JP5442714B2 - オレフィンを製造するためのバッチプロセスおよびシステム - Google Patents
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Description
図2に示した構成で、貯蔵タンク84は使用するが貯蔵タンク41を使用せずに、ブテンの異性化および自動複分解セクションを一つのユニットとして運転し、自動複分解セクションで製造されたn−C6を一時的に貯蔵することについて、コンピュータシミュレーションを実施した。それに続けて、ブテン異性化セクションにおいて使用された装置を使用して、C6異性化運転を行った。この方式においては、資本コストを低減させるために、C6異性化装置のセットはまったく含まなかった。この実施例においては、キャンペーンプロセスにおいて、5KTAのポリマグレードの1−ヘキセンが製造された。使用したブテンフィードを次の表1に示す。
1.自動複分解においては、塔1が脱プロピレン塔であり、塔2が脱ペンテン塔である。
(i)*:脱プロペン塔凝縮器は、−5℃冷凍冷却剤である。
(ii)**:脱ペンテン塔再沸器はHPSである。
(iii)DeC3上で(c)1000KWのCWを交換して冷凍負荷を抑制。
2.C4異性化において、塔1はBS1(高圧力)であり、塔2はBS2(低圧力)の塔である。
3.C6異性化において、塔1はHS1(高圧力)であり、塔2はHS2(低圧力)の塔である。
4.2本塔システムにおけるエネルギの一体化は先に説明した。
a.C4/C6異性化システムにおけるBS1/HS1凝縮器とBS2/HS2再沸器との間での交換。これは、2本の塔のスプリットフィードシステムの内部凝縮器/再沸器システムのための交換である。
1.自動複分解においては、塔1が脱プロペン塔(DeC3)であり、塔2が脱ペンテン塔(DeC5)である。
(i)*:脱プロペン塔凝縮器は、−5℃冷凍冷却剤である。
(ii)**:DeC5再沸器はHPSである。
(iii)DeC3上で(c)2500KWのCWを交換して冷凍負荷を抑制。
2.C6異性化において、塔1はHS1(高圧力)であり、塔2はHS2(低圧力)の塔である。
3.エネルギの一体化については、表17で説明した。同様に、表22にも注目されたい。
(a)C6異性化システムにおけるHS1凝縮器とHS2再沸器の間の交換。
(b)C6異性化におけるHS2凝縮器とC4異性化におけるBS再沸器との間の交換。
先の実施例においては、5KTAの1−ヘキセンを製造するためのキャンペーンプロセスについて論じた。このプロセスにおいて、実施例1からの改良は以下の点にある。
1.C4異性化プロセスにおいて、合計150段の二本塔システムから100段の1本の蒸留塔に置き換えた。
2.自動複分解セクションにおいて、脱プロピレン塔を気液分離器に置き換えた。
3.C6異性化プロセスにおいて、合計150段の二本塔システムから100段の1本の蒸留塔に置き換えた(C4異性化の場合に同じ)。脱ペンタン塔を第二の蒸留塔として機能させた。
PRSV物性推算式(PRSV property package)を使用した定常状態プロセスシミュレータHYSYSを用いて、シミュレーションを実施した。C4/C6精留塔だけにヒートポンプを使用し、脱ペンタン塔/C6精留塔には従来からの用役を使用して解析を行った。
UA=Q/LMTD
・C4処理およびC6処理の際に、圧縮機および膨張器が一定の排出圧力で運転されるという制約があるので、可能な限り最低の圧縮機排出圧力と可能な限り最高の膨張器排出圧力とを選択することにより、圧縮機の仕事量を最小とした。この方法においては、圧縮機の仕事の最小量は、膨張器によっては達成されない。これらの限界を設定するためには、n−ブタンの沸騰温度を選択して、凝縮器および再沸器の最小の温度アプローチ(3℃)の範囲内になるようにした。
・熱交換器218において冷却水を使用して38℃にまでサブクールさせてから、このストリームを凝縮器に導入した。このことによって、低コストの追加の冷却能力を最大化させて、必要とされる循環速度を抑制した。
・ヒートポンプサイクルの両方の部分でn−ブタンの潜熱のみを利用することによって、最小の循環速度を確保した。顕熱の領域に入る加熱または冷却は、質量あたりの規準では効率が悪く、そのために、より高い循環速度が必要となる。さらに、十分なだけの熱負荷が、熱交換器213の中で除去されて(圧縮機の仕事をしないのに等しい)、凝縮器と再沸器の負荷の差が補償された。C6処理においては、循環速度を低下させて、より低い熱交換器負荷に合わせるようにすることも可能である。
この実施例においては、ヒートポンプを使用した場合と使用しなかった場合についてエネルギ消費量をシミュレートした。ヒートポンプを使用しない場合には、C4/C6精留塔と脱ペンタン塔/C6精留塔のいずれもが、凝縮器および再沸器それぞれにおいて冷却水およびスチームが使用できるような温度分布を有している。ヒートポンプを使用する場合には、ヒートポンプ圧縮機を駆動するために、電気エネルギが必要であると想定した。別な方法としては、高圧スチームを使用することもできる。圧縮機のための用役の選択は、たとえばコスト、プラントの所在地、得られやすさなどいくつかの因子に依存するので、個別的な事情を基に検討するべきである。塔の凝縮器および再沸器では、さらなるエネルギを加える必要はない。熱交換器113および118においては、冷却水を使用することができる。ヒートポンプはC4/C6精留塔だけに適用したので、脱ペンタン塔/C6精留塔#2の用役については、従来からの場合からの変更はしなかった。
1.C4およびC6精留塔/異性化反応器システムが、単一のユニットとして設計されている。そのシステムは、ある期間はC4異性化/精留システムとして、他の期間はC6異性化/精留システムとして運転される。
2.キャンペーン精製処理では、精留塔/異性化反応器システムを組み合わせたものが共用されている。このタイプの運転を可能とするためには、中間体貯蔵タンクが必要である。バッチシステムにおいては、まずC4処理において精留塔/異性化反応器を運転してブテン−1を製造する。このブテン−1は、製品ブテン−1とすることも、次の自動複分解に送ることも、あるいはその両方とすることも可能である。自動複分解の流出物は、回収するための軽質物、C4/C5オレフィンのリサイクルストリーム、および貯蔵タンクに充填するヘキセン−3を生成する。次いでその精留塔/異性化反応器をC6処理に転換させて、ヘキセン−1を製造する。
3.ある種の実施態様においては、第三の改良を行うが、それには、C4運転とC6運転の両方にマッチするように設定した作動伝熱流体組成物を含む閉ループヒートポンプが含まれる。2つの異なった炭素数システムに対して同一の閉ループシステムを使用している点が、ユニークである。キャンペーンモードにおいて運転することによっては、ブテンのスーパー精留塔とヘキセンのスーパー精留塔との間の相互交換(cross exchange)による用役節減の特色が利用できない。このことによって、改良された連続プロセスに比較して、単位ヘキセン−1製品あたりの用役の使用量が多くなってしまうであろう。用役コストの増加を打ち消すために、別な方法として循環伝熱ストリームを圧縮および膨張させて、再沸器および凝縮器の温度範囲内に入るように沸点を調節する。従来からの用役に代えて、これらの熱交換器においては、閉ループヒートポンプを使用する。流速および運転時間を加減して、精留塔/異性化反応器の組合せおよびヒートポンプの設計を、バッチシステムで使用するためのC4処理およびC6処理の両方に適用できるようにする。
4.資本コストをさらに削減する目的で、脱ペンタン塔を、ヘキセン−1精製のための低沸カット塔として使用する。高純度ブテン−1を製造するために必要とされる精留の負荷は、(それらそれぞれの異性体から)ヘキセン−1を製造するために必要とされる負荷よりも少ない。したがって、両方を処理するために設計された塔は、ヘキセン処理に合わせようとすると、ブテン処理では「過剰設備(oversized)」とならざるを得ない。しかしながら、ある種の実施態様においては、ヘキセン−1運転の際には、脱ペンタン塔は稼働していない。したがって、この塔の精留能力を、ヘキセン−1精製のための精留能力をさらに加えることに使用することができ、それにより、主精留塔をブテン処理のためのサイズとして、さらなるコスト節減が可能となる。
Claims (28)
- アルファオレフィンを製造するためのプロセスであって、
第一の炭素数を有する内部オレフィンおよび第一の炭素数を有するアルファオレフィンを含むフィードストリームを得る工程、
第一の異性化反応器において前記フィードストリームを異性化させて、前記第一の炭素数を有するアルファオレフィンの量を増加させ、第一の異性化流出物を形成させる工程、
第一の精留塔において前記第一の異性化流出物を精留して、前記第一の炭素数を有する内部オレフィンを含む塔底ストリームおよび前記第一の炭素数を有するアルファオレフィンを含む塔頂ストリームを得る工程、
前記塔頂ストリームを、複分解反応器中、各種条件下および第一の複分解触媒の存在下に触媒複分解にかけて、第二の炭素数を有する内部オレフィンおよびその他の炭化水素を含む混合オレフィン流出物を製造する工程、
第二の精留塔において前記混合オレフィン流出物を精留して、前記その他の炭化水素の少なくとも一部を除去し、内部オレフィン中間体を得る工程、
第一の異性化反応器を準備して、前記内部オレフィン中間体を受け入れる工程、
前記準備された第一の異性化反応器の中で前記内部オレフィン中間体を異性化させて、増大した量の第二の炭素数を有するアルファオレフィンを含む第二の異性化流出物を形成させる工程、
第一の精留塔を準備して、前記第二の異性化流出物を受け入れる工程、ならびに
前記準備された第一の精留塔の中で前記第二の異性化流出物を精留して、前記第二の炭素数を有する内部オレフィンから前記第二の炭素数を有するアルファオレフィンを分離する工程、
を含むプロセス。 - 前記第一の精留塔からの塔底ストリームの少なくとも一部を、前記第一の異性化反応器にリサイクリングさせることをさらに含む、請求項1に記載のプロセス。
- 第一の炭素数を有する前記オレフィンが、C4〜C6オレフィンからなる群より選択される、請求項1または2に記載のプロセス。
- 第一の炭素数を有する前記オレフィンが、C4オレフィンであり、そして第二の炭素数を有する前記オレフィンが、C6オレフィンである、請求項1または2に記載のプロセス。
- 前記第二の異性化流出物を精留するために、第二の精留塔または第三の精留塔を使用することをさらに含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のプロセス。
- 第一の炭素数を有する前記アルファオレフィンの一部が、第一の精留塔から製品として抜き出される、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記混合オレフィン流出物が、前記第一の炭素数を有する炭化水素を含み、前記プロセスが、前記混合オレフィン流出物から前記第一の炭素数を有する前記炭化水素を分離する工程、および前記分離された炭化水素を前記複分解反応器にリサイクルさせる工程をさらに含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記第一の精留塔および/または前記第二の精留塔が、流出物凝縮器と塔底再沸器との間での熱交換を与える閉ループヒートポンプを採用する、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記第二の異性化流出物を受け取るように前記第一の精留塔を準備する工程が、ヒートポンプの運転条件を調節することを含む、請求項8に記載のプロセス。
- 前記閉ループヒートポンプが作動流体として、1種の炭化水素または複数の炭化水素の混合物を使用し、前記炭化水素または混合物の沸点が、前記第一の炭素数の沸点と前記第二の炭素数の沸点との間に入るようにする、請求項8または9に記載のプロセス。
- 前記第一の炭素数のアルファオレフィンがブテン−1であり、前記第二の炭素数のアルファオレフィンがヘキセン−1であるときに、前記作動流体がn−ブタンである、請求項10に記載のプロセス。
- 前記ヒートポンプが、蒸発器をさらに含む、請求項8〜11のいずれか1項に記載のプロセス。
- 複分解において製造される前記その他の炭化水素がエチレンおよび/またはプロピレンを含み、前記混合オレフィン流出物を精留することが、エチレンおよび/またはプロピレンの少なくとも一部を製品として抜き出すことを含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載のプロセス。
- 複分解において製造される前記その他の炭化水素がエチレンを含み、第二の複分解触媒の存在下に前記エチレンをブテンと反応させてプロピレンを製造することをさらに含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記混合オレフィン流出物がペンテン−2を含み、前記ペンテン−2をブテン−2と反応させて、プロピレンおよびヘキセン−3を形成させることをさらに含む、請求項1〜14のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記第一の異性化反応器および前記第一の精留塔を準備している間に第一の貯蔵タンクの中に前記内部オレフィン中間体を貯蔵する工程、次いで準備の後に、前記内部オレフィン中間体を、前記第一の貯蔵タンクから前記第一の異性化反応器へと移動させる工程をさらに含む、請求項1〜15のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記第一の異性化反応器および前記第一の精留塔を準備している間に、第一の炭素数を有する前記内部オレフィンを含む塔底ストリームを第二の貯蔵タンクの中に貯蔵する工程、次いで準備の後に、前記内部オレフィン中間体を、前記第二の第一貯蔵タンクから前記複分解反応器に移動させる工程をさらに含む、請求項1〜16のいずれか1項に記載のプロセス。
- ヘキセン−1を製造するためのプロセスであって、
ブテン−1およびブテン−2を含むC4フィードを得る工程、
第一の異性化反応器においてブテン−2を異性化させてブテン−1とし、第一の異性化反応器流出物を形成させる工程、
第一の精留塔において前記第一の異性化反応器流出物を精留して、ブテン−1を含む塔頂ストリームおよびブテン−2を含む塔底ストリームを形成させる工程、
第一の複分解反応器中、各種条件下および第一の複分解触媒の存在下に、前記塔頂製品の少なくとも一部を触媒複分解にかけて、エチレンおよびヘキセン−3を含む混合オレフィン流出物を製造する工程、
第二の精留塔において前記混合オレフィン流出物を精留して、ヘキセン−3を含むヘキセンストリームとエチレンを含む塔頂製品ストリームとを形成させる工程、
前記第一の異性化反応器を準備して、前記ヘキセンストリームを受け入れる工程、
前記ヘキセンストリームを異性化させて、ヘキセン−1とヘキセン−2と残存しているヘキセン−3とを含む第二の異性化流出物を形成させる工程、
前記第一の精留塔を準備して、前記第二の異性化流出物を受け入れる工程、ならびに
前記準備された精留塔の中で前記第二の異性化流出物を精留して、ヘキセン−1ストリームを得る工程、
を含むプロセス。 - メタノールまたはエチレンのオリゴマ化プロセスを含む反応から、前記C4フィードを得る、請求項18に記載のプロセス。
- 前記第一の精留塔の塔頂ストリームから、ブテン−1の少なくとも一部をブテン−1製品として抜き出す工程をさらに含む、請求項18または19に記載のプロセス。
- 第二の複分解触媒の存在下に前記ブテン−1製品をペンテン−2と反応させて、プロピレンおよびヘキセン−3を製造することをさらに含む、請求項18または19に記載のプロセス。
- 第二の複分解触媒の存在下に、前記第一の精留塔の塔底ストリーム中のブテン−2の少なくとも一部をエチレンと反応させて、プロピレンを製造することをさらに含む、請求項18〜21のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記塔底ストリームの少なくとも一部を、前記第一の異性化反応器にリサイクルさせることをさらに含む、請求項18〜22のいずれか1項に記載のプロセス。
- アルファオレフィンを製造するためのシステムであって、
第一の炭素数を有するオレフィンの第一のバッチを異性化させて第一の異性化反応器流出物を形成させ、次いで第二の炭素数を有するオレフィンの第二のバッチを精製処理して第二の異性化反応器流出物を形成させるように構成した第一の異性化反応器、
前記第一の異性化反応器よりも下流に位置する複分解反応器であって、前記第一の異性化反応器流出物を不均化させて、複分解反応生成物を形成するように構成されている複分解反応器、
前記異性化反応器より下流に位置していて、前記第一および第二の異性化反応器流出物を個別に精留するように構成された、第一の精留塔、
前記複分解反応器より下流に位置していて、前記複分解反応生成物から軽質炭化水素を除去するための、第二の精留塔、
前記第一または第二の精留塔より下流に配された貯蔵タンク、ならびに
前記貯蔵タンクを、前記第一の異性化反応器の入口および/または前記複分解反応器の入口に接続する、貯蔵タンク出口ライン、
を含むシステム。 - 前記第一の精留塔が、2本の分離した精留塔を含む、請求項24に記載のシステム。
- 前記第二の精留塔が、前記第二の異性化反応器流出物を精留するための、さらなる精留能力を備えているように構成されている、請求項24または25に記載のシステム。
- 前記第一の精留塔および/または第二の精留塔が、凝縮器および再沸器を含む精留サブシステムの一部であり、前記凝縮器および再沸器がヒートポンプを形成している、請求項24〜26のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記ヒートポンプが、精留塔に付属した蒸発器をさらに含む、請求項27に記載のシステム。
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