TW201422565A - 由甲醇製烯烴製程中回收乙烯之技術 - Google Patents

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Abstract

烯烴可能從一甲醇至烯烴反應器流出物中被回收，其藉由一開始饋送該流出物至一吸收脫甲烷塔以將該流出物和一吸收劑接觸以回收一包含甲烷和乙烯的塔頂產物和一包含該吸收劑、乙烯、和乙烷的塔底產物。該塔底產物被分離以回收一乙烯區份和一乙烷區份。該塔頂產物於一第一熱交換器中被冷卻和部份冷凝至一-40℃或大於-40℃的溫度。該所得到的液流或其之一部份可能藉由和一混合冷媒間接熱交換被進一步冷卻和冷凝至一低於-40℃的溫度。該未冷凝的蒸氣從該冷凝液中被分離以形成一液體區份和一甲烷區份。該液體區份被饋送至該吸收脫甲烷塔作為回流，以及結合該甲烷和乙烷區份以形成該混合冷媒。

Description

由甲醇製烯烴製程中回收乙烯之技術
於此所揭露的具體實施例的一目的係有關於一種用於將一含氧物轉換成一烯烴的製程技術，例如一種用於將甲醇轉換成烯烴(MTO)的製程技術(含氧物-至-烯烴以及甲醇-至-烯烴可能於此被交換地使用)，以及於該反應器流出物中回收烯烴。於此所揭露的具體實施例的另一目的係有關於在一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板中，使用一吸收劑(例如一C2-C10烴吸收劑)，自一MTO反應器流出物分離和回收乙烯，以於一MTO流出物中分離和回收乙烯，且有效的使用產物流體以提供一混合的冷媒，其可能於該回收烯烴的製程技術中被用來提升分離效率，增加乙烯的回收，減少設備支出(件數)，及/或減少操作支出(能源消耗、維修)。
石油來源的供應有限及高成本已經導致由石油來源生產基本化學品及其衍生物的成本增加。因此，為了在一具有競爭力的成本下生產來自非石油來源的此等化學品，各種替代的競爭性技術已被開發和商業化地實施。
其中一技術涉及催化性地轉換甲醇至烯烴 (MTO)。甲醇是一種容易取得的原料，其可以由石油以及非石油來源製造而得，例如，由生物質的發酵或由合成氣製得。
一典型的MTO製程技術(如美國專利證書號4,499,327所揭露，藉此包含其全文)涉及在溫度和壓力的條件下，接觸甲醇與一沸石催化劑，例如一鋁矽酸鹽，以生產輕烯烴，例如乙烯。乙烯是一種極度有價值的化學品，可用於生產使用於許多商業性及消費者的產物和應用上的各種衍生物，例如聚乙烯。
在一藉由一MTO製程技術生產出的乙烯在可以被銷售和使用之前，採用一在期望的乙烯富流中回收乙烯成分的製程技術是必須的，其係將乙烯成分與其他成分和雜質分離。例如，根據原料的組成，反應條件，及副反應的程度，一MTO流出物可以含有其他輕烯烴和二烯烴，及輕石蠟(例如甲烷和乙烷)。
一種用於從一MTO製程技術流出物分離和回收乙烯的製程技術涉及驟沸板的使用和在低溫下蒸餾，如US7166757和US4499327中所描述。由於專用容器的冶金和冷凍設備的設備成本和操作成本(包含用於能源密集驟凍列的壓縮和冷卻)，該低溫分離可以是非常昂貴的。壓縮和冷卻可能藉由，例如，一乙烯冷媒而提供，該乙烯冷媒可由回收單元內或從另一個鄰近的製程單元中的一乙烯冷凍壓縮機而提供。該低溫下的溫度也可能導致在該MTO製程流出物中，由任何源自Nox之不期望的N2O3的生成。
另一種在非低溫溫度下從一MTO製程流出物分離和回收乙烯的製程技術係揭露於US20100105973。儘管在較高的溫度下操作和潛在性地避免N2O3的生成，該較高的操作溫度可能限制從該MTO流出物回收乙烯和丙烯的程度.
在一方面，於此所揭露的具體實施例是有關於一種用於從甲醇至烯烴反應器流出物回收烯烴的製程技術。該製程技術可能包含：饋送一來自於一甲醇-至-烯烴反應器系統中且包含甲烷、乙烯、及乙烷的流出物至一吸收脫甲烷塔；於該吸收脫甲烷塔中，將至少一部份的該流出物與一吸收劑相接觸以回收一包含甲烷和乙烯的塔頂產物蒸氣區份以及一包含該吸收劑、乙烯、和乙烷的塔底產物區份；藉由一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板分離該塔底產物區份以回收一乙烯區份和一乙烷區份；於一第一熱交換器中冷卻和部份冷凝該塔頂產物蒸氣區份至約一-40℃或大於-40℃的溫度；於一第二熱交換器中，藉由和一包含甲烷和乙烷的混合冷媒間接熱交換，冷卻和部份冷凝至少一部份的已冷卻的和部份冷凝的塔頂產物蒸氣區份至一低於約-40℃的溫度；從冷凝於該第一和第二熱交換器中的液體分離未冷凝的蒸氣以形成一塔頂產物液體區份和一甲烷區份；饋送該塔頂產物液體區份至該吸收脫甲烷塔作為一回流；結合至少一部份的甲烷和乙烷區份以形成該混合冷媒。
在另一方面，於此所揭露的具體實施例是有關 於一種用於從甲醇至烯烴反應器流出物回收烯烴的製程技術。該製程技術可能包含：饋送一來自於一甲醇-至-烯烴反應器系統中且包含甲烷、乙烯、及乙烷的流出物至一吸收脫甲烷塔；於該吸收脫甲烷塔中，將至少一部份的該流出物與一吸收劑相接觸以回收一包含甲烷和乙烯的塔頂產物蒸氣區份以及一包含該吸收劑、乙烯、和乙烷的塔底產物區份；藉由一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板分離該塔底產物區份以回收一乙烯區份和一乙烷區份；於一第一熱交換器中冷卻和部份冷凝該塔頂產物蒸氣區份至一約-40℃或大於-40℃的溫度；於一第二熱交換器中，藉由和一包含甲烷和乙烷的混合冷媒間接熱交換，冷卻和進一步冷凝已冷卻的和部份冷凝的塔頂產物蒸氣區份至一低於約-40℃的溫度；分離冷凝於該第一和第二熱交換器中的液體以形成一塔頂產物液體區份和一甲烷區份；饋送該塔頂產物液體區份至該吸收脫甲烷塔作為一回流；及結合至少一部份的甲烷和乙烷區份以形成該混合冷媒。
在一方面，於此所揭露的具體實施例是有關於 一種用於從甲醇至烯烴反應器流出物回收烯烴的製程技術。該製程技術可能包含：饋送一來自於一甲醇-至-烯烴反應器系統中且包含甲烷、乙烯、及乙烷的流出物至一吸收脫甲烷塔；於該吸收脫甲烷塔中，將至少一部份的該流出物與一吸收劑相接觸以回收一包含甲烷和乙烯的塔頂產物蒸氣區份以及一包含該吸收劑、乙烯、和乙烷的塔底產 物區份；藉由一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板分離該塔底產物區份以回收一乙烯區份和一乙烷區份；於一第一熱交換器中冷卻和部份冷凝該塔頂產物蒸氣區份至一約-40℃或大於-40℃的溫度；分離該冷凝塔頂產物蒸氣區份以形成一蒸氣區份和一第一塔頂產物液體區份；於一第二熱交換器中，藉由和一包含甲烷和乙烷的混合冷媒間接熱交換，冷卻和部份冷凝至少一部份的該蒸氣區份至一低於約-40℃的溫度；分離該蒸氣區份以形成一甲烷區份及一第二塔頂產物液體區份；饋送至少一部份的該第一和第二塔頂產物液體區份至該吸收脫甲烷塔作為一回流；及結合至少一部份的甲烷和乙烷區份以形成該混合冷媒。
在一方面，於此所揭露的具體實施例是有關於 一種用於從一混合烴流回收輕烯烴的製程技術。該製程技術可能包含：饋送一包含甲烷、乙烯、及乙烷的混合烴流至一吸收脫甲烷塔；將至少一部份的該流出物與一在該吸收脫甲烷塔的吸收劑相接觸以回收一包含甲烷和乙烯的塔頂產物蒸氣區份以及一包含該吸收劑、乙烯、和乙烷的塔底產物區份；藉由一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板分離該塔底產物區份以回收一乙烯區份和一乙烷區份；於一第一熱交換器中冷卻和部份冷凝該塔頂產物蒸氣區份至一約-40℃或大於-40℃的溫度；於一第二熱交換器中，藉由和一包含甲烷和乙烷的混合冷媒間接熱交換，冷卻和部份冷凝至少一部份的已冷卻的和部份冷凝的塔頂產物蒸氣區份至一低於約-40℃的溫度；從冷凝於該第一和第二熱交換 器中的液體中分離未冷凝的蒸氣以形成一塔頂產物液體區份和一甲烷區份；饋送該塔頂產物液體區份至該吸收脫甲烷塔作為一回流；及結合至少一部份的甲烷和乙烷區份以形成該混合冷媒。
在一方面，於此所揭露的具體實施例是有關於 一種用於將甲醇轉換成烯烴以及回收烯烴的系統。該系統可能包含：一甲醇-至-烯烴反應器系統，其用於將甲醇轉換成一包含甲烷、乙烯、及乙烷的反應器流出物；一吸收脫甲烷塔，其用於將至少一部份的該反應流出物與一吸收劑將接觸以及用於回收一包含甲烷和乙烯的塔頂產物蒸氣區份以及一包含該吸收劑、乙烯、和乙烷的塔底產物區份；一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板，其用於分離該塔底產物區份以回收一乙烯區份和一乙烷區份；一第一熱交換器，其用於冷卻和部份冷凝該塔頂產物蒸氣區份至一約-40℃或大於-40℃的溫度；一第二熱交換器，其用於藉由與一包含甲烷和乙烷的混合冷媒間接熱交換，冷卻和部份冷凝至少一部份的已冷卻的和部份冷凝的塔頂產物蒸氣區份至一低於約-40℃的溫度；一分離器，其用於分離從冷凝於該第一和第二熱交換器中的液體分離未冷凝的蒸氣以形成一塔頂產物液體區份和一甲烷區份；一流線，其用於饋送該塔頂產物液體區份至該吸收脫甲烷塔作為一回流；一流線、容器、或混合室，其用於結合至少一部份的甲烷和乙烷區份以形成該混合冷媒。
其他目的和優點將由接下來的描述和附加的申 請專利範圍而清楚地呈現。
10‧‧‧流體
11‧‧‧蒸氣流
12‧‧‧液體流
13‧‧‧清洗流、吸收劑
14‧‧‧塔底產物區份
15‧‧‧再沸器循環流
16‧‧‧側抽出流
17‧‧‧總塔頂產物蒸氣區份
18‧‧‧回流流
19‧‧‧淨塔頂產物流、淨塔頂產物
20‧‧‧乙烷產物、乙烷
21‧‧‧流體
22‧‧‧冷媒流
24‧‧‧混合冷媒
25‧‧‧淨蒸氣流
26‧‧‧交換器流出物
30‧‧‧流線
32‧‧‧流線
40‧‧‧乙烯
42‧‧‧烴產物
44‧‧‧流體
50‧‧‧流線
100‧‧‧脫甲烷塔進料槽
101‧‧‧回流槽
110‧‧‧吸收脫甲烷塔
130‧‧‧再沸器
131‧‧‧交換器
132‧‧‧熱交換器
140‧‧‧分離區、熱交換器
141‧‧‧熱交換器、交換器
圖1為一根據於此所揭露的具體實施例用於轉換含氧物至烯烴和回收該烯烴之製程技術的簡單流程圖。
圖2為一根據於此所揭露的具體實施例之製程技術的簡單製成流程圖。
為簡單起見，已從圖中省略輔助設備。雖然沒有明確指出，熟於此技者會了解其它設備和裝置，包含但不限於，幫浦、壓縮機、換交換熱器、槽、容器、反應器、流線、閥、和控制迴路也可能被使用。
於此所揭露的具體實施例的一目的係有關於一種用於將一含氧物轉換成一烯烴的製程技術，例如一種用於將甲醇轉換成烯烴(MTO)的製程技術(含氧物-至-烯烴以及甲醇-至-烯烴可能於此被交換地使用)，以及於該反應器流出物中回收烯烴。於此所揭露的具體實施例的另一目的係有關於在一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板中，使用一吸收劑(例如一C2-C10烴吸收劑)，自一MTO反應器流出物分離和回收乙烯，以於一MTO流出物中分離和回收乙烯，且有效的使用產物流體以提供一混合的冷媒，其可能於該回收烯烴的製程技術中被用來提升分離效率，增加乙烯的回收，減少設備支出(件數)，及/或減少操作支出(能源消耗、維修)。
於此所揭露之製程技術可能被用以轉換含氧物 至烯烴和回收烯烴。例如，於此所揭露之製程技術可能被用以轉換甲醇至烯烴，和用以自該甲醇至烯烴反應流出物分離及回收乙烯。
含有一或多種含氧化合物的各種原料可能被轉 換成一或多種烯烴。合適的含氧化合物的非限制性例子包含醇，其包括直鏈和支鏈脂肪族醇以及它們的不飽和對應體，例如甲醇、乙醇、正丙醇和異丙醇；烷基醚例如二甲醚、二乙醚、甲基乙基醚和二異丙基醚；烷基酮例如二甲基酮；醛例如甲醛、二甲基碳酸酯和各種酸例如乙酸。於一些具體實施例當中，該含氧物原料可能包含甲醇作為其主要的含氧化合物。於其它具體實施例當中，該含氧物的原料可能基本上由甲醇組成。
除了含氧化合物(例如甲醇)外，該原料可能包 含一或多種稀釋劑，其通常與該原料或該催化劑是非反應性的，並且其典型地被使用於降低該原料中的反應物的濃度。稀釋劑的非限制性例子包含氦氣、氬氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳、水、基本上非反應性的石蠟，例如甲烷、乙烷、和丙烷，基本上非反應性的芳香族化合物，及其混合物。於一些具體實施例當中，一稀釋劑可能包含至少氮氣和水的其中一種。於其它具體實施例當中，一稀釋劑可能基本上由氮氣組成。此外，空氣可能被夾帶進入該甲醇-至-烯烴反應系統中，例如，由於操作在部份真空的條件下或作為該等原料成分之一的雜質。
任何含氧物-至-烯烴或甲醇-至-烯烴的反應系統 可能被用於此之生產烯烴的製程技術。於一些具體實施例當中，該甲醇-至-烯烴反應器系統可能包含一單一反應區。於其它具體實施例當中，該甲醇-至-烯烴反應器系統可能包含串聯排列的多重反應區。於一些具體實施例當中，該甲醇可能向上流動行進通過該一或多個反應區。於其它具體實施例當中，該甲醇可能向下流動行進通過該一或多個反應區。
一種或多種反應器類型的組合可以被使用於該 甲醇-至-烯烴反應器系統中，包含，但不限於：固定床反應器；濃相、氣泡、上升管型、或泥漿型流體化床反應器；沸點反應器；和催化蒸餾反應器，例如，如美國專利證書號4,076,796和6,287,522所揭示。該技術領域之一具有通常知識者會認知到其它類型的反應器也可以被使用。
用於該甲醇-至-烯烴反應器系統中的該催化劑 可能為一種均相催化劑或非均相催化劑。於一些具體實施例當中，該催化劑可能為一沸石或分子篩催化劑。於一特定的具體實施例當中，該催化劑可能是一結晶矽鋁酸鹽沸石催化劑，例如於美國專利證書號4,062,905、4,079,095、3,911,041、和4,049,573中所揭示者。該技術領域之一具有通常知識者會認知到其他類型的催化劑也可以被使用。
該甲醇-至-烯烴反應可能於一廣泛的溫度範圍 下被進行，例如於大約200℃至大約1000ºC的範圍中。於一些具體實施例當中，該甲醇-至-烯烴反應系統的溫度可能於大約200℃至約700ºC的範圍中。於其它具體實施例當 中，該甲醇-至-烯烴反應系統的溫度可能於大約300℃至大約600℃的範圍中。於再其它具體實施例當中，該甲醇-至-烯烴反應系統的溫度可能於大約350℃至大約550℃的範圍中。
同樣地，該製程技術可於一廣泛的壓力範圍下 被進行，包含自生壓力。原料的典型分壓(不包含於該製程中所採用的任何稀釋劑)可能於大約0.1kPaa至約5Mpaa的範圍。於一些具體實施例當中，該甲醇-至-烯烴反應系統的壓力可能於大約5kPaa至約1Mpaa的範圍。於其它具體實施例當中，該甲醇-至-烯烴反應系統的壓力可能於大約20kPaa至約500kPaa的範圍。
根據於此所揭露的具體實施例，由一用於自氧 化物生產烯烴的製程(例如一甲醇-至-烯烴的製程)所生產的烯烴可能包含一或多個C2至C30烯烴及/或二烯烴。於一些具體實施例當中，生產出的烯烴可能包含一或多個C2至C8烯烴。於其它具體實施例當中，生產出的烯烴可能包含一或多個C2至C6烯烴。於再其它具體實施例當中，生產出的烯烴可能包含一或多個C2至C4烯烴，例如，乙烯和丙烯。於再其它具體實施例當中，生產出的烯烴可能基本上由乙烯組成。
於一些具體實施例當中，於該甲醇-至-乙烯反 應器流出物中的乙烯濃度可能為至少約5莫耳百分比。於其它具體實施例當中，於該甲醇-至-乙烯反應器流出物中的乙烯濃度可能為至少約10莫耳百分比。於再其它具體實 施例當中，於該甲醇-至-乙烯反應器流出物中的乙烯濃度可能為至少約20莫耳百分比。於再其它具體實施例當中，於該甲醇-至-乙烯反應器流出物中的乙烯濃度可能為至少約30莫耳百分比。
一甲醇-至-烯烴反應也可能會產生非-烯烴產 物，包含但不限於，石蠟、炔烴、醚、和酯。例如，一甲醇-至-烯烴反應流出物可能包含甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正丁烯、異丁烯、丁二烯、二甲醚和水。此等副產物的存在和其濃度可能取決於，例如，原料的品質、反應器的類型和尺寸、反應條件，及所使用之催化劑的種類和條件而有所不同。
於一些具體實施例當中，該甲醇-至-乙烯反應 器流出物中的甲烷濃度可能小於大約30莫耳百分比。於其它具體實施例當中，該甲醇-至-乙烯反應器流出物中的甲烷濃度可能小於大約20莫耳百分比。於其它具體實施例當中，該甲醇-至-乙烯反應器流出物中的甲烷濃度可能小於大約10莫耳百分比。於再其它具體實施例當中，在該甲醇-至-乙烯反應器流出物中的甲烷濃度可能小於大約5莫耳百分比。於再其它具體實施例當中，該甲醇-至-乙烯反應器流出物中的該甲烷濃度可能小於大約2莫耳百分比。
為了回收足夠純度的乙烯，該甲醇-至-烯烴反 應器流出物可能於一或多個分離板中被處理。例如，其可能被期望或必需從各種反應物和產物(包含但不限於，醚類和醇類、二氧化碳、水、甲烷、乙烷、和其他反應物、 反應產物、和稀釋劑)中分離乙烯。
於一些具體實施例當中，至少一部份的該甲醇- 至-烯烴反應器流出物可能被饋送至一萃取系統，其使用一水性溶劑(例如水或乙二醇)，以去除包含於其中之任何甲醇及/或醚。一個具有增加甲醇和醚濃度的水性區份可能於萃取系統中被回收。一包含甲烷和乙烯以及缺乏甲醇和醚的烴相可能在該萃取系統中於該反應器流出物中被回收。該烴相之後可能接著被送至進一步的成分分離。於一些具體實施例當中，該甲醇-至-烯烴反應器流出物可能於任何進一步的分離前被壓縮。
可能存在於該甲醇-至-烯烴反應器流出物中的 二氧化碳也可能需要去除。例如，一烯烴產物規格可能需要於該甲醇-至-烯烴反應器流出物中去除二氧化碳。再者，將含有二氧化碳的流體暴露於低於昇華溫度下可能導致設備的損壞和管道的凍結。一般已知並在工業中使用的方法，例如苛性鹼溶液處理或胺吸收，可能被用於從該甲醇-至-烯烴反應器的流出物中去除CO2。於一些具體實施例當中，該反應器流出物可能與一種苛性鹼溶液相接觸以分離至少一部份存在於該反應器流出物中的二氧化碳。如果需要的話，該反應器流出物可能於該二氧化碳去除階段前被壓縮。
甲醇-至-烯烴反應流出物中之水的存在可以會 導致許多的問題。例如，冷卻及/或壓縮該反應流出物可能會導致冷凝水的形成，其可損壞設備和凍結管道。因 此，基於製程流程和所採用的溫度，使用多種工業中常用技術之一以去除水的反應器流出物的脫水作用可能被需要或可能被選擇性地進行。於一些具體實施例當中，一分子篩乾燥劑可能被用於分離至少一部份的水，乾燥該反應器流出物。於其它具體實施例當中，一化學乾燥劑例如乙二醇可能被用於乾燥該反應器流出物。於再其他具體實施例當中，於該反應器流出物中一部份的水可能被冷凝，且剩餘的流出物可能被乾燥。其它已知的且於工業中被使用的脫水技術也可能被使用。如果需要的話，該反應器流出物可能於該去除水階段之前被壓縮。
在壓縮、去除酸性氣體、乾燥、和驟凍之後， 該MTO流出物可能被饋送至一分離站以回收各種產物，例如乙烯、丙烯、乙烷、和其他產物。該分離列可能包含一吸收脫甲烷塔，以用於自甲烷分離乙烯和較重的烴。一烴吸收劑，例如一C2-C10烴吸收劑，可以有效地使用作為一吸收劑以自一MTO反應流出物分離和回收乙烯和較高的不飽和烴。例如，一包含乙烯和甲烷的MTO反應流出物可以在一萃取蒸餾系統中和一烴吸收劑相接觸，由此至少一部份的乙烯藉由該烴吸收劑被吸收。於一些具體實施例當中，該烴吸收劑可能為一C2至C4烴，例如，包含乙烷、丙烷、丙烯、正丁烷、異丁烷、正丁烯、和異丁烯的至少一個。於其它具體實施例當中，該烴吸收劑可能基本上由丙烷組成。其他吸收劑(烴和非烴)也可能被使用，以及，雖然沒有明確地於上面列出，其他吸收劑係被考慮用來作為一 吸收劑，以根據於此的具體實施例，自MTO流出物進行乙烯的期望分離。
於一些具體實施例當中，該吸收脫甲烷塔可能 包含一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板。該一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板可能包含用於提供一足夠表面以供該吸收劑和該MTO反應器流出物相接觸的塔板和/或填充物。於一些具體實施例當中，該甲醇-至-烯烴反應器流出物和烴吸收劑可能於該吸收脫甲烷塔中逆流地接觸。
於一些具體實施例當中，該吸收脫甲烷塔和該 相關聯的塔頂產物系統可能於一塔頂產物溫度大於約-90℃下被操作，藉此限制N2O3的生成。於其它具體實施例當中，該吸收脫甲烷塔系統可能於塔頂產物溫度約-80℃或更高下被操作；於再其它具體實施例當中塔頂產物溫度為-70℃或更高。一般而言，於該吸收脫甲烷塔內的塔頂產物壓力可能被維持在一蒸餾所需的水準和將乙烯吸收至該吸收劑所需的水準。於一些具體實施例當中，該吸收脫甲烷塔可能於一塔頂產物壓力大約0.01MPag至10MPag的範圍下操作；於其它具體實施例當中，係在大約0.1MPag至大約4MPag的範圍中操作，於其它具體實施例當中操係大約0.5MPag至大約3MPag的範圍中操作。
於一些具體實施例當中，於該MTO反應器流出 物的至少約70%的乙烯分子可能於該吸收脫甲烷塔中被吸收劑吸收，並從該吸收脫甲烷塔中被回收以一與該烴吸收劑作為塔底產物區份。於其他具體實施例當中，至少約 80%的乙烯分子可能被吸收並從該吸收脫甲烷塔中被回收以與該烴吸收劑作為一塔底產物區份。於再其他具體實施例當中，至少約90%的乙烯分子可能被吸收並從該吸收脫甲烷塔中被回收以與該烴吸收劑作為一塔底產物區份。於再其他具體實施例當中，至少約95%的乙烯分子可能被吸收並從該吸收脫甲烷塔中被回收以與該烴吸收劑作為一塔底產物區份。於再其他具體實施例當中，至少約99%的乙烯分子可能被吸收並從該吸收脫甲烷塔中被回收以與該烴吸收劑作為一塔底產物區份。
該塔底產物區份可能被進一步分離以回收乙烯 和其他產物。例如，於自該吸收脫甲烷塔中回收的塔底產物區份中的回收乙烯、丙烯和乙烷可能被分離成一乙烯產物、一丙烯產物、和乙烷產物。於一些具體實施例當中，該塔底產物區份可能被分離以形成一乙烯區份和一包含比乙烯重的至少一C2-C4烴的烴區份。於其它具體實施例當中，該塔底產物區份分可能被分離以形成包含乙烯和乙烷的輕烴區份，和一包含至少一個C3-C4烴的烴區份。該C2-C4烴區份或該乙烯/乙烷區份可能接續著被分離以回收一乙烷區份，而產生一甲烷產物(自該吸收脫甲烷塔回收的該塔頂產物區份)和一藉由分離該吸收脫甲烷塔的塔底產物區份而回收的乙烷產物。
從吸收脫甲烷塔中回收的該塔頂產物區份可能 被冷卻和部份冷凝，其提供回流至該吸收脫甲烷塔和限制於所得到之甲烷產物流中的乙烯和較重烴的產量。根據於 此的具體實施例，冷卻和部份冷凝可能利用一第一交換器以降低該塔頂產物流的溫度至一第一溫度和一第二交換器以進一步降低該溫度而被達成。例如，該第一交換器可能藉由與一丙烷或丙烯冷媒間接熱交換而降低該塔頂產物區份的溫度至一高於大約-40℃的溫度。該所得到的流體可能接著藉由與該甲烷產物流和該乙烷產物流或其等之部份的一混合物間接熱交換而被進一步冷卻至一低於-40℃的溫度。相較於藉由個別地重新加熱該等流體所能達到的熱回收，在重新加熱之前結合這兩股流體可在較低溫度下提供更多的熱回收。該結合流體的溫度是足夠低的，其可以被用於冷卻來自冷凝器的該吸收脫甲烷塔塔頂產物至低於-40℃。此較低的溫度係冷凝更多存在於該吸收脫甲烷塔塔頂產物中的乙烯、丙烯和乙烷，該冷凝的液體被收集於該脫甲烷塔的回流槽中以及被送回至該脫甲烷塔作為回流。
現在參考圖1，根據於此所揭露的具體實施例， 一種用於轉換甲醇至烯烴並隨後回收乙烯的製程技術係被揭示。如上所述，甲醇可能被供給至一甲醇-至-烯烴反應器系統(圖未示)，於此該甲醇可能於該甲醇-至-烯烴反應器系統裡在溫度和壓力的條件下與一催化劑相接觸以生產乙烯和/或其它烯烴。一甲醇-至-烯烴反應器流出物可能接著從該甲醇-至-烯烴反應器系統中被回收以及，取決於該特定的製程技術之需求，該甲醇-至-烯烴反應器流出物可能經歷各種製程技術以於反應器流出物中去除一或多個醚 和醇、二氧化碳、和水。
於壓縮、去除酸性氣體、乾燥、和驟凍之後，該反應器流出物以流體10方式進入該脫甲烷塔進料槽100。該進料被分成蒸氣流11和液體流12，每股流被饋送至吸收脫甲烷塔110。藉由清洗流13饋送之吸收劑係進入該吸收脫甲烷塔110的塔頂以促進乙烯和丙烯的回收。該C2(乙烯和乙烷)和在進料中的較重成分於該吸收劑中被吸收並且回收以作為塔底產物區份14。熱可能藉由再沸器130藉由一或多個製程技術或設備流和再沸器循環流15之間的間接熱交換而被添加至吸收脫甲烷塔110。塔底產物區份14接著於分離區140中的一或多個蒸餾塔中被處理以回收吸收劑13、乙烷20、乙烯40，以及一或多個額外的烴產物42(例如丙烯和較高的烯烴或其它石蠟類烴)。
為了於該進料中之乙烯和丙烯於吸收劑中冷凝時移除一部份的吸收熱，一側抽出流16係從吸收脫甲烷塔110中被抽出並且在被送回至該吸收脫甲烷塔110之前於交換器131中以冷媒或製程流驟凍。從吸收脫甲烷塔110被抽出的該總塔頂產物蒸氣區份17於熱交換器132中以冷媒或製程流冷卻和部份冷凝。
總塔頂產物蒸氣區份17接著於熱交換器141(例如一個銅焊的鋁熱交換器)中，藉由和一混合冷媒24間接熱交換而被進一步的冷卻和冷凝(例如至一低於大約-40℃的溫度)，該混合冷媒24係藉由將該脫甲烷塔淨塔頂產物流19(甲烷)與乙烷產物20(藉由在塔底產物區份14中將乙烷 與其他成分分離而獲得，如上文所述)。當混合冷媒24於交換器141中被蒸發時，該總塔頂產物蒸氣區份17可能被冷卻至一低於-40℃的溫度，凝結總塔頂產物中所含的額外的乙烯和丙烯。該冷卻和凝結的交換器流出物26可能接著於回流槽101中被分離而形成一淨塔頂產物流19(該烴成分主要為甲烷)和回流流18。該加熱的混合冷媒可能藉由流線30自熱交換器141中被回收。
如果期望的話，於流線30中的該加熱的混合冷媒可能被用以冷卻熱交換器140中的其他製程流。例如，混合的冷媒30可能被用以冷卻各種製程技術或冷媒流22。額外的流體21也可能被用於提供交換器140中的冷卻作用。來自熱交換器140中的該重新加熱的排氣流21、30可能接著被結合並且藉由流線32以燃料氣體方式被輸出。
該乙烷產物流的該冷卻容量也可能被回收(如圖2所示)，其中相同的數字表示相同的部份。於吸收脫甲烷塔110和分離區140的製程技術係如上之相對應於圖1所述者。在本具體實施例中，該總塔頂產物蒸氣區份17被冷卻和部份冷凝於交換器132中。於流體44中之冷卻和冷凝的塔頂產物接著被饋送至回流槽101，用於分離以形成淨塔頂產物19和回流流18。該淨塔頂產物19接著被進一步冷凝於熱交換器141中。自冷卻淨塔頂產物流19所得到的該冷凝液可能藉由回落而於一分離槽(未顯示)或於熱交換器141中被分離(如圖所示，從而形成一驟凍的淨蒸氣流25)。驟凍的淨蒸氣流25可能與乙烷產物20混合以形成混合冷媒24， 以作為交換器141中的熱交換介質。如前所述，該升溫過的混合冷媒然後可能選擇性地於交換器140中被用於作為一熱交換介質並被輸送作為燃料。
關於分離區140，用於回收該各種產物的該特定 的蒸餾塔、萃取蒸餾塔、或其他分離器可能取決於用於該含氧物至烯烴反應器中的含氧物的類型、由該含氧物至烯烴反應器中所獲得的產物的混合物、和期望的產物或產物混合物。於一些具體實施例(例如該吸收劑是丙烷)當中，分離區140可能包含一用於從C3類和較重的成分中分離C2類的脫乙烷塔、一用於從C4類和較重的烴中分離C3類的脫丙烷塔、一用於從乙烯中分離乙烷的脫乙烯塔、和一用於從丙烯中分離丙烷的脫丙烯塔。從該脫丙烯塔中回收作為一液體塔底產物的該丙烷吸收劑可能接著被回收以使用於吸收脫甲烷塔110中。新鮮丙烷可能被添加或在必要時藉由流線50排出過量的丙烷。如上所述，在這種方式下，乙烷從脫乙烯塔中作為一液體塔底產物被回收並可能被驟沸以提供交換器141中的冷卻。蒸餾塔和分離器的其它各種組合也可能被用於形成該期望的產物。
如上所述，於此所描述的具體實施例提供一自甲烷和乙烷產物之混合冷媒的形成，該混合冷媒係經由甲醇-至-烯烴製程技術產生並藉由下游分離單元而回收。當與各別的甲烷和乙烷產物流所能達到的冷卻容量相比，該混合冷媒的使用可能在較低溫度下提供額外的冷卻容量。再者，當用於冷卻該吸收脫甲烷塔塔頂產物時，該混合冷 媒的該溫度是足夠低的，可能達到低於-40℃的溫度，其溫度比一丙烷或丙烯冷媒可能達到的溫度來得更低。這個較低的溫度冷凝存在於脫甲烷塔塔頂產物中額外的乙烯、丙烯、丙烷和乙烷，提供額外的回流容量和增加烴回收。這些益處可能在沒有額外的壓縮機和能源消耗(典型上需要以在一小於-40℃的溫度下提供冷凍)下被達成。
雖然此揭露只包含一有限數量的具體實施例，那些在本揭露中獲得利益的熟於此技者能理解，在不偏離本揭露範圍下，其它具體實施例可以被設計出來。因此，範圍應當僅由所附隨之申請專利範圍來限定。
10‧‧‧流體
11‧‧‧蒸氣流
12‧‧‧液體流
13‧‧‧清洗流、吸收劑
14‧‧‧塔底產物區份
15‧‧‧再沸器循環流
16‧‧‧側抽出流
17‧‧‧總塔頂產物蒸氣區份
18‧‧‧回流流
19‧‧‧淨塔頂產物流、淨塔頂產物
20‧‧‧乙烷產物、乙烷
21‧‧‧流體
22‧‧‧冷媒流
24‧‧‧混合冷媒
26‧‧‧交換器流出物
30‧‧‧流線
32‧‧‧流線
40‧‧‧乙烯
42‧‧‧烴產物
50‧‧‧流線
100‧‧‧脫甲烷塔進料槽
101‧‧‧回流槽
110‧‧‧吸收脫甲烷塔
130‧‧‧再沸器
131‧‧‧交換器
132‧‧‧熱交換器
140‧‧‧分離區、熱交換器
141‧‧‧熱交換器、交換器

Claims (17)

  1. 一種用於從一甲醇至烯烴反應器流出物回收烯烴的製程技術，該製程技術包含：饋送一來自於一甲醇-至-烯烴反應器系統中且包含甲烷、乙烯、及乙烷的流出物至一吸收脫甲烷塔；於該吸收脫甲烷塔中，將至少一部份的該流出物與一吸收劑相接觸，以回收一包含甲烷和乙烯的塔頂產物蒸氣區份以及一包含該吸收劑、乙烯、和乙烷的塔底產物區份；藉由一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板分離該塔底產物區份以回收一乙烯區份和一乙烷區份；於一第一熱交換器中冷卻和部份冷凝該塔頂產物蒸氣區份至約一-40℃或大於-40℃的溫度；於一第二熱交換器中，藉由和一包含甲烷和乙烷的混合冷媒間接熱交換，冷卻和部份冷凝至少一部份的已冷卻的和部份冷凝的塔頂產物蒸氣區份至一低於約-40℃的溫度；從冷凝於該第一和第二熱交換器中的該液體分離未冷凝的蒸氣以形成一塔頂產物液體區份和一甲烷區份；饋送該塔頂產物液體區份至該吸收脫甲烷塔作為一回流；及結合至少一部份的該甲烷和乙烷區份以形成該混合冷媒。
  2. 如請求項1所述的製程技術，其中該吸收劑包含至少一C2-C10烴。
  3. 如請求項1所述的製程技術，其中該吸收劑基本上由丙烷組成。
  4. 如請求項1所述的製程技術，更包含：將該反應器流出物與一包含至少水和乙二醇其中之一的水性溶劑相接觸，以去除任何包含於其中的甲醇和醚，而形成一具有一增加甲醇和醚濃度的水性區份和一包含甲烷和乙烯的烴相；及饋送該烴相至該萃取蒸餾塔作為至少一部份的該反應器流出物。
  5. 如請求項1所述的製程技術，更包含：至少其中之一的：將該反應器流出物與一苛性鹼溶液相接觸以分離至少一部份的二氧化碳；將該反應器流出物與一分子篩乾燥器相接觸以分離至少一部份的水；回收一具有至少減低濃度之二氧化碳與水之其中之一的反應器流出物；及饋送該具有至少減低濃度之二氧化碳與水其中之一的反應器流出物至該萃取蒸餾塔，以作為至少一部份的該甲醇至烯烴反應器流出物。
  6. 如請求項1所述的製程技術，該製程技術更包含使用至少一部份的該混合冷媒作為一燃料。
  7. 如請求項1所述的製程技術，其中丙烷、丙烯或其等之混合物被用以作為於該第一熱交換器中的一熱交換介質。
  8. 一種用於從甲醇至烯烴反應器流出物回收烯烴的製程技術，該製程技術包含：饋送一來自於一甲醇-至-烯烴反應器系統中且包含甲烷、乙烯、及乙烷的流出物至一吸收脫甲烷塔；於該吸收脫甲烷塔中，將至少一部份的該流出物與一吸收劑相接觸，以回收一包含甲烷和乙烯的塔頂產物蒸氣區份以及一包含該吸收劑、乙烯、和乙烷的塔底產物區份；藉由一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板分離該塔底產物區份以回收一乙烯區份和一乙烷區份；於一第一熱交換器中冷卻和部份冷凝該塔頂產物蒸氣區份至一約-40℃或大於-40℃的溫度；於一第二熱交換器中，藉由與一包含甲烷和乙烷的混合冷媒間接熱交換，冷卻和進一步冷凝已冷卻的和部份冷凝的塔頂產物蒸氣區份至一低於約-40℃的溫度；分離冷凝於該第一和第二熱交換器中的液體以形成一塔頂產物液體區份和一甲烷區份；饋送該塔頂產物液體區份至該吸收脫甲烷塔作為一回流；及結合至少一部份的甲烷和乙烷區份以形成該混合冷媒。
  9. 如請求項8所述的製程技術，其中該吸收劑基本上由丙烷組成。
  10. 如請求項8所述的製程技術，其中丙烷、丙烯或一其混合物被用作為於該第一熱交換器中的一熱交換介質。
  11. 一種用於從甲醇至烯烴反應器流出物回收烯烴的製程技術，該製程技術包含：饋送一來自於一甲醇-至-烯烴反應器系統中且包含甲烷、乙烯、及乙烷的流出物至一吸收脫甲烷塔；於該吸收脫甲烷塔中，將至少一部份的該流出物與一吸收劑相接觸，以回收一包含甲烷和乙烯的塔頂產物蒸氣區份以及一包含該吸收劑、乙烯、和乙烷的塔底產物區份；藉由一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板分離該塔底產物區份以回收一乙烯區份和一乙烷區份；於一第一熱交換器中冷卻和部份冷凝該塔頂產物蒸氣區份至一約-40℃或大於-40℃的溫度；分離該冷凝塔頂產物蒸氣區份以形成一蒸氣區份和一第一塔頂產物液體區份；於一第二熱交換器中，藉由與一包含甲烷和乙烷的混合冷媒間接熱交換，冷卻和部份冷凝至少一部份的該蒸氣區份至一低於約-40℃的溫度；分離該蒸氣區份以形成一甲烷區份及一第二塔頂產物液體區份；饋送至少一部份的該第一和第二塔頂產物液體區份 至該吸收脫甲烷塔作為一回流；及結合至少一部份的甲烷和乙烷區份以形成該混合冷媒。
  12. 如請求項11所述的製程技術，其中該吸收劑基本上由丙烷組成。
  13. 如請求項11所述的製程技術，其中丙烷、丙烯或一其混合物被用作為於該第一熱交換器中的一熱交換介質。
  14. 一種用於從一混合烴流回收輕烯烴的製程技術，該製程技術包含：饋送一包含甲烷、乙烯、及乙烷的混合烴流至一吸收脫甲烷塔；於該吸收脫甲烷塔中，將至少一部份的該流出物與一吸收劑相接觸以回收一包含甲烷和乙烯的塔頂產物蒸氣區份以及一包含該吸收劑、乙烯、和乙烷的塔底產物區份；藉由一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板分離該塔底產物區份以回收一乙烯區份和一乙烷區份；於一第一熱交換器中冷卻和部份冷凝該塔頂產物蒸氣區份至一約-40℃或大於-40℃的溫度；於一第二熱交換器中，藉由與一包含甲烷和乙烷的混合冷媒間接熱交換，冷卻和部份冷凝至少一部份的已冷卻的和部份冷凝的塔頂產物蒸氣區份至一低於約-40℃的溫度；從冷凝於該第一和第二熱交換器中的液體中分離未 冷凝的蒸氣以形成一塔頂產物液體區份和一甲烷區份；饋送該塔頂產物液體區份至該吸收脫甲烷塔作為一回流；及結合至少一部份的甲烷和乙烷區份以形成該混合冷媒。
  15. 如請求項14所述的製程技術，其中該吸收劑基本上由丙烷組成。
  16. 如請求項14所述的製程技術，其中丙烷、丙烯或一其混合物被用作為於該第一熱交換器中的一熱交換介質。
  17. 一種用於將甲醇轉換成烯烴以及回收烯烴的系統，該系統包含：一甲醇-至-烯烴反應器系統，其用於將甲醇轉換成一包含甲烷、乙烯、及乙烷的反應器流出物；一吸收脫甲烷塔，其用於將至少一部份的該反應流出物與一吸收劑接觸以及用於回收一包含甲烷和乙烯的塔頂產物蒸氣區份以及一包含該吸收劑、乙烯、和乙烷的塔底產物區份；一或多個萃取蒸餾和/或蒸餾板，其用於分離該塔底產物區份以回收一乙烯區份和一乙烷區份；一第一熱交換器，其用於冷卻和部份冷凝該塔頂產物蒸氣區份至一約-40℃或大於-40℃的溫度；一第二熱交換器，其用於藉由與一包含甲烷和乙烷的混合冷媒間接熱交換，冷卻和部份冷凝至少一部份的已冷卻的和部份冷凝的塔頂產物蒸氣區份至一低於約 -40℃的溫度；一分離器，其用於分離從冷凝於該第一和第二熱交換器中的液體分離未冷凝的蒸氣以形成一塔頂產物液體區份和一甲烷區份；一流線，其用於饋送該塔頂產物液體區份至該吸收脫甲烷塔作為一回流；一流線、容器、或混合室，其用於結合至少一部份的甲烷和乙烷區份以形成該混合冷媒。
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