TW201601815A - 低能量耗損之從飽和烴分離未飽和烴的方法 - Google Patents

Abstract

用於從飽和與未飽和烴所組成之一烴流混合物中分離高純度未飽和烯屬烴流的設備、系統與方法係於此揭露的，伴隨零冷卻水及或蒸汽耗損，以最小化可能的資本投資及未妥協的操作容易。本發明之實施例係指向生產含有聚合物、化學級乙烯、丙烯、丁烯、異戊二烯、己烷流之一烴流，其在製造化學品、聚合物及橡膠中係有價值的。所提供之方法的實施例可以應用以濃縮乙烯、丙烯、丁烯、環戊二烯、異戊二烯、2-甲基-2-丁烯、異戊烷、己烯……等等。

Description

低能量耗損之從飽和烴分離未飽和烴的方法 發明領域

所主張的發明與設備及方法係意欲以最小化可能的能量與投資，及容易且可靠的操作，否則，其中之一係犧牲的，獲得未飽和與飽和烴流，特別是含有2-6個碳原子的輕質烯烴。此種設備與方法將允許更有效的操作與系統設計及操作條件。

典型地，未飽和烴與飽和烴，特別是含有2至6個碳原子之烴，係使用高蒸餾塔分離，典型地物理分離至兩個蒸餾塔。或者，一熱泵系統係於其中使用，該蒸餾塔之塔頂餾出物(overheads)係壓縮至足夠高的壓力，以提供所需的熱量至該再沸器。

藉由採用居中的壓縮機及集成該冷凝器與再沸器並利用未飽和烴與飽和烴相對於壓力之自然行為，本發明對傳統的蒸餾及熱泵系統及其它組合提供一改良，以最小化能量與資金，且同時保持操作簡單及穩定。

本發明可以應用到由未飽和烴與飽和烴、或飽和烴或未飽和烴之異構體所組成之系統，該等組份間的沸 點差異係小於10℃，較佳地小於5℃，且該等之分離需要高塔或萃取溶劑或其組合。

發明背景

未飽和烴與飽和烴之混合物在催化裂解、蒸汽裂解、熱裂解過程中或脫氫、加氫過程中係產生的。存在於混合物中的未飽和烴係為用於生產眾多化學品、聚合物、樹脂與橡膠的構建塊件。因此，具有超純的未飽和烴流係為高度所欲的。各種分離方法，諸如傳統的分餾、變壓吸附、或吸附與蒸餾之組合、萃取、萃取蒸餾、海綿蒸餾(sponging distillation)或上文任一者之組合係使用以分離該未飽和與飽和烴。

該未飽和烴與其飽和對應物之間的相對揮發性差係如此之低，以致於該分離過程總是消耗過多的能量伴隨著過多數量的蒸餾塔板。許多替代方案，諸如高壓蒸餾、熱泵低壓蒸餾、及分隔壁塔在先前技藝中係建議以實現所欲的最小化可能的能量耗損之未飽和烴流。

發明概要

在各種實施例中，用於從飽和烴分離未飽和烴，特別是含有2至6個碳原子之烴，的設備系統與操作條件係揭露的。該等設備包括一蒸餾塔、壓縮機、用於再沸器與冷凝器系統的熱交換器、回流槽及用於泵送該飽和烴與未飽和烴之泵。

前述已經相當廣泛地概述了本揭露內容之特 徵，以為了隨後的詳細說明可能更佳地理解。本揭露內容之額外特徵與優勢將在下文描述，其構成該等請求項之主體。

A‧‧‧低壓汽提塔

B‧‧‧高壓精餾塔

C‧‧‧壓縮機

為了更全面地理解本揭露內容及其優勢，現今對結合該等附圖描述本揭露內容之具體實施例的下列說明作參照的，其中：圖1顯示具低壓汽提進料點的一例示性未飽和與飽和烴分離系統；且圖2顯示具高壓精餾進料點的一例示性未飽和與飽和烴分離系統。

較佳實施例之詳細說明

在下列說明中，某些細節係闡述的，諸如具體數量、尺寸……等等，以便提供於此揭露該等實施例之徹底理解。然而，對熟習該項技藝者將為顯而易見的是，本揭露內容可能在沒有這些具體細節下實踐。在許多事例中，詳細考慮此等考量因素及之類已被省略，鑑於此等細節對獲得本揭露內容之一完整理解係非必要的，且係於相關技藝中一般技藝人員的能力範圍之內。

參照至一般圖式，將會理解的是，該等例示係為了達成描述本揭露內容之一特定實施例的目的，而非意欲對其限制。圖式係不一定按比例的。

雖然於此所使用的大多數術語對熟習該項技藝 者將為可識別的，然而，其應理解的是，當沒有明確界定時，術語應採取熟習該項技藝者目前所接受之意義而解釋。

如於此所使用，“未飽和烴”意指，舉例而言， 輕質烯烴諸如乙烯、丙烯、丁烯、甲基丁烯及其異構體，順式及或反式戊烯、己烷及類似的烴類。“飽和烴”，且如於此所使用，意指乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、甲基丁烷、己烷及類似的烴類。

在熱裂解的催化裂解製程中，於石油液體餾分 之蒸汽存在下，諸如LPG、石腦油、柴油及用於生產乙烯及或丙烯之重餾份，或在丙烷或丁烷脫氫製程中，由未飽和烴與飽和烴所組成之烴液體餾分係產生的。還有裂解汽油中，一蒸汽裂化烴產物由範圍從4個碳原子至大於10個碳原子之烴組分組成。這些中，對創新領域重要的是單烯烴及二烯烴，諸如乙烯、丙烯、丁烯、環戊二烯(CPD)、甲基環戊二烯、順式及/或反式-1,3-戊二烯(Pips)、異戊二烯、2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、戊烯、己烷及含有至多6個碳的類似烴分子。這些化合物係於各種工業中使用，以製成化學品、聚合物、橡膠……等等。

在各種實施例中，用於獲得由單一組份或對用 於製成特定化學品與聚合物為必要之組份所組成之流的設備係揭露。該設備包含：一蒸餾塔、壓縮機、用於再沸器與冷凝器的熱交換器、用於泵送該產物、回流與水之泵、 用於保持該塔頂液與循環冷卻水之容器。

本發明之一實施例係針對一方法，用於生產純 化的未飽和烴流，諸如乙烯、丙烯、丁烯、2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、異戊二烯、順式與反式戊烯、己烯或類似物，該方法使用一系統，其採用一特定配置的蒸餾塔與壓縮機及操作條件，以降低能量耗損、資本投資，而在同一時間實現穩定的操作。該方法使用作為汽提塔(A)之一低壓蒸餾塔及作為精餾塔(B)之一高壓蒸餾塔。一塔頂壓縮機(C)壓縮該低壓蒸餾塔塔頂餾出物，該者引入至高壓精餾塔底部作為汽提介質。來自高壓精餾塔底部的高壓液係透過一JT閥去加壓成低壓塔條件或相等，並引入至該低壓汽提塔的頂部。冷卻水具或不具抗凍結取決於應用，其儲存在一容器中，並在一依序方式中，泵送並循環通過再沸器或冷凝器及冷凝器或再沸器，使得一者提供所需的熱負荷至另一者。來自高壓精餾塔之塔頂蒸汽係冷凝、儲存在一容器內、以純的未飽和產物流回流並泵送。來自低壓汽提塔底部之液體係以產物流泵送並主要含有該飽和烴。

在該設備之各種實施例中，該蒸餾塔由具塔板 或封裝作為內件之容器組成，且可能含有隔板或頭蓋以分離高壓及低壓區，或可能實現兩塔物理上彼此分離及或安裝在彼此的頂部。

在該設備之各種實施例中，蒸餾塔係於1.5與3.0 之間之壓力比操作，一貫地保持該系統在熱平衡中，並提 供合理的溫度梯度，用於該低壓汽提塔再沸器與高壓精餾塔冷凝器之間的熱傳遞，不像傳統的蒸餾塔汽提及精餾皆發生在相同的壓力。

圖1顯示具低壓汽提進料點的一例示性未飽和與 飽和烴分離系統。該圖例示使用一直接偶合壓縮機(C)偶合的低壓汽提塔(A)與高壓精餾塔(B)。該壓縮機係操作以具有1.5至3之一壓力比，取決於該進料中的碳原子數。至該單元的進料可以在該低壓部(圖1)或在該高壓部(圖2)中引入，取決於碳原子數及在該壓縮機中的能量耗損。

在各種實施例中，圖1與圖2中所顯示的配置係 操作，使得從該高壓精餾再循環至低壓汽提的該液體作為對變化進料組成物之一操作變量。該液體再循環可以調節以補償該低壓塔再沸器與該高壓塔冷凝器之間的能量差，使得該熱交換器的熱傳遞區域對循環冷卻水系統為最佳的。

在各種實施例中，圖1與圖2中所顯示的配置可 以與一選擇性氫化單元組合使用，以飽和含有2-6個碳原子的炔烴。

如下表中所顯示，該熱集成蒸餾系統提供一製 程，該製程相較於傳統的先前技術系統消耗較少的能量。

前述本發明系統之一些優勢包括：

1.自助式分離系統

2.零連續外部蒸汽耗損

3.零連續外部冷卻水耗損

4.利用了組份在汽提及精餾部中的自然壓力行為

5.相較於傳統蒸餾，該蒸餾塔之汽提與精餾部係於其最佳效率點操作

6.相較於機械蒸氣再壓縮(MVR)系統，較低的電力耗損

7.相較於MVR系統，穩定且容易操作

8.相較於熱集成蒸餾塔，較小的複雜性。

從前述說明，熟習該項技藝者可以輕易地確定本揭露內容之本質特徵，且不悖離其精神與發明範圍，可以做各種變化與修飾，以適應本揭露內容於各種用途及情況。於此上文描述之該等實施例係僅意欲例示的，而不應 視為本揭露內容發明範圍之限制，其限制係於下列請求項等中界定。

A‧‧‧低壓汽提塔

B‧‧‧高壓精餾塔

C‧‧‧壓縮機

Claims (9)

1. 一種用於生產包含2至6個碳原子之一未飽和烴流的方法，該方法包含使用作為一汽提塔的一低壓蒸餾塔，及作為一精餾塔的一高壓蒸餾塔。
2. 如請求項1之方法，其中該進料點係於該低壓側。
3. 如請求項1之方法，其中該進料點係於該高壓側。
4. 如請求項1之方法，其中該低壓塔與高壓塔係藉由一塔頂壓縮機相連。
5. 如請求項1之方法，其中該等蒸餾塔係在1.5與3.0之間的壓力比下操作。
6. 如請求項1之方法，其中該低壓塔係在12.2至13.4Kg/Cm2g之壓力範圍操作。
7. 如請求項1之方法，其中該高壓塔係在5至5.25Kg/Cm2g之壓力範圍操作。
8. 如請求項1之方法，其中該低壓塔係在30至38℃之溫度範圍操作。
9. 如請求項1之方法，其中該高壓塔係在7.3至12.1℃之溫度範圍操作。