EA040174B1

EA040174B1 - PROPYLENE AND PROPANE SEPARATION METHOD

Info

Publication number: EA040174B1
Application number: EA201990449
Authority: EA
Inventors: Виллигенбург Йорис Ван
Original assignee: Сабик Глобал Текнолоджис Б.В.
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2022-04-27

Description

Ссылка на родственные заявкиLink to related applications

Настоящая заявка испрашивает приоритет заявки на европейский патент № 16187525.7, поданной сентября 2016 г., которая во всей своей полноте включена в настоящий документ посредством ссылки.This application claims the priority of European Patent Application No. 16187525.7, filed September 2016, which is incorporated herein by reference in its entirety.

Область техники изобретенияField of invention

Изобретение относится к разделительной системе для разделения исходного потока, содержащего пропилен и пропан. Кроме того, изобретение относится к способу разделения такого исходного потока.The invention relates to a separation system for separating a feed stream containing propylene and propane. In addition, the invention relates to a method for separating such a source stream.

Уровень техники изобретенияState of the art invention

Отделение пропилена (пропена) от пропана хорошо известно, как описано в работе Zimmermann H. и Walzl R. Ethylene. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (2009). При фракционировании пропилена и пропана отделяют верхний продукт, представляющий собой химически чистый пропилен (чистота обычно составляет не менее чем 93-95 мас.%) или чаще пропилен полимерной чистоты (выше 98 мас.%). Для отделения пропилена полимерной чистоты обычно используют от 150 до 230 ступеней и коэффициент дефлегмации 20 вследствие близких температур кипения пропилена и пропана. Один из основных способов, используемых для решения сложной задачи этого разделения, предусматривает эксплуатацию производящих пропилен полимерной чистоты фракционирующих колонн при давлении около 1800 кПа с охлаждающей водой в конденсаторе верхней фракции и горячей закалочной водой в ребойлере. Этот способ является наиболее экономичным в случае крекинга лигроина с достаточным отбросным теплом, доступным из цикла горячей закалочной воды.The separation of propylene (propene) from propane is well known, as described by Zimmermann H. and Walzl R. Ethylene. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (2009). When propylene and propane are fractionated, the top product is separated, which is chemically pure propylene (purity is usually not less than 93-95 wt.%) or more often polymer purity propylene (above 98 wt.%). To separate polymer grade propylene, 150 to 230 stages and a reflux ratio of 20 are usually used due to the similar boiling points of propylene and propane. One of the main methods used to solve the complex problem of this separation involves operating polymer grade propylene producing fractionators at about 1800 kPa with cooling water in the overhead condenser and hot quench water in the reboiler. This method is most economical in the case of naphtha cracking with sufficient waste heat available from the hot quench water cycle.

Конденсатор следует эксплуатировать при минимальном давлении, которое может быть достигнуто посредством охлаждающей воды, поскольку снижение давления приводит к снижению расходов. Охлаждающая вода обычно имеет температуру, составляющую от 20 до 30°С. На фиг. 1 проиллюстрирован пример известной разделительной системы для разделения исходного потока, содержащего пропилен и пропан.The condenser should be operated at the lowest pressure that can be achieved with the cooling water, as lowering the pressure results in lower costs. Cooling water usually has a temperature of 20 to 30°C. In FIG. 1 illustrates an example of a known separation system for separating a feed stream containing propylene and propane.

В примере на фиг. 1 подают 20 т/ч жидкого С3-продукта 101, содержащего 5 мас.% пропана и 95 мас.% пропилена, на ступень 78 дистилляционной колонны С-101, которая имеет 160 ступеней и диаметр 4 м. Перепад давления в колонне С-101 составляет 1,3 бар. Ребойлер Н-101 имеет полезную тепловую мощность 18,8 МВт и производит 235 т/ч пара 103. Дистилляционная колонна С-101 производит в верхней части 215 т/ч пара 104, который конденсируют посредством охлаждающей воды в конденсаторе Н102 и направляют конденсат в резервуар V-101. В резервуаре V-101 перекачивают обратно 196 т/ч конденсированного пара в форме флегмы 109 и получают 19 т/ч пропилена 99% чистоты как поток продукта 111. Тепло от конденсатора Н-102 отводит охлаждающая вода, имеющая температуру от 20 до 30°С. В данном случае конденсатор Н-102 эксплуатируют при абсолютном давлении 16 бар. Колонну эксплуатируют при скорости пара, составляющей 79% скорости захлебывания. Высокое давление в конденсаторе Н-102 затрудняет дистилляцию и требует флегму в большом количестве. Для обеспечения высокой скорости потоков пара и жидкости в колонне в результате большого количества флегмы диаметр колонны должен быть большим во избежание захлебывания колонны.In the example in FIG. 1, 20 t/h of liquid C3 product 101, containing 5 wt.% propane and 95 wt.% propylene, is fed to stage 78 of a distillation column C-101, which has 160 stages and a diameter of 4 m. Pressure drop in column C-101 is 1.3 bar. Reboiler H-101 has a net thermal capacity of 18.8 MW and produces 235 t/h of steam 103. Distillation column C-101 produces 215 t/h of steam 104 at the top, which is condensed by means of cooling water in condenser H102 and sends the condensate to a tank V-101. Tank V-101 pumps back 196 t/h of condensed vapor in the form of reflux 109 and produces 19 t/h of 99% pure propylene as product stream 111. Heat from condenser H-102 is removed by cooling water having a temperature of 20 to 30°C. . In this case, the H-102 condenser is operated at an absolute pressure of 16 bar. The column is operated at a steam rate of 79% of the flood rate. The high pressure in the H-102 condenser makes distillation difficult and requires large amounts of phlegm. To ensure high flow rates of vapor and liquid in the column as a result of a large amount of reflux, the diameter of the column must be large in order to avoid flooding of the column.

Таким образом, для эксплуатации при скорости пара, составляющей 79% скорости захлебывания, с применением охлаждающей воды при температуре от 20 до 30°С, как в данном примере, абсолютное давление в конденсаторе составляет 16 бар, что ограничивает на уровне 20 т/ч количество жидкого С3продукта 101, подаваемого на ступень 78 дистилляционной колонны С-101.Thus, for operation at a steam speed of 79% of the flooding rate, using cooling water at a temperature of 20 to 30°C, as in this example, the absolute pressure in the condenser is 16 bar, which limits the amount to 20 t/h liquid C3 product 101 fed to stage 78 of distillation column C-101.

Один известный способ уменьшения давления в конденсаторе представляет собой применение компрессора для пара из дистилляционной колонны. На фиг. 2 проиллюстрирована разделительная система для разделения исходного потока, содержащего пропилен и пропан, в которой использован компрессор. В примере на фиг. 2 пар 204 выпускают из дистилляционной колонны С-201 при абсолютном давлении 9 бар и сжимают посредством компрессора K-201 с получением сжатого пара 205 при абсолютном давлении 14 бар. Этот сжатый пар 205 подают в теплообменник Н-201. В теплообменнике Н-201, сжатый пар 205 производит тепло для повторного кипячения жидкости 202 из дистилляционной колонны С-201 с получением 203. Сжатый пар 205 конденсируют с получением потока 206. Поток 206 затем направляют в резервуар V-201, где одну часть 208 потока 206 перекачивают обратно в форме флегмы и другую часть 210 потока 206 отбирают из системы как поток продукта, представляющего собой пропилен. Недостаток этой системы заключается в том, что для ее эксплуатации необходим компрессор. Для функционирования компрессора требуется высококачественная энергия, такая как электроэнергия (электрический привод), или пар высокого давления (паротурбинный привод).One known way to reduce the pressure in the condenser is to use a compressor for the steam from the distillation column. In FIG. 2 illustrates a separation system for separating a feed stream containing propylene and propane using a compressor. In the example in FIG. 2, vapor 204 is discharged from distillation column C-201 at 9 bar absolute pressure and compressed by compressor K-201 to produce compressed vapor 205 at 14 bar absolute pressure. This pressurized vapor 205 is fed to heat exchanger H-201. In heat exchanger H-201, pressurized vapor 205 generates heat to reboil liquid 202 from distillation column C-201 to form 203. Pressurized vapor 205 is condensed to form stream 206. Stream 206 is then sent to reservoir V-201 where one part 208 of stream 206 is refluxed and another portion 210 of stream 206 is withdrawn from the system as a propylene product stream. The disadvantage of this system is that it requires a compressor to operate. The operation of a compressor requires high quality energy such as electricity (electric drive) or high pressure steam (steam turbine drive).

Задачи изобретенияObjectives of the invention

Задача изобретения представляет собой обеспечение системы для разделения исходного потока, содержащего пропилен и пропан, в которой решены вышеупомянутые и/или другие проблемы.The object of the invention is to provide a system for separating a feed stream containing propylene and propane, which solves the above and/or other problems.

Краткое раскрытие изобретенияBrief summary of the invention

Соответственно, изобретение предлагает разделительную систему для разделения исходного потока, содержащего пропилен и пропан, причем система содержит:Accordingly, the invention provides a separation system for separating a feed stream containing propylene and propane, the system comprising:

i) дистилляционную колонну для получения легкого потока, содержащего пропилен, и тяжелого потока, содержащего пропан;i) a distillation column to obtain a light stream containing propylene and a heavy stream containing propane;

ii) ребойлер для повторного кипячения части первого тяжелого потока с получением кипяченогоii) a reboiler for reboiling a portion of the first heavy stream to obtain boiled

- 1 040174 тяжелого потока;- 1 040174 heavy flow;

iii) конденсатор для охлаждения легкого потока с получением конденсированного легкого потока; и iv) абсорбционный холодильник для приема воды и получения охлажденной воды посредством испарения циркулирующего хладагента, причем абсорбционный холодильник выполнен с возможностью приема горячей воды из источника отбросного тепла с получением тепла для циркуляции хладагента и обеспечения охлажденной горячей воды, причем конденсатор выполнен таким образом, что охлаждение легкого потока обеспечивает охлажденная вода из абсорбционного холодильника.iii) a condenser for cooling the light stream to form a condensed light stream; and iv) an absorption refrigerator for receiving water and producing chilled water by evaporating the circulating refrigerant, the absorption refrigerator being configured to receive hot water from a waste heat source to obtain heat for circulating the refrigerant and providing chilled hot water, the condenser being configured such that cooling easy flow is provided by chilled water from the absorption cooler.

Термины приблизительно или примерно означают приближение, которое понимает специалист в данной области техники. Согласно одному неограничительному варианту осуществления эти термины определены как приближение в пределах 10%, предпочтительно в пределах 5%, предпочтительнее в пределах 1% и наиболее предпочтительно в пределах 0,5%.The terms approximately or approximately mean an approximation that is understood by a person skilled in the art. According to one non-limiting embodiment, these terms are defined as an approximation within 10%, preferably within 5%, more preferably within 1%, and most preferably within 0.5%.

Термины мас.%, об.% или мол.% означают, соответственно, массовое, объемное или молярное процентное содержание компонента по отношению к полной массе, полному объему или полному молярному количеству материала, который содержит данный компонент. В качестве неограничительного примера, 10 моль компонента в 100 моль материала составляет 10 мол.% компонента.The terms wt.%, vol.% or mol.% mean, respectively, the mass, volume or mole percentage of a component in relation to the total mass, total volume or total molar amount of material that contains this component. As a non-limiting example, 10 moles of a component in 100 moles of material is 10 mole % of the component.

Термин практически и его вариации означает диапазоны в пределах 10%, в пределах 5%, в пределах 1% или в пределах 0,5%.The term practically and variations thereof means ranges within 10%, within 5%, within 1%, or within 0.5%.

Термины ингибирование, или снижение, или предотвращение, или избегание, или любые вариации указанных терминов при использовании в формуле изобретения и/или в его описании означают любое измеримое уменьшение или полное устранение для достижения желательного результата.The terms inhibition, or reduction, or prevention, or avoidance, or any variations of these terms, when used in the claims and/or in its description means any measurable reduction or complete elimination to achieve the desired result.

Термин эффективный при использовании в описании и/или формуле изобретения означает достаточность для достижения желательного, предполагаемого или заданного результата.The term effective when used in the description and/or claims means sufficient to achieve the desired, intended or intended result.

Формы единственного числа при использовании в сочетании с термином заключающий в себе, включающий в себя, содержащий или имеющий в формуле изобретения или в его описании могут означать один, но это также согласуется со значениями один или более по меньшей мере один и один или более чем один.The singular forms, when used in conjunction with the term comprising, including, containing, or having in the claims or in the description thereof, may mean one, but this is also consistent with the meanings one or more at least one and one or more than one. .

Слова содержащий (и любые соответствующие формы, такие как содержат и содержит), имеющий (и любые соответствующие формы, такие как имеют и имеет), включающий в себя (и любые соответствующие формы, такие как включают в себя и включает в себя) или заключающий в себе (и любые соответствующие формы, такие как такой как заключают в себе и заключает в себе) имеют включительный или неограничительный смысл и не исключают дополнительные не включенные в список элементы или технологические стадии.Words containing (and any corresponding forms such as contain and contains), having (and any corresponding forms such as have and has), including (and any corresponding forms such as include and includes) or enclosing in itself (and any appropriate forms such as include and includes) have an inclusive or non-limiting meaning and do not exclude additional unlisted elements or processing steps.

Способ согласно настоящему изобретению может включать в себя, состоять в основном из или состоять из конкретных ингредиентов, компонентов, композиций и других элементов, представленных в описании изобретения.The method according to the present invention may include, consist essentially of, or consist of specific ingredients, components, compositions and other elements presented in the description of the invention.

В контексте настоящего изобретения описаны тринадцать вариантов осуществления. Вариант осуществления 1 представляет собой разделительную систему для разделения исходного потока, содержащего пропилен и пропан. Система содержит дистилляционную колонну для получения легкого потока, содержащего пропилен, и тяжелого потока, содержащего пропан, ii) ребойлер для повторного кипячения части первого тяжелого потока с получением кипяченого тяжелого потока, iii) конденсатор для охлаждения легкого потока с получением конденсированного легкого потока и iv) абсорбционный холодильник для приема воды и получения охлажденной воды посредством испарения циркулирующего хладагента, причем абсорбционный холодильник выполнен с возможностью приема горячей воды из источника отбросного тепла с получением тепла для циркуляции хладагента и обеспечения охлажденной горячей воды, причем конденсатор выполнен таким образом, что охлаждение легкого потока обеспечивает охлажденная вода из абсорбционного холодильника. Вариант осуществления 2 представляет собой способ разделения исходного потока, содержащего пропилен и пропан, с применением разделительной системы согласно варианту осуществления 1, причем в способе предусмотрены стадии, на которых) подают исходный поток в дистилляционную колонну и отбирают часть первого тяжелого потока из разделительной системы, b) подают часть тяжелого потока в ребойлер и возвращают кипяченый тяжелый поток в дистилляционную колонну и с) возвращают часть конденсированного легкого потока в дистилляционную колонну в форме флегмы и отбирают часть конденсированного легкого потока из разделительной системы. Вариант осуществления 3 представляет собой способ согласно варианту осуществления 2, в котором охлажденную горячую воду из абсорбционного холодильника подают в ребойлер с обеспечением тепла для получения кипяченого тяжелого потока. Вариант осуществления 4 представляет собой способ согласно любому из вариантов осуществления 2 или 3, в котором исходный поток содержит от 2 до 98 мас.% пропилена и от 98 до 2 мас.% пропана по отношению к полной массе исходного потока. Вариант осуществления 5 представляет собой способ согласно любому из вариантов осуществления 2 или 3, в котором исходный поток содержит от 40 до 70 мас.% пропилена и от 60 до 40 мас.% пропана по отношению к полной массе исходного потока. Вариант осуществления 6 представляет собой способ согласно любому из вариантов осуществления 2 или 3, в котором исходный поток содержит от 80 до 98 мас.%In the context of the present invention, thirteen embodiments are described. Embodiment 1 is a separation system for separating a feed stream containing propylene and propane. The system comprises a distillation column for producing a light stream containing propylene and a heavy stream containing propane, ii) a reboiler for reboiling a portion of the first heavy stream to obtain a boiled heavy stream, iii) a condenser for cooling the light stream to obtain a condensed light stream, and iv) an absorption refrigerator for receiving water and producing chilled water by evaporating the circulating refrigerant, wherein the absorption refrigerator is configured to receive hot water from a waste heat source to generate heat for circulating the refrigerant and providing chilled hot water, the condenser being configured such that light flow cooling provides chilled water from an absorption chiller. Embodiment 2 is a process for separating a feed stream containing propylene and propane using a separation system according to Embodiment 1, the process comprising the steps of a) feeding the feed stream to a distillation column and withdrawing a portion of the first heavy stream from the separation system, b ) feeding a portion of the heavy stream to the reboiler and returning the boiled heavy stream to the distillation column; and c) returning a portion of the condensed light stream to the distillation column in the form of reflux and withdrawing a portion of the condensed light stream from the separation system. Embodiment 3 is the method according to Embodiment 2, in which chilled hot water from an absorption chiller is fed to a heat-provided reboiler to produce a boiled heavy stream. Embodiment 4 is a process according to any one of Embodiments 2 or 3, wherein the feed stream contains 2 to 98 wt. % propylene and 98 to 2 wt. % propane, based on the total weight of the feed stream. Embodiment 5 is a process according to any one of Embodiments 2 or 3 wherein the feed stream contains 40 to 70 wt % propylene and 60 to 40 wt % propane, based on the total weight of the feed stream. Embodiment 6 is a process according to any one of Embodiments 2 or 3, wherein the feed stream contains 80 to 98 wt %

- 2 040174 пропилена и от 20 до 2 мас.% пропана по отношению к полной массе исходного потока. Вариант осуществления 7 представляет собой способ согласно любому из вариантов осуществления 2-6, в котором исходный поток представляет собой продукт процесса дегидрирования пропана. Вариант осуществления 8 представляет собой способ согласно любому из вариантов осуществления 2 или 3, в котором охлажденная вода из абсорбционного холодильника имеет температуру, составляющую не более чем 10°С, например от 8 до 10°С. Вариант осуществления 9 представляет собой способ согласно любому из вариантов осуществления 2 или 7, в котором охлажденная вода из абсорбционного холодильника имеет температуру, составляющую не более чем 15°С, например от 13 до 15°С. Вариант осуществления 10 представляет собой способ согласно любому из вариантов осуществления 2 или 9, в котором горячая вода имеет температуру в диапазоне от 70 до 95°С. Вариант осуществления 11 представляет собой способ согласно любому из вариантов осуществления 2 или 10, в котором горячая вода представляет собой закалочную воду, которую нагревают посредством регенерации тепла. Вариант осуществления 12 представляет собой способ согласно любому из вариантов осуществления 2 или 11, в котором горячая вода представляет собой закалочную воду, используемую в процессе парового крекинга, и имеет температуру, составляющую от 75 до 85°С. Вариант осуществления 13 представляет собой способ согласно любому из вариантов осуществления 2 или 12, в котором часть первого тяжелого потока, отобранная из разделительной системы, содержит по меньшей мере 80 мас.% пропана, и/или часть конденсированного легкого потока, отобранная из разделительной системы, содержит по меньшей мере 98 мас.% пропилена.- 2 040174 propylene and from 20 to 2 wt.% propane in relation to the total mass of the original stream. Embodiment 7 is a process according to any one of Embodiments 2-6 wherein the feed stream is the product of a propane dehydrogenation process. Embodiment 8 is a method according to any one of Embodiments 2 or 3, wherein the chilled water from the absorption chiller has a temperature of no more than 10°C, such as 8 to 10°C. Embodiment 9 is a method according to any one of Embodiments 2 or 7, wherein the chilled water from the absorption chiller has a temperature of no more than 15°C, such as 13 to 15°C. Embodiment 10 is a method according to any one of Embodiments 2 or 9, wherein the hot water has a temperature in the range of 70 to 95°C. Embodiment 11 is a method according to any one of Embodiments 2 or 10, wherein the hot water is quench water that is heated by heat recovery. Embodiment 12 is a process according to any one of Embodiments 2 or 11, wherein the hot water is the quench water used in the steam cracking process and has a temperature of 75 to 85°C. Embodiment 13 is a method according to any one of embodiments 2 or 12, wherein the portion of the first heavy stream withdrawn from the separation system contains at least 80% by weight propane, and/or the portion of the condensed light stream withdrawn from the separation system, contains at least 98 wt.% propylene.

Другие предметы, признаки и преимущества настоящего изобретения становятся очевидными из следующих фигур, подробного описания и примеров. Однако следует понимать, что фигуры, подробное описание и примеры, в которых приведены конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, представлены исключительно в качестве иллюстрации и не означают ограничения. Кроме того, предусмотрено, что изменения и модификации в пределах идеи и объема настоящего изобретения становятся очевидными для специалистов в данной области техники из данного подробного описания. Согласно следующим вариантам осуществления признаки из конкретных вариантов осуществления могут быть объединены с признаками из других вариантов осуществления. Например, признаки из одного варианта осуществления могут быть объединены с признаками из любых других вариантов осуществления. Согласно следующим вариантам осуществления дополнительные признаки могут быть введены в конкретные варианты осуществления, описанные в настоящем документе.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following figures, detailed description and examples. However, it should be understood that the figures, detailed description and examples, which provide specific embodiments of the present invention, are presented solely by way of illustration and do not mean limitation. Furthermore, it is contemplated that changes and modifications within the spirit and scope of the present invention will become apparent to those skilled in the art from this detailed description. According to further embodiments, features from particular embodiments may be combined with features from other embodiments. For example, features from one embodiment may be combined with features from any other embodiments. According to the following embodiments, additional features may be introduced into the specific embodiments described herein.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

На фиг. 1 проиллюстрирована разделительная система предшествующего уровня техники для разделения исходного потока, содержащего пропилен и пропан;In FIG. 1 illustrates a prior art separation system for separating a feed stream containing propylene and propane;

на фиг. 2 - известная разделительная система для разделения исходного потока, содержащего пропилен и пропан, в которой использован компрессор;in fig. 2 is a known separation system for separating a feed stream containing propylene and propane, in which a compressor is used;

на фиг. 3 схематически проиллюстрирован вариант осуществления разделительной системы согласно настоящему изобретению.in fig. 3 schematically illustrates an embodiment of a separation system according to the present invention.

Подробное раскрытие изобретенияDetailed disclosure of the invention

Согласно изобретению конденсатор охлаждает охлажденная вода, обеспечиваемая абсорбционным холодильником, а не охлаждающая вода, обычно имеющая температуру от 20 до 30°С. В абсорбционном холодильнике используют горячую воду из источника отбросного тепла в целях обеспечения тепла для циркуляции хладагента, необходимого для эксплуатации абсорбционного холодильника. Соответственно, тепло из источника отбросного тепла эффективно используют для обеспечения охлажденной воды, имеющей низкую температуру, составляющую, например, не более чем 15°С. По сравнению с другими средствами, обеспечивающими охлажденную воду такой низкой температуры, способ согласно настоящему изобретению является энергетически эффективным, поскольку может быть использовано тепло из источника отбросного тепла. Другое средство для получения охлажденной воды такой низкой температуры представляет собой цикл механического сжатия пара. Для осуществления этого требуется высококачественная энергия, такая как электроэнергия для компрессора с электрическим приводом, или пар высокого давления для компрессора с паротурбинным приводом. В качестве сравнения, в способе согласно настоящему изобретению преимущественно используют абсорбционный холодильник, который работает за счет низкокачественного отбросного тепла.According to the invention, the condenser cools the chilled water provided by the absorption chiller, rather than the cooling water typically having a temperature of 20 to 30°C. The absorption refrigerator uses hot water from a waste heat source to provide heat to circulate the refrigerant needed to operate the absorption refrigerator. Accordingly, the heat from the waste heat source is efficiently utilized to provide chilled water having a low temperature of, for example, no more than 15°C. Compared to other means of providing chilled water at such a low temperature, the method of the present invention is energy efficient because heat from a waste heat source can be used. Another means for producing chilled water at such a low temperature is a cycle of mechanical vapor compression. To accomplish this, high quality energy is required, such as electricity for an electrically driven compressor or high pressure steam for a steam turbine driven compressor. By way of comparison, the process of the present invention advantageously uses an absorption cooler that operates on low quality waste heat.

Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ разделения исходного потока, содержащего пропилен и пропан, с применением разделительной системы согласно настоящему изобретению, причем в способе предусмотрены стадии, на которых:In addition, the present invention provides a process for separating a feed stream containing propylene and propane using the separation system of the present invention, the process comprising the steps of:

а) подают исходный поток в дистилляционную колонну и отбирают часть первого тяжелого потока из разделительной системы;a) feeding the feed stream into the distillation column and withdrawing a portion of the first heavy stream from the separation system;

b) подают часть тяжелого потока в ребойлер и возвращают кипяченый тяжелый поток в дистилляционную колонну; иb) feeding a portion of the heavy stream to the reboiler and returning the boiled heavy stream to the distillation column; And

с) возвращают часть конденсированного легкого потока в дистилляционную колонну в форме флегмы и отбирают часть конденсированного легкого потока из разделительной системы.c) returning a portion of the condensed light stream to the distillation column in the form of reflux and withdrawing a portion of the condensed light stream from the separation system.

Предпочтительно охлажденную горячую воду подают в ребойлер с обеспечением тепла для получения кипяченого тяжелого потока. Это дополнительно повышает энергетическую эффективность систе- 3 040174 мы. Охлажденная горячая вода может представлять собой единственный источник обеспечения тепла для ребойлера. В качестве альтернативы, если тепло от охлажденной горячей воды является недостаточным в отношении температуры или количества, дополнительный пар (низкого давления) может быть введен в ребойлер для обеспечения дополнительного тепла.Preferably, chilled hot water is fed to the reboiler with heat provided to produce a boiled heavy stream. This further increases the energy efficiency of the system. Chilled hot water may be the only source of heat for the reboiler. Alternatively, if the heat from the chilled hot water is insufficient in terms of temperature or quantity, additional steam (low pressure) may be introduced into the reboiler to provide additional heat.

Исходный поток.Source stream.

Предпочтительно исходный поток содержит от 2 до 98 мас.% пропилена и от 98 до 2 мас.% пропана. Предпочтительно полное количество пропилена и пропана составляет по меньшей мере 95 мас.%, например по меньшей мере 98 мас.%, по меньшей мере 99 мас.% или 100 мас.% полной массы исходного потока.Preferably, the feed stream contains from 2 to 98 wt.% propylene and from 98 to 2 wt.% propane. Preferably the total amount of propylene and propane is at least 95 wt.%, for example at least 98 wt.%, at least 99 wt.% or 100 wt.% of the total weight of the feed stream.

Согласно некоторым вариантам осуществления исходный поток содержит от 85 до 98 мас.% пропилена и от 15 до 2 мас.% пропана. Такой исходный поток может представлять собой С3-фракцию от крекинга лигроина или продукт крекинга пропана.In some embodiments, the feed stream contains 85 to 98 wt% propylene and 15 to 2 wt% propane. Such a feed stream may be a C3 fraction from naphtha cracking or a propane cracking product.

Согласно некоторым вариантам осуществления исходный поток содержит от 40 до 70 мас.% пропилена и от 60 до 40 мас.% пропана. Такой исходный поток может представлять собой продукт процесса дегидрирования пропана.In some embodiments, the feed stream contains 40 to 70 wt% propylene and 60 to 40 wt% propane. Such a feed stream may be the product of a propane dehydrogenation process.

Абсорбционный холодильник.Absorption refrigerator.

Абсорбционный холодильник сам по себе хорошо известен. В цикле абсорбционного охлаждения, как и в цикле охлаждения посредством механического сжатия пара, используют скрытую теплоту испарения хладагента для отвода тепла от поступающей охлажденной воды. В системах охлаждения посредством сжатия пара используют хладагент и компрессор для переноса конденсируемого пара хладагента в конденсатор. Однако в цикле абсорбции используют воду в качестве хладагента и абсорбирующий раствор бромида лития для поглощения испаряющегося хладагента. После этого тепло воздействует на раствор для высвобождения пара хладагента из абсорбента. Пар хладагента затем конденсируют в конденсаторе.The absorption refrigerator itself is well known. The absorption refrigeration cycle, like the mechanical vapor compression refrigeration cycle, uses the latent heat of vaporization of the refrigerant to remove heat from the incoming chilled water. Vapor compression refrigeration systems use a refrigerant and a compressor to carry the condensable refrigerant vapor to a condenser. However, the absorption cycle uses water as a refrigerant and an absorbing lithium bromide solution to absorb the evaporating refrigerant. Thereafter, heat is applied to the solution to release refrigerant vapor from the absorbent. The refrigerant vapor is then condensed in a condenser.

В основном однокорпусном абсорбционном цикле используют генератор, конденсатор, испаритель и абсорбер, содержащий (жидкий) хладагент и раствор бромида лития в качестве рабочих растворов. В генераторе используют источник тепла (горелку, пар или горячую воду) для испарения воды из разбавленного раствора бромида лития. Высвобождаемый водяной пар подают в конденсатор, где его конденсируют, превращая обратно в жидкость и передавая тепло охлаждающей воде в колонне. После конденсации жидкий хладагент распределяют по трубам испарителя, отводя тепло от охлажденной воды и испаряя жидкий хладагент. Концентрированный раствор бромида лития из генератора пропускают в абсорбер, абсорбируют раствором пар хладагента из испарителя и при этом разбавляют раствор. Разбавленный раствор бромида лития затем перекачивают обратно в генератор, где начинают новый цикл.The basic single vessel absorption cycle uses a generator, a condenser, an evaporator and an absorber containing a (liquid) refrigerant and a lithium bromide solution as working solutions. The generator uses a heat source (torch, steam, or hot water) to vaporize water from a dilute lithium bromide solution. The released water vapor is fed to a condenser where it is condensed, turning back into a liquid and transferring heat to the cooling water in the column. After condensation, the liquid refrigerant is distributed through the evaporator tubes, removing heat from the chilled water and evaporating the liquid refrigerant. The concentrated solution of lithium bromide from the generator is passed into the absorber, absorbed by the solution of refrigerant vapor from the evaporator, and the solution is diluted. The diluted lithium bromide solution is then pumped back to the generator where a new cycle is started.

Согласно настоящему изобретению тепло для высвобождения пара хладагента из абсорбента обеспечивает горячая вода из источника отбросного тепла. Могут быть использованы разнообразные источники отбросного тепла, например тепло, высвобождаемое при конденсации потока в реакторе. Источник отбросного тепла может представлять собой тепло, высвобождаемое при конденсации разбавляющего пара и пиролизного бензина в закалочной колонне выходящего потока из установки парового крекинга, или тепло, высвобождаемое при конденсации разбавляющего пара в случае выходящего потока из реактора дегидрирования пропана. Другие подходящие источники отбросного тепла представляют собой тепло, высвобождаемое при конденсации печных дымовых газов при охлаждении до 80-90°С, а также энергия, получаемая при конденсации воды в дымовом газе. Печные дымовые газы могут представлять собой газы из печей парового крекинга или печей, обеспечивающих тепло для реакторов дегидрирования пропана. Следующие подходящие источники отбросного тепла представляют собой конденсаторы, устанавливаемые наверху фракционирующих колонн пиролизного бензина, в частности конденсатор, устанавливаемый наверху колонны дегексанизатора. В системе фракционирования углеводородного потока обычно используют последовательную дистилляцию. Гидрированный поток пиролизного бензина фракционируют посредством последовательного применения колонны дебутанизатора, колонны депентанизатора, колонны дегексанизатора и т.д. Колонна дегексанизатора обеспечивает особенно значительный источник тепла для регенерации тепла.According to the present invention, the heat for releasing the refrigerant vapor from the absorbent is provided by hot water from a waste heat source. A variety of waste heat sources can be used, such as the heat released by condensing the stream in the reactor. The waste heat source may be the heat released from the condensation of the dilution steam and pyrolysis gasoline in the quench column of the effluent from the steam cracker, or the heat released from the condensation of the dilution steam in the case of the effluent from the propane dehydrogenation reactor. Other suitable sources of waste heat are the heat released by the condensation of the furnace flue gases when cooled to 80-90°C, as well as the energy obtained from the condensation of water in the flue gas. Furnace flue gases may be gases from steam crackers or furnaces providing heat for propane dehydrogenation reactors. Further suitable sources of waste heat are condensers mounted on top of pyrolysis gasoline fractionation columns, in particular a condenser mounted on top of a dehexanizer column. In a hydrocarbon stream fractionation system, serial distillation is typically used. The hydrogenated pyrolysis gasoline stream is fractionated by sequentially applying a debutanizer column, a depentanizer column, a dehexanizer column, etc. The dehexanizer column provides a particularly significant source of heat for heat recovery.

Предпочтительно охлажденная вода из абсорбционного холодильника имеет температуру, составляющую не более чем 15°С, например от 13 до 15°С. Предпочтительнее охлажденная вода из абсорбционного холодильника имеет температуру, составляющую не более чем 10°С, например от 8 до 10°С. Охлажденная вода, имеющая температуру от 8 до 10°С, охлаждает легкий поток и возвращается в абсорбционный холодильник, например, при температуре от 10 до 12°С.Preferably, the chilled water from the absorption chiller has a temperature of no more than 15°C, for example 13 to 15°C. More preferably, the chilled water from the absorption chiller has a temperature of no more than 10°C, for example 8 to 10°C. Chilled water, having a temperature of 8 to 10°C, cools the light stream and returns to the absorption refrigerator, for example, at a temperature of 10 to 12°C.

Предпочтительно горячая вода из источника отбросного тепла имеет температуру, составляющую от 70 до 95°С, например от 75 до 85°С. Предпочтительно, горячая вода представляет собой закалочную воду, которую нагревают посредством регенерации тепла от конденсации разбавляющего пара и пиролизного бензина в закалочной колонне установки парового крекинга.Preferably, the hot water from the waste heat source has a temperature of 70 to 95°C, for example 75 to 85°C. Preferably, the hot water is quench water which is heated by recovering heat from the condensation of dilution steam and pyrolysis gasoline in the quench column of the steam cracker.

Часть первого тяжелого потока, отобранная из разделительной системы, содержит предпочтительно по меньшей мере 80 мас.% пропана и предпочтительнее по меньшей мере 90 мас.% пропана. Часть конденсированного легкого потока, отобранная из разделительной системы, содержит предпочтительно по меньшей мере 98 мас.% пропилена и предпочтительнее по меньшей мере 99 мас.% пропилена.The portion of the first heavy stream withdrawn from the separation system contains preferably at least 80% by weight of propane, and more preferably at least 90% by weight of propane. The portion of the condensed light stream withdrawn from the separation system preferably contains at least 98% by weight of propylene, and more preferably at least 99% by weight of propylene.

- 4 040174- 4 040174

Следует отметить, что настоящее изобретение относится ко всем возможным комбинациям признаков, описанных в настоящем документе, причем особенно предпочтительными являются комбинации признаков, которые присутствуют в формуле изобретения. Таким образом, следует понимать, что в настоящем документе описаны все комбинации признаков, которые относятся к композиции согласно настоящему изобретению; все комбинации признаков, которые относятся к способу согласно настоящему изобретению; и все комбинации признаков, которые относятся к композиции согласно настоящему изобретению, и признаков, которые относятся к способу согласно настоящему изобретению.It should be noted that the present invention relates to all possible combinations of features described herein, with combinations of features that appear in the claims being particularly preferred. Thus, it should be understood that this document describes all combinations of features that relate to the composition according to the present invention; all combinations of features that relate to the method according to the present invention; and all combinations of features that relate to a composition according to the present invention and features that relate to a method according to the present invention.

Кроме того, следует отметить, что термин содержащий (включающий в себя) не исключает присутствия других элементов. Однако необходимо также понимать, что описание продукта/состава, содержащего определенные компоненты, также распространяется на продукт/состав, состоящий из указанных компонентов. Продукт/состав, состоящий из указанных компонентов, может представлять собой преимущество в том, что он обеспечивает более простой и более экономичный способ получения продукта/состава. Аналогичным образом, следует также понимать, что описание способа, включающего в себя определенные стадии, также распространяется на способ, состоящий из указанных стадий. Способ, состоящий из указанных стадий, может иметь преимущество в том, что он представляет собой более простой и более экономичный способ.In addition, it should be noted that the term containing (including) does not exclude the presence of other elements. However, it should also be understood that the description of a product/composition containing certain components also applies to a product/composition consisting of these components. A product/composition consisting of these components may be advantageous in that it provides a simpler and more economical way to obtain a product/composition. Likewise, it should also be understood that the description of a method comprising certain steps also extends to a method consisting of said steps. The process consisting of these steps may have the advantage of being a simpler and more economical process.

Когда для параметра приведены нижние предельные значения и верхние предельные значения, это следует также понимать как описание диапазонов, которые образуют комбинации указанных нижних предельных значений и верхних предельных значений.When lower limits and upper limits are given for a parameter, this should also be understood as describing the ranges that form combinations of the specified lower limits and upper limits.

Далее настоящее изобретение дополнительно разъяснено со ссылкой на фигуры, в том числе фиг. 3, на котором схематически проиллюстрирован вариант осуществления разделительной системы согласно настоящему изобретению.Hereinafter, the present invention is further explained with reference to the figures, including FIGS. 3, which schematically illustrates an embodiment of a separation system according to the present invention.

В примере на фиг. 3 подают 25,3 т/ч жидкого С3-продукта 301, содержащего 5 мас.%. пропана и 95 мас.%. пропилена, на ступень 78 дистилляционной колонны С-301, которая имеет 160 ступеней и диаметр 4 м. Перепад давления в колонне составляет 1,3 бар. Ребойлер Н-301 имеет полезную тепловую мощность 21 МВт и производит 226 т/ч пара 303. Дистилляционная колонна С-301 производит в верхней части 214 т/ч пара 304, который конденсируют посредством охлажденной воды в конденсаторе Н-302 и направляют в резервуар V-301. Из резервуара V-301 перекачивают обратно 190 т/ч конденсированного пара в форме флегмы 309 и получают поток 311, составляющий 24 т/ч пропилена 99% чистоты. Конденсатор Н-302 эксплуатируют при абсолютном давлении 9 бар. Колонну эксплуатируют при скорости пара, составляющей 79% скорости захлебывания.In the example in FIG. 3, 25.3 t/h of liquid C3 product 301 containing 5% by weight are supplied. propane and 95 wt.%. propylene, to stage 78 of the C-301 distillation column, which has 160 stages and a diameter of 4 m. The pressure drop in the column is 1.3 bar. Reboiler H-301 has a net thermal capacity of 21 MW and produces 226 t/h of steam 303. Distillation column C-301 produces 214 t/h of steam 304 at the top, which is condensed with chilled water in condenser H-302 and sent to tank V -301. From tank V-301, 190 t/h of condensed vapor is pumped back in the form of reflux 309 to produce stream 311 of 24 t/h of 99% pure propylene. The H-302 condenser is operated at an absolute pressure of 9 bar. The column is operated at a steam rate of 79% of the flood rate.

Абсорбционный холодильник Y-301 производит охлажденную воду 331 при температуре, составляющей приблизительно от 8 до 10°С, и подает ее в Н-302, который возвращает ее при температуре от 10 до 12°С. Полезная тепловая мощность Н-302 составляет 21 МВт. При полезной тепловой мощности Н302, составляющей 21 МВт, для Y-301 требуется тепловая мощность 30 МВт за счет тепла от закалочной воды, которую подают при 80°С в потоке 321 и возвращают при 73°С в потоке 322. Отработанная закалочная вода может быть далее использована для обеспечения теплом ребойлера Н-301, который дополнительно снижает температуру закалочной воды на 5°С. За счет каскадного перемещения закалочной воды таким путем, она может быть использована более эффективно. Охлаждающая вода, необходимая для эксплуатации абсорбционного холодильника, обозначена номером 343, и выходящая вода обозначена номером 342.Absorption refrigerator Y-301 produces chilled water 331 at a temperature of approximately 8 to 10°C and delivers it to H-302, which returns it at a temperature of 10 to 12°C. The useful thermal power of H-302 is 21 MW. With a net heat output of H302 of 21 MW, Y-301 requires a heat output of 30 MW from the heat from the quench water, which is fed at 80° C. in stream 321 and returned at 73° C. in stream 322. Waste quench water can be further used to provide heat to the H-301 reboiler, which further reduces the temperature of the quench water by 5°C. By cascading the quench water in this way, it can be used more efficiently. The cooling water required to operate the absorption chiller is numbered 343 and the outlet water is numbered 342.

Таким образом, для эксплуатации при скорости пара, составляющей 79% скорости захлебывания, с применением охлаждающей воды, имеющей температуру от 8 до 10°С, как в данном примере, абсолютное давление в конденсаторе составляет 9 бар, что обеспечивает жидкий С3-продукт 101, подаваемый на ступень 78 дистилляционной колонны С-101, в количестве 25,3 т/ч.Thus, for operation at a steam rate of 79% of the flood rate, using cooling water having a temperature of 8 to 10°C, as in this example, the absolute pressure in the condenser is 9 bar, which provides a liquid C3 product 101, supplied to stage 78 of the distillation column C-101, in the amount of 25.3 t/h.

Следовательно, система, проиллюстрированная на фиг. 3, имеет более высокую производительность, чем система, проиллюстрированная на фиг. 1. По сравнению с системой, проиллюстрированной на фиг. 1, увеличение производительности составляет (25,3-20)/20х100%=27%.Therefore, the system illustrated in FIG. 3 has higher performance than the system illustrated in FIG. 1. Compared to the system illustrated in FIG. 1, the performance increase is (25.3-20)/20x100%=27%.

По сравнению с системой, проиллюстрированной на фиг. 2, исключены энергетические затраты и установочные расходы в отношении компрессора K-201.Compared to the system illustrated in FIG. 2 excludes energy costs and installation costs for the K-201 compressor.

Claims

CLAIM

1. A method for separating a feed stream containing propylene and propane using a separation system containing:

i) a distillation column (C-301) to obtain a light stream (304) containing propylene and a heavy stream containing propane (302, 312);

ii) a reboiler (H-301) for reboiling the first portion (302) of said heavy stream to obtain a boiled heavy stream (303);

iii) a condenser (H-302) for cooling the light stream (304) to obtain a condensed light stream (305); And

- 5 040174 iv) an absorption refrigerator (Y-301) capable of receiving hot water (321) from a waste heat source to produce heat for circulating refrigerant and cooling water (343), as well as capable of producing chilled water (331) and waste quench water (322), and the condenser (H-302) is designed in such a way that cooling of the light stream (304) is provided by chilled water (331) from the absorption refrigerator (Y-301), and the chilled water (331) produced in the absorption refrigerator (Y-301), has a temperature of not more than 15°C, and the method includes steps in which:

a) feeding the feed stream (301) to the distillation column (C-301) and withdrawing the second portion (312) of the heavy stream from the separation system;

b) feeding a portion (302) of the heavy stream to the reboiler (H-301) and returning the boiled heavy stream (303) to the distillation column (C-301); And

c) returning a portion (308) of said condensed light stream to the distillation column (C-301) in the form of reflux and withdrawing another portion (310) of the condensed light stream from the separation system.

2. The method of claim 1 wherein the spent quench water (322) from the absorption chiller (Y-301) is fed to a reboiler (H-301) to provide heat to produce a boiled heavy stream (303).

3. Process according to any one of claims 1 or 2, wherein the feed stream contains 2 to 98 wt. % propylene and 98 to 2 wt. % propane, based on the total weight of the feed stream.

4. Process according to any one of claims 1 or 2, wherein the feed stream is the product of a propane dehydrogenation process.

5. The method according to any one of claims 1 or 2, wherein the chilled water (331) from the absorption refrigerator (Y-301) has a temperature of not more than 10°C, for example 8 to 10°C.

6. The method according to any one of claims 1 or 4, wherein the chilled water (331) from the absorption refrigerator (Y-301) has a temperature of 13 to 15°C.

7. Method according to any one of claims 1 or 6, wherein the hot water (321) has a temperature in the range of 70 to 95°C.

8. The method according to any one of claims 1 or 7, wherein the hot water (321) is quench water that is heated by heat recovery.

9. Process according to any one of claims 1 or 8, wherein the hot water is the quench water used in the steam cracking process and has a temperature of 75 to 85°C.

10. The method according to any one of claims 1 or 9, in which the second part (312) of the heavy stream discharged from the separation system contains at least 80 wt.% propane and/or part (310) of the condensed light stream discharged from the separation system, contains at least 98 wt.% propylene.