CN114555545A - 由混合的c4联合生产高纯度异丁烷和丁烯-1 - Google Patents

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Abstract

所公开的系统和方法可以用于由具有不同起始组成的混合的C4流生产高纯度异丁烷流和高纯度1‑丁烯流。

Description

由混合的C4联合生产高纯度异丁烷和丁烯-1
技术领域
本文的实施方案涉及用于联合生产(联产，co-production)异丁烷和1-丁烯的方法和系统。
背景技术
已经公开了由混合的C4流生产高纯度异丁烯流的各种方法。这些方法中的许多方法包括异丁烯的醚化以生产甲基叔丁基醚(MTBE)，其可以与剩余的C4分离，然后回裂化(back-crack)以形成纯异丁烯流。这样的方法可能例如在US5628880和US5321163等中被公开。
MTBE形式的异丁烯的分离允许丁烯(1-丁烯和2-丁烯)的分离和回收。
发明内容
据发明人所知，还没有提供用于联合生产高纯度异丁烷流和高纯度1-丁烯流的现有方法。
在一个方面，本文的实施方案涉及一种用于联合生产高纯度异丁烷流和高纯度1-丁烯流的方法。所述方法可以包括提供第一混合的C4流和第二混合的C4流，其各自包含异丁烯、异丁烷、1-丁烯和2-丁烯，并且其中第一混合的C4流具有比第二混合的C4流更高的异丁烷浓度。可以将第一混合的C4流和作为反应物或选择剂(selectivator)的甲醇进料至第一反应系统，以将其内含有的异丁烯转化为甲基叔丁基醚或异丁烯二聚体。可以将第二混合的C4流和作为反应物或选择剂的甲醇进料至第二反应系统，以将其内含有的异丁烯转化为甲基叔丁基醚或异丁烯二聚体。然后所述方法可以包括在包括水洗系统的第一分离系统中分离来自第一反应系统的流出物，以回收包含1-丁烯、2-丁烯、异丁烷的第一轻质物流、第一甲醇+水流以及包含甲基叔丁基醚或异丁烯二聚体的第一重质物流。此外，所述方法包括在包括水洗系统的第二分离系统中分离来自第二反应系统的流出物，以回收包含1-丁烯、2-丁烯和异丁烷的第二轻质物流、第二甲醇+水流以及包含甲基叔丁基醚或异丁烯二聚体的第二重质物流。然后第一甲醇+水流和第二甲醇+水流可以进料至甲醇回收系统以将甲醇与水分离，以及使该甲醇的至少一部分返回至第一反应系统和第二反应系统中的任一个或两个。第二轻质物流可以进料至分离系统，以回收含异丁烷的流、1-丁烯流以及包含正丁烷和2-丁烯的第一重质C4流。含异丁烷的流和第一轻质物流可以进料至分离系统以回收异丁烷流以及包含正丁烷和2-丁烯的第二重质C4流。
在另一个方面，本文公开的实施方案涉及一种用于联合生产高纯度异丁烷和高纯度1-丁烯流的系统。所述系统包括第一混合的C4进料流和第二混合的C4进料流，其各自包含异丁烯、异丁烷、1-丁烯和2-丁烯。第一混合的C4流可以具有比第二混合的C4流更高的异丁烷浓度。所述系统还包括第一甲醇进料流和第二甲醇进料流。第一反应系统被配置成接收第一混合的C4流和第一甲醇流并且使第一混合的C4流和作为反应物或选择剂的甲醇反应，从而将其内含有的异丁烯转化为甲基叔丁基醚或异丁烯二聚体。第二反应系统被配置成接收第二混合的C4流和第二甲醇流并且使第二混合的C4流和作为反应物或选择剂的甲醇反应，从而将其内含有的异丁烯转化为甲基叔丁基醚或异丁烯二聚体。所述系统还包括第一分离系统(包括水洗系统)，其用于分离来自第一反应系统的流出物以回收包含1-丁烯、2-丁烯、异丁烷的第一轻质物流、第一甲醇+水流以及包含甲基叔丁基醚或异丁烯二聚体的第一重质物流；以及第二分离系统(包括水洗系统)，其用于分离来自第二反应系统的流出物以回收包含1-丁烯、2-丁烯、异丁烷的第二轻质物流、第二甲醇+水流以及包含甲基叔丁基醚或异丁烯二聚体的第二重质物流。设置了共用甲醇回收系统和流动管线，共用甲醇回收系统用于接收第一甲醇+水流和第二甲醇+水流以将甲醇与水分离，流动管线用于将甲醇的至少一部分返回至第一反应系统和第二反应系统中的任一个或两个；第一轻质物分离系统，其用于接收第二轻质物流和回收含异丁烷的流、1-丁烯流以及包含正丁烷和2-丁烯的第一重质C4流。第二轻质物分离系统被配置用于接收第一轻质物流和用于回收异丁烷流以及包含正丁烷和2-丁烯的第二重质C4流。
根据以下描述和所附权利要求，其他方面和优点将是明显的。
附图说明
图1是根据本文实施方案的用于联合生产异丁烷和1-丁烯的系统的简化工艺流程图。
图2是根据本文实施方案的用于联合生产异丁烷和1-丁烯的系统的简化工艺流程图。
图3是根据本文实施方案的用于联合生产异丁烷和1-丁烯的系统的简化工艺流程图。
图4是根据本文实施方案的用于联合生产异丁烷和1-丁烯的系统的简化工艺流程图。
具体实施方式
本文的实施方案涉及用于联合生产异丁烷和1-丁烯的方法和系统。更具体地，本文的实施方案涉及由混合的C4流生产高纯度异丁烷和1-丁烯流。甚至更具体地，本文的实施方案涉及由来自RFCC/FCC和/或蒸汽裂化装置(SCU)的混合C4原料同时生产高纯度1-丁烯流和异丁烷流。
多种上游生产方法可以用来产生C4流，如流化催化裂化(FCC)装置、渣油硫化催化裂化装置(RFCC)、蒸汽裂化器、热解装置(利用或不利用蒸汽的热裂化)，以及可以使用多种产生混合的C4的其他方法。由这些装置产生的混合的C4流可以包括异丁烯、异丁烷、1-丁烯、2-丁烯、正丁烷和丁二烯以及其他组分。
在产生类似化学化合物的同时，这些上游C4生产系统产生具有各种C4化合物的不同组成混合物的流。例如，FCC或RFCC混合的C4可以具有比从蒸汽裂化器丁二烯生产过程中回收的提余液-1(例如<5重量％或<3重量％的异丁烷)显著更高的异丁烷浓度(例如，>20重量％或>25重量％)。同时，FCC/RFCC C4中的异丁烯浓度比蒸汽裂化器C4显著更低(如RFCC的<25或30重量％，相比于蒸汽裂化器C4的>35或40重量％)。同样，各自(FCC/RFCC相比于蒸汽裂化器)在1-丁烯的浓度方面可能具有差异(如小于20或15重量％，相比于大于35或40重量％)。此外，FCC/RFCC混合的C4的二烯含量比蒸汽裂化器提余液-1显著更高(如0.3重量％或3,000ppmw，相比于40ppmw)。
期望将混合的C4分离成各种产物流，如异丁烷流和1-丁烯流，本领域技术人员可以简单地将各种C4流中的每一种混合以进行共处理。然而，本发明人已经发现，基于流之间的组成上的差异，这些原料应该在并行反应系列装置(train)中分开处理，这包括集成反应系列装置的共用设备，以产生所需的高纯度异丁烷和高纯度1-丁烯产物。使用并行反应系列装置提供用于回收提余液-2流、混合的C4流，其中从每个反应系列装置中有效除去异丁烯，并允许操作员优化对于异丁烷和1-丁烯纯化所需的设备尺寸设计和相关动力消耗。来自FCC/RFCC反应系列装置的提余液-2将具有相对较高的异丁烷浓度和较低的1-丁烯浓度。相比之下，来自蒸汽裂化器反应系列装置的提余液-2将具有显著更高的1-丁烯浓度和更低的异丁烷浓度。
在两个反应系列装置中，异丁烯可以通过反应系列装置中的二聚和/或转化为甲基叔丁基醚从单独的提余液2流中除去(如本文所使用的，系列装置1＝FCC/RFCC C4转化，而系列装置2＝蒸汽裂化器C4转化)。每个系列装置中的反应器配置对于所提供的上游C4进料可以是特定的，被定制以满足对于转化异丁烯的需要。此外，已发现，产物分离的适当集成可以提供高纯度异丁烷流。即使蒸汽裂化器C4进料具有相对低的异丁烷含量，但是添加到FCC/RFCC提余液流中的额外异丁烷也提供高纯度异丁烷产物流。
当反应系统产生异辛烯(异丁烯二聚体)时，可以将在两个反应系列装置中产生的异辛烯合并，纯化以除去含氧化合物，然后如果需要，输送至饱和反应器以将异辛烯转化为异辛烷。异丁烯二聚体也可以可选地用于烷基化。例如，当反应系统产生甲基叔丁基醚(MTBE)时，MTBE可以被回裂化以形成高纯度异丁烯流。
反应器系列装置(系列装置1和系列装置2)可以各自使用甲醇作为反应物(以生产MTBE)或作为选择剂(用于选择性二聚)。来自每个反应器系列装置的提余液流可以独立地水洗以除去甲醇。然后可以将所得的水/甲醇流进料到共用甲醇回收系统以提供甲醇再循环和洗涤水再循环。
如上所指出的，反应器系列装置的配置可以被设计为基于对单独系列装置的C4供应提供效率。例如，具有较高的初始异丁烯浓度的反应器系列装置可以在一个固定床反应器或一系列固定床反应器中进行处理，并且可以包括中间分离阶段以移出一部分的产物(MTBE或二聚体)，由此为下游反应器中的持续转化提供额外的驱动力。当异丁烯的初始浓度较低时，可以使用或不使用中间分离。在一些实施方案中，可以将上游反应器流出物进料到精处理反应器(其可以是催化蒸馏反应器)中，从而提供任何剩余异丁烯的同时反应以及二聚体/MTBE产物与剩余的C4组分(包括正丁烷、异丁烷、1-丁烯和2-丁烯)的分离。催化蒸馏反应器中的催化剂还可以具有对存在的任何丁二烯进行选择性氢化的功能，由此形成额外的丁烯。
现在参考图1，示出了根据本文的实施方案的用于联合生产异丁烷和1-丁烯的系统的简化工艺流程图。可以将具有相对高异丁烷浓度的混合的C4流10(如FCC或RFCC C4流)进料至第一反应系列装置12。反应系列装置12可以用于将其内含有的异丁烯转化为MTBE或异丁烯二聚体(异辛烯)，其包括作为反应物或选择剂进料的甲醇13。包括内部分离(未显示)的反应系列装置12可以产生具有低剩余异丁烯或没有剩余异丁烯的提余液-2流14和重质物(MTBE和/或异辛烯)流16。
类似地，可以将具有相对低异丁烷浓度的混合的C4流20(如蒸汽裂化器C4流)进料至第二反应系列装置22。反应系列装置22可以用于将其内含有的异丁烯转化为MTBE或异丁烯二聚体(异辛烯)，其包括作为反应物或选择剂进料的甲醇23。包括内部分离(未显示)的反应系列装置22可以产生具有低剩余异丁烯或没有剩余异丁烯的提余液-2流24和重质物(MTBE和/或异辛烯)流26。
可以将各自含有MTBE或异辛烯的重质物流16、26合并以形成转化的异丁烯产物流28。二聚体或醚可以进一步处理(未显示)，如经由氢化或回裂化以及其他可能方式，以产生所需的产物。流28还可以包括重质含氧化合物副产物。
提余液-2流14(来自第一反应器系列装置12)可以包括各种C4组分，如异丁烷、1-丁烯、2-丁烯和正丁烷，并且可以是贫异丁烯的或缺少异丁烯的。提余液-2流14还可以包括甲醇和/或其他含氧化合物副产物，如二甲醚。然后可以将提余液-2流14进料至水洗塔30以提取甲醇，从而产生水/甲醇流32和混合的C4流34。
提余液-2流24(来自第二反应器系列装置22)可以包括各种C4组分，如异丁烷、1-丁烯、2-丁烯、丁二烯和正丁烷，并且可以是贫异丁烯的或缺少异丁烯的。提余液-2流24还可以包括甲醇和/或其他含氧化合物副产物，如二甲醚。然后可以将提余液-2流24进料至水洗塔40以提取甲醇，从而产生水/甲醇流42和混合的C4流44。
然后可以将水/甲醇流42、32进料至共用甲醇回收系统50以将甲醇与水分离。回收的水(未显示)可以进料回到水洗系统30、40，并且回收的甲醇可以作为甲醇流13、23进料作为反应系列装置12、22中的反应物或选择剂。新鲜甲醇(未显示)也可以在甲醇回收系统50内供应或直接供应至在反应系列装置12、22内需要的位置的反应器。
可以将混合的C4流44(具有相对高浓度的1-丁烯)进料至分离系统以回收高纯度1-丁烯流。1-丁烯回收系统可以包括重质物塔60，从而将1-丁烯与存在的正丁烷和2-丁烯分离。在一些实施方案中，可以设置反应区(在重质物塔60上游或之内，未显示)以将2-丁烯异构化为1-丁烯。重质物塔60可以产生重质C4流62(包含正丁烷和2-丁烯)和塔顶产物流64(含有异丁烷和1-丁烯)。然后可以将塔顶产物流64进料至1-丁烯轻质物塔70，在那里异丁烷和存在的任何二甲醚可以作为塔顶产物72回收，并且1-丁烯可以作为塔底产物74回收，该塔底产物可以是高纯度1-丁烯流，如具有大于90重量％、95重量％、98重量％或99重量％的1-丁烯浓度。
可以将含有来自反应系列装置2的异丁烷的塔顶产物流72和具有相对高异丁烷浓度的混合的C4流34进料至分离系统，以回收高纯度异丁烷流，如具有大于90重量％、95重量％、98重量％或99重量％的异丁烷浓度。异丁烷回收系统可以包括脱异丁烷塔80，从而将异丁烷与存在的正丁烷和2-丁烯分离。在一些实施方案中，可以设置反应区(在脱异丁烷塔80上游或之内，未显示)以将存在的任何1-丁烯异构化为2-丁烯。脱异丁烷塔80可以产生重质C4流82(包含正丁烷和2-丁烯)和塔顶产物流84(含有异丁烷)。然后可以将塔顶产物流84进料至DME轻质物塔90，在那里可以将异丁烷与存在的任何二甲醚分离。轻质物/DME可以作为塔顶产物92回收，并且异丁烷可以作为塔底产物94回收，该塔底产物可以是高纯度异丁烷流。
根据需要，可以将重质C4流62、82(包含正丁烷和2-丁烯)合并为重质C4产物流95，用于进一步处理或回收。例如，可以分离正丁烷和2-丁烯以提供高纯度2-丁烯流。
在一些实施方案中，异丁烯的初始分离可以经由二聚或经由醚化，如上所述的。图2和图3示出了一种在其中经由二聚来分离异丁烯的系统的简化工艺流程图。尽管两种系统都获得了类似的最终结果，并且可以包括类似的反应器，但是由于不同的进料组成，所以可以针对特定的进料组成或预期的组成范围来优化各个系列装置。
现在参考图2，示出了反应系列装置1(高异丁烷含量)的简化工艺流程图。可以将混合的C4流10和甲醇13进料至二聚反应器101、103，每个反应器都含有用于将异丁烯转化为异丁烯二聚体的选择性二聚催化剂。可以将来自第一二聚反应器101的流出物104进料至第二二聚反应器103用于异丁烯的额外转化。然后可以将来自第二二聚反应器的流出物106进料至催化蒸馏塔108用于异丁烯的额外转化，同时将未反应的较轻质C4组分与所需的二聚体和任何重质含氧化合物副产物分离。根据需要，可以将额外的甲醇109添加到催化蒸馏塔108中。较轻质C4组分可以作为塔顶产物馏分110回收，而二聚体和重质副产物可以作为塔底产物馏分112回收。
塔顶产物馏分110可以包括异丁烷、1-丁烯、2-丁烯和甲醇以及其他组分。然后可以将塔顶产物馏分110进料至水洗塔120以将甲醇与C4烃分离。洗涤水121可以朝向水洗塔120的顶部进料并且以逆流方式与C4烃接触以除去甲醇。C4烃可以作为塔顶产物馏分122从水洗塔120回收，并且甲醇/水混合物可以作为塔底产物馏分124回收。
现在参考图3，示出了反应系列装置2(高异丁烯含量)的简化工艺流程图。可以将混合的C4流20和甲醇23进料至第一二聚反应器201，其含有用于将异丁烯转化为异丁烯二聚体的选择性二聚催化剂。可以将来自第一二聚反应器201的流出物202进料至脱丁烷塔204以将二聚体206与未反应的C4组分208分离，该C4组分与基于C4的进料流20相比是更加贫乏异丁烯的。
然后可以将塔顶产物馏分208(未反应的C4)进料至第二二聚反应器210用于异丁烯的额外转化。然后可以将来自第二二聚反应器的流出物212进料至催化蒸馏塔216用于异丁烯的额外转化，同时将未反应的较轻质C4组分与所需的二聚体和任何重质含氧化合物副产物分离。根据需要，可以将额外的甲醇218添加到催化蒸馏塔108中。较轻质C4组分可以作为塔顶产物馏分220回收，而二聚体和重质副产物可以作为塔底产物馏分222回收。
塔顶产物馏分220可以包括异丁烷、1-丁烯、2-丁烯和甲醇以及其他组分。然后可以将塔顶产物馏分220进料至水洗塔230以将甲醇与C4烃分离。洗涤水232可以朝向水洗塔230的顶部进料并且以逆流方式与C4烃接触以除去甲醇。C4烃可以作为塔顶产物馏分234从水洗塔230回收并且甲醇/水混合物可以作为塔底产物馏分236回收。
然后可以将甲醇/水流124(图2)和236合并并进料至共用甲醇回收系统250。甲醇回收系统250可以包括蒸馏分离和/或膜分离以将水与甲醇分离。如所示的，水/甲醇混合物的蒸馏可以产生塔底产物水流260和塔顶产物甲醇流262。塔底产物水流260中的水可以经由流232、121返回到水洗塔230、120(图2)，而流262中的甲醇可以根据需要如经由流13、23进料至各个反应器(201、210、216、101、103、108)。
在一些实施方案中，可以将包括二聚体和任何重质含氧化合物副产物的重质物流(208、222、124(图2))合并用于进一步处理。在一些实施方案中，重质物流可以合并并在蒸馏塔280中分离以回收二聚体馏分282和重质含氧化合物馏分284，它们中的每一种都可以进一步处理和/或用于燃料掺混(如在汽油、柴油等中)。
在经由反应除去异丁烯并在独立的反应器系列装置中产生单独的提余液-2流后，然后可以分离混合的C4以产生所需的异丁烷和1-丁烯产物流。图4示出了根据本文的一些实施方案的集成的异丁烷和1-丁烯纯化区。
可以将具有相对高1-丁烯浓度的混合的C4流234进料至分离系统以回收高纯度的1-丁烯流。1-丁烯回收系统可以包括重质物塔300，从而将1-丁烯与存在的正丁烷和2-丁烯分离。重质物塔300可以产生重质C4流302(包含正丁烷和2-丁烯)和塔顶产物流304(含有异丁烷和1-丁烯)。然后可以将塔顶产物流304进料至1-丁烯轻质物塔310，在那里异丁烷和存在的任何二甲醚可以作为塔顶产物312回收，并且1-丁烯可以作为塔底产物314回收，该塔底产物可以是高纯度1-丁烯流。
可以将含有来自反应系列装置2的异丁烷的塔顶产物流312和具有相对高异丁烷浓度的混合的C4流122进料至分离系统以回收高纯度异丁烷流。异丁烷回收系统可以包括脱异丁烷塔330，从而将异丁烷与存在的正丁烷和2-丁烯分离。脱异丁烷塔330可以产生重质C4流332(包含正丁烷和2-丁烯)和塔顶产物流334(含有异丁烷)。然后可以将塔顶产物流334进料至DME轻质物塔340，在那里可以将异丁烷与存在的任何二甲醚分离。轻质物/DME可以作为塔顶产物342回收，并且异丁烷可以作为塔底产物344回收，该塔底产物可以是高纯度异丁烷流。可以将重质C4流302、332(包含正丁烷和2-丁烯)合并为重质C4产物流350。
如上所述的，本文的实施方案可以用于由具有不同组成的各种混合的C4进料流高效地生产异丁烷和1-丁烯产物。
在一些实施方案中，每个反应系列装置的进料可以经过预处理。如下文将描述的，第一反应系列装置可以用于处理高异丁烷含量的C4流，而第二反应系列装置可以用于处理低异丁烷含量的C4流，其中一些共用系统集成了这两个反应系列装置。如下所述的，高异丁烷含量的流(如FCC或RFCC C4流)将进料至系列装置1，而如下所述的，低异丁烷含量的流(如蒸汽裂化器C4流)将进料至系列装置2。
系列装置1进料预处理
FCC/RFCC C4可以在第一预处理系统中经过进料预处理。可以将来自上游装置(如LPG装置)的不饱和混合的C4原料进行过滤，然后在水洗塔中在流量控制下使用软化洗涤水的逆流流动进行洗涤，以除去大部分的水溶性杂质，如腈类。水洗塔的顶部可以配备有网垫以聚结并除去任何未分离的水。来自塔底产物的用过的洗涤水可以输送至炼油厂废水系统中进行处理。
然后洗涤过的混合的C4可以从洗涤水塔的塔顶取出并在压力控制下输送至系列装置1C4进料缓冲罐(Surge Drum)。该缓冲罐还可以配备有聚结器和防水罩(water boot)，以除去任何剩余的痕量游离水。在少量不可冷凝的蒸气在缓冲罐中积聚的情况下，可以设置带有相关氮气驱气的压力排放系统来稀释这些蒸气并将其排放到火炬(flare)。然后可以将洗涤过的C4原料从缓冲罐中泵出并输送至系列装置1初级反应器。
系列装置2进料预处理
蒸汽裂化器C4或者来自上游丁二烯装置的C4(如提余液-1C4原料)也可以经过进料预处理。可以将来自上游BD装置的不饱和提余液-1C4原料进行过滤，然后在水洗塔中在流量控制下使用软化洗涤水的逆流流动进行洗涤，以除去大部分的水溶性杂质，如腈类。水洗塔的顶部可以配备有网垫以聚结并除去任何未分离的水。来自塔底产物的用过的洗涤水可以输送至废水系统以进行进一步处理。
洗涤过的混合的C4可以从洗涤水塔的塔顶取出并在压力控制下输送至系列装置2C4进料缓冲罐。该缓冲罐还可以配备有聚结器和防水罩，以除去任何剩余的痕量游离水。在少量不可冷凝的蒸气在缓冲罐中积聚的情况下，可以设置带有相关氮气驱气的压力排放系统来稀释这些蒸汽并将其排放到火炬。然后可以将洗涤过的C4原料从缓冲罐中泵出并输送至系列装置2初级反应器。
FCC/RFCC反应系统
在一些实施方案中，FCC/RFCC反应系统包括用于经由与甲醇的反应将异丁烯选择性转化为甲基叔丁基醚的反应器。在其他实施方案中，FCC/RFCC反应系统包括用于使异丁烯选择性二聚以形成异辛烯的反应器，在其中可以将含氧化合物(如甲醇)用作选择剂。
例如，来自系列装置1C4进料缓冲罐的经处理的混合的C4烯烃进料可以与再循环的含氧化合物以及新鲜的和再循环的甲醇(选择剂)混合，并进料至二聚反应器，如初级回火水冷管式反应器(WCTR)。该混合的进料流可以通过低压(LP)蒸汽预热器进行预热。然后工艺流体经由WCTR的催化剂填充管侧通过。
异丁烯二聚成异辛烯在初级DIB(二-异丁烯)WCTR中在相对低的温度条件下发生。反应的热量可以通过为WCTR壳侧设置的闭环回火水系统除去。
系列装置1脱丁烷塔
然后来自初级WCTR的流出物可以在压力控制下进料至脱丁烷塔。流出物可以在进入脱丁烷塔之前经由脱丁烷塔进料/塔底产物交换器进行加热。
将来自脱丁烷塔的塔顶蒸气(主要是C4和甲醇)冷却、冷凝，并且将冷凝物收集在脱丁烷塔塔顶罐中。来自塔顶罐的馏出物在液位控制下从罐泵出。将馏出物的一部分作为回流返回到脱丁烷塔，并且净馏出物流可以经由LP蒸汽预热器预热，然后输送到次级WCTR反应器中。
将脱丁烷塔塔底产物流经由脱丁烷塔进料/塔底产物交换器冷却，然后输送至下文进一步讨论的分流塔(splitter column)。
系列装置1次级DIB(二-异丁烯)反应器
将来自脱丁烷塔的馏出物流与再循环的含氧化合物合并，经由进料冷却器冷却，并进料至次级水冷管式反应器(WCTR)的入口，以使异丁烯能够进一步转化为异辛烯和其他C8烯烃。异丁烯二聚再次在低温度条件下在次级WCTR中发生。反应的热量也通过使用回火水系统通过使水循环通过反应器的壳侧而除去。
系列装置1CD反应塔
来自次级WCTR的流出物经由CD反应塔进料/塔底产物交换器流动至CD反应塔。CD反应塔以与传统蒸馏塔类似的方式操作并且配备有外部再沸器和塔顶冷凝器。CD反应塔还含有在进料入口嘴上方和下方的塔板。CD模块(CDModule)(含有催化剂的结构化催化剂载体)也位于进料嘴上方的床层中。CD模块有利于反应和同时蒸馏二者，并将反应产物和较重质的烃(C8+)与未反应的C4烃以及MTBE和其他含氧化合物分离。
与其他C4烃一起，未反应的异丁烯通过CD反应塔从进料点向上蒸馏到CD模块内的反应区以转化异丁烯。未反应的C4烃以及进料中的过量甲醇和轻质杂质作为塔顶馏出物离开该塔。
将馏出物冷却、冷凝，并且将冷凝物收集在CD反应塔塔顶罐中。来自塔顶罐的馏出物在液位控制下从罐泵出。将馏出物的一部分作为回流返回至CD反应塔，然后将净馏出物流冷却并输送至系列装置1甲醇提取塔以分离过量的甲醇。
异辛烯(DIB)、C8烯烃、其他较重质的烃与含氧化合物一起作为塔底产物离开CD反应塔。塔底产物经由CD反应塔进料/塔底产物交换器冷却，然后输送至DIB/MTBE分流塔，用于分离和回收含氧化合物以在主反应器段中用作选择剂。将从DIB/MTBE分流塔的塔顶清除的任何含氧化合物都输送至OSBL用于掺混到车用汽油(Mogas)池中。
反应器系列装置2
在一些实施方案中，蒸汽裂化器C4反应系统包括用于经由与甲醇的反应将异丁烯选择性转化为甲基叔丁基醚的反应器。在其他实施方案中，FCC/RFCC反应系统包括用于异丁烯的选择性二聚以形成异辛烯的反应器，在其中可以使用含氧化合物(如甲醇)作为选择剂。
当产生二聚体时，系列装置2可以包括初级DIB(二-异丁烯)反应器。来自系列装置2C4进料缓冲罐的经处理的混合C4烯烃进料(提余液-1)可以与再循环的含氧化合物以及新鲜的和再循环的甲醇(选择剂)混合。在进入初级回火水冷管式反应器(WCTR)之前，混合的进料流可以通过LP蒸汽预热器进行预热。然后工艺流体经由WCTR的催化剂填充管侧通过。
异丁烯二聚成异辛烯在相对低温度条件下在初级DIB(二-异丁烯)WCTR中发生。反应的热量通过为WCTR的壳侧设置的闭环回火水系统除去。
系列装置2脱丁烷塔
然后将来自系列装置2初级WCTR的流出物在压力控制下进料至系列装置2脱丁烷塔。流出物在进入脱丁烷塔之前经由脱丁烷塔进料/塔底产物交换器进行加热。
将来自脱丁烷塔的塔顶蒸气(主要是C4和甲醇)冷却、冷凝，并且将冷凝物收集在脱丁烷塔塔顶罐中。来自塔顶罐的馏出物在液位控制下从罐泵出。将馏出物的一部分作为回流返回至脱丁烷塔，并且将净馏出物流经由LP蒸汽预热器预热，然后输送至系列装置2次级WCTR反应器。系列装置2脱丁烷塔塔底产物流可以经由脱丁烷塔进料/塔底产物交换器冷却，然后在流量控制下输送至MTBE/DIB分流塔。
系列装置2次级DIB(二-异丁烯)反应器
将来自系列装置2脱丁烷塔的馏出物流与再循环的含氧化合物合并，并进料至系列装置2次级水冷管式反应器(WCTR)的入口，以使异丁烯能够进一步转化为异辛烯和其他C8烯烃。异丁烯二聚再次在低温度条件下在次级WCTR中发生。
系列装置2MTBE CD反应塔(包括CDHydro功能)
来自次级WCTR的流出物经由CD反应塔进料/塔底产物交换器流动至系列装置2CD反应塔。CD反应塔以与传统蒸馏塔类似的方式操作并且配备有外部再沸器和塔顶冷凝器。CD反应塔还含有在进料入口嘴上方和下方的塔板。CD模块(含有催化剂的结构化催化剂载体)也位于进料嘴上方的床层中。
系列装置2CD反应塔中的CD模块可以有利于反应(选择性氢化和异丁烯二聚)和同时蒸馏，并将反应产物和较重质的烃(C8+)与未反应的C4烃以及MTBE和其他含氧化合物分离。
对于系列装置2，CD反应塔配备有两种类型的CD模块。第一种类型的CD模块提供用于支持异丁烯持续二聚成C8的催化剂。第二种类型的CD模块提供用于选择性氢化丁二烯的催化剂。这些CD模块提供独有的CDHydro功能。氢化还需要将少量新鲜氢气注入CD反应塔中。
在CDHydro段中发生三种类型的化学反应：丁二烯氢化成正丁烯、正丁烯在1-丁烯和2-丁烯之间的加氢异构化以及烯烃饱和化。使用高选择性催化剂和通过丁二烯相对于烯烃的高反应性，可以使烯烃饱和化最小化。
选择性氢化是放热过程，并且因此引起整个反应器的温度升高。反应的热量在其向下通过CD模块时被CD塔回流吸收。
与其他C4烃一起，未反应的异丁烯和丁二烯通过CD反应塔从塔进料点向上蒸馏至CD模块内的反应区，用于异丁烯的转化和二烯的饱和化。未反应的C4烃以及进料中的过量甲醇和轻质杂质作为塔顶馏出物从该塔回收。
将馏出物冷却、冷凝，并且将冷凝物收集在系列装置2CD反应塔塔顶罐中。来自塔顶罐的馏出物在液位控制下从罐泵出。将馏出物的一部分作为回流返回至CD反应塔，然后将净馏出物流冷却并输送至甲醇提取塔用于分离过量的甲醇。使用远程HC阀定期地从塔顶罐中排放不可冷凝物。
异辛烯(DIB，二聚体8)、C8烯烃、其他较重质的烃与含氧化合物一起作为塔底产物离开CD反应塔。塔底产物可以经由CD反应塔进料/塔底产物交换器冷却，然后输送至DIB/MTBE分流塔，用于分离和回收在初级反应器段中被用作选择剂的含氧化合物。从DIB/MTBE分流塔的塔顶清除的含氧化合物的一部分可以被输送用于在Mogas池中掺混。
二聚体8共用甲醇回收段(反应系列装置1和2)
如上所述，首先在系列装置1和系列装置2甲醇提取塔中独立地处理来自系列装置1和系列装置2中的CD反应塔的C8馏出物流(含有C4烃和甲醇的混合物)。可以使用逆流软化水流从每个C8馏出物流中洗涤甲醇。每个甲醇提取塔都可以在塔的顶部处配备有网垫，以防止水带入。洗涤过的C8烃从系列装置1和2中的每一个的塔顶取出，以提供单独的提余液-2流。
然后将来自系列装置1甲醇提取塔的洗涤过的提余液-2进料至异丁烷纯化段。然后将来自系列装置2甲醇提取塔的洗涤过的提余液-2进料至1-丁烯回收和纯化段。
然后将来自系列装置1和系列装置2甲醇提取塔的含水提取物(塔底产物)流合并并输送至共用甲醇回收塔，用于通过蒸馏来分离甲醇和水。将来自共用甲醇回收塔的塔顶蒸气冷却、冷凝，并且将冷凝液收集在甲醇回收塔塔顶罐中。将来自塔顶罐的馏出物在液位控制下从罐泵出。将馏出物的一部分作为回流返回至甲醇分离塔，并且将净馏出物流(纯化的甲醇)再循环回到反应系列装置1和系列装置2初级和次级反应器以及CD反应塔。新鲜补充的甲醇也可以添加到塔顶罐中。将来自甲醇回收塔塔底产物的洗涤水再循环回到系列装置1和系列装置2甲醇提取塔以重复使用。
共用二聚体8DIB/含氧化合物分流塔
来自二聚体8反应系列装置1和系列装置2脱丁烷塔和CD反应塔的塔底产物流可能含有含氧化合物，如TBA、MTBE、MSBE和C9醚，它们在DIB/含氧化合物分流塔中被除去。将来自系列装置1和系列装置2的这些塔底产物流合并并进料至单个DIB/含氧化合物塔。
在DIB/含氧化合物塔中，将大部分的较轻质含氧化合物(MTBE、MSBE和TBA)在气相中向上蒸馏，然后在塔顶冷凝。将塔顶蒸气进行水冷在分流塔冷凝器中冷凝，并且将冷凝物收集在含氧化合物/DIB分流塔塔顶罐中。
将来自塔顶罐的馏出物泵出，并且使馏出物的一部分作为回流返回至MTBE/DIB分流塔。来自该塔的大部分含氧化合物排气被泵回并与装置原料掺混以用作二聚体8反应系列装置1和系列装置2初级和次级反应器中的选择剂。将馏出物产物中的较小部分作为含氧化合物排气输送用于在Mogas池中共混。分流塔塔底产物流由异辛烯(DIB)、其他C8烯烃、C12、C16和C9醚组成。然后将塔底产物流输送至C8饱和段以提供异辛烷产物。
共用的异辛烯饱和化
如果需要，可以将从分流塔塔底产物流中回收的异辛烯氢化以形成异辛烷。
异丁烷纯化(来自系列装置1的提余液-2)
来自反应系列装置1的提余液-2流与来自B1轻质物塔的塔顶产物(参见下文对于1-丁烯分离装置的过程描述)合并并输送至异丁烷纯化段。
合并的提余液-2原料首先进料至脱异丁烷塔。脱异丁烷塔用于从提余液2中的剩余C4中除去异丁烷和轻质烃。然后将来自脱异丁烷塔的净冷凝物流进料至DME轻质物塔。来自DME轻质物塔的塔底产物流作为塔底产物回收，该塔底产物可能包含2-丁烯和正丁烷。
DME轻质物塔
然后将来自脱异丁烷塔的净塔顶产物流进料至DME轻质物塔。DME轻质物塔用于从高纯度异丁烷产物中除去轻质含氧化合物(如DME)和其他轻质烃。脱异丁烷塔塔顶产物流可以经由DME轻质物塔进料/流出物交换器进行预热，然后进料至DME轻质物塔。
将来自DME轻质物塔的塔顶蒸气冷却、冷凝，并且将冷凝物收集在DME轻质物塔塔顶罐中。将馏出物的一部分作为回流返回至DME轻质物塔，并且将净馏出物流(DME和其他轻质烃)作为DME轻质产物回收。
将来自DME轻质物塔的塔底产物流经由DME轻质物塔进料/流出物交换器冷却，经由异丁烷产物冷却器进一步冷却，然后作为高纯度异丁烷产物输送至设备界区(BatteryLimit)。在一些实施方案中，回收的异丁烷流可以具有至少99重量％的纯度。在其他实施方案中，回收的异丁烷流可以具有大于99.2重量％、大于99.3重量％、大于99.4重量％或甚至大于99.5重量％的纯度。
1-丁烯分离(来自系列装置2的提余液-2)
将来自反应系列装置2的提余液-2进料至组合的B1重质物塔和B1轻质物塔，以从剩余的提余液-2进料中分离和纯化丁烯-1产物。将来自二聚体8反应系列装置1的提余液-2首先进料至B1重质物塔。
将来自B1重质物塔的压缩塔顶产物流经由用于B1重质物塔的再沸器部分地冷凝，然后将冷凝物冷却并收集在B1重质物塔回流罐中。将来自回流罐的冷凝物泵出，并且使冷凝物的一部分作为回流返回至B1重质物塔。然后将净冷凝物流进料至B1轻质物塔。
将来自B1重质物塔的塔底产物流泵出至设备界区并提供提余液-3产物。
轻质物塔段
将来自B1重质物塔回流罐的净冷凝物流泵出至B1轻质物塔段，用于进一步分离和纯化1-丁烯。将来自B1轻质物塔的压缩塔顶产物流经由用于B1轻质物塔的再沸器部分地冷凝，然后将冷凝物进行水冷并收集在B1轻质物塔回流罐中。将来自回流罐的冷凝物泵出，并且将冷凝物的一部分作为回流返回至B1轻质物塔。然后将净(富含异丁烷的)冷凝物流与来自系列装置1的提余液2合并，并如上所述，在异丁烷纯化段中进行处理。
来自B1轻质物塔的塔底产物流是高纯度丁烯-1产物。在一些实施方案中，回收的1-丁烯流可以具有至少99重量％的纯度。在其他实施方案中，回收的1-丁烯流可以具有大于99.2重量％、大于99.3重量％、大于99.4重量％或甚至大于99.5重量％的纯度。
如上所述，本文的实施方案可以提供高纯度1-丁烯和高纯度异丁烷两者的高效联合生产。初始混合的C4流的组成被有利地利用，在有利的情况下利用部分共用处理，以生产高纯度产物。将反应系列装置和水洗保持为独立的系统使得能够生产高品质和高纯度的异丁烷和1-丁烯流。
虽然本公开内容包括有限数量的实施方案，但是得益于本公开内容的本领域技术人员将理解，可以设计不脱离本公开内容的范围的其他实施方案。因此，该范围应仅由所附权利要求限制。

Claims (12)

1.一种用于联合生产高纯度异丁烷流和高纯度1-丁烯流的方法，所述方法包括：
提供第一混合的C4流和第二混合的C4流，其各自包含异丁烯、异丁烷、1-丁烯和2-丁烯，并且其中所述第一混合的C4流具有比所述第二混合的C4流更高的异丁烷浓度；
将所述第一混合的C4流和作为反应物或选择剂的甲醇进料至第一反应系统以将其内含有的异丁烯转化为甲基叔丁基醚或异丁烯二聚体；
将所述第二混合的C4流和作为反应物或选择剂的甲醇进料至第二反应系统以将其内含有的异丁烯转化为甲基叔丁基醚或异丁烯二聚体；
在包括水洗系统的第一分离系统中分离来自所述第一反应系统的流出物，以回收包含1-丁烯、2-丁烯、异丁烷的第一轻质物流、第一甲醇+水流以及包含所述甲基叔丁基醚或所述异丁烯二聚体的第一重质物流；
在包括水洗系统的第二分离系统中分离来自所述第二反应系统的流出物，以回收包含1-丁烯、2-丁烯和异丁烷的第二轻质物流、第二甲醇+水流以及包含所述甲基叔丁基醚或所述异丁烯二聚体的第二重质物流；
将所述第一甲醇+水流和所述第二甲醇+水流进料至甲醇回收系统以将甲醇与所述水分离，并且将所述甲醇的至少一部分返回至所述第一反应系统和所述第二反应系统中的任一个或两个；
将所述第二轻质物流进料至分离系统以回收含异丁烷的流、1-丁烯流以及包含正丁烷和2-丁烯的第一重质C4流；
将所述含异丁烷的流和所述第一轻质物流进料至分离系统以回收异丁烷流以及包含正丁烷和2-丁烯的第二重质C4流。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述异丁烷流中分离二甲醚。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述异丁烷流具有至少99重量％的纯度并且其中所述1-丁烯流具有至少99重量％的纯度。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括将烃流进料至流化催化裂化过程或渣油流化催化裂化过程并且回收所述第一混合的C4流，其中所述第一混合的C4流具有至少20重量％的异丁烷浓度。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括将烃流进料至蒸汽裂化过程并且回收所述第二混合的C4流，其中所述第二混合的C4流具有小于5重量％的异丁烷浓度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一混合的C4流具有小于25重量％的异丁烯浓度，并且其中所述第二混合的C4流具有至少30重量％的异丁烯浓度。
7.一种用于联合生产高纯度异丁烷流和高纯度1-丁烯流的系统，所述系统包括：
第一混合的C4流和第二混合的C4流，其各自包含异丁烯、异丁烷、1-丁烯和2-丁烯，并且其中所述第一混合的C4流具有比所述第二混合的C4流更高的异丁烷浓度；
第一甲醇流和第二甲醇流；
第一反应系统，其被配置成接收所述第一混合的C4流和所述第一甲醇流并且使所述第一混合的C4流和作为反应物或选择剂的甲醇反应，从而将其内含有的异丁烯转化为甲基叔丁基醚或异丁烯二聚体；
第二反应系统，其被配置成接收所述第二混合的C4流和所述第二甲醇流并且使所述第二混合的C4流和作为反应物或选择剂的甲醇反应，从而将其内含有的异丁烯转化为甲基叔丁基醚或异丁烯二聚体；
包括水洗系统的第一分离系统，其用于分离来自所述第一反应系统的流出物以回收包含1-丁烯、2-丁烯、异丁烷的第一轻质物流、第一甲醇+水流以及包含所述甲基叔丁基醚或所述异丁烯二聚体的第一重质物流；
包括水洗系统的第二分离系统，其用于分离来自所述第二反应系统的流出物以回收包含1-丁烯、2-丁烯、异丁烷的第二轻质物流、第二甲醇+水流以及包含所述甲基叔丁基醚或所述异丁烯二聚体的第二重质物流；
共用甲醇回收系统和流动管线，所述共用甲醇回收系统用于接收所述第一甲醇+水流和所述第二甲醇+水流以将甲醇与所述水分离，所述流动管线用于将所述甲醇的至少一部分返回至所述第一反应系统和所述第二反应系统中的任一个或两个；
第一轻质物分离系统，其用于接收所述第二轻质物流并且回收含异丁烷的流、1-丁烯流以及包含正丁烷和2-丁烯的第一重质C4流；
第二轻质物分离系统，其用于接收所述第一轻质物流并且用于回收异丁烷流以及包含正丁烷和2-丁烯的第二重质C4流。
8.根据权利要求7所述的系统，还包括用于混合所述第一重质C4流和所述第二重质C4流的第一混合器，以及用于混合所述第一重质物流和所述第二重质物流的第二混合器。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一反应系统和所述第二反应系统中的每一个被配置成生产异丁烯二聚体。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一反应系统和所述第二反应系统中的每一个被配置成生产甲基叔丁基醚。
11.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一反应系统包括一个固定床反应器或者两个或更多个串联或并联的固定床反应器，随后是催化蒸馏反应器。
12.根据权利要求7所述的系统，其中所述第二反应系统包括一个固定床反应器或者两个或更多个串联或并联的固定床反应器，随后是催化蒸馏反应器。
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