CN117693497A - 氧化脱氢(odh)反应器的加工流出物的集成 - Google Patents

Abstract

用于生产乙烯的系统和方法，包括在ODH反应器中经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，从ODH反应器排出流出物，用流出物加热ODH反应器的包含乙烷的进料，从流出物中回收乙酸作为乙酸产物，并将包含乙烯的工艺气体从流出物转送以便进一步处理以获得乙烯产物。技术涉及在加工流出物方面的能量集成。可从流出物中回收水作为再循环水以便将再循环水添加到进料中。

Description

氧化脱氢(ODH)反应器的加工流出物的集成

技术领域

本公开涉及乙烷的氧化脱氢(ODH)以制备乙烯。

优先权申明

本申请要求2021年4月28日提交的美国临时申请号63/181,102的优先权，其全部内容经此引用并入本文。

发明背景

将烷烃催化氧化脱氢成相应的烯烃是蒸汽裂化的替代方案。与蒸汽裂化相反，氧化脱氢(ODH)可在较低的温度下操作并且通常不产生焦炭。对于乙烯生产，ODH可提供比蒸汽裂化更高的乙烯产率。ODH可在具有用于将烷烃转化为相应烯烃的催化剂的反应容器中进行。在低级烷烃(例如乙烷)向相应的烯烃(例如乙烯)的转化中可生成乙酸。

二氧化碳是通过人类活动排放的主要温室气体。二氧化碳(CO₂)可在各种工业和化学工厂设施中产生，包括ODH设施。在此类设施处，更有效地利用能量可减少设施处的CO₂排放，并因此降低设施的CO₂足迹。

发明概述

一方面涉及一种生产乙烯的方法，包括在氧化脱氢(ODH)反应器中在氧的存在下经由氧化脱氢(ODH)催化剂将乙烷脱氢成乙烯，由此在ODH反应器中形成乙酸，并从ODH反应器中排出至少包括乙烯、乙酸和水的流出物，使其通过蒸汽发生热交换器，以利用来自流出物的热量产生蒸汽，由此冷却流出物。方法包括使来自蒸汽发生热交换器的流出物流经进料热交换器以便用流出物加热用于ODH反应器的具有乙烷的进料，由此冷却流出物。方法包括从流出物中回收乙酸作为乙酸产物，并将具有乙烯的工艺气体从流出物转送用于进一步加工以获得乙烯产物。

另一方面涉及一种生产乙烯的方法，包括在ODH反应器中在氧的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，由此在ODH反应器中形成乙酸，并从ODH反应器中排出包括乙烯、乙酸、水、一氧化碳、二氧化碳和未反应的乙烷的流出物，使其通过蒸汽发生热交换器，以产生蒸汽，其中蒸汽发生热交换器将来自流出物的热量传递给水以产生蒸汽，由此冷却流出物。方法包括使来自蒸汽发生热交换器的流出物流经进料热交换器以便用流出物加热ODH反应器的进料，其中进料热交换器将来自流出物的热量传递至进料，由此冷却流出物。方法包括冷却进料热交换器下游的流出物，由此冷凝流出物中的水。方法包括将具有乙烯的工艺气体从流出物转送至工艺气体压缩机以便进一步加工获得乙烯产物。

再一方面涉及一种生产乙烯的方法，包括在ODH反应器中在氧的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，由此在ODH反应器中形成乙酸，并从ODH反应器中排出包括乙烯、乙酸、水、一氧化碳、二氧化碳和未反应的乙烷的流出物，使其通过蒸汽发生热交换器，以产生蒸汽，并通过进料热交换器加热用于ODH反应器的包含乙烷的进料。方法包括在容器中将流出物分离成气体和粗乙酸，其中气体包括乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中粗乙酸包括乙酸和水。方法包括从气体中除去乙酸和水以获得包含乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，并将工艺气体转送至工艺气体压缩机以便进一步加工获得乙烯产物，其中工艺气体包含小于百万分之50体积份(ppmv)的乙酸(和在一些实施方式中小于5摩尔％的水)。方法包括将粗乙酸从容器的底部排出到乙酸单元(具有萃取塔)以便从粗乙酸中回收乙酸产物。

再一方面涉及一种乙烯生产系统，其包括用于将乙烷脱氢成乙烯并产生乙酸的具有ODH催化剂的ODH反应器，用于接收来自ODH反应器的流出物以便用来自流出物的热量产生蒸汽的蒸汽发生热交换器，用于接收来自蒸汽发生热交换器的流出物以便用流出物加热用于ODH反应器的至少包含乙烷的进料的进料热交换器，和用于将流出物分离成气体和粗乙酸的容器，其中气体包括乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中粗乙酸包括乙酸和水。乙烯生产系统包括用于处理粗乙酸以获得乙酸产物的乙酸单元，其中乙酸单元包括作为液-液萃取塔的萃取塔。

再一方面涉及一种生产乙烯的方法，包括在ODH反应器中经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，以及从ODH反应器中排出流出物，流出物包括乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。方法包括冷凝流出物中的乙酸和水以便将流出物分离成粗乙酸和气体，粗乙酸包括冷凝的乙酸和冷凝的水，其中气体包括乙烯、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。方法包括加工粗乙酸以获得乙酸产物和加工气体以获得包括乙烯产物的工艺气体。方法包括从流出物中回收水作为再循环水，将再循环水添加到ODH反应器的包含乙烷的进料中，用流出物加热进料，和将氧添加到进料中。

在下面的附图和详述中阐述了一种或多种实施方式的细节。其它特征和优点将由详述和附图以及由权利要求显而易见。

附图概述

图1是根据选项1(基础案例)的乙烯生产系统的工艺流程图(PFD)。

图2是根据选项2的乙烯生产系统的PFD。

图3是根据选项3的乙烯生产系统的PFD。

图4是根据选项4的乙烯生产系统的PFD。

图5是根据选项5的乙烯生产系统的PFD。

图6是根据选项6的乙烯生产系统的PFD。

图7是根据选项8的乙烯生产系统的PFD。

图8是根据选项9的乙烯生产系统的PFD。

图9是根据选项10的乙烯生产系统的PFD。

图10是根据选项10的变体的乙烯生产系统的PFD。

图11是根据选项11的乙烯生产系统的PFD。

图12是根据选项11的变体的乙烯生产系统的PFD。

图13是根据选项12的乙烯生产系统的PFD。

图14是根据选项13的乙烯生产系统的PFD。

图15是根据选项14的乙烯生产系统的PFD。

图16是根据选项15的乙烯生产系统的PFD。

图17是根据选项16的乙烯生产系统的PFD。

图18是根据选项17的乙烯生产系统的PFD。

图19是根据选项18的乙烯生产系统的PFD。

图20是根据选项19的乙烯生产系统的PFD。

图21是根据选项20的乙烯生产系统的PFD。

图22是根据选项21的乙烯生产系统的PFD。

图23是根据选项22的乙烯生产系统的PFD。

图24是生产乙烯的方法的方框流程图。

在各个附图中，相同的附图标记和名称表示相同的元件。

发明详述

本公开的一些方面涉及在氧化脱氢(ODH)反应器中在氧的存在下经由氧化脱氢催化剂将乙烷脱氢成乙烯。在ODH反应器中还形成乙酸。技术可包括从ODH反应器排出包括乙烯、乙酸和水的流出物，使其通过蒸汽发生热交换器，以产生蒸汽，并且还通过进料热交换器(交叉热交换器)加热用于ODH反应器的包含乙烷的进料。可以从流出物中分离粗乙酸。粗乙酸可为流出物中的水和乙酸的大部分，其被冷凝以促进与流出物的分离。粗乙酸可在乙酸单元中加工以获得乙酸产物。可以从流出物中分离包括乙烯、未反应的乙烷、二氧化碳、一氧化碳、未冷凝的乙酸和未冷凝的水的气体，并洗涤以除去乙酸和水以获得工艺气体。在实施方式中，工艺气体可转送至工艺气体压缩机以便进一步加工以获得乙烯产物。

能量集成(例如来自反应器流出物的能量回收)和提高包括反应器流出物的下游加工的ODH反应器系统的总能量效率可有益于降低操作费用和温室气体如二氧化碳的排放。公开了反应器流出物冷却、乙酸回收和反应器进料饱和的能量集成。所述能量集成可以降低蒸汽消耗、功率需求和冷却水需求，同时有利地将粗乙酸集中至乙酸单元。这通常不仅可导致ODH反应器设施总体较低的操作费用，而且可以导致至少对乙酸单元、冷却水(CW)系统和蒸汽系统而言较低的资本支出。ODH反应器系统的集成还可以包括将来自反应器流出物的水再循环至反应器进料稀释。在流出物的加工中回收的水可以标记为再循环水。

给出了反应器流出物冷却、乙酸回收和反应器进料饱和的能量集成的选项。考虑前述再循环水。下面呈现的选项1的实例可为基本案例。呈现的其它选项通常可与作为基线案例的选项1进行比较。但是，本技术不限于如列举或描述特征的各种选项。相反，作为实例给出了包括选项1-22的配置的各种选项。

使进料乙烷脱氢为产物乙烯并产生副产物乙酸的ODH反应可在例如300-450℃的温度下用低温ODH催化剂(例如如下所述的MoVNbTeOx)以高选择性产生乙烯而发生。为了保持在进料和ODH反应器中乙烷-氧混合物的可燃性范围(flammability envelope)之外，使用稀释剂。蒸发的水或蒸汽可以用作稀释剂。基于ODH反应器的包含乙烷、氧和水的混合进料的压力和温度，目标氧浓度可以不同。可实施几种工艺配置方案(例如包括乙烷饱和塔)以便将作为稀释剂的水与乙烷和氧混合。比较包括ODH反应器流出物的不同冷却方案的热集成选项。

在生产乙烯的ODH反应方法中的两个主要热量需求可以是：(1)进料饱和以稀释混合进料；和(2)在乙酸(AA)单元中的溶剂回收塔，其得到AA产物物流。该方法的两种主要冷却需求可以是：(1)反应器流出物冷却；和(2)冷凝来自AA单元的溶剂回收塔的塔顶物流。

实施方案可涉及工艺集成以冷却来自ODH反应器的反应器流出物。在呈现的选项中，从反应器排出的反应器流出物可以初始用于产生或过热(极)高压蒸汽，并且随后流出物与反应器进料交叉换热。

图1是乙烯生产系统100。所描绘的图1可特征在于与后面的图进行比较的选项1。乙烯生产系统100包括ODH反应器102容器，其具有ODH催化剂以将乙烷脱氢成乙烯。反应器的操作温度可为例如300℃至450℃。ODH反应通常可为放热的。ODH反应器102系统可利用传热流体来控制ODH反应器102的温度。传热流体可用于从ODH反应器102中移除热量(或向其添加热量)。传热流体可以是例如蒸汽、水(包括加压水或超临界水)、油或熔盐等。ODH反应器102例如可以是固定床反应器(用ODH催化剂的固定床操作)或流化床反应器(用催化剂的流化床操作)，或另一反应器类型。

对于作为固定床反应器的ODH反应器，反应物可在一端引入反应器中，并流过固定催化剂。形成产物，并且具有产物的流出物可在反应器的另一端排出。固定床反应器可具有一个或多个管(例如金属管、陶瓷管等)，每个管具有催化剂床并用于反应物的流动。对于ODH反应器102，流动的反应物可至少是乙烷和氧。管可包括例如钢网。此外，与一个或多个管相邻的传热夹套或外部热交换器(例如进料热交换器或再循环热交换器)可提供反应器的温度控制。上述传热流体可流经夹套或外部热交换器。

作为流化床反应器的ODH反应器可以是(1)非循环流化床，(2)具有再生器的循环流化床，或(3)不具有再生器的循环流化床。在实施方式中，流化床反应器可具有用于ODH催化剂的支撑件。支撑件可以是多孔结构体或分配板，并且布置在反应器的底部部分。反应物可以以一定速度向上流动通过支撑件以流化ODH催化剂的床。反应物(例如用于ODH反应器102的乙烷、氧等)在与流化的催化剂接触时转化为产物(例如在ODH反应器102中的乙烯和乙酸)。具有产物的流出物可从反应器的上部部分排出。冷却夹套可便于反应器的温度控制。流化床反应器可具有传热管、夹套或外部热交换器(例如进料热交换器或再循环回路热交换器)以便于反应器的温度控制。上述传热流体可流经反应器管、夹套或外部热交换器。

如所示那样，ODH催化剂可作为固定床或流化床操作。可以促进将乙烷脱氢为乙烯并形成乙酸作为副产物的ODH反应的ODH催化剂可适用于本技术。混合金属氧化物催化剂特别适于乙烷ODH和用于本文中描述的方法和乙烯生产系统。低温ODH催化剂可为有益的。可用于ODH反应器的ODH催化剂的一个实例是包括钼、钒、碲、铌和氧的低温ODH混合金属氧化物催化剂，其中钼对钒的摩尔比为1∶0.12至1∶0.49，钼对碲的摩尔比为1∶0.01至1∶0.30，钼对铌的摩尔比为1∶0.01至1∶0.30，并且氧至少以满足任何存在的金属元素的价的量存在。钼、钒、碲、铌的摩尔比可以通过电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)来测定。在提供在小于450℃、小于425℃或小于400℃下的ODH反应方面，催化剂可以是低温的。混合金属氧化物催化剂的另一实例包括钼、钒、碲和钽。

在使乙烷脱氢的ODH反应中，形成的副产物可以是乙酸。在ODH反应中还形成的可包括水、二氧化碳和一氧化碳。由此，从ODH反应器102容器排出的流出物104可包括乙烯、乙酸、水、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。ODH反应器102的操作温度和排出的流出物104的温度可例如为300℃至450℃。

流出物104可通过导管引导至蒸汽发生热交换器106以便用来自流出物104的热量产生蒸汽。蒸汽发生热交换器106例如可以是管壳式热交换器或翅片式热交换器(例如具有翅片管束)等。流出物104可在蒸汽发生热交换器106上冷却至少100℃。

水可在蒸汽发生热交换器106中用来自流出物104的热量加热以便将水闪蒸成蒸汽。水可例如为锅炉给水、脱矿质水或蒸汽冷凝物等。可串联和/或并联使用超过一个蒸汽发生热交换器106。具有蒸汽发生热交换器106的蒸汽发生系统可包括附加设备，如容器(例如闪蒸容器)、泵(例如锅炉给水泵)等。产生的蒸汽可排放到蒸汽集管(或子集管)导管中或通过管道排放至使用者等等。较高压蒸汽通常可比较低压蒸汽更有价值。

较高压力的蒸汽，如大于600磅/平方英寸表压(psig)或大于1500psig，通常可比较低压力的蒸汽，如小于600psig或小于150psig更有价值。经由蒸汽发生热交换器106产生的蒸汽的压力可为由ODH反应器102的操作温度(ODH反应温度)驱动的流出物104的温度的函数。

乙烷饱和塔110可将乙烷(例如水饱和的乙烷，其是在水中饱和的乙烷)提供给ODH反应器102容器的混合进料108。乙烯生产系统100可包括乙烷饱和塔110容器(例如塔)，以便将水蒸气混入乙烷气体112中并排出用于混合进料108的饱和乙烷114。

在实施方式中，液态水116可进入乙烷饱和塔110的上部部分，并向下流动通过乙烷饱和塔110。乙烷饱和塔110可具有与输送进入的水116的导管法兰连接或螺纹连接的入口(例如喷嘴)。乙烷气体112可进入乙烷饱和塔110的下部部分，并向上流动通过乙烷饱和塔110。乙烷饱和塔110可具有与输送进入的乙烷气体112的导管法兰连接或螺纹连接的入口(例如喷嘴)。乙烷饱和塔110可具有填料或塔盘以提供乙烷气体112与水116的接触级，用于将水蒸气传质到乙烷气体112中。乙烷饱和塔110可包括散堆填料、规整填料或塔盘或其任意组合。

液态水120可从乙烷饱和塔110的底部部分排出(例如作为底部物流)并经由水再循环泵122(例如离心泵)作为水进料再循环到乙烷饱和塔110。由此，乙烷饱和塔110可具有水再循环回路。水可在循环水加热器118(例如壳管式热交换器)中用加热介质(如蒸汽)加热，以获得进入乙烷饱和塔110的液态水116(加热的)。饱和乙烷114可从乙烷饱和塔110的塔顶排出，以进料至ODH反应器102。本文中使用的术语“饱和”乙烷是指乙烷气体被水饱和。饱和乙烷114通常包含水蒸气，但几乎不包含或不包含液态水。

可引导饱和乙烷114通过进料热交换器124，该进料热交换器加热作为ODH反应器102的进料的饱和乙烷114。进料热交换器124例如可以是管壳式热交换器或板翅式热交换器。在实施方式中，进料热交换器124可以是交叉热交换器，如描绘的那样，其中流出物104加热饱和乙烷114。流出物104由此可在进料热交换器124中冷却，例如通常至少100℃。在另一些实施方式中，进料热交换器124可利用蒸汽代替流出物104作为加热介质。

氧(O₂)气体126可在进料热交换器124的上游和/或在进料热交换器124的下游添加到饱和乙烷气体112中。氧气126可在单个添加点处或在多个添加点(例如2-5个添加点)处添加到饱和乙烷中。所示实施方案描绘了五个添加点。多个添加点的原因可能是为了减少在流动的饱和乙烷114中形成氧气126的囊袋的机会。

可将氧气126添加到输送饱和乙烷114的导管中。在实施方式中，导管可包括在线静态混合器，其邻近氧气126进入饱和乙烷114的添加点(下游)。在实施方式中，输送氧气126的导管可经由三通管或类似的管道接头连接到输送饱和乙烷114的导管。ODH反应器102的混合进料108可包括饱和乙烷气体112和氧气126。如所示那样，饱和乙烷气体112中的水可以是稀释剂。

流出物104从进料热交换器124经冷却器热交换器128流入闪蒸罐130。闪蒸罐130是例如具有垂直取向或水平取向的容器。在实施方式中，可在操作中在闪蒸罐130中维持液体(例如可主要为水的粗乙酸)的液位。

冷却器热交换器128冷却流出物104(从中移除热量)。冷却介质例如可以是冷却塔水。冷却器热交换器128例如可以是管壳式热交换器或板翅式热交换器，或另一些类型的热交换器。在实施方式中，冷却器热交换器128在例如30℃至80℃的温度下排出流出物104。冷却器热交换器128可以是冷凝器，在于流出物104中的水和乙酸可以在冷却器热交换器128中冷凝。

闪蒸罐130的操作压力可以是工艺气体的下游加工的背压的函数(下文中讨论)。闪蒸罐130的操作压力可以是排出物104的ODH反应器102排放压力的函数。闪蒸罐130的操作压力可以是与流出物104从ODH反应器102经管道和热交换器到闪蒸罐130和到下游工艺气体压缩机的流动相关的压降的函数。

进入闪蒸罐130的流出物104的温度可受进料热交换器124和冷却器热交换器128中流出物104的冷却量影响。作为底部物流从闪蒸罐130排出的粗乙酸132中的水量可以是进入闪蒸罐130的流出物104的温度的函数。进入闪蒸罐130的流出物104的较低温度可在粗乙酸132中获得更多的水。这可能是因为在较低温度下在流出物104中更多的水将冷凝。粗乙酸132可以主要是水。本文中使用的术语“主要”或“大部分”是指大于一半(大于50％)，包括大于50重量％和大于50体积％。

选项1的一个方面是在冷却器热交换器128中用冷却水冷却ODH反应器流出物104(例如降到30℃至80℃的温度)以冷凝ODH反应器流出物104中的大部分水和乙酸。因此，因为大部分水被冷凝，在该实施方案中从闪蒸罐130排出的粗乙酸132可具有显著量的水。由此，粗乙酸132可具有低乙酸浓度，如小于1重量百分比(重量％)。取决于进入闪蒸罐130的流出物104的实施方案和温度，粗乙酸132中乙酸的浓度可以例如为0.3重量％至45重量％。

闪蒸罐130从闪蒸罐130的底部排出粗乙酸132。粗乙酸132包括液体乙酸和液体水。闪蒸罐130可在闪蒸罐130的底部具有出口，用于排出粗乙酸132。出口可以是法兰喷嘴或螺纹喷嘴，其连接到导管上以便将粗乙酸132从闪蒸罐130排出到导管中。闪蒸罐130可通过导管将粗乙酸132排出到乙酸单元134，如排出到乙酸单元134中的萃取塔。

粗乙酸132可在乙酸单元134中加工以便从粗乙酸132中除去水136，获得作为乙烯生产的副产物的乙酸产物138。乙酸产物138例如可具有至少99重量％的乙酸。至少一部分除去的水136可作为水产物140回收。如下文讨论的氧(例如关于图14)，乙酸单元134可包括用于注入溶剂以除去乙酸的萃取塔(容器)、用于处理来自萃取塔的萃余液以回收水的水汽提塔(容器)、和用于从由萃取塔排出的乙酸中除去溶剂以获得乙酸产物138的溶剂回收塔(容器)。

闪蒸罐130可从闪蒸罐130的顶部部分排出顶部气体142。气体142可包括水蒸气、残余乙酸蒸气和诸如乙烯、二氧化碳、一氧化碳、未反应的乙烷和其它气体的气体。其它气体可包括例如与乙烷气体112(例如从管道)一起进入系统100的相对少量的甲烷或丙烷。闪蒸罐130可包括闪蒸罐130顶部部分上的出口，用于排出气体142。出口可以是具有法兰或螺纹接头的喷嘴，以便连接到用于排出气体142的排出导管。气体142可流经排放导管到达乙酸洗涤器144，其是容器如塔或柱。

乙酸洗涤器144的目的可以是从气体142中洗去(除去)乙酸和水。除去的乙酸和水通常可以是来自冷凝以获得粗乙酸132的流出物104的乙酸和水的剩余物。在一些实施方式中，从气体142中除去乙酸以便在工艺气体148中获得ppm水平(例如＜50ppm)的乙酸可降低下游工艺设备(例如工艺气体压缩机158等)的冶金成本。在实施方式中，工艺气体148可包括痕量的乙酸，如小于百万分之50体积份(ppmv)的乙酸。工艺气体148还可包括少量的水，如小于5摩尔百分比(摩尔％)的水。

洗涤液可为洗涤水146，其进入乙酸洗涤器144的上部部分并向下流动通过乙酸洗涤器144。该洗涤器144可具有用于接收洗涤水146的入口，如喷嘴。该喷嘴例如可为与输送进入的洗涤水146的入口导管连接的法兰或螺纹连接。来自闪蒸罐130的气体142可进入洗涤器144容器的下部部分，并相对于洗涤水146以逆流流动方式向上流动通过洗涤器144。洗涤器144可具有与输送进入的气体142的入口导管法兰连接或螺纹连接的入口(例如喷嘴)。乙酸洗涤器144可具有填料或塔盘以提供气体142与洗涤水146的接触级，用于将水蒸气和乙酸蒸气从气体142传质到洗涤水146中。洗涤器144可包括散堆填料、整砌填料(orderedpacking)或塔盘，或其任意组合。

乙酸洗涤器144可排出工艺气体148(例如顶部物流)用于下游加工以回收乙烯产物。工艺气体148可包括乙烯、乙烷、二氧化碳、一氧化碳、丙烷和甲烷。工艺气体148中乙烯的摩尔百分比(摩尔％)可例如为10摩尔％至90摩尔％。工艺气体148通常是气体142减去在洗涤器144中从气体142中除去的乙酸蒸气和水蒸气。工艺气体148可通过洗涤器142的顶部部分上的出口喷嘴排出，并且其中喷嘴连接至排出导管。

具有从气体142中移除的乙酸蒸气和水蒸气的洗涤水146可以以底部物流的形式(通过洗涤器144的底部部分上的出口喷嘴)作为再循环水150排放到乙烷饱和塔110。再循环水150可以经导管流至乙烷饱和塔110。再循环水泵152可沿导管设置，以提供再循环水150的流动的动力。再循环水150可与来自乙烷饱和塔110的底部液态水120结合，并且作为液态水116进料经循环水加热器118流动至乙烷饱和塔110。

进料到乙酸洗涤器144的洗涤水146可包括例如来自乙酸单元134的液态水1 54和来自下游工艺气体压缩机(PGC)1 58的水冷凝物156。泵160可提供洗涤水146流动至乙酸洗涤器144的动力。

从乙酸洗涤器144排出的工艺气体148可通过下游设备162加工以便从工艺气体148中移除乙烯作为产物乙烯164。下游设备162可包括提高工艺气体148的压力的前述PGC158(例如机械压缩机)。可处理压缩工艺气体以除去轻组分如一氧化碳和甲烷。下游设备162可包括分离乙烯与乙烷的C2分流器166。C2分流器166可以是作为具有蒸馏塔盘的蒸馏塔的容器。

在一个实施方案中，乙烯生产系统100将工艺气体1 42转送至下游设备162，但不包括下游设备162。相反，乙烯生产系统100的产物是具有乙烯的工艺气体148。在另一实施方案中，乙烯生产系统100包括PGC压缩机158，其将工艺气体148作为产物排出。在再一实施方案中，乙烯生产系统100包括下游工艺设备162。选项1-22中的能量的讨论或分析考虑PGC158，但通常不考虑下游设备162中的其余设备。

图2是与图1的乙烯生产系统100相同或相似的乙烯生产系统200，但添加了空气冷却器202。图2可特征在于选项2。对于图2中描绘的设备和附图标记的描述，参见图1的讨论。空气冷却器202用环境空气作为冷却介质或传热流体冷却ODH反应器流出物104(从中除去热量)。空气冷却器202可以可操作地设置在进料热交换器124和冷却器热交换器128之间。空气冷却器202是热交换器，其可以是包括一个或多个风扇的风扇热交换器。风扇热交换器可具有翅片。空气冷却器202可以是翅片-风扇热交换器。空气冷却器202热交换器可具有一个或多个具有翅片管束的风扇等。

空气冷却器202可在80℃至130℃或80℃至100℃的温度下排出流出物104。如选项1那样，冷却器热交换器128可在例如30℃至80℃的温度下排出流出物104，由此，流出物104中的大部分水和乙酸被冷凝。因此，如选项1那样，粗乙酸132可具有低乙酸浓度，如小于1重量％。这可在粗乙酸中标记为低乙酸。

但是，从流出物104中除去热量以便将流出物104冷却到30℃至80℃的温度由空气冷却器202和冷却器热交换器128分担。因此，与选项1相比，冷却器热交换器128所需的冷却介质(例如冷却塔水)减少。因此，在实施中，冷却塔的尺寸和其运行成本可有利地减少。但是，增加额外的设备(空气冷却器202)可提高流出物104的压降，这可以在PGC 158处转化为更多功率消耗。

图3是与图1的乙烯生产系统100相同或相似的乙烯生产系统2300，但添加了第二闪蒸罐302(容器)和第二冷却器热交换器304。第二冷却器热交换器304可使用水(例如冷却塔水)作为冷却介质。图3可特征在于选项3。对于图3中描绘的设备和附图标记的描述，参见图1的讨论。

第一冷却器热交换器128可将流出物104冷却至例如30℃至120℃、或80℃至120℃的温度。

在先前讨论的选项1和2中，冷却器热交换器1 28可将流出物104冷却至例如30℃至80℃的范围内，并由此可冷凝流出物104中的大部分乙酸和流出物104中的大部分水。因此，在选项1-2中，从闪蒸罐130排出的粗乙酸132可具有低乙酸浓度(例如小于1重量％)，并且可标记为低乙酸浓度，具有相对高的乙酸单元134的总流量(更多负荷)。

相比之下，在选项3中，第一冷却器热交换器128可将流出物104冷却到例如80℃至120℃的前述范围内的温度。由此，第一冷却器热交换器128可冷凝流出物104中的大部分乙酸，但冷凝流出物104中的少于大部分的水。因此，与选项1和2相比，从闪蒸罐130排出的粗乙酸132可具有更高的乙酸浓度(例如至少1重量％)并且标记为高乙酸浓度，具有较少的乙酸单元134的总流量(更少的负荷)。这可以用与选项1和2相比具有更少的加热(蒸汽)和冷却需求的更小的乙酸单元134来实施。对于选项3，其中粗乙酸132为高的乙酸浓度，粗乙酸132中的乙酸浓度可以例如为至少1重量％、至少10重量％、至少20重量％、至少30重量％、或1重量％至50重量％、1重量％至40重量％、或20重量％至50重量％。

闪蒸罐130将气体306(包括水蒸气)从顶部排出到第二闪蒸罐302。气体306可类似于先前附图的气体142。气体306是流出物104减去粗乙酸132。气体306可包括水蒸气、残余乙酸蒸气和诸如二氧化碳、一氧化碳、未反应的乙烷和其它气体的气体。其它气体可包括例如与乙烷气体112一起进入系统100的相对少量的甲烷或丙烷。气体306流经第二冷却器热交换器304，所述第二冷却器热交换器304将气体306冷却到例如30℃至80℃的温度。第二冷却器热交换器304冷凝从流出物104中剩余的气体306中的大部分乙酸和水。

气体142A从第二闪蒸罐302的顶部排出，并且可类似于前述附图的气体142。气体142A可包括水蒸气、残余乙酸蒸气和诸如二氧化碳、一氧化碳、丙烷、甲烷、未反应的乙烷等等的气体。

第二闪蒸罐302排出底部物流308，其可主要是水并且可在实施方式中用作再循环水。例如，底部物流308可与乙酸洗涤器144的底部物流合并以获得送至乙烷饱和塔110的再循环水150。由此，来自乙酸洗涤器144的底部物流与来自第二闪蒸罐302的底部物流308(在较高温度下)结合以获得送至乙烷饱和塔110的再循环水150。在实施方式中，由于到乙烷饱和塔110的再循环水150的温度较高，在循环水加热器118处的蒸汽消耗与选项1和2相比可较少。因此，基于能量平衡，可用较少的冷却水来冷却反应器流出物104。

图4是与图3的乙烯生产系统300相同或相似的乙烯生产系统400，但用空气冷却器402代替第一冷却器热交换器128。总的冷却水需求与选项3相比将更少，并由此可以有益地导致与选项3相比使用更小的冷却水塔(用于乙烯生产系统)的实施。图4可特征在于选项4。对于图4中描绘的文本和附图标记的描述，也参见前面的附图的讨论。在各个附图中相同的附图标记和名称表示相同的元件。

空气冷却器402是可类似于图2的空气冷却器202的热交换器。空气冷却器402用环境空气作为冷却介质(传热流体)冷却流出物104(从中除去热量)。空气冷却器202可以可操作地设置在进料热交换器124与闪蒸罐130之间。空气冷却器402可以是包括一个或多个风扇的风扇热交换器。作为风扇热交换器的空气冷却器402可包括翅片或翅片管束等。空气冷却器402可将流出物104冷却到例如80℃至120℃的温度，因此，从闪蒸罐130排出的粗乙酸132可具有更高的浓度，如选项3那样。粗乙酸134中的乙酸浓度可为例如至少1重量％、至少10重量％、至少20重量％、至少30重量％，或1重量％至50重量％、1重量％至40重量％、或20重量％至50重量％等。这可在粗乙酸中标记为高乙酸浓度。

图5是与图4的乙烯生产系统400相同或相似的乙烯生产系统500，但增加了第二空气冷却器502。图5可特征在于选项5。对于图5中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见前面的附图的讨论。

第二空气冷却器502可以是与空气冷却器402相同或相似类型的热交换器。第二空气冷却器502可操作地设置在闪蒸罐130与冷却器热交换器304之间。第二冷却器502冷却从第一闪蒸罐130的顶部排出的气体306(从中除去热量)。第二空气冷却器502可将气体306冷却到例如80℃至120℃的温度。如选项3和4那样，冷却器热交换器304可将气体306冷却到例如30℃至80℃的温度。但是，在选项5中从气体306中移除热量在第二空气冷却器502和冷却器热交换器304之间分担。因此，冷却器热交换器304的冷却水需求通常可小于选项3和4中的需求。由此，系统500的总冷却水需求可小于系统300、400。这可有益地导致与选项3和4相比，选项5用更小的冷却水塔(以服务乙烯生产系统)来实施。但是，包括第二空气冷却器502作为附加的热交换器可导致ODH反应器1 02与PGC 158之间的进一步压降，潜在地导致PGC158的更高的功率需求。最后，粗乙酸132可处于高乙酸浓度(如选项3和4那样)，其是具有例如至少1重量％的乙酸浓度的粗乙酸132。

图6是与图2的乙烯生产系统200相同或相似的乙烯生产系统600，但除去了冷却器热交换器128。如下所述，还可增加冷却热交换器602和闪蒸罐604用于来自乙酸洗涤器144的顶部的工艺气体。图6可特征在于选项6。对于图6中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见前面的附图的讨论。

选项6的实施方式可涉及调节来自空气冷却器202的流出物104的出口温度以便在乙酸洗涤器144的顶部处实现工艺气体148A中小于规定阈值的乙酸的量或浓度。工艺气体148A中乙酸的量或浓度可与从空气冷却器202排出的流出物104的温度相关(且与其成正比)。从空气冷却器202排出的流出物104的温度的提高通常可增加工艺气体148A中乙酸的量或浓度。从空气冷却器202排出的流出物104的温度的降低通常可减少工艺气体148A中乙酸的量或浓度。

上述规定阈值例如可以是50ppmv的乙酸。再次，在经由空气冷却器202的操作的实施方式中，在乙酸洗涤器144的顶部处的工艺气体148中的浓度可保持小于阈值。与选项2相比，这可导致粗乙酸132中略微更大的乙酸浓度。与选项2相比，粗乙酸132中相对于乙酸更少的水可导致乙酸单元134处更少的热需求。流出物104的更高的温度可导致气体142的更高温度，这可导致乙酸洗涤器144底部的更高温度，和最终到乙烷饱和塔110的再循环水150的更高温度。与选项2相比，这通常可以在循环水加热器11 8处导致更少的蒸汽(例如低压蒸汽)消耗用于乙烷进料饱和。

最后，因为乙酸洗涤器144的顶部温度可高于选项2中的温度，工艺气体可在到达PGC 158之前被冷却。特别地，可包括冷却热交换器602以冷却从乙酸洗涤器144的顶部排出的工艺气体148A。冷却热交换器602可利用水(例如冷却塔水)作为传热流体(冷却介质)。冷却热交换器602可在通过PGC 158之前冷凝工艺气体148A中从乙酸洗涤器144携带的几乎所有乙酸(和水蒸气)。可包括闪蒸罐604(容器)以回收包括乙酸和水的冷凝流体606。冷凝流体可用于所描绘的洗涤水146。工艺气体148可从闪蒸罐604的顶部排出以便在下游设备162中加工。

图6(乙烯生产系统600)还可特征在于选项7，但是与选项6相比具有操作差异。在选项7中，可调节空气冷却器202的操作以获得排出的流出物104温度，所述温度在粗乙酸132中获得高乙酸浓度(例如至少1重量％)，如选项3-5那样。这可降低乙酸单元134处的加热和冷却需求。在闪蒸罐130中的这些较高温度下，在乙酸洗涤器144的顶部处的工艺气体148A中的乙酸浓度可以至少是上述阈值，例如至少50ppmv或在50ppm至200ppmv的范围内。选项7中乙酸洗涤器144的顶部比选项6中更热。冷却热交换器602可在工艺气体物流148进入PGC 158之前冷凝(排空)工艺气流148中的几乎所有乙酸。此外，到乙烷饱和塔110的再循环水150温度可更高，这可以导致更少的蒸汽[例如低压(LP)蒸汽]需求用于乙烷(或进料)饱和，如在循环水加热器118处。

图7是与图5的乙烯生产系统500相同或相似的乙烯生产系统700，但其中消除了冷却器热交换器304和第二闪蒸罐302。与选项5相比，消除冷却器热交换器304和第二闪蒸罐302可在PGC 158处导致更高的抽吸压力，并因此导致更低的PGC 158的功率需求。图7(与图5相比)还包括重新配置并入急冷工段(也称为骤冷工段)的乙酸洗涤器144。如此重新配置的乙酸洗涤器由此可变成急冷/乙酸洗涤器144A，其是具有急冷工段的乙酸洗涤器。

图7(乙烯生产系统700)可特征在于选项8。选项8可部分地引导以降低加工流出物104的压降。选项8可为减少此类压降的努力，特别是相对于选项5。对于图7中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见前面的附图的讨论。

从闪蒸罐130排出的顶部气体142流经第二空气冷却器502到达急冷/乙酸洗涤器144A。在图7所示的实施方案中，在第二空气冷却器502和急冷/乙酸洗涤器144A之间没有操作性地布置冷却器热交换器或第二闪蒸罐。

来自急冷/乙酸洗涤器144A的底部物流的一部分可作为用于液态水116进料的再循环水150送至乙烷饱和塔110。底部物流的剩余部分可用作急冷/乙酸洗涤器144A的急冷工段(例如下部部分)的急冷水702。急冷水702可经由导管返回并在急冷工段处或就在急冷工段上方引入急冷/乙酸洗涤器144A中。用于急冷水702的流动(再循环)的动力可由循环泵704(例如离心泵)提供。使用水(例如冷却塔水)作为传热介质的急冷水冷却器706热交换器可冷却急冷水702。急冷水冷却器706例如可以是管壳式热交换器、板框式热交换器、板翅式热交换器等。

为了重新配置乙酸洗涤器144(参见图1-6)以成为图7中描绘的急冷/乙酸洗涤器144A，乙酸洗涤器的下部部分成为骤冷工段，其中急冷水702从乙酸洗涤器(塔)的底部循环至乙酸洗涤器的下部工段(部分)。作为急冷工段的下部工段可包括散堆填料、规整填料或塔盘，或其任意组合。在实施方式中，升气塔盘可布置在急冷工段和洗涤工段之间。同样，急冷和洗涤工段可以是板式或填充式。在一些实施方式中，急冷工段中的内部构件可类似于洗涤器的其余部分的内部构件。

下部工段(骤冷工段)可包括例如在下部工段的上部部分处的喷嘴或分配器，用于接收和排出急冷水702。可调节急冷水702循环速率和骤冷工段的温度以便在洗涤器的顶部处实现与选项1中相同或相似的乙酸浓度和温度。另一种设计是使急冷器和乙酸洗涤器是分开的塔。换句话说，替代配置是保留乙酸洗涤器144(如图1-6中那样)，但是可操作地在乙酸洗涤器的上游增加急冷塔容器，以处理通向PGC 158的工艺气体。急冷工段(或在替代配置中单独的急冷塔)的目的可以是冷却工艺气体142并从工艺气体142中除去更多的乙酸和水。

对于选项8，由于通过急冷/乙酸洗涤器144A的急冷工段除去热量，如图7中描绘的急冷/乙酸洗涤器144A的实施(以及替代配置)可导致再循环水150(从急冷/乙酸洗涤器144A到乙烷饱和塔110)的更高温度。这是因为与选项5相比，再循环水150的较高温度可导致在循环水加热器118处的较少蒸汽消耗。

图8是与图7的乙烯生产系统700(选择8)相同或相似的乙烯生产系统800，但消除了第二空气冷却器502。图8可特征在于选项9。对于图8中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见前面的附图的讨论。

在图8(选项9)中，与选项8相比，消除第二空气冷却器502可导致在PGC 158处更高的抽吸压力，并由此导致PGC 158的更低的功率消耗。在选项9中，可提高与急冷/乙酸洗涤器144A的骤冷工段相关的急冷水702循环速率，以促进从消除的空气冷却器502转移的额外的热负荷的去除。与选项8相比，这可通过急冷水冷却器706增加更多的冷却介质(例如冷却塔水)负荷，但是将提高来自急冷/乙酸洗涤器144A的底部的再循环水1 50的温度，并因此减少循环水加热器118的蒸汽消耗(用于乙烷饱和)。

图9和图10是通过消除空气冷却器402和闪蒸罐130进一步降低ODH反应器102和PGC 158之间的压降(与选项9相比)的选项10。这通常可导致在下文作为示例选项1-22描述和列表的示例配置中PGC造成的最高抽吸压力和最低功率消耗。可提高冷却水需求以便去除来自消除的空气冷却器402的额外的转移热负荷。与选项9相比，这可通过急冷水冷却器向冷却塔增加更多的负荷。

图9是乙烯生产系统900，其包括急冷塔902(容器)以接收来自进料热交换器124的流出物104。急冷塔902可为具有垂直取向的容器(塔)，并且可包括喷嘴、散堆填料、规整填料或塔盘，或其任意组合。急冷塔902可冷却流出物104(从中移除热量)。急冷塔902可从流出物104中除去水和乙酸。

急冷塔902可在塔顶排出气体142B作为急冷/乙酸洗涤器144A的进料。气体142B通常可以是流出物104减去由急冷塔902除去的水和乙酸。

急冷塔902可排出具有除去的水和除去的乙酸的底部物流。一部分底部物流可作为粗乙酸132送至乙酸单元134。底部物流的剩余部分可作为急冷水904循环用于急冷塔902。循环泵906(例如离心泵)可提供用于急冷水904的流动(循环)的动力。

急冷水冷却器908可冷却循环中的急冷水904(从中移除热量)。急冷水冷却器908可利用水(例如冷却塔水)作为传热流体(冷却介质)。急冷水冷却器908例如可以是管壳式热交换器、板框式热交换器或板翅式热交换器等。通过急冷塔902结合急冷水冷却器908从流出物104中移除的热量(负荷)量可与进料热交换器124下游的前述附图中描绘的热交换器从流出物104中移除的热量相关。

图10是乙烯生产系统1000，其包括急冷/乙酸洗涤器1002以接收来自进料热交换器124的流出物104。急冷/乙酸涤气器1002可具有两个急冷工段：急冷中间工段和急冷下部工段。急冷/乙酸洗涤器1002可以是包括散堆填料、规整填料或塔盘或其任意组合的垂直容器(柱、塔)。在一些实施方式中，在每个急冷工段的上部(或上方)可包括喷嘴或类似装置。急冷工段的目的是使急冷/乙酸洗涤器1002从流出物104中移除热量。

在操作中，水1004在急冷中间工段的底部处或下方抽出。水1004的一部分作为再循环水150送出。水1004的另一部分作为急冷水1006再循环至急冷中间工段的上部处或上方的急冷/乙酸洗涤器1002。循环泵1008(例如离心泵)可泵送急冷水1006(提供用于其流动的动力)。急冷水冷却器1010可从急冷水1006中移除热。急冷水冷却器1010例如可以是管壳式热交换器、板框式热交换器或板翅式热交换器等。急冷水冷却器1010可利用水(例如冷却塔水)作为冷却介质。

急冷/乙酸洗涤器1002排出底部物流，该底部物流具有经由急冷/乙酸洗涤器1002中的洗涤和急冷从流出物104中移除的乙酸和水。一部分底部物流可作为粗乙酸132送至乙酸单元134。另一部分底部物流可作为急冷水1012再循环回到急冷下部工段的上部处或上方的急冷/乙酸洗涤器1002。这可类似于与图9的急冷塔902相关的操作。循环泵1014(例如离心泵)可提供用于急冷水1012的流动(循环)的原动力。急冷水冷却器1016可冷却循环中的急冷水1012(从中移除热)。急冷水冷却器1016可利用水(例如冷却塔水)作为传热流体(冷却介质)。急冷水冷却器1016例如可为管壳式热交换器、板框式热交换器或板翅式热交换器等。

急冷/乙酸洗涤器1002的下部急冷工段(和图9中急冷塔902中的骤冷工段)是将浓缩的粗乙酸冷凝、收集并送至乙酸单元134的地方。急冷/乙酸洗涤器1002中的中间工段急冷[和图9中的急冷/乙酸洗涤器144A的下部工段(急冷工段)]是进行最终急冷和收集/送出水作为再循环水150的地方。洗涤工段，其是急冷/乙酸洗涤器1002中的顶部工段(或图9中急冷/乙酸洗涤器144A的顶部工段)，接收洗涤水以便最终除去剩余的乙酸。来自该洗涤工段的水沿塔向下流动，并与急冷/乙酸洗涤器1002中的中间工段[或图9中急冷/乙酸/洗涤器144A中的下部工段(急冷工段)]的水循环混合。最后一点是图9、10与图11、12之间的差别。

如提到的那样，急冷工段和急冷/乙酸洗涤器1002的剩余部分可从流出物104中除去水和乙酸。进入急冷/乙酸洗涤器1002上部的洗涤液体146的来源可与前面附图中描绘的乙酸洗涤器144和急冷/乙酸洗涤器144A相同或相似。洗涤液146可以是来自乙酸单元134的水154和来自PGC 158的冷凝水156的组合。急冷/乙酸洗涤器1002可在顶部排出工艺气体148作为PGC 158的进料。

如所示那样，急冷/乙酸洗涤器1002可冷却流出物104(从中移除热量)。通过急冷/乙酸洗涤器1002结合急冷水冷却器1016和急冷水冷却器1010从流出物104中移除的热量(负荷)量可与进料热交换器124下游的前述附图中描绘的热交换器从流出物104中移除的热量相关。

可设定(规定)急冷水1012的循环速率和急冷下部工段的急冷水冷却器1016的工艺温度以便在到乙酸单元134的粗乙酸132中实现高乙酸浓度(例如至少1重量％)。可调节急冷中间工段循环速率和急冷水1006的温度以便在顶部工艺气体148处实现与用于选项1的图1的乙酸洗涤器144类似的乙酸浓度和温度。再次，从急冷中间工段排出的水1004的一部分可作为急冷水1006循环，而其余部分作为再循环水150循环回到乙烷饱和塔110。

图11是与图9的乙烯生产系统900相同或相似的乙烯生产系统1100，但不同之处在于：(1)用于急冷塔902的急冷水904的来源；和(2)将水取出用于到乙烷饱和塔110的再循环水150。图11可特征在于选项11。对于图11中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见前面的附图的讨论。

用于到乙烷饱和塔110的再循环水150的水是来自急冷/乙酸洗涤器144A的洗涤工段的水。再循环水150取自急冷/乙酸洗涤器144A的洗涤工段(顶部工段)。

用于急冷塔902的急冷水904是来自急冷塔902底部的水1104(粗乙酸)和来自急冷/乙酸洗涤器144A的骤冷工段的底部的水1102的组合。来自急冷塔902底部的粗乙酸与图9和10中的粗乙酸相比具有较低的乙酸浓度。图11中的粗乙酸就乙酸浓度而言可类似于选项1中的粗乙酸。由此，用于急冷塔902的急冷水904是来自急冷/乙酸洗涤器144A的底部物流的一部分1102和来自急冷塔902的底部物流的一部分1104的组合。

与选项10相比，这种关于再循环水150和急冷水904的重新配置可以导致粗乙酸132中更低的乙酸浓度(例如小于1重量％)。

参考图9，在图9中的急冷塔902上采用受控的温度和水循环，粗乙酸132中的乙酸浓度通常较低，因为流出物104中的绝大部分(大部分)水与流出物104中的绝大部分(大部分)乙酸一起冷凝。来自急冷塔的塔顶气体142B包括来自流出物104的乙酸和水的剩余部分。在急冷/乙酸洗涤器144A中，急冷和洗涤通常除去乙酸和水的该剩余部分。因此，到乙烷饱和塔110的再循环水150通常将包括较少的乙酸。

回到图11，再循环水1 50由急冷/乙酸洗涤器144A的顶部工段(洗涤工段)提供。进入该工段的气体142B通常不含有显著的乙酸浓度，并因此在到乙烷饱和塔110的再循环水150中通常不存在显著量的乙酸。从急冷塔902的塔顶排出的气体142B包含乙酸并进入急冷/乙酸洗涤器144A的下部工段，在这里气体142B中的绝大部分乙酸和水冷凝并送至急冷塔902(尽管该物流1102通常具有低浓度的乙酸)。总之，类似于选项1，流出物104中的大部分(例如几乎全部)乙酸和水作为粗乙酸从流出物104中取出。再次，粗乙酸132可在乙酸单元134中加工。

为了比较图11与图9，图9中到乙烷饱和塔110的再循环水150通常比图11中的到乙烷饱和塔110的再循环水150具有更高的乙酸浓度。图9中的粗乙酸132通常比图11中的粗乙酸132具有更大的乙酸浓度。

对于图11(选项11)，粗乙酸132中较低的乙酸浓度可以导致乙酸单元134中提高的加热和冷却消耗，其对于此选项11而言通常比选项9和10更大。此外，因为再循环水150具有较低的温度，乙烷饱和塔110在循环水加热器118处的蒸汽需求高于选项10。选项11的优点可以是再循环水150中较低的乙酸浓度。选项11在较少的能量消耗方面优于选项1。选项11比选项1消耗更少的能量。

图12是与图10的乙烯生产系统1000相同或相似的乙烯生产系统1200，不同之处在于再循环水150的来源。对于图12中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见前面的附图的讨论。图12(乙烯生产系统1200)是不使用单独的急冷塔902的选项11的变体。

从急冷/乙酸洗涤器1002的顶部工段(洗涤工段)取出再循环水150。再循环水150取自急冷/乙酸洗涤器1002的洗涤工段的底部。升气塔盘可设置在中间工段和顶部工段(洗涤)之间。再次，来自洗涤工段的水可以再循环回到乙烷饱和塔110。急冷/乙酸洗涤器1002的下部工段与中间工段之间的升气塔盘可以是任选的。

图13是与图11的乙烯生产系统1100相同或相似的乙烯生产系统1300，但是如图6中类似地进行，在PGC 158的上游增加了用于工艺气体的冷却热交换器602和闪蒸罐604。图13可特征在于选项12。对于图13中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见前面的附图的讨论。

选项12与选项11的不同之处在于在选项12中，调节(降低)急冷/乙酸洗涤器144A的急冷水702循环速率以便在急冷/乙酸洗涤器144A的顶部处(例如在工艺气体148A中)实现小于规定阈值(例如50ppmv)的乙酸。这可导致在顶部处更高的工艺气体148A的温度。由此，因为急冷器/乙酸洗涤器144A的顶部温度可高于图11(选项11)中的温度，工艺气体148A可在到达PGC 158之前被冷却。特别地，可包括冷却热交换器602以冷却从急冷/乙酸洗涤器144A的顶部排出的工艺气体148A。冷却热交换器602可采用水(例如冷却塔水)作为传热流体(冷却介质)。冷却热交换器602可在通过PGC 158之前冷凝工艺气体148A中从乙酸洗涤器144携带的几乎所有乙酸(和水蒸气)。可包括闪蒸罐604(容器)以回收包括乙酸和水的冷凝流体606。冷凝流体606可如描绘的那样用于洗涤水146。工艺气体148可从闪蒸罐604的顶部排出，以便在下游设备162中加工。最后，与选项11相比，调节的(例如较低的)急冷水702循环可以导致到乙烷饱和塔110的再循环水的温度较高，并由此导致在循环水加热器118处用于乙烷饱和的蒸汽(例如LP蒸汽)需求较少。

图14是与图8的乙烯生产系统800(选项9)相同或相似的乙烯生产系统1400，但增加了与乙酸单元134相连的萃取物交叉热交换器1402(热交换器)。图14可标记为选项13。对于图14中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见前面的附图的讨论。

乙酸单元134包括利用溶剂从粗乙酸132中除去乙酸的萃取塔1404、处理来自萃取塔1404的萃余液以回收水的水汽提塔1406、和从萃取塔1404排出的乙酸中除去溶剂以获得乙酸产物138的溶剂回收塔1408。如讨论的那样，乙酸单元134接收粗乙酸132。粗乙酸132可以主要是水。

在所示实施方案中，将粗乙酸132进料至萃取塔1404。粗乙酸132可在萃取塔1404的上部部分引入并向下流动通过萃取塔1404。

萃取塔1404是通常具有垂直取向的容器。萃取塔1404可为液-液萃取塔。萃取塔1404可具有填料(散堆的或规整的)或塔盘(例如筛盘)和移动组件如叶轮以更好地接触液-液相。如果使用填料，填料可以是金属(例如不锈钢)或塑料。

在操作中，萃取塔1404利用溶剂1410从粗乙酸132中萃取乙酸。溶剂1410通常可不与水混溶，并由此通常不会从粗乙酸132中移除显著量的水。溶剂1410例如可以是正丁醇、异丁醇、戊醇、或乙酸乙酯、甲基叔丁基醚(MTBE)等等。溶剂1410可在萃取塔1404的底部部分处引入，并以逆流向上流动通过萃取塔1404，而粗乙酸132向下流动通过萃取塔1404。溶剂1410从粗乙酸132中移除(吸收、萃取)乙酸。萃取塔1404中的填料或塔盘(和移动部件)促进乙酸向溶剂1410中的传质。

包括溶剂1410和移除的(吸收的、萃取的)乙酸(具有少量水)的萃取物1412通过萃取物加热器1414(热交换器)从萃取塔1404的塔顶排出。萃取物加热器1414加热萃取物1412。加热介质例如可以是蒸汽。萃取物加热器1414可以是管壳式热交换器、板式热交换器、或板翅式热交换器、或其它类型的热交换器。

然后引导萃取物1412通过萃取物交叉热交换器1402以便用急冷水702作为加热介质加热萃取物1412。可引导萃取物1412通过萃取物交叉热交换器1402以冷却急冷水702(从急冷水702中移除热量到萃取物1412中)，其中萃取物1412作为冷却介质。与选项9(图8)相比，萃取物1412的这种加热(除了由萃取物加热器1414添加的热量外)可减少溶剂回收塔1408的再沸器热交换器的蒸汽需求。萃取物1412可以在萃取物交叉热交换器1402中部分蒸发或完全蒸发(并且蒸气可过热)。在实施方式中，萃取物交叉热交换器1402在物理上可位于乙酸单元134中和/或可特征在于乙酸单元134的组件。

萃取物交叉热交换器1402可为例如管壳式热交换器、板式热交换器或板翅式热交换器等。可分别引导萃取物1412和急冷水702通过萃取物交叉热交换器1402的任一侧。例如，作为管壳式热交换器的交叉热交换器可配置成使得萃取物1412流过管(管束)且急冷水702流过壳。或者，交换器可配置成使得急冷水702流过管且萃取物1412流过壳。

萃取塔1404从萃取塔1404的底部部分排出萃余液1416作为底部物流。萃余液1416包括来自粗乙酸132的大部分或绝大部分(例如几乎全部)水。萃余液1416主要是水。萃余液1416可包括痕量的有机化合物(例如溶剂1410、乙酸等)。

萃余液1416从萃取塔1404排出至水汽提塔1406以回收水(提高其纯度)。水汽提塔1406(容器)是包括蒸馏塔盘或填料的蒸馏塔，并且可与塔顶冷凝器热交换器(和用于分离水相与溶剂相的滗析器)和再沸器热交换器(或将蒸汽作为热源直接注入底部)相连。蒸馏塔系统可包括接收器容器或回流罐以接收来自塔顶冷凝器的冷凝液体。在操作中，水汽提塔1406可从萃余液1416中分离痕量的有机化合物，并排出具有水和痕量有机化合物的底部物流作为液态水1418。水汽提塔1406可排出水蒸气和大部分塔顶有机化合物，其被冷凝到用于分离溶剂和水的滗析器中。水141 8的一部分可作为水产物140转送。水1418的另一部分154可用作用于急冷/乙酸洗涤器144A的洗涤水146。

溶剂回收塔1408接收来自萃取物交叉热交换器1402的萃取物1412。溶剂回收塔1408可为蒸馏塔，其分离溶剂1410与萃取物1412以获得乙酸产物138。分离的溶剂1410可送至萃取塔1404。蒸馏塔是具有蒸馏塔盘或填料的容器，并与再沸器热交换器和塔顶冷凝器热交换器(与塔顶滗析器一起将冷凝的塔顶液体分离成水相和溶剂相)一起操作。

萃取物1412可作为溶剂回收塔1408的侧进料(例如上部部分)引入。乙酸产物138可为从溶剂回收塔1408排出的底部物流。溶剂1410可从溶剂回收塔1408的塔顶排出并随后冷凝。

图15是与图9的乙烯生产系统900相同或相似的乙烯生产系统1500，但是增加了与乙酸单元134相连的萃取物交叉热交换器1502(热交换器)。图15可标记为选项14。对于图15中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见前面的附图的讨论。

萃取物交叉热交换器1502可类似于图14的萃取物交叉热交换器1402。萃取物交叉热交换器1502例如可以是管壳式热交换器或板翅式热交换器等。

萃取物交叉热交换器1502是与图14中的萃取物交叉热交换器1402类似的实施方式，除了萃取物交叉热交换器1502在不同的急冷水循环回路上实施。萃取物交叉热交换器1502利用急冷水904作为加热介质来加热萃取物1412。在图15的所示实施方案中，萃取物交叉热交换器1502可操作地设置在循环泵906和急冷水冷却器908之间。

乙烯生产系统1500包括萃取物交叉热交换器1 502以便用急冷水904作为加热介质加热萃取物1412，并且用萃取物1412作为冷却介质冷却急冷水904(从急冷水904中除去热量进入萃取物1412)。与图9(选项10)相比，通过萃取物交叉热交换器1502加热萃取物1412(除了通过萃取物加热器1414添加的热量外)可减少溶剂回收塔1408的再沸器热交换器的蒸汽需求。萃取物1412可以在萃取物交叉热交换器1502中部分蒸发或完全蒸发(并且蒸气可以过热)。这与前面的图14和随后的图16、17和20-23一样，在实施方式中，萃取物交叉热交换器1502在物理上可位于乙酸单元134中和/或可特征在于乙酸单元134的组件。

图1 6是与图15的乙烯生产系统1500相同或相似的乙烯生产系统1600，但添加了两个空气冷却器1602和1604以分别冷却急冷水702和急冷水904。图16可标记为选项15。对于图16中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见前面的附图的讨论。

空气冷却器1602沿急冷水702循环回路(急冷水冷却器706的上游)设置以冷却急冷水702。类似地，空气冷却器1604沿急冷水904循环回路(急冷水冷却器908的上游)设置，以冷却急冷水904。在急冷水702被急冷水冷却器706中的冷却水冷却之前，空气冷却器1602将急冷水702冷却至80℃或更低。同样，在急冷水904被急冷水冷却器908中的冷却水冷却之前，空气冷却器1604将急冷水904冷却至80℃或更低。在实施方案中，增加这两个空气冷却器1602和1604可以以具有冷却水系统(例如包括冷却水塔)的乙烯生产系统1600实施，与图15的乙烯生产系统1 500(选项14)相比，所述乙烯生产系统的资本密集程度较低，但具有类似或略高的能量需求。

图17是与图11的乙烯生产系统1100相同或相似的乙烯生产系统1700，但添加了乙烷交叉热交换器1702、氧交叉热交换器1704和萃取物交叉热交换器1706。图17可标记为选项16。对于图17中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见前面的附图的讨论。

乙烷交叉热交换器1702加热进料到乙烷饱和塔110的乙烷气体112。氧交叉热交换器1704加热添加到饱和乙烷114中的氧气126。乙烷交叉热交换器1702和氧交叉热交换器1704各自是热交换器，其例如可以是板翅式热交换器或管壳式热交换器等。急冷水702是用于乙烷交叉热交换器1702和氧交叉热交换器1704的加热介质。在实施方式中，如描绘的那样，乙烷交叉热交换器1702和氧交叉热交换器1704各自可操作地设置在急冷水冷却器706上游的急冷水702循环回路中。

采用交叉热交换器1702和1704预热乙烷气体112和氧气126进料可减少乙烷饱和塔110中用于乙烷进料饱和的循环水加热器118处的蒸汽需求。但是，与用于乙烷进料饱和的循环水加热器118的总蒸汽需求相比，热回收量可相对较低或不显著。但是，实现了热需求减少的价值。

萃取物交叉交换器1706加热从乙酸单元134的萃取塔1404排出的萃取物1412。萃取物1412可以在萃取物交叉热交换器1706中部分蒸发或完全蒸发(并且蒸气可过热)。急冷水904是加热介质。如描绘的那样，萃取物交叉热交换器1706可以可操作地设置在急冷水冷却器908上游的急冷水904循环回路中。在实施方式中，萃取物交叉热交换器1502在物理上可位于乙酸单元134中和/或可特征在于乙酸单元134的组件。

萃取物1412可从萃取物交叉热交换器1706流到乙酸单元134的溶剂回收塔1408。与图11(选项11)相比，通过萃取物交叉热交换器1706加热萃取物1412可减少溶剂回收塔1408的再沸器热交换器的蒸汽需求。萃取物交叉热交换器1706可类似于前面讨论的萃取物交叉热交换器。萃取物交叉热交换器1502例如可以是管壳式热交换器、板式热交换器或板翅式热交换器或其它类型的热交换器。

图18是与图1的乙烯生产系统100相同或相似的乙烯生产系统1800，但具有乙烷交叉热交换器1802和氧交叉热交换器1804，以及用于部分饱和的相关水添加。图18可标记为选项17。对于图1 8中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见附图1的讨论。

乙烷交叉热交换器1802加热乙烷气体112和再循环水1808的混合物1806。乙烷交叉热交换器下游的混合物1806(加热的)可标记为部分饱和的乙烷，其进料至乙烷饱和塔110。由此，代替图1中直接进料乙烷气体112，乙烷气体112在引入乙烷饱和塔110之前首先用再循环水1808部分饱和。在所示实施方案中，再循环水1808是来自乙酸洗涤器144的底部的再循环水150的一部分。

氧交叉热交换器1804加热氧气126和再循环水1812的混合物1810。氧交叉热交换器下游的混合物1810(加热的)可标记为部分饱和的氧，其在一个或多个添加点处添加(注入)到饱和乙烷114中。由此，代替图1中直接加入氧气126，在引入到输送饱和乙烷114的导管中之前，氧气126首先用再循环水1812部分饱和。在所示实施方案中，再循环水1812是来自乙酸洗涤器144的底部的再循环水150的一部分(再循环水150的剩余部分可流经循环水加热器118至乙烷饱和塔110)。

乙烷交叉热交换器1802和氧交叉热交换器1804可各自是管壳式热交换器、板式热交换器或板翅式热交换器或其它类型的热交换器。乙烷交叉热交换器1802和氧交叉热交换器1804可利用流出物104作为加热介质，如描绘的那样串联或并联。

在所示实施方式中，乙烷交叉热交换器1802和氧交叉热交换器1804在进料热交换器124下游接收流出物104。流出物104的一部分1814进料到乙烷交叉热交换器1802中。流出物104的剩余部分1816进料到氧交叉热交换器1804中。部分1814和1816可例如经由三通管或其它管道接头分开。由此，输送流出物104的导管可分别排放到传输部分1814和1816的两个导管中。控制阀可设置在两个导管中的一个上。用于将流出物104分成部分1814和1816的其它布置或配置也是适用的。

流出物104的部分1814和1816可合并以获得流出物104，其在被乙烷交叉热交换器1802和氧交叉热交换器1804冷却时前进。流出物104(冷却后)可流经冷却器热交换器128(用于附加的冷却)至闪蒸罐130。部分1814和1816可在冷却器热交换器128的上游组合(如附图标记1818所示)。

增加两个并联的交叉热交换器1 802和1804用于冷却流出物，并因此与选项1相比减少了用于冷却流出物104的冷却水需求(例如减少了在冷却器热交换器128处的冷却塔水的需求)。此外，增加两个并联交叉热交换器1802和1804从流出物104回收热量用于进料饱和(例如用于用水饱和乙烷气体112和混合进料108)。因此，与选项1相比，用于进料饱和的蒸汽消耗(例如在循环水加热器118处的LP蒸汽)可减少，但是，与选项1(图1)相比，在ODH反应器102和PGC 158之间增加两个并联的交叉热交换器1802和1804可导致PGC 158的抽吸压力较低，并由此导致较高的PGC 158功率消耗。

图19是可标记为选项18的乙烯生产系统1900。乙烯生产系统1900与图18的乙烯生产系统1800相同或相似，但添加了再循环水交叉热交换器1902。再循环水交叉热交换器1902加热(采用流出物104作为加热介质)通向乙烷饱和塔110的再循环水150。与选项17(图18)相比，这可进一步减少用于进料饱和的蒸汽消耗(例如在循环水加热器118处的LP蒸汽)。与选项17相比，增加再循环水交叉热交换器1902还可进一步减少在冷却器热交换器128处用于冷却流出物104的冷却水需求。但是，增加另一热交换器(再循环水交叉热交换器1902)，其中流出物104可在ODH反应器102与PGC 158之间增加额外的压降，其可以导致PGC158的更多功率需求。

在所示实施方案中，再循环水交叉热交换器1902沿流出物104流体可操作地设置在交叉热交换器1802和1804的下游和冷却器热交换器128的上游。

再循环水150是从乙酸洗涤器144排出的底部物流。再循环水150的部分1808和1812用于部分饱和乙烷气体112和氧气126，如图18中所示。但是，剩余的再循环水150在通过循环水加热器118送至乙烷饱和塔110之前被引导通过再循环水交叉热交换器1902。

如交叉热交换器1802和1804那样，再循环水交叉热交换器1902可以是管壳式热交换器、板式热交换器或板翅式热交换器或其它类型的热交换器。此外，如通常对本文中讨论的交叉热交换器那样，系统1900可配置为分别将加热介质和冷却介质引导通过交叉热交换器的任一侧。例如，作为管壳式热交换器的交叉热交换器可配置成使得加热介质(用于交叉热交换器1902的流出物104)流过管(管束)且冷却介质(用于交叉热交换器1902的再循环水150)流过壳。或者，交叉热交换器可配置成使得加热介质流过管且冷却介质流过壳。

图20是可标记为选项19的乙烯生产系统2000。乙烯生产系统2000与图19的乙烯生产系统1900相同或相似，但是添加了萃取物交叉热交换器2002。萃取物交叉热交换器2002加热(用流出物104作为加热介质)萃取塔1404的萃取物1412。与选项18(图19)相比，这可减少乙酸单元134中溶剂回收塔1408的再沸器处的蒸汽需求(例如LP蒸汽)。与选项18相比，增加萃取物交叉热交换器2002还可进一步减少在冷却器热交换器128处用于冷却流出物104的冷却水需求，但是，增加在其中引导流出物104的另一热交换器(萃取物交叉热交换器2002)可在ODH反应器102与PGC 158之间增加额外的压降，这可以导致PGC 158的更多功率需求。

在所示实施方案中，萃取物交叉热交换器2002沿流出物104流体可操作地设置在再循环热交换器1902和冷却器热交换器128之间。萃取物1412可以在萃取物交叉热交换器2002中蒸发(部分或完全)，并且蒸气可在萃取物交叉热交换器2002中过热。

如先前讨论的交叉热交换器那样，萃取物交叉热交换器1902可以是管壳式热交换器、板式热交换器或板翅式热交换器或其它类型的热交换器。此外，同样如通常对交叉热交换器所讨论的那样，热源(流出物104)和热沉(萃取物1412)可在任一侧上。

图21是可标记为选项20的乙烯生产系统2100。乙烯生产系统2100与图20的乙烯生产系统2000(选项19)相同或相似，但是添加了空气冷却器2102以冷却流出物104。空气冷却器2102可操作地设置在萃取物交叉热交换器2002和冷却器热交换器128之间以冷却流出物104。与选项19(图20)相比，这可减少冷却器热交换器128的冷却水(例如冷却塔水)需求。但是，沿流出物104流体增加另一热交换器(空气冷却器2102)可增加反应器102与PGC 158之间的压降，并由此可以导致PGC 158的更多功率需求。

空气冷却器2102可类似于上述空气冷却器。空气冷却器2102是热交换器，其可为包括一个或多个风扇的风扇热交换器，并且可以包括翅片或翅片管束。空气冷却器202可以是翅片-风扇热交换器。冷却介质可以是环境空气。

图22是可标记为选项21的乙烯生产系统2200。乙烯生产系统2200与图21的乙烯生产系统2100(选项20)相同或相似，但是没有冷却器热交换器128和再循环水交叉热交换器1902，并且具有乙酸洗涤器144而不是急冷/乙酸洗涤器144A(例如参见前面的附图)。与选项20(图21)相比，这可浓缩粗乙酸132中的乙酸(并由此降低乙酸单元134中的加热和冷却要求)。与选项20相比，它还可提高回到乙烷饱和器塔110的再循环水150的温度(并且导致消除用于再循环水150与反应器流出物的再循环水交叉热交换器1902)。最后，因为从ODH反应器102流出物104侧消除了两个热交换器(冷却器热交换器128和再循环水交叉热交换器1902)，可降低ODH反应器102与PGC 158之间的压降，这可以导致与选项20(图21)相比更小的PGC 158功率需求。

图23是可标记为选项22的乙烯生产系统2300。乙烯生产系统2300与图22(选项21)的乙烯生产系统2200相同或相似，但是不具有用流出物104的萃取物交叉热交换器2002，且具有用急冷水702以加热萃取物1412的萃取物交叉热交换器1402(例如，参见图14)。萃取物1412可以在萃取物交叉热交换器1402中部分蒸发或完全蒸发(并且蒸气可过热)。

用于加热萃取物1412的热负荷从流出物104转移到急冷水702。由此，图22(选项21)中通过萃取物交叉热交换器2002从流出物104中移除的热量转移到图23(选项22)中的空气冷却器2102。这可以意味着选项22中的空气冷却器2102将比选项21中的大(更大的冷却能力)。但是，因为在选项22中来自急冷水702的热量经由萃取物热交换器1402被移除用于萃取物1412，与选项21相比，选项22中的急冷水冷却器706可有益地更小(更少的冷却水需求)。此外，因为在选项22中消除了沿流出物104流体的萃取物交叉热交换器2002，ODH反应器102与PGC 158之间的压降可更小，这可以导致与选项21相比PGC 158的功率需求更小。

选项1-22可相对于彼此呈现，并且可以包括相对于彼此的增量差异。对于图1-23中给定附图中描绘的文本、名称和附图标记的说明，也参见图1-23中其它附图的讨论。

可以理解的是，相对图1-23讨论的容器和热交换器可具有至少一个入口(例如喷嘴)，其与入口导管法兰连接或螺纹连接，至少一个出口(例如喷嘴)，其与出口导管法兰连接或螺纹连接。

可使用多于一个的ODH反应器102，包括串联和/或并联。尽管ODH反应器102被描绘为单级反应器，例如，其中所有进料组分(混合进料108)在反应器的入口处添加，但是描述的方法可适用于其它反应器配置，包括多级反应器和具有多个级间进料添加的反应器。

产生或利用的蒸汽可以是低压(LP)蒸汽(例如150psig或更小)、中压(MP)蒸汽(例如在150psig至600psig的范围内)、高压(HP)蒸汽(例如600psig或更大)或极高压(VHP)蒸汽(例如1500psig或更大)等等。同样，在蒸汽发生热交换器106处，HP蒸汽或VHP蒸汽的产生通常可比产生MP蒸汽或LP蒸汽更有价值，并由此改善了乙烯生产系统100的经济性。蒸汽可有不同的应用。由消费者或接收蒸汽的消费者对蒸汽的使用可取决于蒸汽的压力或品质。在一些实施方式中，所产生的蒸汽的较高蒸汽压力可在设施或工厂内的蒸汽集成中提供更多的通用性。例如，HP蒸汽可以用于为连接到压缩机上的涡轮提供动力，而LP蒸汽通常用于加热目的等等。

如所示那样，ODH反应器102可为固定床反应器(例如管式固定床反应器)、流化床反应器、沸腾床反应器或热交换器型反应器等。固定床反应器可具有填充有催化剂粒料作为催化剂床的一个或多个圆柱形管。在操作中，反应物流过床并转化为产物。反应器中的催化剂可为一个大床、几个水平床、几个平行填充管或在它们自己的壳中的多个床等。

流化床反应器可以是一种容器，其中流体以足够的速度通过固体粒状催化剂(例如球形或颗粒形状)以悬浮固体催化剂并使固体催化剂表现得像流体一样。在实施方式中，流化床反应器可具有用于催化剂的支撑件。支撑件可以是多孔结构体或分配板，并且布置在反应器的底部部分中。反应物可以以使催化剂床流化的速度向上流动通过支撑件(例如催化剂上升并开始以流化方式旋转)。一种流化床反应器具有再循环操作模式。

技术可包括将ODH反应器102的操作温度保持在小于450℃、小于425℃或小于400℃。对于操作压力，ODH反应器102入口压力可小于80磅/平方英寸表压(psig)，或小于70psig。每个反应器的反应器入口压力可在1psig至80psig的范围内，或在5psig至75psig的范围内。在作为管式固定床反应器的ODH反应器102的实施方案中，ODH反应器102的其它操作条件可为200小时^-1至40,000小时^-1的气体时空速(GHSV)。

选项1-22通常可比较ODH反应器流出物冷却和乙酸回收的能量集成，并考虑ODH反应器进料饱和。选项1用作比较的基础案例。换句话说，选项2-22可与作为基线案例的选项1进行比较。表1和2中的第二列给出了设备和操作的“比较基础”。

基于能量集成，对于从通过PGC 158的第一级接收/处理反应器进料的设施工艺的部分，评价了示例性选项1-22。在工艺的该部分的某些实施方式中，示例性选项1-22的各种选项可以减少蒸汽消耗至高51％，减少动力需求至多30％，并且减少冷却水需求至多76％，同时将进入乙酸单元134的粗乙酸132浓缩高达67％。这不仅可导致降低直到PGC 158的乙烯生产系统的总操作费用，还可降低乙酸单元134、冷却水系统和蒸汽系统的资本费用。但是，本技术不限于这些数值。

用AspenV10进行工艺模拟。SR-POLAR状态方程用于模拟。对于模拟，在465千帕斯卡(kPa)下将进入ODH反应器102的进料入口温度(混合进料108)保持低于310℃，并且使进入ODH反应器102的混合进料108(MIXED-FD)中的氧浓度目标为10体积百分比(体积％)，从而使其在易燃区之外。混合进料108物流中的氧对乙烷的摩尔比为0.62。到ODH反应器102的总水含量为74体积％，这需要在ODH反应器102之前加热以蒸发水，并且在ODH反应器102之后冷却以冷凝水。表1和2显示了基于不同的反应器流出物冷却策略和其它能量集成方面，相对于选项1(图1)，所有给出的选项2-22(图2-23)对加热、冷却和功率(进料饱和器的水循环泵、CW系统泵送和风扇、空气冷却器风扇、第1级PGC 158)的影响。实例结果显示如下。本技术的其它方面落在这些实例结果之外。

选项1需要大量的蒸汽用于进料饱和和乙酸(AA)单元，需要大量的冷却水用于反应器流出物冷却和AA单元，并且需要大量功率用于进料饱和(用水)和用于包括冷却塔的冷却水(CW)系统。进料饱和通常是指经由乙烷饱和乙烷饱和塔110的乙烷饱和，但可以涉及经由热交换器的乙烷和氧的部分饱和，并最终使进入ODH反应器102的混合进料108饱和。

选项2需要明显更少的冷却水，但需要更多的空气冷却。总功率消耗将略小于选项1。

选项3在粗AA浓缩中具有高得多的AA浓度，而粗AA浓缩的流速低得多。由此，AA单元将小得多，具有明显更少的加热和冷却需求。由于进料饱和器的再循环水的温度更高，与选项1相比在进料饱和器处的蒸汽消耗较低，并因此需要较少的冷却水来冷却反应器流出物。

选项4类似于选项3，但是用于冷却ODH反应器流出物的CW需求明显更少，并且为了冷却流出物使用大型空气冷却器。

选项5类似于选项4，但是用于ODH反应器流出物冷却的CW需求明显更少，并且为了冷却流出物使用另一大型空气冷却器。

选项6类似于选项2，但是在粗AA中具有略微更高的乙酸浓度和更低的粗AA总流速，这将导致在AA单元处的加热需求较低，但冷却需求较高。因为AA洗涤器将较高的再循环水温度输送至进料饱和器，进料饱和器具有略微更低的蒸汽消耗。总功率消耗远低于选项2。

选项7类似于选项6，但是在粗AA中具有高得多的乙酸浓度和低得多的粗AA总流速，这将导致AA单元的加热和冷却需求显著降低。因为AA洗涤器将较高的再循环水温度输送至进料饱和器，进料饱和器与选项6相比具有更低的蒸汽消耗。总功率消耗远低于选项6。

选项8具有与选项5相同的在粗AA浓缩中的乙酸浓度和对AA单元的公用工程需求。因为AA洗涤器将较高的再循环水温度输送至进料饱和器，进料饱和器与选项5相比具有更低的蒸汽消耗。总功率消耗远低于选项5。因此，选项5需要比选项5更少的用于反应器流出物冷却的CW需求。最大的影响将是与选项5相比将显著降低的总功率消耗。

选项9类似于选项8，但用于反应器流出物冷却的CW需求要高得多。因为急冷/洗涤塔将较高的再循环水温度输送至进料饱和器，该进料饱和器与选项8相比具有更低的蒸汽消耗。由于选项9中反应器流出一侧上的压降更小且由此PGC处的功率更小，总功率消耗低于选项8。

选项10具有与选项9相同的在粗AA中的AA浓度和对AA单元的相同公用工程需求。与选项9相比，选项10需要明显更多的CW用于反应器流出物冷却。但是，由于ODH反应器与PGC之间的压降较小，总功率消耗低于选项9。

选项11类似于选项10，但是在粗AA中具有明显较低的AA浓度和高得多的粗AA流速，这将导致在AA单元中明显更多的加热和冷却需求。此外，骤冷/洗涤器将较低的再循环水温度输送至进料饱和器，这将导致与选项10相比在进料饱和系统处更高的蒸汽消耗。总功率消耗将明显高于选项10。

选项12类似于选项11，但到进料饱和器的再循环水温度略微更高，这将导致进料饱和系统处略微更低的蒸汽需求。

选项13类似于选项9，但是来自反应器流出物冷却系统的用于AA单元的热回收高，这将导致AA单元的热需求明显更少和用于反应器流出物冷却的CW需求明显更少。总功率消耗将低于选项9。

选项14类似于选项10，但是来自反应器流出物冷却系统的用于AA单元的热回收高，这将导致AA单元的热需求明显更少且用于反应器流出物冷却的CW需求明显更少。总功率消耗将比选项10低得多。

选项15类似于选项14，但是具有使用空气冷却器的卸冷却水系统(off-loadingcooling water system)。选项15具有比选项14略低的功率消耗。

选项16类似于选项11，但是来自反应器流出物冷却系统的用于AA单元的热回收高，这将导致AA单元的热需求明显更少且用于反应器流出物冷却的CW需求明显更少。选项16也将从反应器流出物冷却系统回收少量的热量用于乙烷和氧的预热，这对降低进料饱和器的蒸汽消耗的影响较小。总功率消耗将比选项11低得多。

选项17类似于选项1，来自反应器流出物的大量热回收用于部分饱和乙烷和氧进料，这将大大降低进料饱和的蒸汽需求以及用于反应器流出物冷却的CW需求。总功率消耗将明显低于选项1。

选项18类似于选项17，来自反应器流出物的更多热回收用于预热回到进料饱和器的再循环水，这将进一步降低用于进料饱和的蒸汽需求和用于反应器流出物冷却的CW需求。

选项19类似于选项18，但来自反应器流出物的明显更多的热回收用于从“AA萃取器”将“AA萃取物”蒸发(包括部分蒸发或过热蒸气)到溶剂回收塔。这将显著降低AA单元的加热需求，同时与选项18相比大大降低用于反应器流出物冷却的CW需求。总功率消耗将明显低于选项18。

选项20类似于选项19，用于反应器流出物冷却的CW需求明显较少，同时增加了大型空气冷却器。总功率消耗将高于选项19。

选项21是选项8和选项20的组合。与选项20相比，粗AA中的AA浓度明显更高且粗AA的流速明显更低，这将导致AA单元处明显更少的加热和冷却需求。由于来自反应器流出物的热量回收用于“AA萃取物”加热/蒸发，选项21与选项8相比需要明显更少的用于AA单元的加热。由于用于进料饱和的热回收和将高得多的再循环水温度递送至进料(乙烷)饱和器，用于进料饱和的蒸汽需求将少于选项8和选项20。但是，用于反应器流出物冷却的CW需求将比选项20高得多，但是在选项21中采用小得多的空气冷却器。总功率消耗将明显低于选项20。

选项22是选项13和选项21的组合。“AA萃取物”将用急冷水蒸发。用于反应器流出物的空气冷却器大于选项21，但急冷水冷却器则小得多。总功率消耗将低于选项21。

基于工艺模拟的比较计算结果在表1和表2中给出。比较基础是给定选项的逻辑对比。表1和表2中选项2-22的结果作为相对于选项1的变化(百分比)给出。表1给出了粗AA中AA浓度、粗AA的总质量流速、用于进料饱和(例如在乙烷饱和器处)的LP蒸汽消耗、AA单元处的蒸汽消耗和用于进料饱和与AA单元的组合的总热量(蒸汽消耗)的相对百分比比较。表2给出了反应器流出物冷却的CW需求、反应器流出物冷却的空气冷却需求、AA单元冷却的CW需求、反应器流出物冷却与AA单元冷却的组合的总CW需求、以及饱和器、PGC的第1级压缩机、CW系统与一个或多个空气冷却器的组合的功率需求的相对百分比比较。

表1.选项的比较

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表2.选项的比较

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图24是生产乙烯的方法2400。在方框2402处，方法包括在ODH反应器中在氧的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯。ODH反应器例如可为固定床反应器或流化床反应器。乙酸可在ODH反应器中作为将乙烷脱氢成乙烯的ODH反应的副产物而产生。方法包括从ODH反应器中排出流出物。流出物包括乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。在一些实施方式中，来自流出物的热量可以用于在热交换器中加热水(例如锅炉给水)以产生用于在具有ODH反应器的设施处消耗的蒸汽。

在方框2404处，方法包括冷凝流出物中的水和乙酸以便将流出物分离成液体粗乙酸和气体。为了冷凝水和乙酸，可在热交换器中(例如用冷却水、空气等)以及在一些实施方式中还在急冷塔中冷却流出物。粗乙酸包括冷凝的水和冷凝的乙酸。粗乙酸通常主要是水(大于50重量％)。在一些实施方式中，粗乙酸中的乙酸浓度可以小于1重量％。气体是流出物的剩余部分，其是乙烯、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。气体可以包括相对少量的乙酸和水。粗乙酸与气体的分离可以例如在闪蒸罐或急冷塔中进行。

在方框2406处，方法包括处理分离的气体以获得具有乙烯产物的工艺气体。处理可包括除去气体中的少量乙酸和水，如经由在一个或多个塔中的洗涤或急冷。排出的工艺气体包括乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳。工艺气体可具有例如小于50ppmv的乙酸和小于5摩尔％的水蒸气。工艺气体中乙烯的量例如可以为10摩尔％至90摩尔％。可将工艺气体转送至工艺气体压缩机并进一步加工以回收乙烯产物。

在方框2408处，方法包括加工粗乙酸(如在乙酸单元中)以获得乙酸产物。乙酸单元可包括例如注入溶剂以便从粗乙酸中移除乙酸的萃取塔，处理来自萃取塔的萃余液以回收水的水汽提塔，和用于从萃取塔排出的萃取物(主要)乙酸中除去溶剂以获得乙酸产物的溶剂回收塔(容器)。参见例如图14的乙酸单元134的讨论。

在方框2410处，方法包括从流出物回收水作为用于进料稀释的再循环水。加工粗乙酸以获得乙酸产物可以获得水作为再循环水。由此，粗乙酸的加工(方框2408)可以包括在方框2410中回收水作为再循环水。例如，乙酸单元中的水汽提塔可以获得用于再循环并作为水产物的水。

对于基本上为闭合回路的用于稀释反应器进料的水系统，水产物的量(例如来自乙酸单元中的水汽提塔)可大致为ODH反应器中产生的水的量。

在实施方式中，再循环水可以作为洗涤液体从乙酸单元流至处理(例如洗涤)上述分离气体的塔(方框2406)。用于进料稀释的再循环水可以作为塔的底部物流(或来自更高的工段)取得。因此，将加工粗乙酸(方框2408)以获得乙酸产物与加工分离的气体(方框2406)以获得工艺气体组合可以提供从流出物中回收(方框2410)水作为再循环水。

由此，加工粗乙酸可包括作为循环水的回收水。换句话说，加工粗乙酸可提供从流出物中回收水作为再循环水的作用。此外，加工粗乙酸以获得乙酸产物和加工气体以得获得工艺气体的组合可提供从流出物中回收水作为再循环水。

在方框2412处，方法包括在通往ODH反应器的路径中将再循环水添加到包含乙烷的进料中。再循环水可加入到乙烷饱和塔中的乙烷中。再循环水可在输送乙烷的导管中添加到乙烷中。再循环水可添加到氧中(在导管中)，所述氧添加到具有乙烷的进料中。方法可包括将包含乙烷的进料提供给ODH反应器。乙烷可为由供应管线提供的乙烷气体，或者可以是由供应管线提供的乙烷液体，并且其被蒸发成乙烷气体。本文中使用的术语乙烷通常是指乙烷气体。

在方框2414处，方法包括将氧(O₂气体)添加到包含乙烷的进料中以获得到ODH反应器的混合进料。本文中使用的术语氧通常是指O₂气体。氧可在单个添加点处添加到输送包含乙烷的进料的导管中，或在多个添加点处添加到输送包含乙烷的进料的导管中。在一些实施方式中，如提到的那样，在将氧加入进料之前，可将水(例如再循环水)添加到氧中用于用水稀释进料。到反应器的混合进料包含乙烷气体和氧气。混合进料可包括用于进料稀释的添加的再循环水(方框2412)。

在方框2416处，方法包括在ODH反应器系统中实施能量集成，包括关于流出物的处理。例如，方法可以包括用流出物加热到ODH反应器的具有乙烷的进料，如在交叉热交换器中。这可冷却流出物，并因此有助于冷却流出物以便冷凝流出物中的乙酸和水。方法可包括从流出物提供热量以处理粗乙酸。例如，流出物可用于加热(例如在交叉热交换器中)从乙酸单元中的萃取塔排出的萃取物。这可冷却流出物，并由此有助于冷却流出物以便冷凝流出物中的水和乙酸。

处理气体以获得工艺气体可提供热量以处理粗乙酸。例如，循环急冷水回路(用于急冷气体的塔)中的急冷水可加热(例如在交叉热交换器中)从萃取塔排出的萃取物。处理气体以获得工艺气体可加热对包含乙烷的进料所提供的乙烷。例如，在循环急冷水回路(用于急冷气体的塔)中的急冷水可在将再循环水加入乙烷之前加热(例如在交叉热交换器中)来自供应管线的乙烷。处理气体以获得工艺气体可加热再循环水。例如，循环急冷水回路(用于急冷气体的塔)中的急冷水可加热(例如在交叉热交换器中)再循环水。这可有益地有助于用于进料稀释的加热。

方法可包括用流出物加热(例如在交叉热交换器中)再循环水，由此冷却流出物(并由此有助于冷凝流出物中的水和乙酸的冷却负荷)。如所示那样，方法可包括用流出物加热包含乙烷和再循环水的进料，并由此冷却流出物(并因此有助于冷凝流出物中的水和乙酸的冷却负荷)。

方法可包括用流出物加热(例如在交叉热交换器中)乙烷(为进料而提供)。方法可包括用流出物加热(例如在交叉热交换器中)氧。在一个实例中，在交叉热交换器中用流出物加热乙烷和再循环水的混合物用于进料。在另一实例中，在添加到具有乙烷的进料中之前，在交叉热交换器中用流出物加热氧和再循环水的混合物(例如用于用水部分饱和氧)。乙烷、氧或包含再循环水的混合物的加热可冷却流出物(这可有助于冷凝流出物中的水和乙酸的冷却负荷)。

一个实施方案是一种生产乙烯的方法，包括在ODH反应器中在氧的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，由此在ODH反应器中形成乙酸，并从ODH反应器排出至少包含乙烯、乙酸和水的流出物，使其通过蒸汽发生热交换器，以利用来自流出物的热产生蒸汽，由此冷却流出物。方法包括使来自蒸汽发生热交换器的流出物流经进料热交换器以便用流出物加热用于ODH反应器的具有乙烷的进料，由此冷却流出物。方法包括从流出物中回收乙酸作为乙酸产物，并将具有乙烯的工艺气体从流出物中转送用于进一步加工以获得乙烯产物。方法可包括进一步冷却进料热交换器下游流出物，由此冷凝流出物中的水。进一步冷却进料热交换器下游流出物可包括用冷却器热交换器或空气冷却器中的至少一种来冷却流出物，其中冷却器热交换器利用冷却水作为冷却介质，并且其中空气冷却器是利用空气作为冷却介质的风扇热交换器。进一步冷却进料热交换器下游流出物可包括在急冷塔中或在具有急冷工段的酸洗涤器中冷却流出物。方法可包括进一步冷却进料热交换器下游流出物，以将进一步冷却并具有冷凝的水的流出物分离成粗乙酸和气体，其中气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中粗乙酸包含乙酸和水。进一步冷却进料热交换器下游流出物并将进一步冷却的流出物分离成气体和粗乙酸可包括在急冷塔中或在具有急冷工段的乙酸洗涤器中处理流出物，并且其中方法包括从急冷塔的底部部分或从具有急冷工段的乙酸洗涤器的底部部分排出粗乙酸。进一步冷却进料热交换器下游流出物可包括在热交换器中冷却流出物，其中分离流出物包括在闪蒸罐中将流出物分离成气体和粗乙酸，并且其中方法包括从闪蒸罐的顶部排出气体和从闪蒸罐的底部部分排出粗乙酸。

方法可包括从气体中除去水和乙酸以获得包含乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，其中工艺气体具有小于50ppmv的乙酸和小于5摩尔％的水蒸气。方法可包括提供从气体中移除的水和乙酸作为再循环水用于用水饱和包含乙烷的进料。方法可包括在交叉热交换器中用流出物作为加热介质加热至少一部分再循环水。方法可包括将至少一部分再循环水与氧气合并以获得混合物，在交叉热交换器中用流出物作为加热介质加热混合物，和将加热的混合物加入到包含乙烷的进料中。转送工艺气体以便进一步处理可包括将工艺气体转送至工艺气体压缩机。方法可包括将粗乙酸提供至具有萃取塔的乙酸单元，该萃取塔是液-液萃取塔，其中从流出物中回收乙酸作为乙酸产物包括在乙酸单元中处理粗乙酸。

在乙酸单元中处理粗乙酸可包括将粗乙酸和溶剂提供至萃取塔，从萃取塔的塔顶排出萃取物(主要是乙酸)，和在交叉热交换器中用加热介质加热萃取物，其中加热介质包括进料热交换器下游的流出物，或其中加热介质包括急冷水。萃取物包括溶剂和相对少量的水，其中萃取物包括多于水的溶剂。方法可包括从乙酸单元中排出具有至少99重量％的乙酸的乙酸产物，其中粗乙酸具有0.3重量％至45重量％的乙酸浓度，并且其中乙酸单元包括作为蒸馏塔的溶剂回收塔。

另一实施方案是一种生产乙烯的方法，包括在ODH反应器中在氧的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，由此在ODH反应器中形成乙酸，和从ODH反应器中排出包含乙烯、乙酸、水、一氧化碳、二氧化碳和未反应的乙烷的流出物，使其通过蒸汽发生热交换器，以产生蒸汽，其中蒸汽发生热交换器将来自流出物的热量传递给水以产生蒸汽，由此冷却流出物。方法包括使来自蒸汽发生热交换器的流出物流经进料热交换器以便用流出物加热ODH反应器的进料，其中进料热交换器将热量从流出物传递至进料，由此冷却流出物。方法包括冷却进料热交换器下游流出物，由此冷凝流出物中的水。方法包括将来自流出物的具有乙烯的工艺气体转送至工艺气体压缩机以便进一步加工，从而获得乙烯产物。冷却进料热交换器下游流出物可包括用冷却器热交换器或空气冷却器中的至少一种冷却流出物，其中冷却器热交换器利用冷却水作为冷却介质，并且其中空气冷却器是利用空气作为冷却介质的风扇热交换器。

方法可包括将具有冷凝水的流出物提供至闪蒸罐，并在闪蒸罐中将流出物分离成气体和粗乙酸，其中气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，其中粗乙酸包括乙酸和水。方法可包括将粗乙酸从闪蒸罐的底部部分排放到具有作为液-液萃取塔的萃取塔和作为蒸馏塔的溶剂回收塔的乙酸单元，并在乙酸单元中处理粗乙酸以获得乙酸产物。方法可包括从闪蒸罐的顶部排出气体，并从气体中除去水和乙酸以获得包含乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，其中工艺气体具有小于50ppmv的乙酸(例如和小于5摩尔％的水蒸气)。

冷却进料热交换器下游流出物，由此冷凝流出物中的水可包括在急冷容器中冷却流出物。方法可包括在急冷容器中将流出物分离成气体和粗乙酸，其中气体包括乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中粗乙酸包括乙酸和水。方法可包括将粗乙酸从骤冷容器的底部部分排出到具有萃取塔的乙酸单元中，该萃取塔是液-液萃取塔，并在乙酸单元中处理粗乙酸以获得乙酸产物。方法可包括从急冷容器(作急冷塔或具有急冷工段的乙酸洗涤器)的塔顶排出气体，其中气体包括乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并从气体中除去水和乙酸以获得包括乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，其中工艺气体具有小于50ppmv的乙酸和小于5摩尔％的水蒸气。

再一实施方案是一种生产乙烯的方法，包括在ODH反应器中在氧的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，由此在ODH反应器中形成乙酸，并从ODH反应器中排出包含乙烯、乙酸、水、一氧化碳、二氧化碳和未反应的乙烷的流出物，使其通过蒸汽发生热交换器，以产生蒸汽，并通过进料热交换器加热用于ODH反应器的包含乙烷的进料。方法包括在容器中将流出物分离成气体和粗乙酸，其中气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中粗乙酸包含乙酸和水。方法包括从气体中除去乙酸和水以获得包含乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，并将工艺气体转送至工艺气体压缩机用于进一步加工以获得乙烯产物，其中工艺气体包含小于50ppmv的乙酸和小于5摩尔％的水蒸气。方法包括将粗乙酸从容器的底部部分排出到乙酸单元(具有萃取塔)以便从粗乙酸中回收乙酸产物。

方法可包括从容器的顶部排出气体，其中容器是闪蒸罐或急冷塔。在另一些实施方式中，从气体中除去残余乙酸和水发生在容器中，其中容器在具有急冷工段的乙酸洗涤器中。

方法可包括用冷却器热交换器或空气冷却器中的至少一种来冷却流出物，其中冷却器热交换器利用冷却水作为冷却介质，其中空气冷却器是利用空气作为冷却介质的风扇热交换器。

再一实施方案是乙烯生产系统，其包括用于将乙烷脱氢成乙烯并产生乙酸的具有ODH催化剂的ODH反应器，用于接收来自ODH反应器的流出物以便用来自流出物的热量产生蒸汽的蒸汽发生热交换器，用于接收来自蒸汽发生热交换器的流出物以便用流出物加热用于ODH反应器的至少包含乙烷的进料的进料热交换器，和用于将流出物分离成气体和粗乙酸的容器，其中气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中粗乙酸包含乙酸和水。乙烯生产系统包括用于处理粗乙酸以获得乙酸产物的乙酸单元，其中乙酸单元包括作为液-液萃取塔的萃取塔。

乙烯生产系统可包括乙酸洗涤器以便从气体中除去乙酸和水以获得包括乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，其中工艺气体具有小于50ppmv的乙酸和小于5摩尔％的水蒸气，且其中容器是闪蒸罐或急冷塔。乙酸洗涤器可具有急冷工段。乙烯生产系统可包括工艺气体压缩机以接收工艺气体用于进一步加工以获得乙烯产物。乙烯生产系统可包括乙烷饱和塔以接收来自乙酸洗涤器的底部物流的至少一部分作为再循环水，以便为包含乙烷的进料用水饱和乙烷。

乙烯生产系统可包括交叉热交换器以接收作为再循环水的来自乙酸洗涤器的底部物流的至少一部分以加热再循环水，其中再循环水用于乙烷饱和塔。乙烯生产系统可包括交叉热交换器以便用进料热交换器下游流出物加热混合物，其中混合物包括添加到乙烷气体中以提供包含乙烷的进料的再循环水，并且其中再循环水包含来自乙酸洗涤器的底部物流的至少一部分。乙烯生产系统可包括交叉热交换器以便用进料热交换器下游流出物加热混合物，其中混合物包含添加到氧气中以提供包含乙烷的进料的再循环水，并且其中再循环水包括来自乙酸洗涤器的底部物流的至少一部分。如提到的那样，系统可具有容器以便将流出物分离成气体和粗乙酸。容器可为乙酸洗涤器以便从气体中分离乙酸和水以获得包含乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，并且其中乙酸洗涤器具有急冷工段。

乙烯生产系统可包括热交换器以冷却进料热交换器下游流出物，其中容器是闪蒸罐。热交换器可为利用冷却水作为冷却介质的冷却器热交换器，或者热交换器可为包括利用空气作为冷却介质的风扇热交换器的空气冷却器。

乙烯生产系统可包括交叉热交换器以便用流出物加热从萃取塔排出的萃取物，其中萃取物包括乙酸和溶剂。乙酸单元可具有溶剂回收塔以接收萃取物，并且其中溶剂回收塔是蒸馏塔。乙烯生产系统可具有交叉热交换器以接收从急冷容器排出的急冷水以加热从提取器塔排出的萃取物，其中萃取物包含乙酸、溶剂和水，并且其中萃取物包含多于水的溶剂。

又一实施方案是一种生产乙烯的方法，包括在ODH反应器中经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，并从ODH反应器中排出流出物，流出物包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。方法包括冷凝流出物中的乙酸和水以便将流出物分离成粗乙酸和气体，粗乙酸包括冷凝的乙酸和冷凝的水，其中气体包含乙烯、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。方法包括处理粗乙酸以获得乙酸产物，和处理气体以获得包含乙烯产物的工艺气体。方法包括从流出物中回收水作为再循环水，将再循环水添加到ODH反应器的包含乙烷的进料中，用流出物加热进料，和将氧添加到进料中。方法可包括从流出物提供热量以处理粗乙酸。

处理气体以获得工艺气体可提供热量以处理粗乙酸。在实施方式中，处理气体加热为包括乙烷的进料而提供的乙烷。方法可包括用流出物加热再循环水，并由此冷却流出物(并由此有助于用于冷凝流出物中的水和乙酸的冷却负荷)。在实施方式中，处理气体以提供工艺气体加热再循环水。方法可包括用流出物加热包括乙烷和再循环水的进料，并由此冷却流出物(并因此有助于用于冷凝流出物中的水和乙酸的冷却负荷)。方法可包括用流出物加热为进料所提供的乙烷。方法可包括用流出物加热氧。

处理粗乙酸可包括回收水作为再循环水。换句话说，处理粗乙酸可提供从流出物中回收水作为再循环水的作用。此外，处理粗乙酸以获得乙酸产物和处理气体以获得工艺气体的组合可提供用于从流出物中回收水作为再循环水。

已经描述了许多实施方式。然而，要理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种修改。

工业适用性

本公开涉及用于通过氧化脱氢生产乙烯的方法和系统。

Claims (55)

1.生产乙烯的方法，包括：

在氧化脱氢(ODH)反应器中在氧的存在下经由氧化脱氢催化剂将乙烷脱氢成乙烯，由此在ODH反应器中形成乙酸；

从ODH反应器中排出包含乙烯、乙酸和水的流出物，使其通过蒸汽发生热交换器，以便用来自流出物的热量产生蒸汽，由此冷却流出物；

使来自蒸汽发生热交换器的流出物流经进料热交换器以便用所述流出物加热用于ODH反应器的包含乙烷的进料，由此冷却所述流出物；

从流出物中回收乙酸作为乙酸产物；和

将包含乙烯的工艺气体从流出物转送用于进一步加工以获得乙烯产物。

2.权利要求1的方法，包括进一步冷却进料热交换器下游流出物，由此冷凝所述流出物中的水。

3.权利要求2的方法，其中进一步冷却进料热交换器下游流出物包括用冷却器热交换器或空气冷却器中的至少一种来冷却所述流出物，其中冷却器热交换器利用冷却水作为冷却介质，并且其中空气冷却器包括利用空气作为冷却介质的风扇热交换器。

4.权利要求2的方法，其中进一步冷却进料热交换器下游流出物包括在急冷塔中或在具有急冷工段的酸洗涤器中冷却所述流出物。

5.权利要求2的方法，包括将进一步冷却并具有冷凝的水的流出物分离成粗乙酸和气体，其中所述气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中所述粗乙酸包含乙酸和水。

6.权利要求5的方法，其中进一步冷却进料热交换器下游流出物并将进一步冷却的流出物分离成气体和粗乙酸包括在急冷塔中或在具有急冷工段的乙酸洗涤器中处理所述流出物，并且其中所述方法包括从急冷塔的底部部分或从具有急冷工段的乙酸洗涤器的底部部分排出粗乙酸。

7.权利要求5的方法，其中进一步冷却进料热交换器下游流出物包括在热交换器中冷却流出物，其中分离流出物包括在闪蒸罐中将流出物分离成气体和粗乙酸，并且其中所述方法包括从闪蒸罐的顶部排出气体和从闪蒸罐的底部部分排出粗乙酸。

8.权利要求5的方法，包括从气体中除去水和乙酸以获得包含乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，其中所述工艺气体包含小于百万分之50体积份(ppmv)的乙酸和小于5摩尔百分比的水蒸气。

9.权利要求8的方法，包括提供从气体中移除的水和乙酸作为再循环水，用于用水饱和包含乙烷的进料。

10.权利要求9的方法，包括在交叉热交换器中用流出物作为加热介质加热至少一部分再循环水。

11.权利要求9的方法，包括：

将至少一部分再循环水与氧气合并以获得混合物；

在交叉热交换器中用流出物作为加热介质加热所述混合物；和

将加热的混合物加入到包含乙烷的进料中。

12.权利要求8的方法，其中转送工艺气体用于进一步处理包括将工艺气体转送至工艺气体压缩机。

13.权利要求5的方法，包括将粗乙酸提供至包括萃取塔的乙酸单元，所述萃取塔是液-液萃取塔，其中从流出物中回收乙酸作为乙酸产物包括在乙酸单元中处理粗乙酸。

14.权利要求13的方法，其中在乙酸单元中处理粗乙酸包括：

将粗乙酸和溶剂提供至萃取塔；

从萃取塔的塔顶排出萃取物，其中所述萃取物主要包含乙酸，并进一步包含溶剂和水，其中所述萃取物包含多于水的溶剂；和

在交叉热交换器中用加热介质加热萃取物，其中加热介质包含进料热交换器下游流出物，或其中加热介质包含急冷水。

15.权利要求13的方法，包括从乙酸单元中排出包含至少99重量百分比(重量％)的乙酸的乙酸产物，其中所述粗乙酸包含0.3重量％至45重量％的乙酸浓度，并且其中所述乙酸单元包括作为蒸馏塔的溶剂回收塔。

16.生产乙烯的方法，包括：

在氧化脱氢(ODH)反应器中在氧的存在下经由氧化脱氢催化剂将乙烷脱氢成乙烯，由此在ODH反应器中形成乙酸；

从ODH反应器中排出包含乙烯、乙酸、水、一氧化碳和二氧化碳的流出物，使其通过蒸汽发生热交换器，以产生蒸汽，其中蒸汽发生热交换器将来自流出物的热量传递给水以产生蒸汽，由此冷却流出物；

使来自蒸汽发生热交换器的流出物流经进料热交换器以便用流出物加热ODH反应器的进料，其中所述进料热交换器将热量从流出物传递至进料，由此冷却流出物；

冷却进料热交换器下游流出物，由此冷凝流出物中的水；和

将来自流出物的包含乙烯的工艺气体转送至工艺气体压缩机以便进一步加工，从而获得乙烯产物。

17.权利要求16的方法，其中冷却进料热交换器下游流出物包括用冷却器热交换器或空气冷却器中的至少一种冷却所述流出物，其中冷却器热交换器利用冷却水作为冷却介质，其中空气冷却器包括利用空气作为冷却介质的风扇热交换器。

18.权利要求17的方法，包括：

将具有冷凝水的流出物提供至闪蒸罐；和

在闪蒸罐中将流出物分离成气体和粗乙酸，其中所述气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，其中粗乙酸包含乙酸和水。

19.权利要求18的方法，包括：

将粗乙酸从闪蒸罐的底部部分排放到包括作为液-液萃取塔的萃取塔和作为蒸馏塔的溶剂回收塔的乙酸单元；和

在乙酸单元中处理粗乙酸以获得乙酸产物。

20.权利要求18的方法，包括：

从闪蒸罐的顶部排出气体；和

从气体中除去水和乙酸以获得包含乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，其中所述工艺气体包含小于百万分之50体积份(ppmv)的乙酸和小于5摩尔百分比的水蒸气。

21.权利要求16的方法，其中冷却进料热交换器下游流出物并由此冷凝流出物中的水包括在急冷容器中冷却流出物。

22.权利要求21的方法，包括在急冷容器中将流出物分离成气体和粗乙酸，其中所述气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中所述粗乙酸包含乙酸和水。

23.权利要求22的方法，包括：

将粗乙酸从骤冷容器的底部部分排出到包括萃取塔的乙酸单元中，所述萃取塔是液-液萃取塔；和

在乙酸单元中处理粗乙酸以获得乙酸产物。

24.权利要求22的方法，包括：

从急冷容器的顶部排出气体，其中所述气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中所述急冷容器包括急冷塔；和

从所述气体中除去水和乙酸以获得包含乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，其中所述工艺气体包含小于百万分之50体积份(ppmv)的乙酸和小于5摩尔百分比的水蒸气。

25.权利要求22的方法，包括从所述气体中除去乙酸和水以获得工艺气体并从急冷容器的顶部排出所述工艺气体，其中所述急冷容器包括具有急冷工段的乙酸洗涤器。

26.生产乙烯的方法，包括：

在氧化脱氢(ODH)反应器中在氧的存在下经由氧化脱氢催化剂将乙烷脱氢成乙烯，由此在ODH反应器中形成乙酸；

从ODH反应器中排出包含乙烯、乙酸、水、一氧化碳、二氧化碳和未反应的乙烷的流出物，使其通过蒸汽发生热交换器，以产生蒸汽，并通过进料热交换器加热用于ODH反应器的包含乙烷的进料；在容器中将流出物分离成气体和粗乙酸，其中所述气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中粗乙酸包括乙酸和水；

从气体中除去乙酸和水以获得包含乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，并将所述工艺气体转送至工艺气体压缩机用于进一步加工以获得乙烯产物，其中所述工艺气体包含小于百万分之50体积份(ppmv)的乙酸；和

将粗乙酸从容器的底部部分排出到乙酸单元以便从粗乙酸中回收乙酸产物，其中所述乙酸单元包括萃取塔。

27.权利要求26的方法，包括用冷却器热交换器或空气冷却器中的至少一种来冷却流出物，其中所述冷却器热交换器利用冷却水作为冷却介质，其中所述空气冷却器是利用空气作为冷却介质的风扇热交换器，并且其中所述工艺气体包含小于5摩尔百分比的水蒸气。

28.权利要求26的方法，包括从所述容器的顶部排出气体，其中所述容器是闪蒸罐或急冷塔。

29.权利要求26的方法，其中从气体中除去残余乙酸和水发生在容器中，其中容器包括具有急冷工段的乙酸洗涤器。

30.乙烯生产系统，包括：

包含氧化脱氢(ODH)催化剂以便将乙烷脱氢成乙烯并产生乙酸的氧化脱氢反应器；

用于接收来自ODH反应器的流出物以便用来自流出物的热量产生蒸汽的蒸汽发生热交换器；

用于接收来自蒸汽发生热交换器的流出物以便用流出物加热用于ODH反应器的包含乙烷的进料的进料热交换器；

用于将流出物分离成气体和粗乙酸的容器，其中所述气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中粗乙酸包含乙酸和水；和

用于处理粗乙酸以获得乙酸产物的乙酸单元，其中乙酸单元包括作为液-液萃取塔的萃取塔。

31.权利要求30的系统，包括乙酸洗涤器以便从气体中除去乙酸和水以获得包含乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，其中所述工艺气体包含小于百万分之50体积份(ppmv)的乙酸和小于5摩尔百分比的水蒸气，且其中所述容器包括闪蒸罐或急冷塔。

32.权利要求31的系统，包括工艺气体压缩机以接收工艺气体用于进一步加工以获得乙烯产物。

33.权利要求31的系统，其中所述乙酸洗涤器包括急冷工段。

34.权利要求31的系统，包括乙烷饱和塔以接收来自乙酸洗涤器的底部物流的至少一部分作为再循环水，以便为包含乙烷的进料用水饱和乙烷。

35.权利要求31的系统，包括交叉热交换器以接收作为再循环水的来自乙酸洗涤器的底部物流的至少一部分以加热再循环水，其中再循环水用于乙烷饱和塔。

36.权利要求31的系统，包括交叉热交换器以便用进料热交换器下游流出物加热混合物，其中所述混合物包含添加到乙烷气体中以提供包含乙烷的进料的再循环水，并且其中再循环水包含来自乙酸洗涤器的底部物流的至少一部分。

37.权利要求31的系统，包括交叉热交换器以便用进料热交换器下游流出物加热混合物，其中所述混合物包含添加到氧气中以提供包含乙烷的进料的再循环水，并且其中再循环水包含来自乙酸洗涤器的底部物流的至少一部分。

38.权利要求30的系统，其中所述容器包括乙酸洗涤器以便从气体中分离乙酸和水以获得包含乙烯、乙烷、二氧化碳和一氧化碳的工艺气体，并且其中所述乙酸洗涤器包括急冷工段。

39.权利要求38的系统，其中所述工艺气体包含小于百万分之50体积份(ppmv)的乙酸和小于5摩尔百分比的水蒸气。

40.权利要求30的系统，包括热交换器以冷却进料热交换器下游流出物，其中所述容器是闪蒸罐。

41.权利要求40的系统，其中所述热交换器包括利用冷却水作为冷却介质的冷却器热交换器，或者其中所述热交换器包括空气冷却器，所述空气冷却器包括利用空气作为冷却介质的风扇热交换器。

42.权利要求30的系统，包括交叉热交换器以便用流出物加热从萃取塔排出的萃取物，其中萃取物包含乙酸和溶剂。

43.权利要求42的系统，其中所述乙酸单元包括溶剂回收塔以接收萃取物，并且其中溶剂回收塔是蒸馏塔。

44.权利要求30的系统，包括交叉热交换器以接收从急冷容器排出的急冷水以加热从提取器塔排出的萃取物，其中萃取物包含乙酸、溶剂和水，并且其中萃取物包含多于水的溶剂。

45.生产乙烯的方法，包括：

在氧化脱氢(ODH)反应器中经由氧化脱氢催化剂将乙烷脱氢成乙烯；

从ODH反应器中排出流出物，所述流出物包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷；

冷凝流出物中的乙酸和水以便将流出物分离成粗乙酸和气体，所述粗乙酸包含冷凝的乙酸和冷凝的水，其中所述气体包含乙烯、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷；

处理粗乙酸以获得乙酸产物；

处理所述气体以获得包含乙烯产物的工艺气体；

从流出物中回收水作为再循环水；

将再循环水添加到ODH反应器的包含乙烷的进料中；

用所述流出物加热进料，由此冷却所述流出物；和

将氧添加到所述进料中。

46.权利要求45的方法，包括从流出物提供热量以处理粗乙酸，由此冷却所述流出物。

47.权利要求45的方法，其中处理所述气体以获得工艺气体提供热量以处理粗乙酸。

48.权利要求45的方法，其中处理所述气体加热为包含乙烷的进料而提供的乙烷。

49.权利要求45的方法，包括用流出物加热再循环水，由此冷却所述流出物。

50.权利要求45的方法，其中处理所述气体以获得工艺气体加热再循环水。

51.权利要求45的方法，包括用流出物加热包含乙烷和再循环水的进料，由此冷却所述流出物。

52.权利要求45的方法，包括用流出物加热为所述进料所提供的乙烷。

53.权利要求45的方法，包括用流出物加热氧。

54.权利要求45的方法，其中处理粗乙酸包括回收水作为再循环水。

55.权利要求45的方法，其中处理粗乙酸以获得乙酸产物，和处理所述气体以获得工艺气体，提供从流出物中回收水作为再循环水。