DE69633661T2 - Verfahren zum Trennen eines Kopfproduktes einer Rektifikationssäule - Google Patents

Verfahren zum Trennen eines Kopfproduktes einer Rektifikationssäule Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Deethanisierung und Ethylen-/Ethan-Split-Fraktionierschritte von Spaltgasen für die Olefingewinnung. Um das technologische Gebiet der Fraktionierkolonnen, die für die Abtrennung der Olefine von anderen Bestandteilen in Spaltgas verwendet werden, richtig zu beurteilen, wird auf den Artikel "Ethylene from NGL Feedstocks – Part 3 Flow Scheme Comparison" (K. Ng et al., Hydrocarbon Processing, Dez. 1983, S. 99–103) hierin verwiesen, um die drei am meisten charakteristischen Auswahlmöglichkeiten für den ersten Fraktionierschritt in der Fraktionierkolonne zu beschreiben. Ein niedrig siedender Demethanisator, Deethanisator und Depropanisator werden im Hinblick auf ihre Vorteile bei der Fraktionierung von Spaltgas aus NGL (Natural Gas Liquid (Erdgasflüssigkeit))-Feeds beurteilt. Man hat herausgefunden, dass unter den Annahmen, die zu der Zeit des Artikels gemacht wurden, der niedrig siedende Deethanisator der am meisten bevorzugte der Fraktionierkolonne war.
  • Der Artikel "Ethylene from NGL feedstocks – Part 4 Low Pressure C2 Splitter" (H. Z. Kister et al., Hydrocarbon Processsing, Jan. 1984) beschreibt einen optimierten Fraktionierschritt, der in der Olefintrennung von Spaltgas erforderlich ist. Der Niederdruck-Ethylen-/Ethan-Splitter ("C2-Splitter") wird für das Leistungsvermögen für das Wärmepumpen der Kolonne bevorzugt und stellt darin eine offene Ethylenkühlschleife für weitere Kühlerfordernisse in der Fraktionierkolonne bereit. Der C2-Splitter ist Schwerpunkt vieler Untersuchungen gewesen, um den verhältnismäßig teueren Energiebedarf, der zur Abtrennung von Ethylen und Ethan, verhältnismäßig nah beieinander liegende Siedebestandteile, erforderlich ist, zu vermindern. Weitere Erfindungen des Standes der Technik, die mit der vorliegenden Erfindung in Beziehung stehen, werden im Folgenden beschrieben.
  • U.S. Patent 1,735,558 beschreibt eine Mehrseitenkolonnen-Rohölfraktionierkolonne. Der Dampf aus drei Seiten aus einer ersten Kolonne wird teilweise kondensiert und in einer zweiten Kolonne kondensiert und rektifiziert. Die Flüssigkeit der zweiten Kolonne wird zum Strippen zur ersten Kolonne geleitet.
  • U.S. Patent 1,954,839 beschreibt eine Destillationsrektifikation, in welcher das Feed teilweise verdampft und der Dampf und flüssige Phasen dreimal getrennt werden, um mehrstufige Feeds für eine Fraktionierkolonne bereitzustellen. Die Flüssigkeit, die von dem letzten der Teilfraktionierschritte abgetrennt wurde, wird als Destillationsprodukt wieder gewonnen.
  • U.S. Patent 1,957,818 beschreibt die Rektifikation von leichten Kohlenwasserstoffen und erwähnt darunter Ethylen und Ethan. In einer Reihe von Rückfluss- und Stripper-Kolonnen beschreibt das Patent die Verwendung eines kondensierten, rektifizierten Kopfstroms als Feed für eine nächste Kolonne. Ein Stripperbodenstrom der nächsten Kolonne wird in den Rektifikationsabschnitt der ersten Kolonne eingespeist.
  • U.S. Patent 2,327,643 beschreibt ein Zweikolonnen-Doppeldruckfraktionierverfahren, wobei die Kolonnendrücke so ausgewählt sind, dass sie die Verdampfung des kondensierten Kopfstroms einer zweiten Kolonne anpassen, und dabei indirekt einen Teil der Kondensierleistung für den Kopfstrom einer ersten Kolonne bereitstellen. Der verdampfte Dampf der zweiten Kolonne wird wieder verdichtet und in den Boden der ersten Kolonne eingespeist, um Verdampfungsleistung für die erste Kolonne bereitzustellen.
  • U.S. Patent 4,285,708 beschreibt ein Zweikolonnenverfahren für eine einfache Deethanisierung unter Verwendung einer Split-Feederfindung. Der gasförmige Feedstrom wird für die Deethanisierung gesplittet und ein Teil wird kondensiert und in eine Stripper-Kolonne gestrippt. Der Kopfdampf aus der Stripper- Kolonne wird teilweise kondensiert und in den Rektifikationsabschnitt der Deethanisierkolonne eingespeist. Die Stripper-Leistung der Deethanisatorkolonne und der Durchmesser des Rektifikationsbereichs werden unter Verwendung einer stromaufwärts gelegenen Stripper-Kolonne wesentlich vermindert.
  • U.S. Patent 4,436,540 beschreibt eine vollständige Fraktionierkolonne für die Olefingewinnung aus Spaltgas lediglich unter Verwendung von Niedrigdruck-Rektifikationskolonnen für gasförmige Anteile des Abflusses des Pyrolyse-Ofens. Flüssige Anteile der Rektifikationskolonnen werden weiterhin in Hochdruck-Rückfluss- und Stripper-Kolonnen fraktioniert, um die Auftrennung zu vervollständigen. Partielle Zwischenkondensation mittels Kreislaufpumpen und Flüssigströme der Hochdruckkolonnen stellen Rektifikationsleistung für die Rektifikationskolonnen bereit.
  • U.S. Patent 4,720,293 beschreibt ein Verfahren der Feedkonditionierung für einen Demethanisator für eine Olefinfraktionierkolonne. Die erste Trennkolonne der Fraktionierkolonne ist der Demethanisator, und das zugehörige Feed wird in einem Dephlegmator behandelt, um Ethylen wiederzugewinnen. Kolonne 100 beschreibt einen Pasteurisierbereich, der das Abführen des restlichen Wasserstoffs aus einem Ethylenkopfprodukt anpasst.
  • U.S. Patent 4,900,347 beschreibt ein System von Mehrdephlegmationen, das in eine Demethanisierung eines Olefinwiedergewinnungsstroms integriert ist. Die Mehrfachrektifikationen in drei Dephlegmatoren erzeugen drei flüssige Bodenströme, die in zwei Rückfluss-Demethanisierkolonnen eingespeist werden. Ein dephlegmierter Anteil des Feedgases wird in eine zweite Demethanisierkolonne eingespeist. Das Kopfprodukt eines ersten Demethanisators wird ebenfalls in den zweiten Demethanisator eingespeist. Das Bodenprodukt des zweiten Demethanisators ist ein verhältnismäßig reiner Ethylenstrom.
  • U.S. Patent 5,035,732 beschreibt ein System ähnlich demjenigen des U.S. Patentes 4,900,347, obwohl der zweite Demethanisator bei niedrigem Druck betrieben wird.
  • U.S. Patent 5,253,479 beschreibt die Bildung eines Produktspezifikations-Flüssigstroms von Ethylen als ein Bodenprodukt einer Demethanisatorkolonne, wobei ein Teil des Ethylenstroms als absorbierende, magere Flüssigkeit in einer Absorbierkolonne verwendet wird. Das Gasfeed zum Boden der Absorptionskolonne stellt den gasförmigen Teil eines teilweise kondensierten Spaltgasstroms dar, umfassend mindestens Wasserstoff, Methan, Ethylen und Ethan. Das Absorptions-Flüssigethylen und seine eingefangenen Bestandteile werden in eine Deethylenisatorkolonne eingespeist, von welcher der Kopfdampfstrom vollständig in die Demethanisatorkolonne eingespeist wird. Ein offensichtlicher Nachteil des Patentverfahrens liegt darin, dass das kondensierte Ethylen zu beträchtlichen Energiebedarfskosten in dem Deethylenisator verdampft und in dem Demethanisator rekondensiert werden muss.
  • In dem Artikel "Temperature-Heat Diagrams for Complex Columns, 2. Underwood's Method for Side Strippers and Enrichers" (N. A. Carlberg et al., Ind. Eng. Chem. Res., Bd. 28, S. 1379–1386, 1989) werden komplizierte Kolonnen mit ihren Vorteilen und Nachteilen beschrieben. Auf Seite 1385 stellen die Autoren fest, dass "Die zu stellende Frage diejenige ist, wie sich komplizierte Kolonnenabläufe gegenüber einfachen Kolonnenabläufen bezüglich des Verbrauchs an Einrichtung vergleichen lassen. Die Antwort ist, dass komplizierte Kolonnen energieeffizienter sind, aber größere Temperaturbereiche aufweisen als einfache Kolonnenabläufe. Grundsätzlich sind kompliziertere Kolonnen günstiger in Bezug auf Wirkungen erster Ordnung und weniger günstig in Bezug auf Wirkungen zweiter Ordnung. Daher werden komplizierte Kolonnen bevorzugt, wenn eine ausreichende Temperaturantriebskraft vorhanden ist; wenn nicht, sind unter dem Gesichtspunkt des Verbrauchs an Einrichtungen einfache Kolonnen günstiger." In dem Artikel ist ein Verfahren zur Bewertung von Mindestrückfluss für komplizierte Kolonnen vorgestellt, d. h. diejenigen mit einem oder mehreren Seitenstrippern oder -anreicherern. In dem Artikel ist die betriebsbedingte Definition eines Seitenstrippers oder -anreicherers eine Vorrichtung, die aus einer Kolonne einen Seitenstromdampf oder eine Seitenstromflüssigkeit ableitet und zur selben Stufe einen Strom zurückführt, umfassend Flüssigkeit oder Dampf, der in einer zweiten Kolonne erzeugt wurde. Seitenstrippen oder -anreichern führt notwendigerweise einen Teil des abgeleiteten Stroms in die Fraktionierkolonne zurück, welcher von seinen ursprünglichen Bestandteilen angereichert oder gestrippt worden ist.
  • Aus dem oben genannten wird deutlich, dass ein vereinfachtes und verhältnismäßig kostengünstiges Verfahren zum Vermindern der gemeinsamen Kondensationsleistungen einer Demethanisator-Deethanisator-C2-Splitterkombination bisher nicht entwickelt worden ist. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Verbesserung herzustellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch die Eigenschaften nach Anspruch 1. Ein Erfordernis der vorliegenden Erfindung liegt darin, theoretische Stufen zu dem Rektifikationsbereich eines Deethanisators des Standes der Technik hinzuzufügen, wobei Stufen ursprünglich entworfen wurden, um nur eine minimale Trennung von Ethan und Ethylen aus schwereren Bestandteilen zu bewirken. Konzeptionell ist die vorliegende Erfindung für eine Kombination eines Deethanisators und einer Ethylen-/Ethanfraktionierkolonne anwendbar, wobei ein Kopfproduktstrom stromabwärts einer ersten Kolonne „gesplittet" oder fraktioniert wird, um das erwünschte Produkt zu erhalten. Der Fachbereich der Fraktionierkolonnengestaltung hat sich zum Erhalt von Propylen und Propan aus schwereren Bestandteilen sowie von Butylen und Butan aus einem Strom mit schwereren Produkten in einer ähnlichen Hinsicht entwickelt. Die vorliegende Erfindung ist daher in ihrem Konzept für Trennungen anwendbar, die durchgeführt werden, wobei (1) ein Kopfproduktstrom umfassend mindestens zwei Produktbestandteile als ein Kopfprodukt in einer ersten Kolonne getrennt wird, und (2) mindestens zwei Produktbestandteile des Kopfproduktstroms in einer zweiten Kolonne getrennt werden, um zwei Produktströme zu bilden.
  • Ganz überraschend hat man herausgefunden, (1) dass ein Deethanisator, der Ethylen und Ethan von schwereren Bestandteilen abtrennt, einen Kopfproduktstrom erzeugt, sodass Ethylenreinheit und/oder -wiedergewinnung über einen breiten Bereich für diesen Strom variiert werden können und (2) dass der Kälteenergiebedarf des Deethanisator-Kopfkondensierers im Wesentlichen der gleiche ist, ungeachtet der Ethylenreinheit oder des Grades der Wiedergewinnung von Ethylen in dem Kopfproduktstrom. Um dieses überraschende Ergebnis zu erreichen, muss eine Seite von dem Rektifikationsbereich des Deethanisators abgeleitet werden, umfassend einen wesentlichen Teil der Kolonnen-Feedbestandteile in dem Rektifikationsbereich. Kein Teil des Seitenstroms wird in den Deethanisator zurückgeführt, obwohl Verfahren mit solchen Teilrückführungen von Seitenströmen im Stand der Technik gut etabliert und definiert sind. Eine solche Teil- oder Gesamtrückführung von Seitenströmen ist für Seitenanreicherer in dem oben genannten Carlberg et al.-Artikel gezeigt und beschrieben oder ist im Stand der Technik aus Teil- oder Gesamtzwischenkondensation für Rektifikationsbereiche bekannt. Obwohl für das unten genannte spezifische Beispiel eine solche Beschreibung keine Begrenzung der vorliegenden Erfindung in Hinsicht auf die Wiedergewinnung eines Ethylenprodukts von Polymerqualität aus dem Deethanisator-Kopfproduktstrom darstellt, wird bevorzugt das gesamte Ethan mit der Seite der vorliegenden Erfindung in dem Deethanisator-Feed und etwa 70 Prozent des. Ethylens abgeleitet, um ein Polymerethylenprodukt aus dem Deethanisator-Kopfproduktstrom zu erhalten. Anschließende Fraktionierung in dem C2-Splitter eines Seitenstroms des Deethanisators der vorliegenden Erfindung erfordert eine Kolonne von kleinerem Durchmesser und wesentlich weniger Kondensationsleistung in dem Kopfkondensator. Daher wird die gesamte Kondensationsleistung für die Kopfkondensatoren für den Deethanisator und C2-Splitter ebenfalls wesentlich reduziert.
  • Die Rektifikationsstufen, die zu dem Deethanisator hinzugefügt wurden, um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erreichen, kontrollieren die Reinheit des Ethylens in dem Kopfprodukt des Deethanisators. Unten wird graphisch gezeigt, dass jede erwünschte Reinheit von Ethylen (99,9 Molprozent oder weniger) in dem Kopfproduktstrom des Deethanisators erhalten werden kann, während die Anzahl an Stufen in dem Deethanisator oder die Menge an Ethylen, die in dem Kopfprodukt wiedergewonnen wird, um optimale Kosteneinsparungen zu erreichen, abhängig von der Austattung und Energiebedarfkosten variiert. Obwohl ein spezifisches Beispiel der vorliegenden Erfindung in der nachstehenden Beschreibung gezeigt wird, werden andere sehr vorteilhafte Formen der vorliegenden Erfindung für den Fachmann mit der Beschreibung deutlich, wenn Kosteneinsparungen von einem Vergleich an Kosten an Austattung und Energiebedarf unter bestimmten Umständen optimiert werden.
  • Die Seite wird zusätzlicher Fraktionierung unterzogen, bevorzugt in einem Niedrigdruck-Wärmepumpen-C2-Splitter, um das Ethylen von dem Ethan in dem Seitenstrom zu trennen, obwohl jedes Ethylen-/Ethan-Ffraktioniersystem des Standes der Technik vorteilhaft durch niedrigere Kapital- und Kälteenergiebedarfkosten durch Einbeziehung der vorliegenden Erfindung verbessert wurde. Weiterhin werden bevorzugt Spaltgase, abgeleitet aus Feeds wie beispielsweise Propan, Butan oder Petrolether, hergestellt. Wenn die Ableitungsrate von Ethylen in der Seite so hoch wie 70 Molprozent des Ethylens in dem Kolonnenfeed liegt, ist herausgefunden worden, dass etwa 43 tatsächliche Böden oder etwa 30 theoretische Stufen zum Rektifikationsbereich über der Ableitungsstufe der Seite hinzugefügt werden sollen, um aus dem Kolonnenkopf einen Strom von Ethylen mit Polymerqualität, etwa 99,9 Molprozent Ethylen, zu erzeugen. Die Stufen zwischen der Ableitungsstufe für die Seite der vorliegenden Erfindung in dem Deethanisator-Rektifikationsbereich und dem Deethanisator-Kopfkondensator soll nachstehend als "zusätzlicher Rektifikationsbereich" des Deethanisators bezeichnet werden.
  • Wie oben beschrieben, stellt der zusätzliche Rektifikationsbereich bevorzugt einen Kopfstrom her, umfassend Etylenprodukt von Polymerqualität (oder geringere Qualität als erforderlich), gleich oder weniger als etwa ein Drittel des Ethylens in dem Feed zu dem Deethanisator, obwohl jeder Teil des Feedethylens dadurch wiedergewonnen werden kann. Die Leistung des Deethanisator-Rückflusskondensators in der vorliegenden Erfindung ist über einen unten beschriebenen Wirkungsbereich verhältnismäßig konstant. Für ein spezifisches unten beschriebenes Beispiel kann ein Kopfproduktstrom erhalten werden, der weniger als etwa 60% des Ethylens in dem Deethanisator-Feed bei einer Reinheit von etwa 98 Molprozent Ethylen enthält. Zum Zweck der Untersuchung der Fraktionierung hierin, beträgt der Wirkungsgrad der hierin beschriebenen Rektifikations-Abschnittsböden etwa 70 Prozent, sodass die Bezugnahme auf Stufen theoretische Stufen bedeutet und die Bezugnahme auf Böden tatsächliche Siebböden bedeutet.
  • Mit der Offenbarung der vorliegenden Erfindung wird einem Fachmann klar, dass der gesamte Kühlenergieverbrauch für die Deethanisierung mit einem zusätzlichen Rektifikationsabschnitt in Kombination mit einer Ethylen-/Ethanfraktionierung (C2-Splitting) gegenüber Kombinationen des Standes der Technik aus Deethanisierung und C2-Splitting vermindert ist. Kombinierte Kondensatorleistungen für Deethanisierung und C2-Splitting können für die unten beschriebene bevorzugte Ausführungsform bis zu etwa 24 Prozent vermindert werden, wobei Ethylen von Polymerqualität als ein Kopfstrom aus dem Deethanisator hergestellt wird. Größere Einsparungen bei Austattungskosten und Kühleinrichtungen können abhängig von weiterer Optimierung der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
  • Zusammenfassend verursacht das Verfahren der Ableitung einer Seite von einem Deethanisator ohne Rückführung eines Teils des Seitenstroms in den Deethanisator für Bestandteile in dem Seitenstrom, einen Rückflussstrom, umfassend den Flüssigstrom aus der Stufe oberhalb der Ableitungsstufe. Der Rückfluss wird mittels Rektifizieren des Dampfstromes, der die Ableitungsstufe verlässt, und mittels dessen Rückführung in die Ableitungsstufe erreicht, nachdem ein wesentlicher Teil des Ethylens aus dem Dampf, der die Ableitungsstufe verlässt, entfernt wurde. Auf diese Weise wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch nachstehend als "rektifizierter Rückfluss-Deethanisator" bezeichnet. Der "rektifizierte Rückfluss" der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Rückfluss, der benötigt wird, um eine erwünschte Ethylenreinheit in dem Deethanisator-Kopfprodukt (die Trennung von Ethylen und Ethan) zu erzielen, sowie die erwünschte Ethylen-/Ethanwiedergewinnung, welche aus dem Deethanisatorfeed (die Trennung von Ethylen/Ethan aus Propylen und schwereren Bestandteilen) gewünscht ist, zu erzielen. Es versteht sich, dass dieser kombinierte Rückfluss, der rektifizierte Rückfluss, ein überraschendes Ergebnis ohne weitere Zunahme an Kühleinrichtungen in dem Kopfkondensator in dem Deethanisator gegenüber Verfahren des Standes der Technik erreicht, wobei kein relativ reiner Ethylenstrom erhalten wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein im Stand der Technik bestehender Deethanisator umgewandelt zu einem rektifizierten Rückflussdeethanisator gemäß der vorliegenden Erfindung ("umgearbeitet" oder "nachgerüstet"). Die Umwandlung oder anfängliche Gestaltung eines Deethanisators gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Hinzufügen von Rektifikations-Abschnittsstufen (der zusätzliche Rektifikationsbereich) zu einer Kolonne oder das Bereitstellen einer separaten Kolonne, in welcher das rektifizierte Rückflussverfahren durchgeführt wird, um ein hochreines Ethylenprodukt oder je nach Bedarf ein Ethylenprodukt von geringerer Reinheit, zu erhalten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 stellt einen Deethanisator des Standes der Technik kombiniert mit einem Wärmepumpen-C2-Splitter dar.
  • 2 stellt die vorliegende Erfindung dar, die den zusätzlichen Rektifikationsbereich zeigt, der zu dem Deethanisator von 1 kombiniert mit dem Wärmepumpen-C2-Splitter, der in 1 gezeigt ist, hinzugefügt wurde.
  • 3 stellt ein Diagramm von Ethylen, welches mittels eines Deethanisators wiedergewonnen wurde, dar verglichen mit der Anzahl an tatsächlichen Böden, die für die drei Stufen der Ethylenreinheit, die in dem Kopfprodukt des rektifizierten Rückfluss-Deethanisators der vorliegenden Erfindung gewünscht ist, erforderlich ist.
  • 4 stellt ein Diagramm der Bestandteile Ethylen und Ethan (Kennziffer 1 in dem Diagramm oder "C2's") und Propylen, Propan und Butan (Kennziffer 2 des Diagramms oder "C3's+") dar. Die entsprechenden Dampfzusammensetzungen der zwei Kennziffern werden gegen tatsächliche Bodenzahlen zum Betrieb des Deethanisators gemäß dem Deethanisator des Standes der Technik, der in 1 beschrieben ist, aufgetragen. Die Bezeichnung "Kondensator" zeigt den oberen Teil der Kolonne auf der X-Achse des Diagramms an. Die Bezeichnung "Reboiler" zeigt das untere Ende der Säule auf der Achse des Diagramms an.
  • 5 stellt ein Diagramm der Bestandteile Ethylen und Ethan (Kennziffer 1 in dem Diagramm oder "C2's") und Propylen, Propan und Butan (Kennziffer 2 des Diagramms oder "C3's+") dar. Die relativen Dampfzusammensetzungen der zwei Kennziffern werden gegen tatsächliche Bodenzahlen zum Betrieb eines Deethanisators gemäß dem in 2 beschriebenen Deethanisator des Standes der Technik aufgetragen. Die Bezeichnung "Kondensator" zeigt den oberen Teil der Kolonne auf der X-Achse des Diagramms an. Die Bezeichnung "Reboiler" zeigt den unteren Teil der Kolonne auf der X-Achse des Diagramms an.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Für den Bereich des Deethanisators von der Feedstufe bis zu einer Seitenableitungsstufe funktioniert die vorliegende Erfindung in ähnlicher Weise wie ein Deethanisator des Standes der Technik, wobei ein Seitenstrom abgeleitet wird und weiter in einem C2-Splitter fraktioniert wird, um Ethylen aus Ethan wiederzugewinnen, und ein Rückflussstrom wird zur Seitenableitungsstufe von der Stufe darüber bereitgestellt. Die vorliegende Erfindung erzeugt oberhalb der Seitenableitungsstufe einen zusätzlichen Rektifikationsbereich bei im Wesentlichen dem gleichen Druck wie dem Rest des Deethanisators, wobei Rektifikation von Ethylen aus Ethan ohne wesentlichen Anstieg an Kühleinrichtungen in dem Kopfkondensator im Vergleich zu einem Deethanisator ohne den zusätzlichen Rektifikationsbereich auftritt. Ein Vergleich eines Deethanisators des Standes der Technik mit einem Niedrigdruck-Wärmepumpen-C2-Splitter wird im Folgenden mit einem Deethanisator gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Niedrigdruck-Wärmepumpen-C2-Splitter verglichen.
  • Der Ethanisator des Standes der Technik
  • 1 stellt das Verfahren des Standes der Technik, umfassend Kolonnen C100 (ein Deethanisator mit einer Rektifikation und einem Stripperbereich) und C101 (ein Niedrigdruck-Wärmepumpen-C2-Splitter) dar. Weitere, in 2 bezeichnete Austattungen sind Austauscher E100 (Deethanisator-Reboiler, bevorzugt erwärmt mit Quenchwasser), E101 (Deethanisatorkopfkondensator, bevorzugt mit Propylenkühlmittel gekühlt), E102 (Deethanisatorkopfprodukt-Teilverdampfer, bevorzugt zur Demethanisator-Feedabkühlung zurückgewonnen), E103 (C2-Splitter-Wärmepumpen-Reboiler), E104 (C2-Splitter-Wärmewiedergewinnungs-Reboiler, bevorzugt Abkühlungsdemethanisatorfeed), E105 (Kühlboxaustauscher, bevorzugt Wiedergewinnungsverfahren-Stromabkühlung), E106 (Ethylenkühlbedarf, bevorzugt Demethanisator-Feedabkühlung), E107 (Ethanrücklaufverdampfer), E108 (Ethylenkühlmittelkondensator, Propylenkühlmittel) und E109 (Ethylenkühlmittelkühlvorrichtung, Propylenkühlmittel), und Stufen S100/S101 (offene Ethylenkühlmittelschleifen-Kompressorstufen, wobei S101 zwei Kompressionsstufen darstellt). Stufe S102 (nicht in 1 gezeigt) wird hierin zum Zweck der Beschreibung einer vergleichenden Einsparung an Kompressorleistung in dem Propylenkühlmittelkompressor beschrieben, welche Abkühlung in Austauschern E108 und E109 zur Ethylenkühlschleife bereitstellt.
  • Die Verfahrensströme von 1 sind Ströme 100 (obere und untere, d. h. Dampf- und Flüssig-Ströme des demethanisierten Spaltgases), 101 (Deethanisatorbodenstrom), 102 (Deethanisatorkopfprodukt), 103 (C2-Splitter-Bodenprodukt), 104 (Dampfstrom der oberen Stufe aus dem C2-Splitter), 105 (Niedrigstdruckstufen-Trommeldampf aus der offenen Ethylenkühlschleife), 106 (Wärmepumpen-C2-Splitter-Rückfluss, der im C2-Splitter-Reboiler kondensiert wird), 107 (Höchstdruckstufen-Trommeldampf aus der offenen Ethylenkühlschleife), 108 (unterkühltes Ethylenkühlschleifenkondensat für C2-Splitterrückfluss), 109 (Ethankreislauf, d. h. Nettobodenprodukt des C2-Splitters) und 110 (Nettoethylenprodukt aus dem C2-Splitter). Tabelle 1 zeigt die Stromzusammensetzungen, Raten und Bedingungen für dieses Beispiel an.
  • Die oberen Druck- und unteren Flüssigströme, Ströme 100 aus dem Demethanisator werden in einen Feedstufenabschnitt in Kolonne C100 eingespeist, der durch die oberen und unteren Stufen, in die sie eingespeist werden, definiert ist. Hierin wird der Feedbereich als eine Feedstufe bezeichnet. Kolonne C100 umfasst 28 tatsächliche Böden, worin Ströme 100 auf Böden 11 und 12 eintreten (der obere Boden von Kolonne C100 ist ein Boden). Zum Zweck der Kolonnenuntersuchung für die hierin ausführlichen Beispiele beträgt der Bodenwirkungsgrad in den Rektifikationsbereichen etwa 70 Prozent und in den Stripperbereichen beträgt der Bodenwirkungsgrad etwa 60 Prozent.
  • Der Kondensatoraustauscher E101 und Reboileraustauscher E100 stellt kalte Rückfluss- und heiße Reboiler-Einrichtungen jeweils für die Kolonne C100 bereit. Die entsprechenden Mengen von C3's in dem Kopfproduktstrom, Strom 102 und die relativen Mengen von C2's in dem Bodenproduktstrom, Strom 101, zeigen eine kommerziell wünschenswerte Stufe der Trennung von diesen Bestandteilen an. Dieser Trennungsgrad wird im Allgemeinen für das Beispiel mit der vorliegenden Erfindung zum Zwecke des Vergleichs wiederholt und stellt keine spezifische Begrenzung der vorliegenden Erfindung dar. Die relativen Mengen von leichten Kohlenwasserstoffen als Stromkomponenten können weitreichend variieren, abhängig von der Quelle des Feed-erzeugenden Spaltgases.
  • Die Leistung des Austauschers E101 beträgt etwa 53,76 J/h (50,9 MMBtu/h (Million Brithish thermal unit) für Kolonne C100, die bei etwa 1654,7 kPa (240 psia) betrieben wird. Strom 101, wie in 1 angezeigt, wird bevorzugt in einem C3-Splitter weiterfraktioniert (nicht gezeigt).
  • Strom 102 wird teilweise im Austauscher E102 verdampft und in die Kolonne C101 eingespeist, die bei etwa 413,7 KPa (60 psia) funktioniert, dessen Kopfstrom, Strom 104, in die offene Kühlschleifen-Niedrigdruck-Trommel eintritt, sich mit verdampftem Ethylenkühlmittel verbindet, um Strom 105 zu bilden, und wobei Strom 105 die erste Stufe der offenen Kühlschleife, Stufe S100, einspeist. Der komprimierte Dampf aus Stufe S100 wird gespalten, und ein Teil fließt zur zweiten Stufe des Kompressors, Stufe 101, und der Rest, Strom 106, wird in dem C2-Splitter-Reboiler, Austauscher E103, kondensiert und der kondensierte Strom wird in die obere Stufe des C2-Splitters als Rückfluss eingespeist. Der komprimierte Dampf aus Stufe S102 wird in Austauschern E107, E108 und E109 kondensiert. Ein Teil des kondensierten Dampfes aus Stufe S102 wird als ein Nettoethylenprodukt, Strom 110, abgeleitet, während ein weiterer Teil im Austauscher E105 zur Verwendung als Kolonnen C101-Rückfluss unterkühlt wird und der letzte Teil des Stroms wird als Ethylenkühlmittel verwendet, das schließlich zum Austauscher E106 fließt.
  • Das Nettobodenprodukt von Säule C101, Strom 109, ist verhältnismäßig reines Ethan. Strom 103 enthält Strom 109, worin ein Teil des Stroms 103 für die Demethanisatorfeed-Abkühlung verwendet wird. Die Kühlung, die aus der Verdampfung des Nettoethan-Bodenproduktes des C2-Splitters resultiert, wird zur Ethylenkühlschleife im Austauscher E107 wiedergewonnen. Das konzeptionelle Verfahren dieses Niedrigdruck-Wärmepumpen-C2-Splitters ist im Wesentlichen dasselbe für dieses Beispiel und das nächste, welches die vorliegende Erfindung beschreibt. Daher wird das Verfahren des C2-Splitters und der offenen Ethylenkühlschleife nicht für das Beispiel der vorliegenden Erfindung erörtert, außer, dass wesentliche Unterschiede zwischen dem Verfahren des Standes der Technik und dem der vorliegenden Erfindung, in 2 gezeigt, hervorgehoben werden.
  • Deethanisator der vorliegenden Erfindung
  • 2 stellt die vorliegende Erfindung dar, umfassend Kolonnen C200 (ein Deethanisator mit einem Strippbereich und einem Rektifikationsbereich, wobei der Rektifikationsbereich Stufen zwischen einem Feedbereich und einer Seitenableitungsstufe und einen zusätzlichen Rektifikationsbereich umfasst, C200A, umfassend Stufen zwischen der Seitenableitungsstufe und einem Kopfkondensator) und C201 (ein Niedrigdruck-Wärmepumpen-C2-Splitter). Weitere in 2 bezeichnete Austattungen sind Austauscher E200 (Deethanisator-Reboiler, bevorzugt erwärmt mit Quenchwasser), E201 (Deethanisator-Kopfkondensator, bevorzugt mit Propylenkühlmittel abgekühlt), E202 (Deethanisatorseitenstrom, teilweise verdampft, bevorzugt zu Demethanisatorfeedabkühlung wiedergewonnen), E203 (C2-Splitter-Wärmepumpen-Reboiler), E204 (C2-Splitter-Wärmewiedergewinnungs-Reboiler, bevorzugt Abkühlungs-Demethanisatorfeed), E205 (Kühlboxaustauscher, bevorzugt Wiedergewinnungsverfahren-Stromabkühlung), E206 (Ethylenkühleinrichtung, bevorzugt Demethanisatorfeedabkühlung), E207 (Ethankreislaufverdampfer), E208 (Ethylenkühlmittelkondensator) und E209 (Ethylenkühlmittelkühler), und Stufen S200 und S201 (offene Ethylenkühlmittelschleifen-Kompressorstufen, wobei S201 zwei Kompressionsstufen darstellt). Stufe S202 (nicht in 2 gezeigt) wird hierin zum Zweck der Beschreibung einer vergleichenden Einsparung an Kompressorleistung in dem Propylenkühlmittelkompressor beschrieben, welcher Abkühlung in Austauschern E208 und E209 zur Ethylenkühlmittelschleife bereitstellt.
  • Die Verfahrensströme von 2 sind Ströme 200 (obere und untere, d. h. Dampf- und Flüssigströme von demethanisiertem Spaltgas), 201 (Deethanisatorbodenstrom), 202 (Seitenstrom), 203 (Deethanisator-Ethylenkopfproduktstrom), 203A (relativ unreiner Deethanisator-Ethylenkopfproduktstrom, der in den C2-Splitter eingespeist wird), 204 (C2-Splitter-Bodenprodukt), 205 (Dampfstrom der obersten Stufe aus dem C2-Splitter), 206 (Niedrigstdruckstufen-Trommeldampf aus der offenen Ethylenkühlschleife), 207 (Wärmepumpen-C2-Splitter-Rückfluss, der im C2-Splitter-Reboiler kondensiert), 208 (Höchstdruckstufen-Trommeldampf aus der offenen Ethylenkühlschleife), 209 (unterkühltes Ethylenkühlschleifen-Kondensat für C2-Splitter-Rückfluss), 210 (Ethankreislauf, d. h. Nettobodenprodukt des C2-Splitters) und 211 (Nettoethylenprodukt des C2-Splitters). Tabelle 2 zeigt die Stromzusammensetzungen, Raten und Bedingungen für dieses Beispiel an.
  • Tabelle 3 stellt eine vergleichende Liste der Leistungen der wichtigen Wärmeaustauscher für die in 1 und 2 gezeigten Verfahren dar. Tabelle 4 stellt eine vergleichende Liste der Leistung der Kompressionsstufen, die für die Ausführungsformen des Beispieles des Standes der Technik, welche in
  • 1 gezeigt sind, und der vorliegenden Erfindung, welche in 2 gezeigt sind, dar. Die Leistung für den Propylenkühlkompressor ist als Stufe S102 für den Prozess von 1 für das Verfahren von 1 und als Stufe S202 für das Verfahren von 2 gezeigt sind, dar. Die Leistung der Stufe S102 ist durch das Wort "BASE" dargestellt, da die Gesamtleistung des Propylenkompressors viel Kühllast zusätzlich zu denen für das C2-Splitten umfasst. Leistung der Stufe S202 ist durch das Wort "BASE-996" dargestellt, was gegenüber der BASE-Menge der Ausführungsform des Standes der Technik von 1 eine Einsparung von 996 PS (Pferdestärken) anzeigt.
  • Der Deethanisator, Kolonne C200, umfasst einen zusätzlichen Rektifikationsabschnitt, Kolonne C200A, wobei der Dampf von der Seitenableitungsstufe vom Boden eintritt und rektifiziert wird, um den Strom 203 oder 203A zu bilden. Kolonne C200, die bei etwa 1654,7 KPa (240 psia) arbeitet, umfasst etwa 57 tatsächliche Böden, wobei Feedströme 100 auf Böden 41 und 42 eintreten (der oberste Boden von Kolonne C200 ist der Boden Nr. 1). Die Seitenableitungsstufe liegt bei Boden Nr. 30. Strom 203 stellt den Seitenstrom in 2 dar und ist auf eine Nummer "1" gerichtet, wodurch seine Fortführung auf der anderen Seite der Figur bei der anderen Nummer "1" und der Einschluss des Kopfproduktstroms des Deethanisators in der Ethylenprodukttrommel angezeigt wird. Die in dem Deethanisatorkopfkondensator erforderliche Leistung, Austauscher E201, für den Grad der Trennung zwischen Strömen 201, 202 und 203, wie in Tabelle 2 für alle Ströme in diesem Beispiel gezeigt, beträgt etwa 53,5 J/h (50,7 MMBtu/h).
  • Der Einschluss von Strom 203A in 2 zeigt eine Wirkungsweise an, wobei Ethylen mit Produktspezifikation in dem Kopfproduktstrom von Kolonne C200 nicht erwünscht ist oder mit dem Deethanisator nicht erreicht werden kann. Der gesamte oder ein Teil des Kopfproduktstroms wird dann als Strom 203A zu einer höheren Stufe in der Kolonne C201 als der Strom 202 geführt, und der verbleibende Teil des Kopfproduktstroms, Strom 203, falls vorhanden, wird zur Ethylenprodukttrommel geführt und als Strom 211 wieder gewonnen, wie in 2 angezeigt. Alternativ kann Strom 203 einfach als ein Ethylenprodukt von niedrigerer Reinheit als das, welches aus dem Verfahren des C2-Splittens erhalten wurde, verwendet werden. Für das vorliegende Beispiel erreicht Strom 203 eine sehr hohe Ethylenreinheit unter Kosten von etwa 29 zusätzlichen tatsächlichen Böden zum Deethanisator, Kolonne C200. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden wesentliche Kosteneinsparungen an Austattung erreicht, wobei die Wirkungsweise des Austauschers E201 und seiner damit verbundenen Trommel in Austauscher E208 und seiner damit verbundenen Produkttrommel eingebaut werden. Für eine solche Ausführungsform wird der Dampfstrom der obersten Stufe von Kolonne C200A mit dem Verfahrensstrom des C2-Splitters zwischen Austauschern E207 und E208 gemischt, wobei ein Austauscher und eine Trommel weggelassen werden. Deethanisatorrückfluss wird durch Pumpen des flüssigen Ethylens von der Trommel, die mit E208 verbunden ist, zur obersten Stufe der Kolonne C200A erhalten.
  • Das Verfahren von Kolonne C200 und der damit verbundenen offenen Wärmepumpenkühlschleife ist im Wesentlichen oben beschrieben worden. Wenn die Gesamtkondensierleistungen des Deethanisators und des C2-Splitters für die in 1 und 2 gezeigten Verfahren verglichen werden, liegen die Einsparungen an Kühleinrichtungen für die vorliegende Erfindung bei etwa 24 Prozent gegenüber der Ausführung des Standes der Technik. Tabelle 3 erlaubt einen Vergleich der Leistungen für diese Leistungen. Diese Verminderung an Energiebedarf stellt zusätzlich zu einer wesentlichen Verminderung zu Dampf- und Flüssigkeitsbetrieb in dem Rektifikationsabschnitt des C2-Splitters einen Vorteil dar, welcher anzeigt, dass Verminderung im Kolonnendurchmesser empfehlenswert ist. Die damit verbundene Verminderung an Kondensierleistung in dem C2-Splitter zeigt an, dass ein einfacher Kopfkondensator oder die damit verbundene Austattung für die offene Kühlschleife ebenfalls an Größe und Kosten reduziert ist.
  • Zusätzlich ist durch die vorliegende Erfindung bekannt, dass die Reinheit des Stroms 203 oder 203A dergestalt sein kann, dass seine Reinheit etwa dieselbe Spezifikation darstellt, die in dem Kopfprodukt des stromabwärts gelegenen Fraktionators erhalten wird. Alternativ kann die Reinheit des Stroms 203 oder 203A zu jeder anderen erwünschten Reinheit erhalten werden und sowohl als Produkt wiedergewonnen werden als auch zu einer stromabwärts gelegenen Fraktionierkolonne zur weiteren Fraktionierung befördert werden. Wenn ein flüssiges Produkt aus dem Kopfstrom des Deethanisators, Kolonne C200, erhalten wird, wird das Gleichgewicht der kondensierten Flüssigkeit des Kopfkondensators als Rückfluss zum Abschnitt C200A zurückgeschickt. Man hat herausgefunden, dass die Flüssigkeitsströmungsrate des "Rückflusses" zur Seitenableitungsstufe in Kolonne C200 von der Stufe über ihr in etwa dieselbe ist wie die Flüssigkeitsströmungsrate des Rückflusses zur oberen Stufe der Kolonne C100 in 1.
  • 3 ist eine graphische Darstellung der Größe des Bereichs des wirksamen Verfahrens der vorliegenden Erfindung für die in Tabelle 2 beschriebene Art an Feed für die oberen und unteren Ströme 100. Als eine Erläuterung der Eigenschaften von 3 sind die tatsächlichen Böden in dem zusätzlichen Rektifikationsbereich, Bereich C200A, als die mit "Anzahl an Böden" bezeichnete Achse gezeigt. Die mit "% wiedergewonnenes Ethylen aus dem Deethanisator" bezeichnete Achse beschreibt den prozentualen Anteil des Ethylens in oberen und unteren Strömen 200 in 2, der in Strom 203 von 2 wiedergewonnen wurde. Die mit "98%", "99% und "99,95%" bezeichneten Linien zeigen die Reinheit des in Strom 203 erhaltenen Ethylens mittels des Verfahrens von Bereich C200A gemäß der vorliegenden Erfindung aus der Fraktionierung eines Spaltgasstroms, der sich vom Propan ableitet, an. Für einen Fachmann ist offensichtlich, dass eine weitere Ausdehnung des in 3 gezeigten Diagramms eine genaue Beurteilung der Stufen erlaubt, die für eine höhere Wiedergewinnung von Ethylen zum Kopfproduktstrom des Deethanisators notwendig ist.
  • Zweckmäßigerweise kann die vorliegende Erfindung mit C2-Splittern jeglicher Anordnung verwendet werden. Die Rektifikation eines Dampfes der Seitenableitungsstufe in einem zusätzlichen Rektifikationsbereich ist für die Anwendung der vorliegenden Erfindung entscheidend. Wie durch die in 3 gezeigten umfassenden Ergebnisse gezeigt, weist die vorliegende Erfindung weitreichende Anwendung für Fraktionierung von Spaltgasen mit wesentlichen Einsparungen an Ausstattungs- und Kühleinrichtungskosten auf.
  • Zusätzlich sind 4 und 5 beigefügt, um die Änderung der Zusammensetzung der Druckströme in Kolonne 100 und 200 anzuzeigen. Das Muster der Trennung der Kennziffern 1 und 2 ist in 4 und 5 ähnlich, obwohl es offensichtlich ist, dass derselbe Trennungsgrad mit weniger tatsächlichen Böden für den Deethanisator der vorliegenden Erfindung stattfindet, dessen Betrieb in 5 gezeigt ist, wenn er mit der Anzahl an tatsächlichen Böden verglichen wird, die für dieselbe Trennung in dem Deethanisator des Standes der Technik erforderlich ist, dessen Betrieb in 4 gezeigt ist.
  • Tabelle 1
    Figure 00180001
  • Tabelle 2
    Figure 00190001
  • Tabelle 3
    Figure 00190002
  • Tabelle 4
    Figure 00190003

Claims (13)

  1. Ein Verfahren zum Abtrennen eines Kopfproduktes einer ersten Kolonne, das zwei Kohlenwasserstoffproduktkomponenten mit höherer und niedrigerer Siedetemperaturen umfasst, von anderen Kohlenwasserstoffen, das umfasst: (a) einen ersten Kolonnenfeed, der wenigstens zwei Kohlenwasserstoffproduktkomponenten umfasst, wobei im Wesentlichen keine der Komponenten des ersten Kolonnenfeeds eine niedrigere Siedetemperatur als eine der Kohlenwasserstoffproduktkomponenten hat; (b) eine erste Kolonne mit einem Rektifikationsbereich oberhalb einer Feedstufe, einem Stripperbereich unterhalb der Feedstufe und einem Kopfkondensator oberhalb der obersten Stufe des Rektifikationsbereiches, der eine Rückflussleistung zur ersten Kolonne bereitstellt; (c) Einspeisen des ersten Kolonnenfeeds in die Feedstufe und Abtrennen der Kohlenwasserstoffproduktkomponenten von schwereren Feedkomponenten zwischen der Feedstufe und der Seitenableitungsstufe im Rektifikationsbereich, wobei sich die Seitenableitungsstufe zwischen der Feedstufe und der obersten Stufe der ersten Kolonne befindet; (d) Ableiten von wenigstens 5% der höhersiedenden Kohlenwasserstoffproduktkomponente in einem Seitenstrom aus Dampf oder Flüssigkeit aus der Seitenableitungsstufe, so dass kein Teil des Seitenstroms zurück in die erste Kolonne geführt wird; (e) Erhalten eines Kopfproduktstromes mit mehr als ungefähr 90 Molprozent einer niedriger siedenden Kohlenwasserstoffproduktkomponente; und (f) Fraktionieren des Seitenstroms in einer zweiten Kolonne, um die höher und niedriger siedenden Kohlenwasserstoffproduktkomponenten zu trennen.
  2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Kolonne ein Deethanisator ist, Ethan die höhersiedende Kohlenwasserstoffproduktkomponente ist und Ethylen die niedrigersiedende Kohlenwasserstoffkomponente ist.
  3. Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Stufen des Rektifikationsbereiches zwischen der obersten Stufe und der Seitenableitungsstufe mehr als fünf Stufen sind.
  4. Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Kopfprodukt des Deethanisators ein Strom ist, der von 90 bis 99.9 Molprozent Ethylen umfasst.
  5. Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Anzahl der tatsächlichen Böden zwischen der Seitenableitungsstufe und dem Kopfkondensator von 7 bis ungefähr 45 tatsächlichen Böden beträgt.
  6. Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei 5 bis 99% des Ethans des Feeds im Seitenstrom zurückgewonnen werden.
  7. Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Seitenstrom in einem Wärmepumpen-C2-Splitter fraktioniert wird.
  8. Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Deethanisator und der C2-Splitter den Dampfstrom ihrer obersten Stufen im selben Wärmeaustauscher kondensieren.
  9. Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Deethanisator bei ungefähr 1654.7 kPa (240 psia) arbeitet.
  10. Das Verfahren nach Anspruch 2 und 9, wobei die Leistung des Kondensators für den hier beschriebenen Arbeitsbereich im Wesentlichen gleich bleibt.
  11. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kopfproduktstrom der ersten Kolonne in die zweite Kolonne bei einer Stufe eingespeist wird, die näher der obersten Stufe als der Stufe ist, bei welcher der Seitenstrom in die zweite Kolonne eingespeist wird.
  12. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der tatsächlichen Böden zwischen dem Kopfkondensator der ersten Kolonne und der Seitenableitungsstufe größer als 7 ist.
  13. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge der niedrigersiedenden Kohlenwasserstoffproduktkomponente im ersten Kolonnenfeed, der aus dem Kopfproduktstrom zurückgewonnen wird, größer als ungefähr 20 Molprozent ist und ihre Reinheit im Kopfproduktstrom größer als ungefähr 90 Molprozent ist.
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US08/589,167 US5678424A (en) 1995-10-24 1996-01-22 Rectified reflux deethanizer
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5960643A (en) * 1996-12-31 1999-10-05 Exxon Chemical Patents Inc. Production of ethylene using high temperature demethanization
US6237365B1 (en) 1998-01-20 2001-05-29 Transcanada Energy Ltd. Apparatus for and method of separating a hydrocarbon gas into two fractions and a method of retrofitting an existing cryogenic apparatus
US6077985A (en) * 1999-03-10 2000-06-20 Kellogg Brown & Root, Inc. Integrated deethanizer/ethylene fractionation column
US6291734B1 (en) 1999-06-16 2001-09-18 Kellogg Brown & Root, Inc. Integrated low pressure depropanizer/debutanizer column
FR2817767B1 (fr) * 2000-12-07 2003-02-28 Technip Cie Procede et installation pour la recuperation et la purification de l'ethylene produit par pyrolyse d'hydrocarbures, et gaz obtenus par procede
DE10246220A1 (de) * 2002-10-04 2004-04-15 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen einer C2-reichen Fraktion aus einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
US7207192B2 (en) * 2004-07-28 2007-04-24 Kellogg Brown & Root Llc Secondary deethanizer to debottleneck an ethylene plant
US9103586B2 (en) * 2006-12-16 2015-08-11 Kellogg Brown & Root Llc Advanced C2-splitter feed rectifier
US8256243B2 (en) * 2006-12-16 2012-09-04 Kellogg Brown & Root Llc Integrated olefin recovery process
US20100304967A1 (en) * 2007-11-01 2010-12-02 Syngenta Crop Protection, Inc. Method of protecting rice crops
CN103017411B (zh) * 2012-11-28 2014-11-05 西安交通大学 一种蒸馏用高温热泵系统
US10214695B2 (en) * 2013-10-16 2019-02-26 Uop Llc Process for recovering heat from a hydrocarbon separation
ES2887854T3 (es) * 2013-11-14 2021-12-28 Linde Gmbh Método para fraccionar una mezcla de hidrocarburos
BR112017005575B1 (pt) * 2014-09-30 2022-11-08 Dow Global Technologies Llc Processo para a recuperação de componentes c2 e c3 através de um sistema de produção de propileno por encomenda
KR102162297B1 (ko) 2017-06-08 2020-10-06 주식회사 엘지화학 에틸렌 분리공정 및 분리장치
AU2018328192B2 (en) * 2017-09-06 2023-08-24 Linde Engineering North America, Inc. Methods for providing refrigeration in natural gas liquids recovery plants

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1735558A (en) * 1924-07-15 1929-11-12 Youker Malcolm Phillip Rectifying process
US1954839A (en) * 1924-07-15 1934-04-17 Phillips Petroleum Co Rectifying process
US1957818A (en) * 1931-07-29 1934-05-08 Shell Dev Process of rectification
US2327134A (en) * 1940-06-14 1943-08-17 British Oxygen Co Ltd Extraction of hydrocarbons from gas mixtures which, besides hydrocarbons, contain carbon dioxide
US2327643A (en) * 1941-08-16 1943-08-24 Kellogg M W Co Fractional distillation
BE810885A (nl) * 1973-02-21 1974-08-12 Werkwijze voor het isoleren van etheen uit mengsels die ethaan
GB1499798A (en) * 1974-03-04 1978-02-01 Petrocarbon Dev Ltd Providing methane and ethylene
US4285708A (en) * 1979-08-10 1981-08-25 Phillips Petroleum Co. De-ethanizing means
US4430102A (en) * 1981-09-04 1984-02-07 Georgia Tech Research Institute Fractional distillation of C2 /C3 hydrocarbons at optimum pressures
US4436540A (en) * 1982-10-15 1984-03-13 Exxon Research & Engineering Co. Low pressure separation for light hydrocarbon recovery
DE3416519A1 (de) * 1983-05-20 1984-11-22 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und vorrichtung zur zerlegung eines gasgemisches
US4720293A (en) * 1987-04-28 1988-01-19 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the recovery and purification of ethylene
US4726826A (en) * 1987-07-17 1988-02-23 The M. W. Kellogg Company Method for partial condensation of hydrocarbon gas mixtures
JP2587475B2 (ja) * 1988-10-21 1997-03-05 株式会社日立製作所 デジタル磁気記録再生装置
US4900347A (en) * 1989-04-05 1990-02-13 Mobil Corporation Cryogenic separation of gaseous mixtures
US5035732A (en) * 1990-01-04 1991-07-30 Stone & Webster Engineering Corporation Cryogenic separation of gaseous mixtures

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