TW506969B - Process and plant for separating off C2 or C2+ hydrocarbons - Google Patents

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TW506969B
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Heinz Bauer
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Linde Ag
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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 506969_
修A V 本J，年Λ Λ ’薦 A7 補先 Β7 五、發明説明（1 ) 本發明係關於從包括有或無沸點比甲烷為低的成份之 輕氣態烴類氣流，分離C2或C A烴類之方法，其中將提 高壓力的氣流冷卻、部份凝结，並在第一分離階段分雛 成液體分部和氣態分部，而液體分部則在第二分離階段 利用精餾，分餾成基本上包括C2或Cm烴類之生成物流 ,和主要包括低沸點成份之殘餘氣流，在部份凝結的下 游產生的第一分離階段之氣態分部，在第二分雛階段利 用精餾，分離成液體分部和氣態分部，而液體分部則回 流進料至第二分離階段。 本發明又關於實施本發明方法用之設備，具有至少一 熱交換器，將氣流冷卻和部份凝结；分離裝置，將氣流 部份凝结的部份分離；精餾塔，把氣流部份凝结的部份 分餾；K及回洗塔。 EP-A 0 185 253揭示從基本上包括有或無氫或氮的輕 烴類之氣體混合物，製造C 2+或C 3十烴類之一般型製法。 按照EP-A 0 185 253之製法，可在回洗塔内高度廣泛地 分離C 2十和C 3十烴類，特別參見第1圖連同相關說明。K EP -A 0 185 253程序而言，此項效果出人意外，因為仍 然存在於氣態分部内的重成份，與輕分部接觸而達成凝 結。相反地，比被萃取成份為重的烴類迄今已用做洗淨 介質，從氣體萃取某些烴類。 例如該ΕΡ-Α-0 1 8 5 2 5 3號所述此類製法，主要用來從 天然氣或例如煉油排氣等其他氣體，分離乙烷或丙烷。 此外，以上述煉油排氣而言，在分餾的氣流内存有例如乙 一 3- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） •-----，-----Φ-----q訂 d-----, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 506969 A7 B7 五、發明説明（2 ) 烯或丙烯等成份時，此等製法適於用來分離此等較不飽 和之烴類。 所Κ , ΕΡ-Α-0 1 85 253號方法亦可用於乙烯 的所謂 冷分餾部份。原則上，乙烯可以二種不同方式製成。按 照古典方式，裂解氣體先在前端脫甲烷器内徑C h/C 2十 分離，而在此過程中製成的C2+分部再利用精餾分離成 C3t (殘餘）分部和(成生物）分部。在第二種方式 中，裂解氣體先在前端脫乙烷器内徑C 3 + /C 2-分離。仍 然包括微量C 3-烴類的C 2-分部，再加料至利用精餾的 C ^/C 2t分離，在此分離中製成（^-(殘餘）分部和C2 (成生物）分部。 本發明之目的在於增進C2或C2f分部之生產，尤指從 包括有或無沸點低於甲烷的成份之輕烴類氣流，分雛 C2或C2+烴類之方法和設備，其中首先減少^/^分 離之能量消耗，其次提高C 2或C 2t烴類的產率。此外， 本發明目的使本發明方法可在較廉材料構成的精餾塔内 實_ 〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 按照本發明達成之手段是，事實上來自第三分離階段 的液體分部，回洗施加到做為精餾器之第一分離階段。 本發明設備之特點為，事實上回洗塔之下區連接至分 雛裝置之上區，將氣流部份凝結的部份分離，而分離裝 置係設計成汽提塔，K分離氣流部份凝結的部份。 與ΕΡ-Α-0 1 85 253號所述程序和設備相對地，回洗塔 的液體分部並非進料至精餾塔，而是做為精餾器的第一 一4 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 506969 A7 B7 五、發明説明（3 ) 分離塔。利用此手段，來自回洗塔的液體分部可在作為 分離器的第一分離塔内對進料氣體汽提。此舉造成加料 至精餾塔的輕成份（即Ci成份）總量減少，Μ致精餾 塔内的分離任務得Κ簡化。 ΕΡ-Α-0 1 85 253號揭示製法，Μ及本發明分離C2或 烴類之方法，及其進一步發展，參見第1圖至第4 圖詳述。 附圖中。 第1圓表示ΕΡ-Α-0 1 85 253號前案之製程和設備； 第2圖表示本發明方法的第一具體例，第一分離塔無 中間回流； 第3圓表示本發明方法的第二具體例，第一分離塔無 中間回流； 第4圖表示本發明方法的第三具體例，第一和第三分 離塔的功能，K聯合分離塔實現。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第1圖中，經管線1引進的進料氣流，由有或無沸 點低於甲烷的成份之輕烴類所構成，已經低溫分餾的適 當方式預處理過，意即會造成堵塞或不當腐蝕的成份， 已利用冷凍除去。此氣流在提高壓力，Μ約25至40巴為 佳，溫度在室溫和-50它之間。 要分餾的氣流在熱交換器Ε1内冷卻，直至大部份C2 或C2 +烴類分離，成生物凝结。部份凝結流從熱交換器 E1經管線2進料至分離器D ,在此經相分雛。 分離器D的液體分部或凝結液，經管線3加料至膨脹 一5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 506969 A7 B7 五、發明説明（ 閥b ,在此膨脹至經管 在精餾塔T2內，來自 成C 2或C 2+烴成生物分 流。C2或C2t烴成生物 出，進料至膨脹閥c , 經由管線17 ’取出。此 交換器E3内蒸發，經管 上述殘餘氣流從精餾 熱交換器E1。於此冷卻 至又一熱交換器E2,於 由管線15加料至回洗塔 從分離器D經由管線 至熱交換器E2,於此冷 a的管線5 ,加料至回 結成份，從回洗塔t3經 塔T2壓力，經由管線7 從回洗塔T3可經由管 線3’加料至精餾塔T2的上區。 分離器D的進料液體分部即分縮 部，和包括低沸點成份的殘餘氣 流分部從精餾塔T2底經管線17取 在此膨脹，做為成生物流從設備 C2或C2+烴分部之部份流，在熱 線18回送至精餾塔T2底區 塔T2頂經由管線13取出，加料至 ，部份凝結，再經由管線14加料 此進一步冷卻並部份凝结，再經 T3 〇 4取出的頂部氣態分部，亦加料 卻，部份凝结，再經設有膨脹閥 洗塔。二流中較高沸點之部份凝 由管線6取出，用泵P打到精餾 回流加到頂部。 線取出側流，在熱交換器E2内冷 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 。 沸經最，受外 T3低再需E2又備 塔和流所器此設 洗烷氣中換在或 回甲的程交 ，程 於括溫製熱E1製 加包加生至器出 施要。產料換排 流主溫中加交12 回出加其又熱線 , 取内在10至管 1 8 E , 線料由 線線器機管加經 管管換輪由11, 由由交渦經線溫 經經熱脹流管加 再，在膨氣由流 ，頂，至的經程 結T3流料卻再製 凝塔氣加冷，的 份洗之 9 。 溫卻 部回份線凍加冷 ，在成管冷此要 卻點由大在到 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 506969 A 7 B7 五、發明説明（5 ) ,例如做為燃料氣流。 在第1圖至第4圖所示利用一或K上渦輪機的單级或 多级膨腺之外，從回洗塔T3經由管線8取出的氣流，亦 可在圖上未示的膨脹閥内受到Joule-Thomson膨脹。 此外，使用渦輪機或JouU-ThoBson效應的膨脹，亦 可改為或另行提供外設泠凍。 精餾塔的進料氣流和殘餘氣流冷卻和部份凝結用的熱 交換器E1所需冷凍，可由三個Μ下的外部冷凍劑線路提 供；在第1圖至第3圖和第4圖中，為清晰起見，只顯 示二冷凍劑線路19, 20或三涸冷凍劑線路1 9, 20, 29。 此外，為清晰起見，在第1圖中只表示一分離器D 。 然而，事實上有二個或三個（很少Μ上）分離器串聯， 各分離器的底分部加料至精餾塔Τ2,而除了第三或最後 分離器的頂部分部外，頂部分部在進行冷卻和部份凝結 後，各加料至後績分離器。 如上所述，第2圖表示本發明方法第一具體例，第一 分離裝置Τ1做為精餾器，設計成汽提塔，無中間回流。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 為簡明起見，僅就第1圖所示前案程序與本發明第2 圖至第4圖所示製法間之差異，加Κ說明如下。 在熱交換器Ε1而冷卻和部份凝結要加Κ分餾之氣流， 再經由管線2加料至第一分離裝置Τ1，後者做為精餾器 ，設計成汽提塔。 按照本發明製法之有利發展，冷卻並部份凝结的氣流 ，在升壓時，於加料入汽提塔Τ1之前，溫度在-100和 一 7一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 506969 A7 B7 五、發明説明（6 ) -40 t之間，W -90和-55¾間為佳。 而按照第1圖程序，在回洗塔T3底製成的液體分部， 直接加料至精餾塔T2,此液體分部經由管線6f取出，利 用泵打到汽提塔T1的壓力，經由管線厂進料至此頂區。 此項程序有下逑優點：由於事實上回洗塔T3的底部液 體分部，是在汽提塔T1内被要分餾的進料氣體所汽提， 則加料至精餾塔T2的液體成份總量，亦即甲烷和沸點低 於甲烷的成份量，即告減少。利用此製法程序，精餾塔 T2内的分離任務更為容易。 此外，在汽提塔T1内發生有利的熱交換，由於加料的 液體分部是來自回洗塔T3底，即原先加料至精餾塔T2頂 較高，因而較不利溫度位階（精餾塔T2頂部溫度和進料 液體分部溫度間相差36 υ ),則按照本發明製法是加料 至汽提塔Τ1遠較方便的溫度位階，如今汽提塔Τ1頂部溫 度與進料液體分部溫度間之差異只有lit。本發明程序 即可增進利用膨脹渦輪機X所發生的最大冷凍。因此， 明顯降低（：1 /C2分離之能量消耗。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3騸表示本發明製法第二具體例，其中汽提塔T1具 有中間回流。為此目的，從汽提塔T1下區經由管線21取 出側流，在熱交換器E1内冷卻並部份凝結，再經由管線 22做為中間回流施加於汽提塔T1,利用本發明製法此具 體例，可Μ改進汽提塔T1内的分離作業。 第4圖所示為本發明製法又一具體例。在本發明製法 此項設計中，第一和第三分離塔Τ1和Τ3(如第2圖和第 一 8 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 506969 A7 B7 五、發明説明（7 ) 3圖所示）的功能，是K聯合分離塔T1/3為之。因此， 連接分離塔T1和T3的管線6、7’，K及其中所設泵P' 即可省略。然而，如今需在連接分離塔T1/3和T2的管線 3和3 *上設泵P ’。 原則上，第4圖所示分離塔T1/3及在其内發生的精餾 ，可「分餾」入不但二個分開的分離塔T1和T3,如第2 圓和第3圖所示，而且視中間冷卻取出數21, 6’，16, 可入複數分開的分離塔。 與第1圖至第3圖相對地，第4圖顯示唯一熱交換器 E1/2 〇 原則上在此亦可設有複數分開的熱交換器。 在分離塔T1/3頂經由管線8取出主要包括甲烷和低沸 點成份的氣流，在熱交換器E1/2内加溫後，經由管線9 加料至第一膨脹渦輪機X ，又在熱交換器E1/2內加溫後 ，經由管線9’加料至第二膨脹渦輪機X’，在此等膨脹渦 輪機內產生所需製程最大冷凍。冷卻之氣流再經由管線 10’ ，又加料至熱交換器E1/2,在此加溫，經由管線12 離開設備。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在本發明製法中，由於從回洗塔T3底部液體分部低溫 加料至精餾塔T2已省略，精餾塔T2即可由較廉價材料製 造，K低潙鋼代替高合金網。 按照第3圖具體例之適當組成份、壓力、溫度等，列 於下表。 雖然第1圖所示製程中精餾塔T2的頂部溫度為_58它， -9 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 506969 A7 B7 五、發明説明（8 - 為 才因 中 ， 程料。 製材鋼 示價金 所廉合 圖較高 CO 用替 第使代 在可鋼 明即溫 發T2低 本塔用 但餾可 精度 ，溫 來的 一 上 此 K 如 P ο
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -ίο- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 506969 A7 B7 五、發明説明（9 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 m t-1 CH 1-1 m r~i c? 1_1 熟 m r—l ?*r B 〇 >—* =r 1_1 o ω □c ω » o ω SC σ> M 4n) 巴 o i〇 =c σ> s M •-1 ο to 3C « U-.J 0 =c M w 1 _1 o Ϊ U^J » 4m 猫 CO 1 έ cn CJl Ού O o O o i—k ΓΟ CO N5 〇〇 CJl o o t OO CO 1 ΟΊ CO CJl Cn CO CO o o o o H-* ro CO ΓΟ 〇〇 CJl H-* o o CO to ϋΟ 各 CO 1 cn ΓΟ OO o o 一 o ΓΟ to 〇> to 05 to οο o o — <〇 00 CO ♦—k 1 cn CJ1 fO OO o o — o to to 05 to c^> ΓΟ -α CO o o to o CO 〇〇 πα 1 〇〇 cn CO CJl OO — o o o o o OO ΓΟ 一 ς〇 o 05 OO <〇 各 CO 私 o 1 CO 05 OO cn CO o o o o o 〇〇 ΓΟ CD o ►—A 05 OO CD cn 一 oo 1 CO OO o 〇0 o o o o — σ> o H-fc CD cn o o cn 〇> oo Η-λ 1 <〇 〇〇 o OO o o o o f—λ 各 o 〇> t—i CO cn o o — cn CO — o 1 — CO cn 00 容 o o o o ο ο o o fO cn o o -<l cn o 〇〇 oo o CD 1 l—k tO 〇〇 OO OO o OO o o o o ο ο o o ro cn o o CJl o ς〇 05 1 »—* a> CO CO o Os> o o o o ο ο o o ts5 cn o o — -J CJl o o Λ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 506969 A7 B7 五、發明説明（10 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 醸 [5 1-1 籬 蹄 1-1 cS I-1 m 1-1 m o ♦—- =5- l—J o ω =c 00 s w i—< o ω zc 〇> » 狄 ο ιο SC σ> Μ 1-1 ο ΙΟ ZC 私 11 * •Μ 1~·J 〇 as 私 M 4nJ 1—» o » ΦΚ as »〇 K 峨 黏 1 OO oo Ca3 OO o oo o o ο ο ο ο ο ο to cn o o »—λ Ol o 一 N> 1 Ca5 岩 CO o o ο ο ο ο ο ο ro cn O o — --a cn o to 00 — A ! cn •<1 CO o o ο ο Η-A 一 CO 私 ro OO oo CD o o o ζ〇 oo CO oo 1 οι oo OJ CO o o ο ο Η-* >—* CO 知 ro OO oo 05 o o o CO oo CO ♦—»· CO 1 o〇 N> cn -a CD o o ο ο — Η-* oo to Oo oo a> o o o ¢0 cc cn GO 1 H-k fO cn s o o ο ο ο ο o o oo OO ♦4^ o 05 σί oo — — 1 一 oo cn s o o ο ο ο ο o o CO 〇〇 o — H-fc — 0¾ oo 〇〇 PO ro CO o ο CO ο ο a> CO o o o o o o o CO to 1 CO CO ro <〇 Η-λ o — ο οο ο 05 CO CD o o o o o o 1—* oo 私 to 1 0¾ H-a OO cn o o ο ο ΓΟ ro ro H-* H-A c〇 tS5 o l·—λ cn 05 to to oo 1 OO to OO cn -a o o ο ο to A ro ro H-k <〇 ro o cn 0¾ ro ro to (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :—訂 t 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 506969 A7 B7 五、發明説明（) 參考符號說明 D E T2 a , b , c 1 , 2，3 , 3 * 17, 17、18,13 14,15,4,5,6, 7,16,16 f , 8 , 9,10,11,12, 6,,7,,9M0,21,22 T3 P, P f X 19,20,29 T1 分離器 熱交換器 精餾塔 膨脹閥 管線 回洗塔 泵 渦輪機 冷凍劑線路 分離裝置 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

  1. 506969
    六、申請專利範圍 第87 1 1 8999號「分離（：2及C2烴類之方法及設備」專利案 (91年7月修正） 六、申請專利範圍 1. 一種從包括有或無沸點比甲烷爲低的成份之輕烴類之氣 流中分離C2或C2 +烴類之方法，其包括在第一分離階段 中，在提高壓力下將氣流予以冷卻、部份凝結，並分離 階段分離成液體分部和氣態分部，而在第二分離階段 中，將該液體分部予以精餾，分餾成基本上包括（：2或C2 + 烴類之生成物流，以及在第三分離階段中，將主要包括 低沸點成份之殘餘氣流、及在第一分離階段中之部份凝 結下游產生的氣態分部予以精餾，使分離成液體分部和 氣態分部，而液體分部則回流進料至第二分離階段；其 特徵爲：最後提到的液體分部（6')係施加到（7·)以做爲用 做精餾器之第一分離階段（T1)的回流。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中來自部份凝結的下 游所製成的第一分離階段（T1)之氣態分部（4)，在加料至 第三分離階段（T3)之前，經冷卻和部份凝結（E2)者。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中來自第二分離階段 (T2)的殘餘氣流（13)，經冷卻、部份凝結（E1)並加料至第 三分離階段（T2)。 4. 如申請專利範圍第2或3項之方法，其中在部份凝結的 下游所製成氣態分部（4)和/或殘餘氣流（13)，於加料至 第三分離階段（T3)之前，於間接熱交換器（E2)內，以外部 冷凍和/或要加溫的製程流加以冷卻，尤其是在間接熱 506969 六、申請專利範圍 交換器內，以利用閥或至少一渦輪機（x，xj膨脹的第三分 離階段（T3)之殘餘氣流（8)冷卻。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中從做爲精餾器之第 一分離階段（T1)取出至少一部份氣流（21)，經冷卻，部份 凝結，做爲中間回流（22)加料至第一分離階段（T1)。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中冷卻並部份凝結的 氣流（2)在提高壓力時之溫度，於加料入做爲精餾塔的 第一分離階段（T1)之前，在-100和_40°0：之間，而以-90和 -55°C之間爲佳者。 -2-
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