JP7174854B2 - 単一のケーシング反応器流出物圧縮機を有するプロパン脱水素システム及び方法 - Google Patents

Description

本明細書に開示される主題の実施形態は、一般に脱水素システム及び方法に関する。より具体的には、本明細書に開示される実施形態は、プロパン脱水素によってプロピレンを生成するためのシステム及び方法のための圧縮トレインに関する。

プロピレンは、一般式（ＣＨ_２＝ＣＨ－ＣＨ_３）の無色の気体（室温及び圧力で）炭化水素である。プロピレンは、例えば、ポリプロピレン、様々な用途で使用されるポリマーの製造のために、いくつかの化学プロセスにおいて使用される。プロピレンは、現在、ナフサ及び液化石油ガス（liquefied petroleum gas、ＬＰＧ）などの液体原料の水蒸気分解からの副生成物として、並びに精錬所で流体触媒分解単位で生成されたオフガスから副生成物として生成される。本開示が関連する代替のプロピレン製造プロセスは、プロパン脱水素（propane dehydrogenation、ＰＤＨ）を伴う。

プロパン（ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ_３）の脱水素は、以下の吸熱還元反応に基づく。

強力な吸熱反応は、プロパン流を触媒と接触させることによって実施され、反応器区分から、圧縮区分を通って生成物回収区分まで送達される流出物を得る。現在の技術によるシステムの圧縮区分は、単一のドライバによって駆動されるか、又は複数のドライバ、例えば２つの電動モータによって駆動される、いずれかの配列での圧縮機の組み合わせを含む。圧縮区分は、大きい設置面積を有し、複雑な機械装置を伴う。

いくつかの脱水素プロセス及びプラントが開発されており、当該技術分野において既知である。
－ＵＯＰ ＬＬＣによって開発されたＯｌｅｆｌｅｘ（商標）脱水素（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＬＬＣ，ＵＳＡとしても知られている）、
－ＡＢＢ Ｌｕｍｍｕｓ Ｇｌｏｂａｌによって開発されたＣＡＴＯＦＩＮプロセス、
－Ｓｎａｍｐｒｏｇｅｔｔｉ，Ｉｔａｌｙにより開発された流動床脱水素プロセス、
－Ｌｉｎｄｅ－ＢＡＳＦ－Ｓｔａｔｏｉｌ脱水素プロセス、
－Ｋｒｕｐｐ Ｕｄｈｅにより開発された水蒸気活性改質（steam active reforming、ＳＴＡＲ）技術。

これらのプロセスは、多数の機械及び複雑な機械的かつ流体継手を伴う。機械の数及び設置面積の観点からの改善は有益であろう。

図１は、現在の技術によるプロピレンを生成するための脱水素システム１０１を概略的に示す。図１の例示的な脱水素プラント１０１は、反応器区分１０３、触媒再生区分１０５、及び生成物回収区分１０７を含む。反応器区分１０３は、供給経路１１１に沿って順々、すなわち直列に配置されている反応器１０９を含む。供給経路１１１は、入口端部１１１Ａから始まり、流出物圧縮区分１１３の入口で終端する。

加熱器セル１１５、１１７．１、１１７．２、及び１１７．３は、第１の反応器１０９（ヒーターセル１１５）の上流にある供給経路１１１に沿って、かつ連続的に配置されている反応器１０９（ヒータセル１１７．１、１１７．２、１１７．３）の各対の間に配置されている。触媒回路１１９は、各反応器１０９にわたって触媒流を送達する。連続触媒再生ユニット１２１は、ほとんどの下流反応器１０９から使用済み触媒を回収し、再生触媒を最も上流の反応器１０９に送達する。

プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）は、供給経路１１１に沿って送達され、加熱器セル１１５、１１７．１、１１７．２、及び１１７．３、並びに触媒からの熱によって促進される、上記の式（１）による還元反応を受ける。供給経路１１１の出口側には、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）、及び水素（Ｈ_２）を含有する混合物からなる流出物が存在する。

反応器区分１０３の出口側の流出物は、典型的には、周囲圧力未満の低圧値を有し、生成物回収区分１０７内のその成分を回収するために高圧で加圧しなければならない。圧縮区分１１３は、流出物の圧縮、及び生成物回収区分１０７を通じた圧縮流出物の送達を提供する。生成物回収区分１０７は、乾燥機１３１と、液体／気体分離器１３３とを含み、ここで、水素及びプロパンは、プロピレンと分離することができ、プロピレンは、分離器１３３の底部に収集され、更に処理され、例えば、重合されて、ポリプロピレンを生成する。

回収された水素及びプロパンは、ターボ膨張器１３４内で膨張され、供給経路１１１の入口端部１１１Ａに向かって再循環される。

圧縮区分１１３は、直列に配置されている複数の別個の圧縮機を含む圧縮トレイン１４１を備える。図１の概略図では、圧縮トレイン１４１は、２つの別個の圧縮機ケーシング内に配置され、かつ軸線１４７に駆動的に連結された、第１の圧縮機１４３及び第２の圧縮機１４５を備える。ドライバ１４９、例えば、電動モータ又はタービンは、圧縮機１４３、１４５を駆動して、回転させる。

少なくとも３つの回転機械及び関連する軸線（複数の圧縮機をドライバに接続する）を含む圧縮トレイン１４１は、プラント１０１の重要な部分であり、大きな設置面積を伴う。圧縮トレインの多数の機械及び機械構成要素は、圧縮区分を設置及び運転するのに高価であり、エネルギーを消費し、故障しやすくなる。高価で頻繁な維持介入が必要とされる。

したがって、現在の技術のプラントの欠点を克服又は緩和することを目的とした、プロピレン生成のための脱水素プラントを改善する必要性が存在する。

本開示の第一態様によれば、プロピレン生成のための脱水素プラントのための圧縮トレインが提供される。圧縮トレインは、ドライバと、ドライバに駆動的に連結された単一の遠心圧縮機とを含む。ドライバは、圧縮機を回転させるように適合されている任意の機械的電力源とすることができる。本明細書に開示される実施形態によれば、遠心圧縮機は、単一のケーシングと、ケーシング内の複数の圧縮機区分と、を含む。各圧縮機区分は、ケーシング内で回転するように配置されている少なくとも１つのインペラを含む。圧縮機は、プロパン、プロピレン、及び水素を含有する混合物を圧縮するように構成されており、約０．２ｂａｒＡ～約１．５ｂａｒＡの吸引圧力から約１１ｂａｒＡ～約２０ｂａｒＡの送達圧力まで、約２０～約３５ｇ／ｍｏｌの分子量を有し、約１２０，０００ｍ^３／ｈ～約９５０，０００ｍ^３／ｈに含まれる体積流量を有する。

更なる態様によれば、プロパン脱水素によるプロピレンの生成のためのプラントが本明細書に開示される。このプラントは、反応器区分と、触媒再生区分と、生成物回収区分、反応器区分と生成回収区分との間の圧縮トレインと、を備える。圧縮トレインは、反応器区分から生成物回収区分へ流出物の流れを加圧し、供給するように適合されている。圧縮トレインは、上述のように、ドライバ及び単一の遠心圧縮機を含むことができる。

更に別の態様によれば、脱水素プラントにおいてプロパンの脱水素によってプロピレンを生成するための方法が本明細書に開示される。本方法の第１の工程は、上記脱水素プラントの反応器区分内のプロパンの触媒還元反応を行う工程を含む。プロピレンを含有する流出物は、反応区分から回収され、反応器区分の出口側の第１の低圧から、脱水素プラントの生成物回収区分の入口における第２の高圧まで圧縮される。流出物の圧縮は、単一のケーシングと、上記ケーシング内の複数の圧縮機区分とを有する単一の圧縮機を使用して実施され、各圧縮機区分は、ケーシング内で回転するように配置されている少なくとも１つのインペラを備え、上記単一の圧縮機は、反応器区分の出口における第１の低圧から、生成物回収区分の入口における第２の高圧まで流出物を圧縮するように適合される。

本開示の方法及びシステムの更なる有利な特徴及び実施形態が以下に記載され、添付の特許請求の範囲に記載される。

本発明の開示された実施形態、及びその付随する利点の多くのより完全な理解は、添付図面と関連して考慮されるときに、以下の詳細な説明を参照することによって、より良く理解されるように、容易に取得されるだろう。
現在の技術によるプロパン脱水素プラントの概略図を示す。 本開示によるプロパン脱水素プラントの概略図を示す。 図２のシステムのための２区分高圧比圧縮機の３つの構成を示す。 図２のシステムのための２区分高圧比圧縮機の３つの構成を示す。 図２のシステムのための２区分高圧比圧縮機の３つの構成を示す。 図２のシステムのための３つの高圧比圧縮機の５つの構成を示す。 図２のシステムのための３つの高圧比圧縮機の５つの構成を示す。 図２のシステムのための３つの高圧比圧縮機の５つの構成を示す。 図２のシステムのための３つの高圧比圧縮機の５つの構成を示す。 図２のシステムのための３つの高圧比圧縮機の５つの構成を示す。 本開示による方法を要約するフローチャートを示す。

プロパン脱水素によるプロピレンの生成のためのプラントのための新規かつ有用な圧縮トレインが開発されてきた。上述したように、プロピレンは、プロパンの脱水素によって（すなわち、プロパン分子（ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ_３）から１個の水素原子を除去し、水素（Ｈ_２）及びプロピレンを得ることによって）得られる一般式ＣＨ_２＝ＣＨ－ＣＨ_３の脂肪族炭化水素である。プロセスの１つの部分は、通常は、周囲気圧未満の低圧、及び約３０～約７０℃の範囲の温度で、脱水素プラントの反応器区分によって送達される、プロパン、水素、及びプロピレンのガス状混合物を圧縮することを伴う。通常流出物と称される、プロピレン、水素、及びプロパンガス混合物は、高圧値で、最大約１１ｂａｒＡ以上、例えば最大約１５ｂａｒＡ以上で圧縮されるものとする。

過去では、流出物は、大規模の多ケーシング圧縮トレインを使用して圧縮され、それらの圧縮トレインは、互いに分離し、かつ駆動器によって回転駆動されるシャフトラインに駆動的に連結された、少なくとも２つの圧縮機ケーシングを含む。これらの圧縮トレインは、多くの空間を占めた。ここで、圧縮トレインは、単一の圧縮機が複数の圧縮機区分を収容する単一のケーシングを使用して、圧縮トレインを小さくすることができることが発見された。そのため、圧縮トレインの設置面積（及び基礎工事）を低減することができる。いくつかの実施形態では、圧縮トレインの設置面積の最大５０％の減少が達成され得る。

本開示の圧縮トレインを駆動するための総電力消費量は、現在の技術の圧縮トレインを駆動するために必要とされる電力と同じであるか、又はそれよりも低くすることができる。

脱水素プラントの反応器区分の出口における流出物の低圧から、生成物回収区分の入口側の流出物の高圧までの全圧力増加は、単一の多段遠心圧縮機を介して得られる。特に有利な実施形態では、圧縮機は、高圧比圧縮機（high pressure ratio compressor、ＨＰＲＣ）である。全体的な設置面積及び基礎工事に加えて、単一の圧縮機ケーシングを有する圧縮トレインを使用することにより、また、シール、ドライバ、及びギアボックスなどの補助装置及び機械装置の数も低減し、したがって、圧縮トレインの信頼性及び利用可能性が増加する。

本明細書で理解されるように、圧縮機のケーシングは、圧縮機ロータを収容し、かつ吸引側から延在する構成要素であり、低吸引圧力でのプロセス流体は、圧縮機に送達側まで入り、そこで、高い送達圧での処理流体が圧縮機から出る。プロピレンの生成のためのプロパン脱水素プラントでは、吸引圧力は、流出物が反応器区分から流出する圧力であり、送達圧力は、流出物が生成物回収区分に入る圧力である。

先行技術のシステムとは異なり、本明細書に開示される圧縮トレイン及び関連する方法は、単一のケーシング圧縮機において、プロパン脱水素プラントの反応器区分から生成物回収区分への全圧力増加を実施する。完全圧縮工程は、単一のケーシング内で実行される。単一の圧縮機の送達側の下流には、更なる圧縮機が必要とされない。

以下で説明するように、圧縮機の少なくとも２つの区分間に中間冷却を提供することにより、圧縮トレインの効率を向上させることができる。

圧縮トレインの単一の圧縮機は、垂直方向に分割された圧縮機であり得る。本明細書で使用するとき、「垂直方向に分割された」という用語は、圧縮機を示し、そのケーシングは垂直平面に沿って開放され得る。いくつかの実施形態では、ケーシングは、中心胴部及び１つの取り外し可能な端子閉鎖部、又は２つの軸方向に対向するケーシングの端部に２つの反対側の端子閉鎖部を含み得る。他の実施形態では、単一の圧縮機は、水平方向に分割された圧縮機であり得る。本明細書で使用するとき、「水平方向に分割された」という用語は、圧縮機を示し、そのケーシングは、水平面に沿って互いに連結され、かつ圧縮機ケーシングを開放するように分離され得る、２つの部分に含まれている。

図２は、プロピレンを生成するための脱水素プラント１を示す。プラントの一般的な構造は既知であり、使用される技術に応じて変化し得る。一般的な用語では、本開示の新規な圧縮トレインは、ポリプロピレン製造のための任意の脱水素プラントにおいて使用することができ、プロパン、プロピレン、及び水素の混合物からなる流出物は、プラントの反応区分の低圧出口側で回収され、生成物回収区分の入口でより高い圧力まで圧縮されなければならない。したがって、本明細書に開示される圧縮トレインの新規な特徴は、図２に示されるものとは異なる脱水素プラントにおいて実装することができる。

図２の例示的な脱水素プラント１は、反応器区分３、触媒再生区分５、及び生成物回収区分７を含む。反応器区分３は、入口端１１Ａから延在し、かつ流出物圧縮トレイン１３の吸引側で終端する、供給経路１１に沿って配置されている１つ以上の反応器９を含む。

加熱器セル１５、１７．１、１７．２、及び１７．３は、第１の反応器９の上流にある供給経路１１に沿って、かつ連続的に配置されている反応器９の各対の間に配置されている。触媒回路１９は、各反応器９にわたって触媒流を送達する。連続触媒再生ユニット２１は、ほとんどの下流反応器９から使用済み触媒を回収し、再生触媒を最も上流の反応器９に送達する。

プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）は、供給経路１１に沿って送達され、加熱器セル１５、１７．１、１７．２、１７．３及び触媒からの熱によって促進される還元反応を受ける。供給経路１１の出口側には、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）、及び水素（Ｈ_２）を含有するガス状混合物からなる流出物が存在する。流出物組成物及び他の動作パラメータの例は、後に与えられる。

圧縮トレイン１３は、流出物の圧力を上昇させ、圧縮された流出物を生成物回収区分７に送達する。いくつかの実施形態では、図２に例として示されるように、生成物回収区分７は、乾燥機３１と、液体／気体分離器３３とを含むことができ、ここで、水素及びプロパンは、プロピレンと分離することができ、プロピレンは、分離器３３の底部に収集され、更に処理され、例えば、重合されて、ポリプロピレンを生成する。

回収された水素及びプロパンは、例えば、エネルギー回収目的のために、ターボ膨張器３４内で膨張され、供給経路１１の入口端部１１Ａに向かって及び／又はガス分離器３３に対して再循環され得る。

反応器区分３の出口側の低圧（ここでは「第１の圧力」とも称される）から、生成物回収区分７の入口側の高圧（ここでは「第２の圧力」とも称される）までの加圧は、圧縮トレイン１３によって実施され、圧縮トレイン１３は、例えば、単一の遠心圧縮機、具体的には、単一の高圧比圧縮機を含む。

図３は、図２の脱水素プラント１で使用することができ、単一の遠心圧縮機を含む圧縮トレイン１３の第１の実施形態を示す。圧縮機は、３５とラベル付けされ、駆動器３６によってシャフトライン３８を通って回転するように駆動され得る。ドライバは、例えば、電気モータ、又は蒸気タービンであり得る。他の実施形態では、ガスタービンエンジンは、原動機として、すなわち、圧縮機３５のためのドライバとして使用することができる。ドライバは、ギアボックスを介して、又はギアボックスを介さずに圧縮機に接続することができる。

圧縮機３５は、複数の圧縮機段が配置され得る単一のケーシング３７を備える。各圧縮機段は、圧縮機ケーシング３７内で回転するように配置されている遠心インペラを備えることができる。他の実施形態では、圧縮機段は、複数の圧縮機用インペラを含むことができる。遠心圧縮機段は、複数の遠心圧縮機区分、例えば、２つ又は３つの遠心圧縮機区分にグループ分けすることができる。

各遠心インペラは、シュラウド付きインペラ、又はシュラウドのないインペラであり得る。いくつかの実施形態では、圧縮機３５は、シュラウド付きインペラと、シュラウドのないインペラとの組み合わせを備えることができる。例えば、遠心圧縮機区分は、シュラウド付きのインペラのみを含むことができ、別の遠心圧縮機区分は、シュラウドのないインペラのみを含むことができる。他の実施形態では、少なくとも１つ、いくつかの、又は全ての遠心圧縮機区分は、シュラウド付きインペラと、シュラウドのないインペラとの組み合わせを含むことができる。

圧縮機３５は、１つ以上の遠心圧縮機区分を含むことができ、各々は、少なくとも１つの積層されたインペラ又は複数の連続的に配置されている積層されたインペラをそれぞれ含む。軸方向に積層されたインペラが１つのみ提供される場合、インペラは、軸方向シャフトの２つの部分と軸方向に積層される。

軸方向に積層されたインペラは、圧縮機ロータの高速回転速度を可能にし、したがって、本明細書に開示される構成に関与する圧力比の範囲において特に有用である。当技術分野において通常理解されるように、軸方向に積層されたインペラは、回転軸に沿って互いに積層され、かつ、Ｈｉｒｔｈ連結又は類似の接続によって、一方のインペラから他方のインペラまで、又はインペラからシャフト部分までトルクを伝達するために、相互に互いに結合されているインペラである。当業者には既知のように、Ｈｉｒｔｈジョイントとも呼ばれるＨｉｒｔｈ継手は、互いに連結される２つのシャフトの対向する端部にテーパ状の歯を使用する。テーパ状の歯は、噛み合って、一方のシャフトから他方のシャフトにトルクを伝達する。

いくつかの実施形態では、圧縮機３５は、１つ以上の半径方向収縮フィットインペラを含むことができる。遠心圧縮機の当業者に既知であるように、収縮フィットインペラは、インペラを互いに接続する中央シャフト上に取り付けられる。

いくつかの実施形態では、圧縮機３５は、半径方向収縮フィットインペラと軸方向に積層されたインペラとの組み合わせを含むことができる。

図３の例示的な実施形態では、２つの遠心圧縮機区分３９．１及び３９．２がケーシング３７内に配置されている。各遠心圧縮機区分３９．１、３９．２は、４０．１（区分３９．１について）及び４０．２（区分３９．２について）に概略的に示される複数の遠心圧縮機インペラを含むことができる。図３の実施形態では、遠心圧縮機区分３９．１、３９．２は、インライン構成で配置されている。本明細書で使用するとき、「インライン」という用語は、気体が同じ方向に全体的に２つの区分に流れる構成を示す。図３では、流出ガスは、左から右に、第１の区分３９．１を通って流れ、第２の区分３９．２を通って流れる。図３並びにそれに続く図４～図１０の遠心圧縮機区分（「第１」及び「第２の」遠心圧縮機区分）の番号付けは、圧縮機３５を通じた圧力増加に従う。すなわち、第１の遠心圧縮区分３９．１は、低圧のものであり、第２の遠心圧縮機区分３９．２の上流側に配置されており、これによって、流出物は、第１の遠心圧縮機区分３９．１内で、次いで、第２の遠心圧縮機区分３９．２内で、順次圧縮される。

圧縮機の効率を向上させるために、いくつかの実施形態では、流出流は、第１のｃｏｍ遠心昇圧区分（com centrifugal pressor section）３９．１と第２の遠心圧縮機区分３９．２との間に流体連結された中間冷却器内で冷却される。

より具体的には、第１の遠心圧縮機区分３９．１は、吸入側３９．１Ｓと、送達側３９．１Ｄとを備えている。流出物は、吸入側３９．１Ｓで第１の遠心圧縮機区分３９．１に入り、送達側３９．１Ｄで第１の遠心圧縮機区分３９．１から出て、吸入側３９．２Ｓで第２の遠心圧縮機区分３９．２に順次入り、それぞれの送達側３９．２Ｄで第２の遠心圧縮機区分３９．２から出る。送達側３９．１Ｄと吸引側３９．２Ｓとの間で、流出物は中間冷却器４３内で冷却される。

いくつかの実施形態では、圧縮機３５は、第１の遠心圧縮機区分３９．１と第２の遠心圧縮機区分３９．２との間に第１の秤ドラム４５を備えることができる。圧縮機は、第２の遠心圧縮機区分３９．２の送達側に配置されている第２秤ドラム４７を含むことができる。代替的に、第１の遠心圧縮機区分３９．１の吸引側に秤ドラム４７が配置され得る。

いくつかの実施形態では、圧縮機３５の吸引側の温度は、約３５℃～約６５℃に含まれ得る。

別途記載のない限り、本明細書で使用するとき、パラメータ又は量の値と称されるとき、「約」という用語は、記載された値の＋５％以内の任意の値を含むものとして理解することができる。したがって、例えば、「約ｘ」の値は、（ｘ－０．０５ｘ）及び（ｘ＋０．０５ｘ）の範囲内の任意の値を含む。

いくつかの実施形態では、反応器区分３の出口における低圧は、約０．５ｂａｒＡ（ｂａｒ絶対値）～約１．１ｂａｒＡに含まれ得、好ましくは約０．８ｂａｒＡである。圧縮機３５の送達圧力は、約１３ｂａｒＡ～約１９ｂａｒＡ、好ましくは約１４ｂａｒＡ～約１６ｂａｒＡに含まれ得、より好ましくは約１５ｂａｒＡである。圧縮機３５は、例えば、約１２０，０００～約６００，０００ｍ^３／ｈ、好ましくは約１５０，０００～約５００，０００ｍ^３／ｈに含まれる体積流量を有し得る。当該技術分野において一般的に理解されるように、体積流量は、圧縮機の吸引側における流量である。

流出物は、以下のような混合物を含むことができ、ＭＯＬ％で表される。
プロパン ３０～３４％
プロピレン １３～１７％
水素 ４４～４９％
約２３～２４ｇ／ｍｏｌ、特に約２３．４ｇ／ｍｏｌの範囲の分子量を有する。

他の実施形態によれば、反応器区分３の出口における低圧は、約０．２ｂａｒＡ～約０．４ｂａｒＡに含まれ得、好ましくは約０．３ｂａｒＡである。圧縮機３５の送達圧力は、約１１ｂａｒＡ～約１５ｂａｒＡ、好ましくは約１２ｂａｒＡ～約１４ｂａｒＡに含まれ得、より好ましくは約１３ｂａｒＡである。圧縮機は、圧縮機３５の吸引側に、例えば、約１２０，０００～約８５０，０００ｍ^３／ｈ、好ましくは約１５０，０００～約７５０，０００ｍ^３／ｈに含まれる体積流量を有し得る。

流出物は、以下のような混合物を含むことができ、ＭＯＬ％で表される。
プロパン ３３～３６％
プロピレン ２３～２５％
水素 ２９～３１％
約２９ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有する。

図３では、インライン構成の圧縮機３５が示されているが、背中合わせの構成などの他の圧縮機構成が可能である。図４及び図５は、背中合わせの構成にある高圧圧縮機３５の２つの実施形態を概略的に示す。図３で使用した同じ参照番号を図４及び図５に使用して、同じ又は対応する部分を指定するが、これらは再度記載されない。本明細書で使用するとき、「背中合わせの」という用語は、流出物が２つの圧縮機区分において反対方向に流れる構成として理解される。例えば、図４において、流出物は、第１の遠心圧縮区分３９．１の左から右に、第２の遠心圧縮区分３９．２の右から左へ流出する。

図４及び図５の圧縮機は、主に秤ドラム配置を考慮して互いに異なる。図４では、２つの遠心圧縮機区分３９．１、３９．２の間に配置されている秤ドラム４５のみが設けられている一方で、図５では、第２秤ドラム４７は、第２の遠心圧縮機区分３９．２の吸引側に設けられている。代替的に、第１の遠心圧縮機区分３９．１の吸引側に秤ドラム４７が配置され得る。

いくつかの実施形態では、圧縮機３５は、３つ以上の遠心圧縮機区分を備え得る。図６、図７、図８、図９、及び図１０は、それぞれ、３９．１、３９．２及び３９．３とラベル付けされた３つの遠心圧縮機区分をそれぞれ含む圧縮機３５の５つの実施形態を示す。例えば、図６の圧縮機３５は、３つの遠心圧縮機区分３９．１、３９．２、及び３９．３を収容する単一のケーシング３７を備える。図６の例示的な実施形態では、第１及び第２の遠心圧縮機区分３９．１、３９．２は、中央に位置する第３の遠心圧縮機区分３９．３の両側に配置されている。本開示では、別途指示がない限り、区分は、圧力に増加に応じて（すなわち、第１の遠心圧縮機区分３９．１から第２の遠心圧縮機区分３９．２へと移動する際に、及び第２の遠心圧縮機区分３９．２から第３の遠心圧縮機区分３９．３まで移動する際に、プロセスガス圧は増加する）、順番に番号を付けられる。第１の遠心圧縮機区分３９．１と第３の遠心圧縮機区分３９．３との間には、秤ドラム４５が配置されている。

各遠心圧縮機区分は、文字Ｓが続く、遠心圧縮機区分の参照番号で指定された吸引側と、文字Ｄが続く、遠心圧縮機区分の参照番号でラベル付けされた送達側と、を含む。第１の遠心圧縮機区分３９．１の送達側３９．１Ｄは、第１の中間冷却器４３．１を介して、第２の遠心圧縮機区分３９．２の吸引側３９．２Ｓに流体連結される。同様に、第２の遠心圧縮機区分３９．２の送達側３９．２Ｄは、第３の遠心圧縮機区分３９．３の吸入側３９．３Ｓに第２の中間冷却器４３．２を介して流体連結されている。

他の実施形態では、１つの中間冷却器のみを設けることができ、例えば、中間冷却器４３．１のみ、又は中間冷却器４３．２のみを設けることができる。

図６の実施形態では、第１の遠心圧縮機区分３９．１と第３の遠心圧縮機区分３９．３とは、背中合わせの構成で配置される一方、第２の遠心圧縮機区分３９．２と第３の遠心圧縮機区分３９．３とは、インライン構成で配置されている。

図７は、３つの遠心圧縮機区分３９．１、３９．２、３９．３を有する更なる高圧比圧縮機３５を示す。図７の圧縮機は、主に、秤ドラムの異なる位置、並びに第１、第２、及び第３の遠心圧縮機区分の配列を考慮して、図６の圧縮機とは異なる。秤ドラム４５は、第２の遠心圧縮機区分３９．２と第３の遠心圧縮機区分３９．３との間に位置する。また、第１の遠心圧縮区分３９．１と第２の遠心圧縮区分３９．２とは、直列構成になっている一方で、第２の遠心圧縮区分３９．２と第３の遠心圧縮機区分３９．３とは、背中合わせの校正で配置されている。

図２の脱水素プラント１で使用するための圧縮機３５の更なる実施形態を図８に示す。図６及び図７の同じ参照番号は、同じ又は対応する部分を指定するが、これらは再度記載されない。図８の圧縮機３５は、主に、第２の遠心圧縮機区分３９．２の吸引側に配置されている第２の秤ドラム４７を考慮して、図６の圧縮機３５とは異なる。代替的に、秤ドラム４７は、第１の遠心圧縮機区分３９．１の吸引側に配置され得る。

図９は、第３の遠心圧縮機区分３９．３の吸引側に配置されている追加の秤ドラム４７を考慮して、図７の圧縮機とは異なる高圧比圧縮機３５の更に更なる実施形態を示す。代替的に、追加の秤ドラム４７は、第１の遠心圧縮機区分３９．１の吸引側に配置され得る。

図６、図７、図８、及び図９は、２つの隣接する遠心圧縮機区分が背中合わせの構成にある実施形態を示し、図１０は、３つの遠心圧縮機区分３９．１、３９．２、及び３９．３がインライン構成で配置されている更なる実施形態を示す。単一の秤ドラム３７は、第３の遠心圧縮機区分３９．３の吸引側に位置する。

図１１を参照すると、新規かつ有用な圧縮トレインを使用した脱水素プラント１の動作サイクルについて説明する。参考文献１００１は、触媒還元区分を通してプロパン含有ガス混合物の流れを供給する工程を示す。工程１００２は、反応器区分内のプロパンの触媒還元反応を行うことを伴う。サイクルは、反応区分からプロピレンを含有する流出物を回収することを更に含む（工程１００３）。流出物は、単一の圧縮機３５を使用して、反応器区分の出口側の第１の低圧から、脱水素プラント１の生成物回収区分の入口における第２の高圧まで圧縮される（工程１００４）。

本発明は、様々な特定の実施形態に関して説明されてきたが、当業者には、特許請求の範囲の趣旨及び範囲を逸脱することなく多くの修正、変更、及び省略が可能であることが、当業者には明らかであろう。加えて、本明細書で別段の指定がない限り、任意のプロセス又は方法工程の順序又は配列は、代替の実施形態に従って変更又は再配列され得る。

Claims (16)

1. 脱水素プラント（１）のための圧縮トレイン（１３）であって、
   ドライバ（３６）と、
   前記ドライバ（３６）に駆動的に連結された単一の遠心圧縮機（３５）と、を備え、
   前記遠心圧縮機（３５）が、単一のケーシング（３７）と、前記ケーシング（３７）内の複数の遠心圧縮機区分（３９．１、３９．２、３９．３）と、を備え、各前記遠心圧縮機区分が、前記ケーシング（３７）内で回転するように配置されている少なくとも１つのインペラ（４０．１、４０．２）を備え、前記複数の遠心圧縮機区分（３９．１、３９．２、３９．３）が直列に流体結合され、共通の回転軸周りに回転可能であり、
   前記複数の遠心圧縮機区分（３９．１、３９．２、３９．３）のうちの少なくとも１つが、回転軸方向に積層された複数のインペラを含み、
   前記遠心圧縮機（３５）が、プロパン、プロピレン、及び水素を含有するガス混合物を、前記複数の遠心圧縮機区分（３９．１、３９．２、３９．３）を通して吸引圧力からから送達圧力まで順次圧縮するように適合されており、
   前記ガス混合物の分子量が２０ｇ／ｍｏｌ～３５ｇ／ｍｏｌに含まれ、
   前記遠心圧縮機（３５）の吸引側の体積流量が、１２０，０００ｍ^３／ｈ～９５０，０００ｍ^３／ｈに含まれ、
   前記遠心圧縮機（３５）の前記吸引側の前記ガス混合物の温度が、３０℃～７０℃に含まれ、
   前記吸引圧力が、０．５ｂａｒＡ～１．１ｂａｒＡに含まれるとともに、前記送達圧力が、１３ｂａｒＡ～１９ｂａｒＡに含まれる、又は、前記吸引圧力が、０．２ｂａｒＡ～０．４ｂａｒＡに含まれるとともに、前記送達圧力が、１１ｂａｒＡ～１５ｂａｒＡに含まれる、
   圧縮トレイン（１３）。
2. ２つの互いに隣接する前記遠心圧縮機区分（３９．１、３９．２、３９．３）の間に配置された秤ドラムを備える、請求項１に記載の圧縮トレイン（１３）。
3. 前記回転軸方向に積層された複数のインペラがハース継手によって互いに結合されている、請求項１又は２に記載の圧縮トレイン（１３）。
4. 前記インペラ（４０．１、４０．２）のうちの少なくとも１つが、シュラウドのないインペラである、請求項１から３のいずれか１項に記載の圧縮トレイン（１３）。
5. 前記複数の遠心圧縮機区分（３９．１、３９．２、３９．３）のうちの少なくとも２つがインライン構成で配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の圧縮トレイン（１３）。
6. 前記複数の遠心圧縮機区分（３９．１、３９．２、３９．３）のうちの少なくとも２つが、背中合わせの構成で配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の圧縮トレイン（１３）。
7. 前記複数の遠心圧縮機区分（３９．１、３９．２、３９．３）のうちの少なくとも２つの間の中間冷却器（４３、４３．１、４３．２）を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の圧縮トレイン（１３）。
8. 前記体積流量が、１５０，０００ｍ^３／ｈ～７５０，０００ｍ^３／ｈに含まれている、請求項１から７のいずれか１項に記載の圧縮トレイン（１３）。
9. 前記複数の遠心圧縮機区分が、
   シュラウドのない、回転軸に沿って積層された複数のインペラを含む少なくとも１つの第１の遠心圧縮機区分と、
   シュラウドを有する、複数の径方向収縮フィットインペラを含む第２の遠心圧縮機区分と、を備え、前記ガス混合物を前記少なくとも１つの第１の遠心圧縮機区分から前記第２の遠心圧縮機区分に流すように構成されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の圧縮トレイン（１３）。
10. 前記複数の遠心圧縮機区分（３９．１、３９．２）が、前記第１の遠心圧縮機区分（３９．１）と、前記第２の遠心圧縮機区分（３９．２）と、からなる、請求項９に記載の圧縮トレイン（１３）。
11. 前記第１又は第２の遠心圧縮機区分（３９．１、３９．２）の吸引側と送達側にそれぞれ秤ドラムが配置される、請求項１０に記載の圧縮トレイン（１３）。
12. 前記複数の遠心圧縮機区分（３９．１、３９．２、３９．３）が３つの遠心圧縮機区分からなる、請求項１から９のいずれか１項に記載の圧縮トレイン（１３）。
13. 前記３つの遠心圧縮機区分のうちの一対の遠心圧縮機区分が、背中合わせの構成で配置され、当該背中合わせの一対の遠心圧縮機区分の間に秤ドラムが配置されている、請求項１２に記載の圧縮トレイン（１３）。
14. プロパン脱水素によるプロピレンの生成のためのシステムであって、
    反応器区分（３）と、
    触媒再生区分（５）と、
    生成物回収区分（７）と、
    前記反応器区分（３）と前記生成物回収区分（７）との間に、前記反応器区分（３）から前記生成物回収区分（７）へ流出物の流れを供給するように適合されている、請求項１から１３のいずれか１項に記載の圧縮トレイン（１３）と、を備える、システム。
15. 請求項１４に記載のシステムを用いて、プロパンの脱水素によってプロピレンを生成するための方法であって、
    反応器区分内のプロパンの触媒還元反応を行う工程と、
    前記反応器区分からプロピレンを含有する流出物を回収する工程と、
    単一のケーシングと、前記ケーシング内の複数の圧縮機区分とを有する単一の圧縮機を使用して、前記反応器区分の出口側における第１の低圧である吸引圧力から、生成物回収区分の入口における第２の高圧である送達圧力まで圧縮する工程と、を含み、
    前記圧縮する工程において、
    前記圧縮機の吸引側の体積流量が、１２０，０００ｍ^３／ｈ～９５０，０００ｍ^３／ｈに含まれ、
    前記圧縮機の前記吸引側の前記流出物の温度が、３０℃～７０℃に含まれ、
    前記第１の低圧が、０．５～１．１ｂａｒＡに含まれるとともに、前記第２の高圧が、１３ｂａｒＡ～１９ｂａｒＡに含まれる、又は、前記第１の低圧が、０．２ｂａｒＡ～０．４ｂａｒＡに含まれるとともに、前記第２の高圧が、１１ｂａｒＡ～１５ｂａｒＡに含まれる、
    方法。
16. 少なくとも２つの連続して配置されている圧縮機区分の間で前記流出物を中間冷却する工程を含む、請求項１５に記載の方法。

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