氢流出物52中的乙炔浓度在整合FCDh流出物34的一部分期间和/或之后保持小于或等于阈值乙炔浓度。因此，当第一加氢反应器150中的乙炔转化率大于或等于阈值乙炔转化率时，将FCDh流出物34引入流出物处理系统38将不会导致加氢流出物52中的乙炔浓度增加到高于阈值乙炔浓度。
第一加氢反应器150中的乙炔转化率可以通过提高乙炔氢化单元50的温度，诸如通过在将加氢进料42传送至乙炔氢化单元50之前提高加氢进料42的温度来增加至高于阈值乙炔浓度。通过在即将整合FCDh流出物34的一部分之前将第一加氢反应器150中的乙炔转化率增加到高于阈值乙炔转化率，由引入FCDh流出物34的一部分的CO浓度增加引起的乙炔转化率的所得降低可由乙炔加氢单元50调节，而加氢流出物52中的乙炔浓度不会增加至大于阈值乙炔浓度的水平。换言之，在整合FCDh流出物34之前增加乙炔转化率，使得当整合FCDh流出物34时，CO浓度的增加不会导致加氢流出物52中的乙炔浓度超过阈值乙炔浓度。
再次参考图5，曲线510可以代表当只有裂化气体28被传送到分离系统40时乙炔加氢单元50的正常操作。对于曲线510，在大于或等于T1的温度下操作乙炔加氢单元50可导致加氢流出物52中的乙炔浓度小于阈值乙炔浓度502。然而，当乙炔加氢单元50中的CO浓度由于整合FCDh流出物34的一部分而增加时，诸如利用曲线512，在温度T1下加氢流出物52中的乙炔浓度可能大于阈值乙炔浓度502。如前所论述，第一加氢反应器150中的乙炔转化率可以通过增加第一加氢反应器150的温度，诸如通过增加加氢进料42的温度来增加。在正常操作期间(曲线510)，将乙炔加氢单元50的温度增加到大于或等于T3的温度可以增加乙炔转化率，从而将加氢流出物52中的乙炔浓度降低到远低于阈值乙炔浓度502。
在乙炔加氢单元50在大于或等于T3的温度下运行的情况下，引入FCDh流出物34的一部分可增加乙炔加氢单元50中的CO浓度，这可将图5中右边的乙炔氢化单元50的操作转移到曲线512。如图5所示，在温度大于或等于T3时，加氢流出物52中的乙炔浓度可能增加但仍可保持低于阈值乙炔浓度502，这是由于在引入FCDh流出物34的一部分之前第一加氢反应器150中的乙炔转化率增加。
再次参考图1，第一加氢反应器150中的阈值乙炔转化率可取决于FCDh系统30与蒸汽裂化系统20相比的相对尺寸。FCDh系统30与蒸汽裂化系统20的相对尺寸可以用流量比表征。如本文所用，“流量比”可以是由FCDh流出物34贡献的加氢进料42的一部分的质量流量除以由裂化气体28贡献的加氢进料42的一部分的质量流量的比率。在流出物处理系统38具有FEDP配置的一些实施方案中，流量比可以等于传送到分离器40的FCDh流出物34的一部分中C3和C3-成分的质量流量除以裂化气体28中C3和C3-成分的质量流量，其中料流中C3和C3-成分的质量流量等于料流的总质量流量乘以料流中C3和C3-成分的质量分数。在流出物处理系统38具有FEDE配置的实施方案中，流量比可以等于传送到分离器40的FCDh流出物34的一部分中C2和C2-成分的质量流量除以裂化气体28中C2和C2-成分的质量流量，其中料流中C2和C2-成分的质量流量等于料流的总质量流量乘以料流中C2和C2-成分的质量分数。用于生产烯烃的整合工艺10的流量比可以小于或等于1/2、小于或等于1/4、小于或等于1/8或小于或等于1/12。第一加氢反应器150中的阈值乙炔转化率还可取决于流出物处理系统38的分离系统40是否具有前端脱丙烷塔(FEDP)或前端脱乙烷器(FEDE)配置(例如，C3化合物是否在加氢进料42)。
当分离系统40为前端脱丙烷塔(FEDP配置)并且流量比小于或等于1/12时，第一加氢反应器150中的阈值乙炔转化率可大于或等于0.95、大于或等于0.96或甚至大于或等于0.97，其中流量比如前文所定义。当分离系统40为前端脱丙烷塔并且流量比为1/12至1/2时，第一加氢反应器150中的阈值乙炔转化率可由以下等式1(EQU.1)计算：
Min[(-0.00024×CCO+(0.5×R)+0.942),0.99] 等式1
在等式1中，CCO是由以加氢进料的体积百万分率计的裂化气体28贡献的加氢进料42中的一氧化碳浓度，并且R是流量比。换句话说，当FEDP配置的流量比为1/12至1/2时，阈值乙炔转化率是0.99或由表达式(-0.00024x CCO+(0.5x R)+0.942)计算得出的值中的较小值。
当分离系统40为前端脱乙烷塔(FEDE配置)并且流量比小于或等于1/2时，阈值乙炔转化率可以大于或等于0.99，大于或等于0.995，或甚至大于或等于0.999，其中流量比如前所述。
参考图1，现在将描述操作用于生产烯烃的整合工艺10的乙炔加氢单元50的方法，其包括整合来自FCDh系统30的FCDh流出物34的至少一部分的蒸汽裂化系统20。该方法可包括在蒸汽裂化系统20中裂化第一烃进料22的至少一部分以产生裂化气体28。第一烃进料22、蒸汽裂化系统20和裂化气体28可以具有本文先前分别针对第一烃进料22、蒸汽裂化系统20或裂化气体28描述的任何特征或特性。该方法还可以包括在分离系统40中将裂化气体28至少分离成加氢进料42和贫乙炔流44。加氢进料42可以至少包括乙炔、一氧化碳、氢气和至少一种产物。加氢进料42可以包括本文先前描述的用于加氢进料42的任何其他组合物。该方法还可以包括在FCDh系统30中使第二烃进料32的至少一部分脱氢以产生FCDh流出物34。FCDh流出物34可以包括比裂化气体28中的一氧化碳浓度更高的一氧化碳浓度。第二烃进料32、FCDh系统30和FCDh流出物34可以具有本文先前分别针对第二烃进料32、FCDh系统30和FCDh流出物34描述的任何特征、特性或性能。该方法还可以包括将FCDh流出物34的至少一部分引入分离系统40，将FCDh流出物34的至少一部分与分离系统40上游的裂化气体28混合，或两者。将FCDh流出物34的一部分引入分离系统40，将FCDh流出物34的一部分与裂化气体28混合，或两者，可以增加加氢进料42中的一氧化碳浓度。该方法还可以包括使加氢进料42在乙炔加氢单元50中与乙炔加氢催化剂接触，所述接触使得加氢进料42中至少一部分乙炔发生加氢，以产生加氢流出物52。加氢进料42、乙炔加氢单元50和加氢流出物52可以具有本文先前分别针对加氢进料42、乙炔加氢单元50和加氢流出物52描述的任何特征、性质或特性。由于FCDh流出物34的一部分导致的加氢进料42中的CO浓度升高可以降低了乙炔加氢的反应速率，而与温度无关。当FCDh流出物34的一部分未被引入分离系统40、未与裂化气体28混合，或两者时，乙炔加氢单元50可在相对于正常操作温度的升高温度下操作，使得加氢流出物52中的乙炔浓度可低于阈值乙炔浓度。
在前述方法的一些实施方案中，在将FCDh流出物的一部分引入分离系统、将一部分FCDh流出物与裂化气体混合，或两者期间，加氢流出物中的乙炔浓度可能不会增加到高于阈值乙炔浓度。在任何前述方法中，阈值乙炔浓度可以小于或等于2.0ppmv，或小于或等于1.0ppmv。
在前述方法的一些实施方案中，乙炔加氢单元50可以至少包括第一加氢反应器150和第一加氢反应器150下游的第二加氢反应器160，并且乙炔加氢单元50的升高温度可足以在即将整合一部分FCDh流出物34之前将第一加氢反应器150中的乙炔转化率增加至大于阈值乙炔转化率，所述阈值乙炔转化率是在整合FCDh流出物的部分之前第一加氢反应器中的最小乙炔转化率，在高于所述最小乙炔转化率时，加氢流出物中的乙炔浓度在整合FCDh流出物的一部分之后保持低于或等于阈值乙炔浓度。在一些实施方案中，分离系统40可以是前端脱丙烷塔(FEDP)，并且对于小于或等于1/12的流量比，第一加氢反应器150中的阈值乙炔转化率可以大于或等于0.95，并且流量比如本文先前所定义。在一些实施方案中，分离系统40可以是前端脱丙烷塔，流量比可为1/12至1/2，并且第一加氢反应器150中的阈值乙炔转化率可以大于或等于由等式1确定的值：
Min[(-0.00024×CCO+(0.5×R)+0.942),0.99] 等式1
其中CCO是由以加氢进料的体积百万分率计的裂化气体贡献的加氢进料42中的一氧化碳浓度，并且R是流量比。在一些实施方案中，分离系统40可以是前端脱乙烷器(FEDE)，并且对于小于或等于1/2的流量比，第一加氢反应器150中的阈值乙炔转化率可以大于或等于0.99。
本文公开的方法的任何实施方案还可另外包括其中在将FCDh流出物34的一部分整合到分离系统40和乙炔加氢单元50中之后，将乙炔加氢单元50返回到正常操作条件，其中第一加氢反应器150中的乙炔转化率保持在85％至95％、或88％至92％的范围内。乙炔加氢单元50可以通过增加或降低加氢进料42的温度、增加或减少蒸汽裂化系统20中产生的CO的量或两者来调节乙炔加氢单元50的操作条件而返回到正常操作条件。
在一些实施方案中，FCDh流出物34可以以小于整个FCDh流出物料流34的离散部分逐渐引入分离系统40，与裂化气体28混合，或两者。在一些实施方案中，当流量比大于约1/12时，FCDh流出物34可逐渐整合到分离系统40中。随着FCDh流出物34的每个离散部分被引入分离系统40，与裂化气体28混合，或两者，FCDh流出物34的剩余部分可通过FCDh流出物再循环36再循环回到FCDh系统30或返回与FCDh系统30上游的第二烃进料32混合。本文公开的任何方法可包括将FCDh流出物34的第一部分引入分离系统40，将FCDh流出物34的第一部分与分离系统40上游的裂化气体28混合，或两者，其中将FCDh流出物34的第一部分引入至分离系统40，将FCDh流出物34的第一部分与裂化气体28混合，或两者，增加了加氢进料42中的CO浓度并降低乙炔加氢单元50中的乙炔转化率。
该方法还可包括通过FCDh流出物再循环36将FCDh流出物34的剩余部分再循环回到FCDh系统30。该方法可包括增加乙炔加氢单元50的温度以将乙炔加氢单元50中(诸如乙炔加氢单元50的第一加氢反应器150中)的乙炔转化率增加至高于阈值乙炔转化率。乙炔加氢单元50的温度可以通过增加传送到乙炔加氢单元50的加氢进料42的温度来增加。该方法还可包括将FCDh流出物34的至少第二部分传送至分离系统40，将FCDh流出物34的至少第二部分与裂化气体28和分离系统40上游的FCDh流出物34的第一部分混合，或两者，其中整合FCDh流出物34的至少第二部分进一步增加了加氢进料42中的CO浓度并进一步降低乙炔加氢单元50中的乙炔转化率。FCDh流出物34的另外部分，诸如第三部分、第四部分、第五部分和其他部分，也可以被整合到分离系统40和乙炔加氢单元50中，FCDh流出物34的每一部分之前是增加第一加氢反应器150中乙炔转化率的步骤。在一些实施方案中，由FCDh流出物34贡献的加氢进料42的一部分的质量流量可以大于由裂化气体28贡献的加氢进料42的一部分的质量流量的0％且小于或等于12％。在一些实施方案中，由FCDh流出物34贡献的加氢进料42的一部分的质量流量可以是由裂化气体28贡献的加氢进料42的一部分的质量流量的4％至12％或4％至8％。
替代地或另外地，在一些实施方案中，传送到分离器40的FCDh流出物34的一部分中C3和C3-成分的质量流量可以大于用于具有FEDP配置的流出物处理系统38的裂化气体28中C3和C3-成分的质量流量的0％并且小于或等于12％。在一些实施方案中，传送到分离器40的FCDh流出物34的一部分中C3和C3-成分的质量流量可以是用于具有FEDP配置的流出物处理系统38的裂化气体28中的C3和C3-成分的质量流量的4％至12％或甚至4％至8％。在一些实施方案中，传送到分离器40的FCDh流出物34的一部分中C2和C2-成分的质量流量可以大于用于具有FEDE配置的流出物处理系统38的裂化气体28中C2和C2-成分的质量流量的0％并且小于或等于12％。在一些实施方案中，传送到分离器40的FCDh流出物34的一部分中C2和C2-成分的质量流量可以是用于具有FEDE配置的流出物处理系统38的裂化气体28中的C2和C2-成分的质量流量的4％至12％或甚至4％至8％。
在一些实施方案中，该方法可包括在蒸汽裂化系统20中裂化第一烃进料22的至少一部分以产生裂化气体28并在分离系统40中将裂化气体28至少分离成加氢进料42和贫乙炔流44。第一烃进料22、蒸汽裂化系统20、裂化气体28、分离系统40和加氢进料42可具有本文先前分别针对第一烃进料22、蒸汽裂化系统20、裂化气体28、分离系统40或加氢进料42描述的任何特征、性质或特性。加氢进料42可至少包括乙炔、CO、氢气和至少一种产物。该方法还可包括使加氢进料42在至少包括第一加氢反应器150和第二加氢反应器160的乙炔加氢单元50中与乙炔加氢催化剂接触，所述接触使得加氢进料42中乙炔的至少一部分发生加氢以产生加氢流出物52。该方法还可包括提高加氢进料42的温度，使得第一加氢反应器150中的乙炔转化率大于或等于阈值乙炔转化率，所述阈值乙炔转化率是在整合FCDh流出物34的一部分之前第一加氢反应器150中的最小乙炔转化率，在高于所述最小乙炔转化率时，加氢流出物52中的乙炔浓度在整合FCDh流出物34的一部分之后保持低于或等于阈值乙炔浓度。该方法可包括在FCDh系统30中使第二烃进料32的至少一部分脱氢以产生FCDh流出物34，FCDh流出物34的CO浓度大于裂化气体28中的CO浓度。第二烃进料32、FCDh系统30和FCDh流出物34可以具有本文先前分别针对第二烃进料32、FCDh系统30和FCDh流出物34描述的任何特征、特性或性能。该方法还可包括将FCDh流出物34的至少一部分引入分离系统40，将FCDh流出物34的至少一部分与分离系统40上游的裂化气体28混合，或两者，其中将FCDh流出物34的一部分引入分离系统40，将FCDh流出物34的一部分与裂化气体28混合，或两者，增加了加氢进料42中的CO浓度。由于FCDh流出物34的一部分导致的加氢进料42中的CO浓度升高可以降低了乙炔加氢的反应速率，而与温度无关。当FCDh流出物34的一部分未被引入分离系统40、未与裂化气体28混合，或两者时，乙炔加氢单元50相对于正常操作温度的升高温度可以保持加氢流出物52中的乙炔浓度小于或等于阈值乙炔浓度。
在一些实施方案中，在将一部分FCDh流出物34引入分离系统40、将一部分FCDh流出物34与裂化气体28混合，或两者期间，加氢流出物52中的乙炔浓度可能不会增加到高于阈值乙炔浓度。在任何前述方法中，阈值乙炔浓度可以小于或等于2.0ppmv，或小于或等于1.0ppmv。
在一些实施方案中，分离系统40可以是前端脱丙烷塔，并且对于小于或等于1/12的流量比，第一加氢反应器150中的阈值乙炔转化率可以大于或等于0.95，并且流量比如本文先前所定义。在一些实施方案中，分离系统40可以是前端脱丙烷塔，流量比可为1/12至1/2，并且第一加氢反应器150中的阈值乙炔转化率可以大于或等于由等式1确定的值：
min[-0.00024×CCO+(0.5×R)+0.942,0.99] 等式1
其中CCO是由以加氢进料的体积百万分率计的裂化气体贡献的加氢进料42中的一氧化碳浓度，并且R是流量比。在一些实施方案中，分离系统40可以是前端脱乙烷器，并且对于小于或等于1/2的流量比，第一加氢反应器150中的阈值乙炔转化率可以大于或等于0.99。
实施例
通过以下实施例将另外阐明本公开的实施方案，这些实施方案不应解释为对本发明所描述的公开和/或要求保护的实施方案的限制。
实施例1：FCDh流出物的生产和分析
在实施例1中，生产FCDh流出物并分析关于C3+化合物和C3-化合物的组成。丙烷脱氢在改进的Davison循环提升管(DCR)导引单元中进行，其中原位燃料燃烧在再生段中进行。将大约4100克负载型Ga-Pt催化剂装载到循环系统中，并且计算出在任何给定时间反应器中有大约90克催化剂。提升管(反应器)的入口温度控制在630℃，并且压力设定为90千帕(kPa)(13psig或191kPa/27.7psia的绝对压力)的表压。将高纯度丙烷注入系统以实现约3.5每小时的丙烷重时空速(WHSV)。氮气(N2)主要作为催化剂的载气共同进料到系统中。丙烷的分压约为约30kPa(4.3psig)的表压。催化剂再生的温度范围在700℃和750℃之间。高纯度甲烷(CH4)用作再生器中的燃料气体，并以50标准升/小时的速率注入。
将反应器系统操作一段足以达到稳态操作的时间，在该时间点收集来自反应器系统的FCDh流出物的样品并使用本领域已知的技术分析组成。特别地，分析FCDh流出物以确定CO、二氧化碳(CO2)、C2和C2-化合物(包括氢气)以及C3化合物的浓度。下表1中提供了结果。
表1
再生器中的燃料气体 高纯度CH4
CO(ppmv) 1178
CO2(ppmv) 88
C2、C2-和H2(摩尔％) 30.6
C3(摩尔％) 69.3
数据显示FCDh流出物中的CO浓度可以远大于乙炔加氢单元的典型加氢进料中的CO浓度，加氢进料仅包含来自蒸汽裂化系统的裂化气体。对于前端脱乙烷塔(FEDE)配置和前端脱丙烷塔(FEDP)配置，在表2中提供了当仅将裂化气体引入分离器时，加氢进料中CO的典型浓度。此外，FCDh流出物中的乙炔浓度低于50ppmv。因此，发现该乙炔浓度比没有整合FCDh系统的蒸汽裂化系统中的乙炔转化器的进料流中的乙炔浓度低几个数量级。下表2提供了仅将裂化气体引入分离器时加氢进料中乙炔的典型浓度。表2提供了前端脱乙烷塔(FEDE)和前端脱丙烷塔(FEDP)配置的数据。
表2
实施例2 FCDh和蒸汽裂化整合的建模
使用对于乙炔加氢单元良好实践的经验模型来评估当来自FCDh系统的FCDh流出物与来自蒸汽裂化系统的裂化气体混合时乙炔加氢单元中的乙炔转化率变化。对FCDh流出物与裂化气体的比率、裂化气体中的CO水平、乙炔加氢单元的各个乙炔加氢反应器之间的转化率分流以及分离系统配置的变化进行了研究。在经验模型中，为方便起见，FCDh流出物中的CO浓度设定为1200ppmv。FCDh流出物中的乙炔浓度由于其超低浓度而未包括在内。
模型中使用的乙炔加氢单元具有三个串联加氢反应器(A、B、C)的配置，每个加氢反应器具有等效的反应器尺寸，这对于FEDP工艺配置来说是典型的。反应器A(第一加氢反应器)进行大部分乙炔转化，并且反应器B完成剩余的转化。反应器C通常是一个精制床，以防止加氢流出物超出乙炔浓度的规格。加氢流出物中阈值乙炔浓度设定为小于1ppmv。将反应器A、B、C中的乙炔转化率分流设定为目标值，以确定入口温度。用于模型中来自蒸汽裂化器的裂化气体的组成提供于下表3中。
表3
乙炔加氢单元的总GHSV为5000hr-1，不含FCDh流出物。实施例1中FCDh流出物的组成用作模型预测中FCDh流出物的组成。
在引入FCDh流出物之前，乙炔加氢单元通常在用于具有FEDP配置的蒸汽裂化系统的第一加氢反应器(反应器A)和第二加氢反应器(反应器B)之间以90％:10％的转化率分流操作。第三加氢反应器(反应器C)通常可以作为精制床存在。如果FCDh系统启动并且将FCDh流出物引入以与来自蒸汽裂化系统的裂化气体混合，并且将所得加氢进料传送到第一加氢反应器而不调节操作条件，则第一加氢反应器中的乙炔转化率将由于混合料流中的较高CO浓度而降低。如果第一加氢反应器中的转化率低于85％，则产生具有高于所需乙炔浓度的不合格乙烯的风险增加(例如，乙炔从乙炔加氢单元中突破)。因此，通过在将FCDh流出物引入与裂化气体混合之前提高加氢进料的入口温度来增加第一加氢反应器中的乙炔转化率，以确保混合产物料流的乙炔转化率将为至少85％。
首先使用包含来自蒸汽裂化系统的裂化气体的C3和C3-成分(在表3中提供)和FCDh流出物的C3和C3-成分(在实施例1的表1中提供)的混合料流进行建模。混合料流中的C3和C3-馏分是所关注的加氢进料。确定传送到第一加氢反应器的加氢进料的入口温度以在第一加氢反应器中达到85％乙炔转化率以用于混合料流。第二加氢反应器和第三加氢反应器的入口温度设定为比第一加氢反应器的入口温度低2℃。用于处理混合料流的加氢进料的相同入口温度用于确定在引入FCDh流出物之前对于仅裂化气体情况(仅来自蒸汽裂化系统的加氢进料)第一加氢反应器中乙炔的安全操作转化率(阈值乙炔转化率)。
在实施例2中，对于裂化气体中不同的CO浓度，确定在引入FCDh流出物之前在第一加氢反应器中乙炔的最小安全操作转化率(阈值乙炔转化率)，以便在引入FCDh流出物之后在第一加氢反应器中实现至少85％的乙炔转化率。CO浓度以50ppmv的间隔从50ppmv变化到300ppmv。图6显示了在即将整合FCDh流出物之前第一加氢反应器中的阈值乙炔转化率(y轴)，这导致在整合FCDh流出物之后在第一加氢反应器中保持至少85％的乙炔转化率作为由裂化气体贡献的加氢进料中的CO浓度的函数。低于85％的乙炔转化率，存在乙炔可能突破以产生不合格乙烯产物料流的高可能性。在图6中，数据系列602是作为由裂化气体贡献的加氢进料中CO浓度的函数的阈值乙炔转化率，其中由FCDh流出物贡献的加氢进料的一部分的流量等于由裂化气体贡献的加氢进料的一部分的流量的8％(按质量计)。数据系列604是作为由裂化气体贡献的加氢进料中CO浓度的函数的阈值乙炔转化率，其中由FCDh流出物贡献的加氢进料的一部分的流量等于由裂化气体贡献的加氢进料的一部分的流量的12％(按质量计)。为了确保在引入FCDh流出物的一部分之后没有不合格的乙烯，第一加氢反应器中的乙炔转化率对于8％的流量比应在图6中的数据系列602之上或上方，或者对于12％的流量比应在图6中的数据系列604之上或上方。可以绘制直线612，其中线612上的所有点都在数据系列602之上，并且可以绘制直线614，其中线614上的所有点都在数据系列604之上。因此，对于8％或更小的流量比，线612上或线612上方的任何点将总是具有大于阈值乙炔转化率的第一加氢反应器中的乙炔转化率。因此，对于12％或更小的流量比，线614上或线614上方的任何点将总是具有大于阈值乙炔转化率的第一加氢反应器中的乙炔转化率。对于流量比R<1/2的给定整合的FCDh-蒸汽裂化系统，所需的最小乙炔转化率可以由以下再次提供的等式1中的简单线性关系表示。
Min[(-0.00024×CCO+(0.5×R)+0.942),0.99] 等式1
其中CCO是由以加氢进料的体积百万分率计的裂化气体贡献的加氢进料42中的一氧化碳浓度，并且R是流量比。因此，可以提高乙炔加氢单元的温度以将乙炔转化率增加到高于使用等式1计算的转化率。在第一加氢反应器中的这种增加的乙炔转化率可以确保在将来自FCDh流出物的小于来自裂化气体的加氢进料的流量的1/2的一部分加氢进料引入分离系统或与裂化气体混合之后，乙炔转化率将保持在85％以上。
实施例3：FEDE配置中FCDh和蒸汽裂化的整合的建模以保持第一反应器中的乙炔 转化率大于96.5％
对于实施例3，对包括与具有FEDE配置的蒸汽裂化系统整合的FCDh系统的用于生产烯烃的整合工艺进行建模，以用于保持第一加氢反应器中的乙炔转化率大于96.5％(低于该转化率，乙炔很可能将突破以使乙烯不符合规格)。根据实施例2中所述的工艺进行建模。对于实施例3，FEDE配置的流量比R等于4％。参考图7，在整合FCDh流出物之后导致维持至少96.5％乙炔转化率的第一加氢反应器中的阈值乙炔转化率作为加氢进料中的裂化气体贡献的CO浓度的函数提供。结果表明，在通常实践的CO范围内，第一加氢反应器中的乙炔转化率大于或等于99％可确保在FCDh流出物整合之后乙炔转化率维持至少96.5％。
应注意，所附权利要求书中的一项或多项利用术语“其中”作为过渡短语。出于定义本发明的目的，应注意，此术语在权利要求中引入为开放的过渡短语，其用于引入结构的一系列特征的引述并且应以与更多常用开放的前导术语“包含”相同的方式解释。
通常，本文所述的用于生产系统的整合工艺10的任何系统单元的“入口端口”和“出口端口”指代系统单元中的开口、孔、通道、开孔、间隙或其他相似机械特征。举例来说，入口端口允许材料进入特定系统单元并且出口端口允许材料从特定系统单元离开。通常，出口端口或入口端口将定义整合工艺10的系统单元的区域，管道、导管、管子、软管、材料输送管线或相似机械特征附接到所述区域，或定义另一个系统单元直接附接到的系统的一部分。虽然入口端口和出口端口在本文中有时可描述为功能性地操作，但是其可具有类似或相同物理特性，并且其在可操作系统中的相应功能不应被解释为限制其物理结构。
对于本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行各种修改和变化。因为本领域的技术人员可进行并入本发明的精神和实质的所公开的实施方案的修改组合、子组合和变化，所以本发明应被解释为包括在所附权利要求书以及其等效物的范围内的所有事物。

Claims (15)

1.一种操作用于生产烯烃的整合系统的乙炔加氢单元的方法，所述方法包括：
在分离系统中将来自第一烯烃生产工艺的第一工艺流出物至少分离成加氢进料和贫乙炔流，所述加氢进料至少包含乙炔、一氧化碳和氢气；
以下中的一者或两者：
将来自第二烯烃生产工艺的第二工艺流出物的至少一部分引入所述分离系统；或
将所述第二工艺流出物的所述至少一部分与所述分离系统上游的所述第一工艺流出物混合；
其中将所述第二工艺流出物的所述部分引入所述分离系统、将所述第二工艺流出物的所述部分与所述第一工艺流出物混合，或两者，增加所述加氢进料中的一氧化碳浓度；
使所述加氢进料在所述乙炔加氢单元中与乙炔加氢催化剂接触，所述接触使得所述加氢进料中所述乙炔的至少一部分发生加氢以产生加氢流出物，其中：
所述加氢进料中一氧化碳的浓度升高使所述乙炔加氢的反应速率降低，其中所述反应速率的所述降低与温度无关；
所述加氢进料中一氧化碳的所述浓度升高是由于所述第二工艺流出物的所述部分导致；并且
所述乙炔加氢单元在相对于正常操作温度的升高温度下操作，其中当所述第二工艺流出物的所述部分未被引入所述分离系统、未与所述第一工艺流出物混合，或两者时，出现正常操作温度，并且其中所述加氢流出物中的乙炔浓度低于阈值乙炔浓度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述第二工艺流出物的所述部分引入所述分离系统、将所述第二工艺流出物的所述部分与所述第一工艺流出物混合，或两者期间，所述加氢流出物中的所述乙炔浓度不会增加到高于所述阈值乙炔浓度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述阈值乙炔浓度小于或等于2.0ppmv，或小于或等于1.0ppmv。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中：
所述乙炔加氢单元至少包括第一加氢反应器和所述第一加氢反应器下游的第二加氢反应器；并且
所述乙炔加氢单元的所述升高温度足以在即将整合所述第二工艺流出物的所述部分之前将所述第一加氢反应器中的乙炔转化率增加至大于阈值乙炔转化率，所述阈值乙炔转化率是在整合所述第二工艺流出物的所述部分之前所述第一加氢反应器中的最小乙炔转化率，在高于所述最小乙炔转化率时，所述加氢流出物中的所述乙炔浓度在整合所述第二工艺流出物的所述部分之后保持低于或等于所述阈值乙炔浓度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述分离系统为前端脱丙烷塔，并且对于小于或等于1/12的流量比，所述第一加氢反应器中的所述阈值乙炔转化率大于或等于0.95，其中所述流量比是由所述第二工艺流出物贡献的所述加氢进料的一部分的质量流量除以由所述第一工艺流出物贡献的所述加氢进料的另一部分的质量流量。
6.根据权利要求4所述的方法，其中：
所述分离系统为前端脱丙烷塔；
流量比为1/12至1/2，所述流量比是由所述第二工艺流出物贡献的所述加氢进料的一部分的质量流量除以由所述第一工艺流出物贡献的所述加氢进料的另一部分的质量流量；并且
所述第一加氢反应器中的所述阈值乙炔转化率大于或等于由min[(-0.00024*CCO+0.5*R+0.942),0.99]计算出的值，其中CCO是由以所述加氢进料的体积百万分率计的裂化气体贡献的所述加氢进料中的一氧化碳浓度，并且R是所述流量比。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述分离系统为前端脱乙烷塔，并且对于小于或等于1/2的流量比，所述第一加氢反应器中的所述阈值乙炔转化率大于或等于0.99，其中所述流量比是由所述第二工艺流出物贡献的所述加氢进料的一部分的质量流量除以由所述第一工艺流出物贡献的所述加氢进料的另一部分的质量流量。
8.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：
将所述第二工艺流出物的第一部分引入所述分离系统、将所述第二工艺流出物的所述第一部分与所述分离系统上游的所述第一工艺流出物混合，或两者，其中将所述第二工艺流出物的所述第一部分引入所述分离系统、将所述第二工艺流出物的所述第一部分与所述第一工艺流出物混合，或两者，增加所述加氢进料中的所述一氧化碳浓度并降低所述乙炔加氢单元中的乙炔转化率；
将所述第二工艺流出物的剩余部分循环回到所述第二烯烃生产工艺；
提高所述乙炔加氢单元的温度以提高所述乙炔加氢单元中的所述乙炔转化率；以及
将所述第二工艺流出物的至少第二部分传送至所述分离系统、将所述第二工艺流出物的至少第二部分与所述第一工艺流出物和所述分离系统上游的所述第二工艺流出物的所述第一部分混合，或两者，其中整合所述第二工艺流出物的所述至少第二部分进一步使所述加氢进料中的所述一氧化碳浓度增加并降低所述乙炔加氢单元中的所述乙炔转化率。
9.根据权利要求8所述的方法，其中由所述第二工艺流出物的所述第一部分贡献的烃进料的一部分的质量流量大于由所述第一工艺流出物贡献的所述加氢进料的另一部分的质量流量的0％且小于或等于12％。
10.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括在引入所述第二工艺流出物的所述至少一部分之前，增加所述第一工艺流出物的一氧化碳浓度。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括在引入所述第二工艺流出物的所述部分之后，降低所述第一工艺流出物中的一氧化碳浓度。
12.根据权利要求4所述的方法，其中所述乙炔加氢单元至少包括所述第二加氢反应器下游的第三加氢反应器。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述加氢进料包含至少一种产物，所述至少一种产物包括乙烯、丙烯、甲烷、乙烷、丙烷或它们的组合中的一种或多种。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一工艺流出物是来自蒸汽裂化系统的裂化气体，并且所述第二工艺流出物是来自流化催化脱氢FCDh系统的流化催化裂化流出物。
15.一种操作整合来自流化催化脱氢FCDh系统的流化催化脱氢FCDh流出物的蒸汽裂化系统的乙炔加氢单元的方法，所述方法包括：
在蒸汽裂化单元中裂化第一烃进料的至少一部分以产生裂化气体；
在分离系统中将所述裂化气体至少分离成加氢进料和贫乙炔流，所述加氢进料至少包含乙炔、一氧化碳、氢气和至少一种产物；
使所述加氢进料在至少包括第一加氢反应器和第二加氢反应器的所述乙炔加氢单元中与乙炔加氢催化剂接触，所述接触使得所述加氢进料中所述乙炔的至少一部分发生加氢以产生加氢流出物；
提高所述加氢进料的温度，使得所述第一加氢反应器中的乙炔转化率大于或等于阈值乙炔转化率，所述阈值乙炔转化率是在整合所述FCDh流出物的一部分之前所述第一加氢反应器中的最小乙炔转化率，在高于所述最小乙炔转化率时，所述加氢流出物中的所述乙炔浓度在整合所述FCDh流出物的所述部分之后保持低于或等于所述阈值乙炔浓度；以及
在所述FCDh系统中使第二烃进料的至少一部分脱氢以产生所述FCDh流出物，所述FCDh流出物的一氧化碳浓度大于所述裂化气体中的一氧化碳浓度；
将所述FCDh流出物的至少一部分引入所述分离系统、将所述FCDh流出物的至少一部分与所述分离系统上游的所述裂化气体混合，或两者，其中将所述FCDh流出物的所述部分引入所述分离系统、将所述FCDh流出物的所述部分与所述裂化气体混合，或两者，增加所述加氢进料中的一氧化碳浓度，其中
由所述FCDh流出物的所述部分导致的所述加氢进料中一氧化碳的浓度升高使所述乙炔加氢的反应速率降低，其中所述反应速率的所述降低与温度无关；
所述乙炔加氢单元相对于正常操作温度的升高温度保持所述加氢流出物中的所述乙炔浓度小于或等于阈值乙炔浓度，其中当所述FCDh流出物的所述部分未被引入所述分离系统、未与所述裂化气体混合，或两者时，出现正常操作温度。
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