PL189629B1

PL189629B1 - Sposób odzyskiwania olefin

Info

Publication number: PL189629B1
Application number: PL98341334A
Authority: PL
Inventors: Yves Engler; Gerard Dupuis
Original assignee: Air Liquide; Air Liquide American
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2005-09-30
Also published as: NO20002951L; PL341334A1; CA2316309A1; AU1803299A; CN1213130C; WO1999031201A1; CN1282363A; CA2316309C; EP1040176A1; AU733502B2; JP2002509083A; NO20002951D0; TW422738B; US6141988A

Abstract

1. Sposób odzyskiwania olefin ze stru- mienia gazu zawierajacego olefiny i wodór, znamienny tym, ze obejmuje nastepujace etapy: (a) sprezanie strumienia gazu w co najmniej jednym stopniu sprezania w celu otrzymywania strumienia sprezonego gazu; (b) kontaktowanie strumienia sprezo- nego gazu z przepona w warunkach sku- tecznych do otrzymywania strumienia prze- nikajacego bogatego w wodór i strumienia zatrzymywanego ubogiego w wodór; oraz (c) wprowadzanie strumienia przeni- kajacego do ukladu wahadlowej adsorpcji cisnieniowej w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia nieadsorbowane go bogatego w wodór i strumienia desor bowanego obejmujacego olefiny. FIG. 1 PL PL PL PL

Description

Niniejszy wynalazek dotyczy ogólnie wydzielania olefin z zawierających je gazów. Ściślej biorąc, wynalazek dotyczy ulepszonego sposobu wydzielania olefin z gazów zawierających olefiny i wodór przez usuwanie wodoru z tych gazów przy użyciu połączonych metod adsorpcji przeponowej i wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej.

Takie olefiny jak etylen, propylen i butylen można wytwarzać przez ogrzewanie węglowodorów nasyconych takich jak etan, propan lub butan w podwyższonych temperaturach. Ponadto, olefiny można także otrzymywać z ropy naftowej, oleju gazowego i innych ciężkich węglowodorów jako surowców wyjściowych przez krakowanie termiczne w piecu krakingowym w obecności pary.

Płyn krakingowy wytwarzany przez ogrzewanie węglowodorów nasyconych, ropy naftowej lub oleju gazowego zwykle zawiera wodór, parę, ditlenek węgla, tlenek węgla, metan, etan, etylen, propan, propylen i małe ilości innych składników takich jak ciężkie węglowodory’. Płyn krakingowy przesyła się następnie do oddziału odzyskiwania produktów w wytwórni olefin.

W oddziale odzyskiwania produktów, spręża się płyn krakingowy w jednym lub kilku stopniach sprężania w celu częściowego skroplenia składników węglowodorowych do rozdzielenia na drodze destylacji kriogenicznej. Przed ochłodzeniem płynu krakingowego należy z niego usunąć ditlenek węgla, parę i ciężkie węglowodory w celu zapobiegnięcia wymrażaniu ich i zatykaniu aparatury. Po usunięciu tych składników z płynu krakingowego, wprowadza się go do sekcji kriogenicznej (zwanej zwykle „skrzynią zimna”), w której tak obniża się temperaturę płynu, ze węglowodory można rozdzielić przez destylację. Potrzeby bilansu chłodniczego skrzyni zimna są zaspokojone przez etylenowy obieg chłodniczy dla cieplejszej części skrzyni zimna i przez rozprężarki strumieni gazu odlotowego dla zimniejszęj części skrzyni zimna.

Sekcja destylacji zawiera zwykle trzy kolumny: demetanizator, który usuwa frakcje lekkie, deetanizator, który usuwa frakcje ciężkie, i rozdzielacz etanu od etylenu, który oddziela produkt etylenowy od strumienia etanu obiegowego. Operacje odparowywania i skraplania w sekcji destylacji także są obsługiwane przez etylenowy obieg chłodniczy.

Wodór zawarty w gazach krakingowych jest używany, częściowo, do bilansowania zimnego końca sekcji kriogenicznej. Jednakże, istnienie tego zimnego końca wymaga stosowania w sekcji destylacji niższych temperatur do rozdzielania produktów. Wodór działa także w sekcji destylacji jako balast, który zabezpiecza dodatkowe ilości produktów z przetwarzanych surowców.

Biorąc pod uwagę ujemne strony obecności wodoru w płynie krakingowym, zaproponowano w różnych metodach usuwanie wodoru z płynu krakingowego. Zapoznaj się, np. z patentami Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,082,481, 5,452,581 i 5,634,354, które niniejszym włączono dla informacji. Sposoby opisane w tych patentach obejmują stosowanie rozdzielacza przeponowego do usuwania wodoru z płynu krakingowego.

Jednakże, metody te mają szereg wad. Na przykład, jeżeli w ujawnionych sposobach nie stosuje się bardzo selektywnych przepon, wtedy w strumieniu przenikającym są tracone różne

189 629 ilości produktów. Nawet wtedy, gdy stosuje się bardzo selektywne przepony, wskaźnik odrzutów wodorowych może nie być wystarczająco duży, aby czynił proces opłacalnym finansowo.

W związku z tym, istnieje zapotrzebowanie na sposób, który minimalizuje lub eliminuje straty produktu w strumieniu przenikającym bez potrzeby stosowania bardzo selektywnych przepon. Ponadto, istnieje zapotrzebowanie na sposób, w ramach którego można stosować większy wskaźnik odrzutów wodorowych bez współistniejących strat produktu.

Lekkie olefiny można także wytwarzać przez przekształcanie katalityczne surowców składających się z metanolu, etanolu, eteru dimetylowego, eteru dietylowego lub ich mieszanin. Zapoznaj się, np., z patentem Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,499,327, którego całą treść niniejszym włączono dla informacji. Takie procesy zwykle są zwane procesami: metanol-do-olefm (ang. methanol-to-olefins (MTO)) lub gaz-do-olefin (ang. gas-to-olefms (GTO)). W tych procesach wodór jest niekiedy stosowany jako rozcieńczalnik, który należy usuwać z żądanego produktu olefinowego.

W związku z tym, istnieje także zapotrzebowanie na ekonomiczny i skuteczny sposób usuwania wodoru ze strumienia produktu olefinowego w takich procesach.

Niniejszy wynalazek realizuje wyżej wymienione zapotrzebowania przez dostarczenie ulepszonego sposobu odzyskiwania olefin z płynu krakingowego zawierającego olefiny i wodór. Sposób ten obejmuje sprężanie płynu krakingowego w co najmniej jednym stopniu sprężania w celu otrzymywania sprężonego płynu krakingowego, kontaktowanie sprężonego płynu krakingowego z przeponą w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia przenikającego bogatego w wodór i strumienia zatrzymywanego ubogiego w wodór, oraz wprowadzanie strumienia przenikającego do układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia nieadsorbowanego bogatego w wodór i strumienia desorbowanego obejmującego olefiny.

Korzystną postać wynalazku stanowi sposób odzyskiwania olefin i wodoru o dużej czystości z płynu krakingowego. Sposób ten obejmuje sprężanie płynu krakingowego w co najmniej jednym stopniu sprężania w celu otrzymywania sprężonego płynu krakingowego, kontaktowanie sprężonego płynu krakingowego z przeponą w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia przenikającego bogatego w wodór i strumienia zatrzymywanego ubogiego w wodór, sprężanie strumienia przenikającego w co najmniej jednym dodatkowym stopniu sprężania w celu otrzymywania sprężonego strumienia przenikającego, wprowadzanie sprężonego strumienia przenikającego do układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia nieadsorbowanego obejmującego wodór o dużej czystości i strumienia desorbowanego obejmującego olefiny, oraz zawracanie obiegowe strumienia desorbowanego do co najmniej jednego stopnia sprężania.

Ogólnie biorąc, sposób według niniejszego wynalazku można stosować do wydzielania olefin z gazu zawierającego olefiny i wodór pochodzącego z każdego źródła, takiego jak proces metanol-do-olefin (MTO) lub proces gaz-do-olefin (GTO). W tym przypadku, sposób obejmuje sprężanie gazu w co najmniej jednym stopniu sprężania w celu otrzymania sprężonego gazu, kontaktowanie sprężonego gazu z przeponą w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia przenikającego bogatego w wodór i strumienia zatrzymywanego ubogiego w wodór, oraz wprowadzanie strumienia przenikającego do układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia nieadsorbowanego bogatego w wodór i strumienia desorbowanego obejmującego olefiny.

Korzystną postać wynalazku stanowi sposób odzyskiwania olefin i wodoru o dużej czystości z gazu zawierającego olefiny i wodór. Sposób ten obejmuje sprężanie gazu w co najmniej jednym stopniu sprężania w celu otrzymania sprężonego gazu, kontaktowanie sprężonego gazu z przeponą w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia przenikającego bogatego w wodór i strumienia zatrzymywanego ubogiego w wodór, sprężanie strumienia przenikającego w co najmniej jednym dodatkowym stopniu sprężania w celu otrzymywania sprężonego strumienia przenikającego, wprowadzanie sprężonego strumienia przenikającego do układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia nieadsorbowanego obejmującego olefiny, oraz zawracanie obiegowe strumienia desorbowanego do co najmniej jednego stopnia sprężania.

189 629

Poszczególne rysunki przedstawiają:

fig. 1 - uproszczony schemat technologiczny jednej postaci stosowania niniejszego wynalazku, fig. 2 - uproszczony schemat technologiczny innej postaci stosowania niniejszego wynalazku, fig. 3 - uproszczony schemat technologiczny typowej instalacji do wytwarzania etylenu z zastosowaniem PSA, fig. 4 - uproszczony schemat technologiczny typowej instalacji do wytwarzania etylenu z zastosowaniem oddzielnych układów PSA i przeponowego, fig. 5 uproszczony schemat technologiczny instalacji do wytwarzania etylenu zgodnej z niniejszym wynalazkiem.

W ramach niniejszego wynalazku, stosuje się korzystnie połączenie układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej (ang. pressure swing adsorption (PSA)) i rozdzielacza przeponowego. W szczególności, płynący z rozdzielacza przeponowego strumień przenikający, który zawiera przeważnie wodór i niektóre cenne produkty takie jak olefiny, ewentualnie spręża się powtórnie w jednej lub więcej sprężarkach i wprowadza go do układu PSA. Układ PSA preferencyjnie adsorbuje produkty zawarte w strumieniu przenikającym dając strumień nieadsorbowany bogaty w wodór. Zaadsorbowane produkty ulegają desorpcji pod małym ciśnieniem dając strumień desorbowany obejmujący produkty. Strumień desorbowany może zostać zawrócony obiegowo do strony ssącej co najmniej jednego ze stopni sprężania. Alternatywnie, strumień desorbowany może zostać sprężony w jednej lub więcej dodatkowych sprężarkach i zawrócony obiegowo do strony ssącej rozdzielacza przeponowego.

W sposobie według niniejszego wynalazku można stosować każdą przeponę, która jest znacznie przenikalna dla wodoru i znacznie nieprzenikalna dla takich węglowodorów jak etylen. Ponadto, przepona powinna mieć dobrą kompatybilność z gazami, które mają zostać oddzielone, duzą wytrzymałość mechaniczną umożliwiającą wytrzymywanie dużych różnic ciśnienia, odpowiedni przepływ przy danych parametrach rozdzielania itp. Takie przepony mogą być wykonane z tworzyw polimerowych takich jak pochodne celulozy, polisulfony, poliamidy, poliaramidy i poliimidy. Takie przepony mogą być wykonane także z ceramiki, szkła i metalu. Korzystne do stosowania w ramach niniejszego wynalazku są przepony opisane w patencie EP 212,878 i w patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,085,774, których treści włącza się niniejszym dla informacji.

Przepona stosowana w ramach niniejszego wynalazku może być zawarta w jednym lub więcej stopniach, które mogą mieć postać rozdzielacza przeponowego. Rozdzielacz może zawierać szereg występujących na przemian warstw przepony i rozporek odległościowych owiniętych dookoła rury zbiorczej na kształt „spiralnego zwoju”. Gaz wpływa do rozdzielacza a część gazu przenika przez owinięte przepony i jako strumień przenikający wpływa do rury zbiorczej. Strumień przenikający płynie przez rurę zbiorczą i opuszcza rozdzielacz przez wylot. Gazy nie przenikające, to znaczy gazy zatrzymywane lub pozostałości, opuszczają rozdzielacz przez inny wylot.

Według innej alternatywy przepona może być wykonana z pustych włókien. Gaz wpływający do rozdzielacza z taką przeponą styka się z włóknami przepony, część przenikająca gazu wchodzi do pustych włókien, podczas gdy gazy nie przenikające, to znaczy gazy zatrzymywane lub pozostałości, pozostają na zewnątrz włókien. Gaz przenikający przepływa pod zmniejszonym ciśnieniem wewnątrz włókien do rury rozgałęźnej, przez którą płynie do wylotu. Gaz zatrzymywany odpływa z innego wylotu rozdzielacza zasadniczo pod takim samym ciśnieniem jak wlotowy gaz zasilający.

Przykłady wyżej wymienionych rozdzielaczy przeponowych są dokładniej opisane w Spillman, “Economics of Gas Separation Membranes”, Chemical Engineering Progress, January 1989, pp. 41-62; Haggin, “New Generation of Membranes Developed for Industrial Separations”, Chemical and Engineering News, June 6, 1988, pp. 7-16; i “MEDAL-Membrane Separation System, Du Pont/Air Liquide”.

Układy PSA odpowiednie do stosowania w sposobie według niniejszego wynalazku są dobrze znane w stanie techniki i dostępne w spółkach gazów przemysłowych w Stanach Zjednoczonych Ameryki. Krótko mówiąc, w układzie PSA stosuje się jedną lub więcej warstw adsorpcyjnych do selektywnego adsorbowania i desorbowania składnika(ów) gazowego(ych) z mieszaniny gazów przez połączenie cykli ciśnienia i sekwencjonowania zaworu.

189 629

Układ PSA stosowany korzystnie według niniejszego wynalazku umożliwia wytwarzanie wodoru o dużej czystości, który jest w zasadzie wolny od silnie adsorbowanych węglowodorów i zawiera co najmniej 98% objętościowych wodoru. Układ PSA może także dostarczać strumień desorbowany zawierający metan, etan, etylen i wyższe węglowodory jak również pewne ilości wodoru traconego zwykle w stadiach spadku ciśnienia i oczyszczania.

Dzięki stosowaniu zgodnie z wynalazkiem połączonych układów rozdzielania przeponowego i PSA, można używać mniej selektywne przepony i/lub wyższy wskaźnik odrzutów wodorowych niż w sposobach według stanu techniki, nie tracąc przy tym cennych produktów w strumieniu przenikającym. Według niniejszego wynalazku, cenne produkty są wychwytywane w układzie PSA oraz ewentualnie zawracane do obiegu i odzyskiwane. Dzięki pracy instalacji przy wyższym wskaźniku odrzutów wodorowych, może zostać zwiększona wydajność sekcji destylacji służącej do rozdzielania produktów a sekcja kriogeniczna może działać w wyższej temperaturze. Ponadto, sposób według niniejszego wynalazku umożliwia odzyskiwanie większych ilości czystego wodoru w układzie PSA, co polepsza ekonomikę całej instalacji.

Sposób według niniejszego wynalazku można stosować korzystnie do oddzielania olefin od wodoru we wszystkich strumieniach gazów zawierających olefiny i wodór. Takimi strumieniami gazów są, lecz nie ograniczająco, strumienie gazów z procesu krakowania oraz z procesów GTO lub MTO. Gazy te mogą oczywiście zawierać także inne składniki występujące w takich strumieniach.

Poniżej zostały opisane różne korzystne postacie niniejszego wynalazku przedstawione na załączonych rysunkach, na których analogiczne części mają takie same numery.

Na fig. 1 ropę naftową 101 wprowadzą się do pieca krakingowego 102. W piecu krakingowym 102 krakuje się termicznie ropę naftową 101 w obecności pary, otrzymując w wyniku płyn krakingowy 103. Płyn krakingowy 103 zwykle składa się z wodoru, pary, tlenku węgla, ditlenku węgla i szeregu produktów węglowodorowych takich jak etylen, propylen i inne olefiny. Płyn krakingowy 103 chłodzi się wodą 104 w urządzeniu chłodzącym 105. Parę wodną odprowadza się z urządzenia chłodzącego 105 poprzez rurociąg 106. Ochłodzony płyn krakingowy 107 usuwa się z urządzenia chłodzącego 105 i wprowadza do sekcji rozdzielania wstępnego w celu usunięcia ciężkich frakcji 108 i odprowadzenia kondensatu wodnego 109. Sekcja rozdzielania wstępnego składa się z kolumny destylacyjnej 110 i skraplacza 111. Pary produktu 112 odpływają ze skraplacza 111 i są wprowadzane do szeregu sprężarek 113a, 113b, 113c i 113d, w których spręża się je do ciśnienia odpowiedniego do następującego po tym kriogenicznego odzyskiwania olefin. Przed końcowym stopniem sprężania, jakim jest stopień 113d, sprężony strumień 114 płynie do skrubera 115, gdzie poddaje się go obróbce sodą w celu usunięcia CO₂. Zużytą sodę 117 usuwa się ze skrubera 115. Gaz przemyty 118 płynie następnie ze skrubera 115 do sprężarki końcowej 113d, z której wprowadza się go do suszarki 119 w celu usunięcia z niego wody resztkowej. Z suszarki 119 odprowadza się kondycjonowany płyn krakingowy 120.

Kondycjonowany płyn krakingowy 120 płynie do rozdzielacza przeponowego 121 w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia przenikającego 122 bogatego w wodór i strumienia zatrzymywanego ubogiego w wodór. Strumień przenikający 122 sprężą się w jednej lub więcej dodatkowych sprężarkach (nie pokazanych), jeżeli jest to potrzebne, po czym wprowadza się go do układu PSA 124 w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia nieadsorbowanego 125 bogatego w wodór i strumienia desorbowanego 126 obejmującego produkty węglowodorowe ze strumienia przenikającego 122. Strumień desorbowany 126 spręża się w sprężarce 127 i zawraca obiegowo przez rurociąg 128 do strony zasilającej rozdzielacza przeponowego 121. Ewentualnie, jak pokazano linią przerywaną 129, co najmniej część sprężonego strumienia desorbowanego 128 zawraca się obiegowo do strony ssącej sprężarki 113a.

Strumień pozostający 123 obejmujący węglowodory i zubożony w wodór rozdziela się na jego różne składniki w sekcji rozdzielania kriogenicznego (nie pokazanej). Sekcja kriogeniczna obejmuje demetanizator 130, który oddziela metan 131 od cięższych produktów węglowodorowych 132. Cięższe produkty węglowodorowe 132, które zawierają etylen, płyną do dodatkowej kolumny frakcjonującej (nie pokazanej), z której otrzymuje się strumienie żąda8

189 629 nych produktów;. Ewentualnie, jak pokazano linią przerywaną 133, co najmniej część górnego strumienia metanowego 131 zawraca się obiegowo do układu PSA 124.

Proces pokazany na fig. 2 jest taki sam jak proces pokazany na fig. 1 do układu PSA 124. W procesie na fig. 2, strumień desorbowany 126, który obejmuje produkty węglowodorowe, zawraca się obiegowo do strony ssącej sprężarki 113a. Dodatkowo, stosuje się rozdzielacz przeponowy 134 do wydzielania wodoru z gazu odpadkowego 135 w strumieniu górnym 131 odpływającym z demetanizatora 130. W rozdzielaczu przeponowym 134 można stosować takie same lub inne przepony jak w rozdzielaczu przeponowym 121. Rozdzielacz przeponowy 134 pracuje w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia przenikającego 135 bogatego w wodór i strumienia zatrzymywanego 136 ubogiego w wodór. Za pomocą linii 137 pokazano, ze co najmniej część strumienia przenikającego z rozdzielacza przeponowego 134 zawraca się obiegowo do układu PSA 124.

Niniejszy wynalazek opisano za pomocą poniższych przykładów^.

Przykłady

Wykonano symulacje komputerowe bazowane na uproszczonych schematach technologicznych przedstawionych na fig. 3-5. Pokazane na nich instalacje etylenowe symulowano jako pracujące pod ciśnieniem około 3,45 MPa, a temperatury skrzyni zimna symulowano jako około -105°C. Podane poniżej straty C ₂/C ₂ = nie obejmują strat w zespole destylacyjnym.

Przykład porównawczy 1

Figura 3 pokazuje typową instalację etylenową z zastosowaniem PSA. Instalacja zawiera sekcję krakingową, w której miesza się świeży surowiec z zawracanym strumieniem surowca obiegowego i z parą oraz poddaje reakcji w piecu krakingowym pod ciśnieniem zbliżonym do ciśnienia atmosferycznego i w wysokiej temperaturze. Płyn krakingowy 1 z tej sekcji (zwykle zwany „gazami krakowanymi”) spręża się w sprężarce płynu i osusza w jednej lub więcej suszarkach (nie pokazanych). Sprężony płyn wprowadza się następnie do sekcji kriogenicznej (skrzyni zimna), gdzie obniża się jego temperaturę do takiego poziomu, że składniki płynu można rozdzielić przez destylację. Potrzeby bilansu chłodniczego skrzyni zimna są zaspokojone przez etylenowy obieg chłodniczy dla cieplejszej części skrzyni zimna i przez rozprężarki dla zimniejszej części skrzyni zimna. Gaz odlotowy 6 stanowiący czynnik roboczy dla rozprężarek jest mieszaniną metanu i wodoru.

Ochłodzony płyn płynie następnie do demetanizatora, z którego otrzymuje się strumień górny 4 obejmujący metan i wodór oraz zasilający sekcję destylacyjnąstrumień 5 zawierający cięższe węglowodory. Jak zaznaczono poniżej, część 6 strumienia górnego 4 stanowi czynnik roboczy dla rozprężarek. Pozostała część 7 strumienia górnego 4 płynie do układu PSA, który dostarcza strumień nieadsorbowany 8 obejmujący wodór o dużej czystości i strumień desorbowany gazu resztkowego 9. W sekcji destylacyjnej otrzymuje się z zasilającego ją strumienia 5 strumień produktu etylenowego.

Symulowane wyniki procesu przedstawionego w schemacie na fig. 3 zestawiono w poniższej tabeli 1.

189 629

Tabela I

Odzysk przeponowy	nie dotyczy
L/V	70%
Odzysk z PSA	87%
Strata C2/C2 =	1,5%
	Wylot z reaktora krakingowego	Gaz z roz- dzie- lacza	Wsad do roz- prę- źarki	Wsad do PSA	H2 z PSA	Gaz resztkowy z PSA	Do desty- lacji
Nr stru- mie- nia	1	4	6	7	8	9	5
H2	2500,0	2400,0	480,0	1920,0	1670,4	249, 6	100,0
Ci	2000,0	540,0	108,0	432,0	0,0	432,0	1460,0
C2 =	2700,0	48,0	9,6	38,4	0,0	38,4	2652,0
C2	1300,0	12,0	2,4	9,6	0,0	9,6	1288,0
C3 =	1100,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	1100,0
C3	400, 0	0, 0	0,0	0, 0	0,0	0,0	400, 0
Razem	10000,0	3000,0	600,0	2400,0	1670,4	729, 6	7000,0
H2(%)	25,0	80,0	80,0	80,0	100,0	34,2	1,4
C1 (%)	20,0	18,0	18,0	18,0	0,0	59,2	20, 9
C2=(%)	27,0	1,6	1,6	1,6	0,0	5,3	37, 9
C2 (%)	13,0	0,4	0,4	0,4	6,0	1,3	18,4
C3-(«)	11,0	0,0	0,0	0, 0	0,0	0,0	16
C3 (%)	4,0	0, 0	0,0	0, 0	0,0	0,0	5,7
Razem (%)	100, 0	100,0	100,0	100,0	100, 0	100,0	100,0

189 629

Przykład porównawczy 2

Figura 4 pokazuje typową instalację etylenową z zastosowaniem oddzielnych układów: PSA i przeponowego. Schemat procesu na fig. 4 jest taki sam jak na fig. 3 z wyjątkiem tego, że po sprężarce został włączony układ przeponowy. Niskociśnieniowy gaz odlotowy 3 zawierający głównie wodór, jest odrzucany w strumieniu przenikającym w celu odciążenia skrzyni zimna i sekcji destylacji. Strumień zatrzymywany 2 jest przerabiany w taki sam sposób jak wyżej opisany sprężony płyn krakingowy.

Symulowane wyniki procesu przedstawionego w schemacie na fig. 4 zestawiono w poniższej tabeli 2.

189 629 ι

>1 w

φ -H Ό ΤΊ U

O (fl Q rH

I <

O w

Λ1 CM

-U

N N N W (0 φ > O M 5 ^N < cn

O.

O

Ό

Ό <X3 < W W 3 (N cO α>

X»

Λ

H

O I Ό Q>

P Ή Ό CXAtf nj U M W O fl 3 U *4

I

Φ •H

N N (0 Ό N

N N U (fl O fl O P «—ł

I

O Φ Ό -H N (0 d Ό n <0 N O w O «J

M rH cn •H >t c u Φ nT N ΤΊ U rt O,* *

O c

o a

φ

N

M ct

V)

N

Ό

O

Λί

W >

N

Ό

O (0

N M O

-P 4J

I

O

O>

ci •H

O _

H (C <fl θ' >1 Φ Μ Φ 3 Μ Ai 5

Razem |l0000,0 |1154,2 [8845, 8 |1769,2 [600,0 |l169,2 [761,9 |407,3 170715,

189 629

Do desty- lacji

m

CD r—ł

22,7

37, 0

O 00 1

1 15,3

tn

o Όοτ

Gaz resztko- wy z PSA

σι

to LD

58, 6

to

1—4 iH

O o

o o

100,0

^N < <n tn K CU

00

0 '001

0 '0

O O

o o

1 100,0

Wsad do PSA

r*

77, 6

20,4

to i—I

*3* O

o o

o s o

0 '001

Wsad do rozpreżarki

CD

78,4

to σι «—4

to i-H

o

o o

o o o i-4

Gaz z rozdzielacza

*3*

78,4

19, 6

to 1

o

0'0

o o

O o o i—4

Wsad do rozdzielacza |

CM

17,0

1—4 CM CM

σ> σ\ CM

1-H

12,2

(Ώ

100, 0

dP O

dP O GO

dP TT 00

2, 8%

Strumień przeni- kający

(O

86, 6

O

r* M¹

σ\ i—ł

*3* i—4

*3* i-H

100,0

Odzysk przeponowy

>

Odzysk z PSA

Ił CM O CM O (0 -M 03 M 4-> CO

Wylot z reaktora krakingowego

i—4

O u?

20, 0

27, 0

13,0

11,0

O

100,0

Nr strumienia

dP CM 33

(%) ^l0

dP II CM U

dP CM U

dP II n U

dP n U

Razem (%)

189 629

Przykład 1

Figura 5 pokazuje instalację etylenową według niniejszego wynalazku. Zastosowano w niej korzystnie połączenie układów: PSA i przeponowego. Analogicznie jak w fig. 4 sprężony płyn 10 płynie do rozdzielacza przeponowego. Inaczej niż w schemacie na fig. 4, strumień przenikający 3 spręża się ponownie w dodatkowej sprężarce i wprowadza jako wsad zasilający do układu PSA. Gaz resztkowy 9 z układu PSA, który obecnie zawiera cenne produkty obecne w strumieniu przenikającym 3, wprowadza się do strony ssącej sprężarki wsadu i zawraca do sekcji destylacji. Czysty wodór odzyskuje się jako strumień nieadsorbowany 8 z układu PSA.

Symulowane wyniki procesu przedstawionego w schemacie na fig. 5 zestawiono w poniższej tabeli 3.

189 629

Tabela 3

1

<n

o

OT

00

O

k.

kk

r-

P -ri

o

OT

N*

Ν'

CN

OT

0) U

kk

CN

OT

Γ-

00

OT

0

4) (Q

ot

00

OT

CN

O

00

CN

Q

Ό rd

ot

r-ł

CN

rM

OT

Γ*

1 >1 <

ID

OT

σι

CM 3 OT

«Η

N

01 O CU

r*

CN

«k

00

O

OT

<0

0) A!

r-

O

OT

kk

o

U U N

σ>

rH

OT

CN

OT

o

O

OT

O

o

N

k.

<

CN

O

o

CM

A

OT

kk

k,

kk

OT

X

CU

00

σ\

O

o

Ot

0

Ό

OT

σι

OT

„k

Ό

σ»

r-l

o

(TJ

<

o

CN

00

o

N

tn

OT

rd

O

OT

-

Ν'

2

CU

f*

rH

OT

CN

OT

o

iH

O

1

Ό

Ul

(0

O

Ό

1 *N

«,

kk

fl

N 4>

CN

OT

Ν'

o

Cr

O

n

O Ul -H

OT

CN

kk

o

X

M O.J<

ot

Ν'

rU

σ>

CN

o

O

OT

i)

•H

OT

cr.

N

ΓΜ nS

OT

Ό N

W

«,

c-

o

N

n υ

00

kk

CN

o

N*

rtj

O (0

OT

CN

k.

kk

O

0

Μ H

N*

«Η

Ν'

OT

OO

o

CM

0

Ό

(0

OT

Γ-

Γ*

00

»—1

η

kk

P*

k.

Ό

1 01

OT

Ν'

OT

CN

k.

OT

Π3

Μ -H (0

O

OT

OO

00

OT

r-

01

0 N N

OT

CN

OT

CN

o

00

CN

X

Μ Ό U

CM

•H

CN

rM

rH

OT

σι

c

4)

i

•H

O

P

C U

«,

3

οι nr

rH

rU

Ν'

rH

CN

OT

CN

Ul

N Ό

Γ*

«k

k.

OT

P

ui ns

O

00

OT

Γ-

U)

CM

CQ

CU -X

ω

rH

Ν'

OT

CM

ł-H

rl

rM

O

OT

rH

00

O

k.

1 3

«.

O

o

4) O

r*

CN

OT

O

kk

o

10

N C

r~i

O

CN

O

o

O

OT

01

M O

o

OT

rl

O

x

0. o.

rH

CN

CM

-rM

rd

Ν'

(TS

N

Μ 1

O

O c O

O

4J

<P -Η tT

«.

k,

o

O

OP

0

X X 41

O

o

O

kk

o

oP

<#>

ot

(TS nS 3

O

o

O

o

oo

Ν'

>

DUO

OT

o

r-

OT

rd

o

n*

Γ*

00

o

x

M x ty

rd

CN

rH

N*

w

u AJ

co

u

CU

4)

s

Al

o

N

U

c

X

0

(0

Ul

η

α

0)

P

E

>,

0)

>

<TJ

01

B

01

u

M

>

N

ns

N

Ό

M

TJ

-P

Ul

•H

AJ

w

AJ

r>

n

(TJ

o

u,

o

W

z

c

X

u

υ

ού

189 629

Do desty- lacji

m

0,5

25,2

36,4

0 r- rd

O m rd

5,3

O O O rd

Gaz resz- tkowy z PSA

O 'O’ m

m <Ti m

*3*

rd rd

O O

O o

100,0

^N < ts W X CU

0

o o o rd

o o

O o

o o

o Όοτ 1

Wsak do PSA

c*

O r*

o rd CM

0 rd

o

o o

0 '001

Wsak do roz- prężar- ki

0

o r*· r-

O rd CM

0 rd

o

o o

ο'οοτ

Gaz z rozdzielacza

ΧΓ

o r* r*

21, 0

0 rd

O

o *» o

o o

o Όοτ

Wsak do roz- dziela- cza

CM

n Γ* rd

(*) ττ CM

28,7

0 (*> rd

P* rd rd

rd *3*

o Όοτ

Strumień przeni- kający

(*)

86, 9

0 n

0

<Tl rd

rd

D rd

100, 0

Wsad prze- ponowy

O rd

25,5

21, 9

σι m CM

M* CM rd

10,5

0 Π

100,0

dP O ττ

oP 0 P*

cP 0

cP (*> O

Wylok z reaktora krakingowego

rd

25,0

2ο, 0

O P* CM

13,0

11,0

O

100,0

Odzysk przeponowy

> >q

Odzysk z PSA

a Csl υ <M U <0 4J fO U P W

Nk strumienia

dP X

dP U

oP n Cd U

(%) Ό

eP a n U

oP n U

Razem

189 629

Przez porównanie wyników przykładu 1 z przykładami porównawczymi 1 i 2, można stwierdzić, że sposób według niniejszego wynalazku umożliwia zmniejszenie strat produktu do poniżej 0,5%.

Wprawdzie wynalazek został opisany za pomocą figur, przykładów i korzystnych postaci wykonania, to jednak jest zrozumiałe, ze dla specjalistów może być oczywiste stosowanie odmian i modyfikacji. Takie odmiany i modyfikacje powinny być brane pod uwagę z uwzględnieniem zakresu i zasięgu załączonych tu zastrzeżeń.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób odzyskiwania olefin ze strumienia gazu zawierającego olefiny i wodór, znamienny tym, ze obejmuje następujące etapy:

(a) sprężanie strumienia gazu w co najmniej jednym stopniu sprężania w celu otrzymywania strumienia sprężonego gazu;

(b) kontaktowanie strumienia sprężonego gazu z przeponą w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia przenikającego bogatego w wodór i strumienia zatrzymywanego ubogiego w wodór; oraz (c) wprowadzanie strumienia przenikającego do układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia nieadsorbowanego bogatego w wodór i strumienia desorbowanego obejmującego olefiny.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje zawracanie obiegowe co najmniej części strumienia desorbowanego do co najmniej jednego stopnia sprężania.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje wprowadzanie co najmniej części strumienia desorbowanego do co najmniej jednego dodatkowego stopnia sprężania w celu otrzymywania sprężonego strumienia desorbowanego i zawracania obiegowego co najmniej części sprężonego strumienia desorbowanego do etapu kontaktowania przeponowego.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że olefiny obejmują etylen.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że strumień nieadsorbowany obejmuje zasadniczo czysty wodór.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje wprowadzanie strumienia zatrzymywanego do sekcji rozdzielania kriogenicznego.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że sekcja rozdzielania kriogenicznego obejmuje demetanizator mający strumień górny obejmujący metan i strumień denny obejmujący olefiny.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, ze dodatkowo obejmuje zawracanie obiegowe co najmiej części strumienia górnego do układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że strumień gazu pochodzi z instalacji metanol-do-olefm lub gaz-do-olefin.
10. Sposób odzyskiwania olefin i wodoru o dużej czystości z zawierającego je strumienia gazu, znamienny tym, że obejmuje następujące etapy:

(a) sprężanie strumienia gazu w co najmniej jednym stopniu sprężania w celu otrzymywania strumienia sprężonego gazu;

(b) kontaktowanie strumienia sprężonego gazu z przeponą w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia przenikającego bogatego w wodór i strumienia zatrzymywanego ubogiego w wodór;

c) sprężanie strumienia przenikającego w co najmniej jednym dodatkowym stopniu sprężania w celu otrzymywania sprężonego strumienia przenikającego;

d) wprowadzanie sprężonego strumienia przenikającego do układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia nieadsorbowanego obejmującego wodór o dużej czystości i strumienia desorbowanego obejmującego olefiny; oraz

e) zawracanie obiegowe strumienia desorbowanego do co najmniej jednego stopnia sprężania.
11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że olefiny obejmują etylen.
12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje wprowadzanie strumienia zatrzymywanego do sekcji rozdzielania kriogenicznego.

189 629
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że sekcja rozdzielania kriogenicznego obejmuje demetanizator mający strumień górny obejmujący metan i strumień denny obejmujący oleimy.
14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje kontaktowanie strumienia górnego z drugą przeponą w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia przenikającego wzbogaconego w wodór i strumienia zatrzymywanego ubogiego w wodór.
15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje zawracanie obiegowe co najmniej części strumienia przenikającego do układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej.
16. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że strumień gazu pochodzi z instalacji metanol-do-olefin lub gaz-do-olefin.
17. Sposób odzyskiwania olefin z płynu krakingowego zawierającego olefiny i wodór, znamienny tym, ze obejmuje następujące etapy:

(a) sprężanie płynu krakingowego w co najmniej jednym stopniu sprężania w celu otrzymywania sprężonego płynu krakingowego;

(b) kontaktowanie sprężonego płynu krakingowego z przeponą w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia przenikającego bogatego w wodór i strumienia zatrzymywanego ubogiego w wodór; oraz (c) wprowadzanie strumienia przenikającego do układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia nieadsorbowanego bogatego w wodór i strumienia desorbowanego obejmującego olefiny.
18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje zawracanie obiegowe co najmniej części strumienia desorbowanego do co najmniej jednego stopnia sprężania.
19. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje wprowadzanie co najmniej części strumienia desorbowanego do co najmniej jednego dodatkowego stopnia sprężania w celu otrzymywania sprężonego strumienia desorbowanego i zawracanie obiegowe co najmniej części tego sprężonego strumienia desorbowanego do stopnia kontaktowania z przeponą.
20. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że olefiny obejmują etylen.
21. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że strumień nieadsorbowany obejmuje zasadniczo czysty wodór.
22. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje wprowadzanie strumienia zatrzymywanego do sekcji rozdzielania kriogenicznego.
23. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że sekcja rozdzielania kriogenicznego obejmuje demetanizator mający strumień górny obejmujący metan i strumień denny obejmujący olefiny.
24. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje zawracanie obiegowe co najmniej części strumienia górnego do układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej.
25. Sposób odzyskiwania olefin i wodoru o dużej czystości z płynu krakingowego, znamienny tym, że obejmuje następujące etapy:

(a) sprężanie płynu krakingowego w co najmniej jednym stopniu sprężania w celu otrzymywania sprężonego płynu krakingowego;

(b) kontaktowanie sprężonego płynu krakingowego z przeponą w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia przenikającego bogatego w wodór i strumienia zatrzymywanego ubogiego w wodór;

c) sprężanie strumienia przenikającego w co najmniej jednym dodatkowym stopniu sprężania w celu otrzymywania sprężonego strumienia przenikającego;

d) wprowadzanie sprężonego strumienia przenikającego do układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia nieadsorbowanego obejmującego wodór o dużej czystości i strumienia desorbowanego obejmującego olefiny; oraz

e) zawracanie obiegowe strumienia desorbowanego do co najmniej jednego stopnia sprężania.
26. Sposób według zastrz. 25, znamienny tym, że olefiny obejmują etylen.

189 629
27. Sposób według zastrz. 25, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje wprowadzanie strumienia zatrzymywanego do sekcji rozdzielania kriogenicznego.
28. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że sekcja rozdzielania kriogenicznego obejmuje demetanizator mający strumień górny obejmujący metan i strumień denny obejmujący oleimy.
29. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje kontaktowanie strumienia górnego z drugą przeponą w warunkach skutecznych do otrzymywania strumienia przenikającego bogatego w wodór i strumienia zatrzymywanego ubogiego w wodór.
30. Sposób według zastrz. 29, znamienny t^m, że dodatkowo obejmuje zawracanie obiegowe co najmniej części strumienia przenikającego do układu wahadłowej adsorpcji ciśnieniowej.