TWI627992B - 用於分離含氫之烴類混合物之方法、分離單元及烯烴設備 - Google Patents

用於分離含氫之烴類混合物之方法、分離單元及烯烴設備 Download PDF

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托本 胡費爾
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Abstract

一種使用蒸餾塔(10)以分離含氫之烴類混合物(C2-)之方法，烴類混合物(C2-)除了氫，基本上含有具兩個碳原子的烴類及甲烷。烴類混合物(C2-)的流體(a,c,e)係在第一壓力水平下逐步地冷卻，在此期間從流體(a,c,e)中分離出第一冷凝液(b,d)。來自於在此之後保持氣態的烴類混合物(C2-)的流體(e)係在第一壓力水平下進料至向其頂部加入液態回流(r)的C2吸收器(7)；而從C2吸收器(7)的貯槽中抽出第二冷凝液(f)，並在C2吸收器(7)的頂部抽出氣體頂流(g)，其主要包含甲烷及氫。來自C2吸收器(7)的頂部之上述氣體頂流(g)的流體係冷卻至第三溫度水平，並在第一壓力水平下傳送至氫分離器(8)，其中富含甲烷的第三冷凝液(i)係從氣體頂流(g)的流體中分離出，留下氣態富含氫的流(h)。第一冷凝液(b,d)的流體以及第二冷凝液(f)的流體係從第一壓力水平降壓至低於第一壓力水平的第二壓力水平，並進料至在第二壓力水平下操作的蒸餾塔(10)。在氫分離器(8)中從C2吸收器(7)頂部的氣體頂流(g)的流體中分離出的第三冷凝液(i)的流體係使用昨為在C2吸收器(7)的頂部加入，並僅藉由重力而從氫分離器(8)傳送至C2吸收器(7)的液態回流(r)。本發明還關於一種對應的分離單元以及一種對應的烯烴設備。

Description

用於分離含氫之烴類混合物之方法、分離單元及烯烴設 備
本發明係關於一種在得到富含氫的流體的同時，用於分離含氫之烴類混合物之方法、一種對應的分離單元以及一種具對應的分離單元之烯烴設備。
用於烴類的蒸汽裂解的方法及設備為習知的，且舉例來說描述在烏爾曼工業化學百科全書中(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)的文章「乙烯」中，自2007年4月15日在線上發佈(online)，DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub2。
藉由蒸汽裂解，並且亦使用其他方法及設備來得到烴類混合物，其必須至少部分地分離成其各自的組成。這可以各種方式來完成。
例如，本發明從其中產生了烴類流體之分離開始，烴類流體基本上由具兩個碳原子的烴類、甲烷及氫組成。如同以下所說明的，這種類型的流體也稱為「C2-(C2minus)流」。然而，如同下文所說明的，本發明也適用於其他類型的分離。
常規方法包含在熱交換器中於壓力下逐步地冷卻這種類型的C2- 流，並形成這些熱交換器的下游之液體冷凝液。以氣態形式殘留的餾分在約35巴(絕對)的壓力以及在低於約-100℃的溫度下通常係進料至所謂的C2吸收器(為了簡短也稱為「吸收器」)。例如，這包含14個板，並在約35巴及低於-100℃下操作。
在C2吸收器的頂部加入液態回流。這基本上為純的甲烷。在常規程序中，係從向其進料冷凝液的蒸餾塔(所謂的去甲烷塔)中得到，冷凝液從C2-流中分離出，還有冷凝液係在C2吸收器本身的貯槽(sump)中分離出。
在蒸餾塔的貯槽中，基本上由具兩種烴類的烴類所組成的冷凝液被分離出。以氣態形式殘留的餾分(基本上純的甲烷)在蒸餾塔的頂部抽出，並在針對製冷劑(refrigerant)的頂部冷凝器中(部分地)液化。一些液化產物係作為上述的液態回流而加入至C2吸收器。
當蒸餾塔在比C2吸收器更低的壓力下操作時，即在約28巴(絕對)至34巴(絕對)或者30巴(絕對)至32巴(絕對)，液態回流必須在進料至C2吸收器之前，藉由泵的裝置之常規方式來加壓。
除了烯烴和其他烴類，氫也是對應設備之重要的產物，而且其可例如使用於氫化反應目的(例如，用於氫化的乙炔或在原油煉油廠的氫化處理程序)。在這種情況下，氫可輸出，且是在經濟上至少像乙烯一樣有吸引力的產物。
從DE 10 2005003499 A1，一種方法係為已知的，其中C2吸收器、兩個蒸餾塔及回流容器係設計為單一的塔，並在幾乎一致的壓力水平下操作。
處理藉由蒸汽裂解所得到的烴類混合物之方法從DE 10 2005 050 388 A1也為已知的，由US 5 685 170 A，從天然氣回收丙烷之方法也為 已知的。
然而，操作泵及用於低溫介質的膨脹器是困難的，並且需要特別注意。因此，需要改善對應的方法，然而，其中仍然應得到富含氫的流體。
在此背景下，本發明提出了一種用於分離含氫烴類混合物之方法、一種對應的分離單元、以及一種具對應的分離單元之烯烴設備。較佳實施例係為下列的描述。
在本發明的特徵及優點的說明之前，將說明其基礎及所使用的用語。
本發明係特別地用於含氫烴類混合物之分離，含氫烴類混合物係藉由蒸汽裂解程序而得到，但並不限於此。
蒸汽裂解程序幾乎完全地在管式反應器中以工業規模來進行，其中各個反應管(以所謂的線圈之盤管的形式)或一組對應的反應管也可在不同的裂解條件下操作。在相同的或可比較的裂解條件下操作的反應管或反應管套組，以及亦可能在整個看來均一的裂解條件下操作的管式反應器也稱為「裂解爐(cracking furnaces)」。蒸汽裂解設備(也稱為「烯烴設備(olefin apparatus)」)可包含一或多個裂解爐。
所謂的「爐進料(furnace feed)」係進料至裂解爐，並至少部分地在其中反應。從乙烷到瓦斯油通常高達600℃的沸點的大量烴類及烴類混合物，係適合作為爐進料。爐進料可由所謂的「新鮮進料(fresh feed)」組成，即在設備外製備的進料，並例如從一或多個石油餾分、石油氣及/或石油氣冷凝液而得到。爐進料亦可由一或多個所謂的「循環流(recycle streams)」組成，即在設備本身中產生並循環至對應的裂解爐的流體。爐進料也可由具一或多個循環流之一或多個新鮮進料之混合物組成。
所謂的「原料氣體(raw gas)」係從一或多個裂解爐移除，並進行適當的後處理步驟。首先，這些包含原料氣體的處理，例如藉由淬火、冷卻及乾燥，以便得到所謂的「裂解氣體(cracked gas)」。偶爾原料氣體也稱作裂解氣體。
當前的方法特別是包含以目前組成的不同沸點為基礎，將裂解氣體分離成一些餾分。在本領域中，縮寫用於這些來表示烴類主要地或完全地含有的碳原子數。因此，C1餾分係為主要地或完全地含有甲烷的餾分(但按照慣例在一些情況下亦含有氫，且然後也稱為「C1-餾分(C1minus fraction)」)。另一方面C2餾分主要地或完全地含有乙烷、乙烯及/或乙炔。 C3餾分主要地含有丙烷、丙烯、丙炔及/或丙二烯。C4餾分主要地或完全地含有丁烷、丁烯、丁二烯及/或丁炔，其中各自的異構物可根據C4餾分的來源而以不同量存在。同樣也適用於C5餾分及更高的餾分。數個這樣的餾分也可合併在一個程序中及/或一個標題下。例如，C2+(C2plus)餾分主要地或完全地含有具二或多個碳原子的烴類，而C2-餾分主要地或完全地含有具一或兩個碳原子的烴類。
在本文所使用的用語中，液體流及氣體流在莫耳、重量或體積的基準上，可為富含(rich)或缺乏(poor)一或多個組成，「富含(rich)」表示至少90%、95%、99%、99.5%、99.9%、99.99%或99.999%的含量；而「缺乏(poor)」表示最多10%、5%、1%、0.1%、0.01%或0.001%的含量。 在本文所使用的技術領域的用語中，液體流及氣體流也可富集(enrich)或消耗(deplete)一或多個組成，這些用語也適用於從其中得到液體流或氣體流的起始混合物中的對應的含量。以起始混合物為基礎，如果其含有對應 的組成的量至少1.1倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、100倍或1000倍的量，則液體流或氣體流為「富集的(enriched)」；而如果其含有對應的組成的量最多0.9倍、0.5倍、0.1倍、0.01倍或0.001倍的量，則液體流或氣體流為「耗乏的(depleted)」。
如果至少包含一些存在於起始流體中或者從其得到的組成，則液體流或氣體流係為「衍生(derive)」自另一個液體流或另一個氣體流(其亦稱為起始流體)。以此方式衍生的流體可藉由分離或者衍生分流或一或多個組成；濃縮或者消耗一或多個組成；化學地反應或者物理地反應一或多個組成；加熱；冷卻；加壓等而從起始流得到。
本申請使用用語「壓力水平(pressure level)」及「溫度水平(temperature level)」以表示壓力及溫度的特徵，本發明意圖表示的是，在對應的設備中對應的壓力及對應的溫度不需要以精確的壓力值或精確的溫度值之形式來使用以實現本發明的觀念。然而，這樣的壓力及溫度通常在一定的範圍內變化，例如平均值兩側的±1%、±5%、±10%、±20%或甚至±50%。對應的壓力水平及對應的溫度水平可位在不相交的範圍中或者位在重疊的範圍中。特別是，壓力水平將包含，例如，藉由冷卻的效應而導致的不可避免的壓力損失或預期的壓力損失。溫度水平同樣也是如此。賦予為巴(bar)的壓力水平係為絕對壓力。
「熱交換器(heat exchanger)」係用於間接傳送至少兩個例如以逆流通過彼此的流體之間的熱，例如較暖的、加壓的氣體流體與一或多個較冷的液體流體。熱交換器可從單個熱交換部分而形成，或者從並聯及/或串聯連接的數個熱交換部分而形成，例如，由一或多塊的熱交換器板所組成。 熱交換器包含「通道(passage)」，其配置為以熱交換表面來分離流體管道(channel)。
「液體分離器(liquid separator)」或「分離槽(separation vessel)」係為容器，其中所謂冷凝液的液體係從氣體流或兩相流而分離出(其係作為液體部分地存在，並部分地以氣態形式存在)。在以氣態形式殘留的餾分可至少部分地以氣態形式從液體分離器(通常從較高的區域，「頂部(top)」)移除的同時，冷凝液可至少部分地以液態形式從液體分離器(通常從較低的區域，「貯槽(sump)」)抽出。
在本文所使用的用語中的「蒸餾塔(distillation column)」為分離單元，其佈置成至少部分地分離物質(流體)的混合物，其以氣態形式或液態形式；或者以具液態組成及氣態組成的兩相混合物之形式來供應，也選擇性地在超臨界的狀態，在上述的意思中，即從物質的混合物中產生純物質或物質的混合物，其與物質的混合物相比，係為富集或耗乏，或富含或缺乏至少一個組成。蒸餾塔由分離技術的領域來說係為充分已知的。通常，蒸餾塔係配置為圓柱形的金屬容器，其配備有配件如多孔板或者結構的填充物或非結構的填充物。蒸餾塔特別地表示液態餾分在底部分離的特徵，底部也稱為貯槽。在本文稱為貯槽液體的液態餾分係藉由貯槽蒸發器的裝置在蒸餾塔中加熱，使得一些貯槽液體在蒸餾塔內以氣態形式連續地蒸發及上升。蒸餾塔通常也提供有所謂的頂部冷凝器，向其進料濃縮於蒸餾塔上部的氣體混合物，或者在本文也稱為頂部氣體之對應的純氣體中的至少一些，係部分地液化以形成冷凝液，並作為液態回流在蒸餾塔的頂部加入。 從頂部氣體得到的一些冷凝液可使用在別處。
與蒸餾塔相比，「吸收塔(absorption column)」通常不具有貯槽蒸發器。吸收塔由分離技術的領域來說一般也為已知的。吸收塔用於在相逆流中的吸收，且因此也稱作逆流塔。在逆流吸收中，釋放的氣相向上流動通過吸收塔。在頂部加入並在底部抽出的吸收的溶液相流經計數器(counter)至氣相。氣相係以溶液相來「洗滌(wash)」。在對應的吸收塔中， 通常亦提供有配件，其確保逐步地相接觸(板、噴霧區、旋轉板等)或恆相接觸(未調節的填料澆鑄(pouring of filling)、填充物等)。在這種類型的吸收塔頂部，得到了可作為「頂部產物(top product)」而從塔抽出的氣態流體。在吸收塔的貯槽中，分離出可作為「貯槽產物(sump product)」而抽出的液體。在吸收塔中，氣相係消耗一或多個進入貯槽產物的組成。稱為「C2吸收器」或「吸收器」的裝置，其係使用在用於分離C2-流體的常規設備，也為吸收塔。其具有一些上述的基礎，並在前面提到的條件下操作。 除了(主)蒸餾塔，吸收器是存在的，其中在一邊的甲烷及在另一邊的C2烴類(主要地乙烷、乙烯及選擇性地乙炔)係彼此分離。C2吸收器基本上作為用於含氫及甲烷的混合物之上游分離。
用於蒸餾塔及吸收塔的設計及具體構造可參照關於這個主題的教科書(例如參見薩特勒，K.：Thermische Trennverfahren：Grundlagen、Auslegung、Apparate，「熱分離法：原理、設計、設備」，2001年第3版，Weinheim，Wiley-VCH)。
本發明的優點
本發明從用於分離烴類之混合物的習知方法開始，烴類基本上含有具2個碳原子的烴類還有甲烷及氫。如同先前所說明的，這種烴類混合物也稱為C2-餾分、C2流體等。如同前面所提到的，這類的方法使用其中甲烷及C2烴類與彼此分離的蒸餾塔來進行。在根據本發明的方法中，還得到富含氫的流體。
在這種類型的方法中，來自烴類混合物的流體係在第一壓力水平下，從第一溫度水平，經由二或多個中間的溫度水平，至第二溫度水平而逐步地冷卻。在中間的溫度水平中的每一個，冷凝液係從流體中形成。這些都在本文稱為「第一冷凝液(first condensates)」。
在本申請的範疇內，其中指出的是「來自流體的液體(fluid from a stream)」或「來自烴類混合物的液體(fluid from a hydrocarbon mixture)」係以任何方式處理，這意味著，例如，使用所有的流體、衍生自起始液體的液體，或者從對應的液體中形成的流體之分流。在前述的步驟中，特別是冷凝液及以氣態形式殘留的餾分係從對應的液體中形成。以氣態形式殘留的餾分係冷卻至下一個溫度水平(中間的溫度水平，或最後地第二溫度水平)。
在第二溫度水平下係以氣態形式來保持的來自烴類混合物的液體，亦即並未以第一冷凝液的形式而得到的來自C2-烴類混合物的液體，係在第一壓力水平下進料至在其頂部供應有液態回流的C2吸收器。冷凝液(在本文稱為「第二冷凝液(second condensate)」)係從C2吸收器的貯槽中抽出，而氣體頂流係在C2吸收器的頂部抽出。後者流體主要地含有甲烷及氫。因此，分離成冷凝液及殘留的氣體餾分也在此處進行。
來自C2吸收器頂部的氣體頂流的液體係冷卻至第三溫度水平，且同樣地在第一壓力水平下傳送至氫分離器。氫分離器係為另一種液體分離器，但這一個在甚至更低的溫度下操作，例如，在-150℃溫度的這種情況下。在所述的34巴至35巴的壓力，並在提到的溫度下，液態富含甲烷的餾分係形成在氫分離器的底部。氣態富含氫的流係保留在頂部，其形成本方法的其中一種產物。
根據本發明，冷凝液的液體係在氫分離器中得到，並在本申請案的範疇內稱為「第三冷凝液(third condensate)」，其係使用作為在C2吸收器頂部加入的回流。
因此本發明不同於先前技術，特別是在來自氫分離器的貯槽的富含甲烷的第三冷凝液係使用作為上面提到的C2吸收器中的回流，而不使 用在蒸餾塔中的使用頂部冷凝器所得到的富含甲烷的液體流。與習知方法相比，本發明因此使得有可能省去泵，其用於傳送來自蒸餾塔或來自其頂部之對應的液體流至C2吸收器上的進料點。氫分離器與C2吸收器之間的任何壓力差可藉由重力作用來克服，藉由將氫分離器配置在高於C2吸收器之最短距離地足夠的高度。因此來自氫分離器的第三冷凝液純粹藉由重力而向下流動至C2吸收器，且從而克服了壓力差。
使用根據本發明的解決方案幾乎不改變對應的系統之材料及熱平衡，且就作為一個整體的過程並不承擔任何其他的效果。本發明使得可能降低投資成本，並簡化設備的操作。特別是，這關於備用泵的啟動及備用。整體來說，增加了設備的可用性：可根據本發明部分地省去的泵及其他設備及機器，係受到更大的應力及磨損。結果其比不具可動部分的組件更容易故障，並因此更頻繁地損壞或需要更多的維護。偶爾，由於故障及計劃的維修，必須關閉工廠的大部分或區域，其結果是整個工廠可變成無法使用。
在本發明的範疇內，完全可省略常規地提供的用於液態甲烷之所謂的「冷泵(cold pump)」。因此提高了可用性，並簡化了其中根據本發明合併了分離單元之烯烴設備的操作。此外，投資成本係藉由節省了一對泵而減少，調整係簡化並減少，以及特定的塔部分可被縮短為減少滯留量需求的結果：如同習知的，例如，用於液態甲烷的泵一定不能乾運轉，因此必須一直提供用於泵作用的最小量液體。通常必須足夠用於四分鐘至五分鐘的這個量，係稱為「滯留量(hold-up)」。在閥中，如果發生了所謂的氣體失效(gas breakthrough)，因為並不會損壞到閥，而有較少的滯留量或根本沒有。
因此，在根據本發明的方法中，使用作為回流的第三冷凝液的流 體僅藉由重力的作用而從氫分離器傳送至C2吸收器。「僅藉由重力的作用(solely by the action of gravity)」之傳送在無泵的使用下發生，而具有上面說明的優點。特別是，對應的氫分離器可合併在使用的C2吸收器的頂部中，例如以液體密封板的形式。在這種情況下，可適應所使用的調節。 用於對應的氫分離器之填充水平(fill level)調節在這種情況下係藉由溫度調節來取代。
在根據本發明的方法中，第一冷凝液的流體及第二冷凝液的流體係從第一壓力水平降壓至低於第一壓力水平的第二壓力水平，並進料至在第二壓力水平下操作的蒸餾塔；而在這個蒸餾塔中，至少一個基本上由具兩個碳原子的烴類組成的液體流，及一個基本上由甲烷組成的液體流係從蒸餾塔得到與抽出。由於基本上由甲烷組成的液體流不必藉由泵的裝置來加壓，以便作為回流加入至C2吸收器，根據本發明的方法證明了在這方面特別地有利。
如同所提到的，蒸餾塔係操作在根據本發明的方法中，比C2吸收器或氫分離器更低的第二壓力水平。因此，沒有對應的泵，其將不可能從蒸餾塔的頂部進料液體至C2吸收器。如在開始時提到的，進料流的冷卻、C2吸收器的操作及氫分離器的操作在約35巴，通常更在30巴至40巴(第一壓力水平)下發生；而蒸餾塔係在較低的壓力下操作，即在約28巴至34巴，或者30巴至32巴(第二壓力水平)，第二壓力水平係永遠低於第一壓力水平。
有利的是，使用作為回流的第三冷凝液的流體的量被調整，以便對應於從蒸餾塔抽出的基本上由甲烷組成的液體流的量。因此設備可進一步在沒有任何限制下操作；而不會改變特徵值。
有利的是，從蒸餾塔抽出的液體流中的液體係至少使用以將烴類 混合物的液體從第一溫度水平，經由中間的溫度水平，至第二溫度水平而冷卻。這使能有效冷卻對應的液體。
有利的是，來自氫分離器的氣態富含氫的流中的液體也使用以將烴類混合物的液體從第一溫度水平，經由中間的溫度水平，至第二溫度水平而冷卻，並將從C2吸收器的頂部的氣體頂流的液體冷卻至第三溫度水平。
根據本發明的方法係特別地適用於分離烴類混合物，烴類混合物係由藉由蒸汽裂解程序的方法所萃取的裂解氣體而得到。
本發明亦關於一種對應的分離單元。分離單元係設計以分離烴類混合物，其基本上由具兩個碳原子的烴類還有甲烷及氫組成，並包含蒸餾塔、C2吸收器及氫分離器。對於這種類型的設備的其他構件，在上文中所提供的說明而進行參照。
本發明及本發明的實施例係參照所附圖式來說明。
A、B、D、E、a、b、c、d、e、f、g、h、i、k、l、m、n、o、p‧‧‧流體
r‧‧‧液態回流
C‧‧‧裂解氣體
C2-、C2、C3、C3+、C4、C4+、C5+‧‧‧餾分
S‧‧‧蒸汽裂解程序
S1、S2、S3‧‧‧裂解爐
1、2、3、4‧‧‧熱交換器
5、6‧‧‧液體分離器
7‧‧‧C2吸收器
8‧‧‧氫分離器
9‧‧‧泵
10‧‧‧蒸餾塔
11‧‧‧貯槽蒸發器
12‧‧‧頂部冷凝器
13‧‧‧區域
20‧‧‧處理程序
30‧‧‧分離程序
31、32、33、34、100、200‧‧‧分離單元
41、42‧‧‧加氫處理程序
第1圖係為顯示用於生產烴類的方法之示意性流程圖。
第2圖係為顯示根據先前技術用於分離烴類混合物之分離單元之示意圖。
第3圖係為顯示根據本發明的實施例用於分離烴類混合物之分離單元之示意圖。
在圖式中，為了清楚起見，對應的元件已賦予相同的參考符號，且不重複地說明。
第1圖係為顯示根據先前技術生產烴類的方法之過程之示意性流程圖。提供了蒸汽裂解程序S，其可使用一或多個裂解爐S1至裂解爐S3來進行。僅裂解爐S3的操作係在下文描述；其他的裂解爐S1及裂解爐S2可以對應的方式來操作，也可省略。
裂解爐S3以作為爐進料的流體A來加料(charge)，且這可至少部分地為從設備外的來源所提供的所謂的新鮮進料，且可在過去部分地為在方法本身中得到的所謂的循環流，如同下面所解釋的。其他的裂解爐S1及裂解爐S2也可以對應的流體來加料。不同的流體也可進料至不同的裂解爐S1至裂解爐S3，一種流體可分配在數個裂解爐S1至裂解爐S3之間，或是數種分流可合併以形成一種合併流，其係例如作為流體A而進料至裂解爐S1至裂解爐S3中的一個。
如蒸汽裂解程序S中的蒸汽裂解的結果，得到了原料氣體流體B，其具有偶爾地係已經在此點稱為的裂解氣體流。原料氣體流體B係以一系列的處理程序20之處理階段(未示出)來處理，進行所謂的油淬火，例如，預分餾、壓縮、進一步的冷卻及乾燥。
對應地處理的流體B，實際的裂解氣體C，係接著進行分離程序30。如同上文所說明的，在此程序中得到了一些餾分，其係根據主要地含有的烴類之碳原子數來命名。在第1圖中所示的分離程序30係根據「首先去乙烷塔(Deethanizer First)」的原則來操作。
普通技術人員將熟悉許多的其他程序變體，例如，從上文提到的烏爾曼工業化學百科全書中的文章「乙烯」，其特別地不同於裂解氣體C的製備及/或所使用的分離程序。其明確地指出的是本發明也可使用在，例 如，「首先去甲烷塔(Demethanizer First)」程序中。
在分離程序30中的C2-餾分，其可主要地含有甲烷、乙烷、乙烯及乙炔，且特別是更含有氫，C2-餾分首先以氣態形式從分離單元31中的裂解氣體C分離出。作為整體的C2-餾分係進行加氫處理程序41，以轉化目前的乙炔成乙烯。然後甲烷CH4及氫H2在C2-分離單元32中從C2-餾分陸續分離出或者一起分離出，並使用作為，例如燃料氣體。本發明特別地關於同樣地在下列圖式中以部分示意圖繪示的分離單元32。
殘留的C2餾分係在C2分離單元35中分離成乙烯C2H4及乙烷C2H6。後者也可在一或多個裂解爐S1至裂解爐S3中作為循環流體D而再次進行蒸汽裂解程序S。在示出的實施例中的循環流體D及循環流體E係加入至流體A。循環流體D及循環流體E以及流體A也可輸送到不同的裂解爐S1至裂解爐S3中。
在分離單元31中殘留的液體C3+餾分係傳送至分離單元33(所謂的去丙烷塔)。在分離單元33中的C3餾分係從C3+餾分中分離出，並進行加氫處理程序42，以反應C3餾分中所含有的丙炔以形成丙烯。然後C3餾分係在C3分離單元36中分離成丙烯C3H6及丙烷C3H8。後者也可個別地或者與其他流在一或多個裂解爐S1至裂解爐S3中作為循環流體E再次進行蒸汽裂解程序S。
在分離單元33中殘留的液體C4+餾分係傳送至第四分離單元34(所謂的去丁烷塔)。在分離單元34中的C4餾分係以氣態形式從C4+餾分中分離出。殘留了液體C5+餾分。
將理解的是，所有描述的餾分也可進行合適的後處理步驟。例如，1,3-丁二烯可從C4餾分中分離出。此外，可使用附加的循環流，其可類似於循環流體D及循環流體E來進行蒸汽裂解程序S。
第2圖係為顯示根據先前技術用於分離烴類混合物之分離單元之示意圖。分離單元通常係為指定的分離單元200，並設計以分離基本上由具2個碳原子的烴類、甲烷及氫(即C2-餾分)組成的烴類混合物。C2-餾分以流體a的形式進料至分離單元200。
分離單元200包含第一熱交換器1、第二熱交換器2、第三熱交換器3及第四熱交換器4。流體a首先通過第一熱交換器1並在其中冷卻。 然後其進料至第一液體分離器5。進行在第一熱交換器1中的冷卻，使得液體冷凝液在第一液體分離器5中分離出。這種冷凝液係在第一液體分離器5的底部作為流體b而抽出。流體b的進一步的使用係在下文描述。
在第一液體分離器5中以氣態形式殘留的流體a的餾分係作為流體c通過第二熱交換器2，然後進料至第二液體分離器6，在本文，同樣液體冷凝液係在底部分離出並以流體d的形式而抽出。仍然以氣態形式殘留的流體c的餾分係作為流體e在第三熱交換器3中進行冷卻並進料至C2吸收器7。液體冷凝液也在C2吸收器7的貯槽中分離出，並作為流體f抽出。此外，其來源將在下文描述的流體m係加入至C2吸收器7的頂部。 從C2吸收器7的頂部抽出的頂部氣體係以流體g的形式來通過第四熱交換器4，且然後進料至氫分離器8。
在氫分離器8的底部分離出富含甲烷的冷凝液，其係作為流體i抽出，並以相反的順序及方向來通過第四熱交換器4至第一熱交換器1。 來自氫分離器8頂部的富含氫的頂部氣體的流體h也以這種順序及方向通過第四熱交換器4至第一熱交換器1。
圖式特別地簡化的是，其並沒有顯示其中運載特定的流，例如流體i及流體h的管之間的交互關聯。例如，這種類型的交互關聯可使得可能將特定量的流體h與流體i混合。圖式也不顯示基本上用來啟動對應的 設備的管。例如，在分離單元200中，其可設想不在啟動期間在C2吸收器7的頂部加入流體m，但以與流體i相同的方式來通過第四熱交換器4至第一熱交換器1。
分離單元200進一步包含以貯槽蒸發器11(未詳細描述)來操作的蒸餾塔10，其熱交換器係例如以來自設備的其他部分的丙烯流來操作。蒸餾塔10進一步包含頂部冷凝器12，其操作係在下文描述。
作為流體a、流體c及流體e的連續冷卻的結果，據此所得到的冷凝液，其以流體b、流體d及流體f的形式得到，含有不同量的具兩個碳原子的烴類及甲烷。特別是，流體f具有比流體d較高的甲烷含量，而流體d具有比流體b較高的甲烷含量。
因此流體b、流體d及流體f係在不同的高度進料至蒸餾塔10；蒸餾塔10包含介於板之間的適用這種目的之進料裝置，其在本文以高度地概略的形式來顯示。
從蒸餾塔10的頂部抽出流體k，並在頂部冷凝器12的冷凝室中液化。液化的流係在蒸餾塔10頂部的區域13中分離成液相及氣相。氣相進入蒸餾塔10的氣體空間，並在蒸餾塔10的頂部與更多的頂部氣體合併。 氣體流體1可從區域13中抽出，並與第四熱交換器4的下游，先前提到的流體i合併。流體1主要地含有甲烷。
對應的富含甲烷的液體流體m也可從區域13抽出。流體m係藉由泵9的裝置(所謂的冷泵)而供應至第四熱交換器4的暖端(warm end)，並在第四熱交換器4中冷卻。然後，如同先前所提到的，其在C2吸收器7的頂部加入。蒸餾塔10的頂部冷凝器12可以從作為製冷劑的設備的其他部分之流體n來加料。這可例如為乙烯流。
在蒸餾塔10的貯槽中，分離出液體冷凝液，其基本上由具兩個 碳原子的烴類來組成(且因此係為所謂的C2餾分)。冷凝液以流體o的形式抽出，在第一熱交換器1中加熱，且然後進料至例如另一個分離單元。 如同在開始時所提到的，泵係為有問題以操作用於低溫介質如液態甲烷，並在操作期間需要更加注意。在圖2中所示出的分離單元200中，這特別地適用於甲烷泵9。
在第2圖中所示出的分離單元200中，在C2吸收器頂部進料的流體m的量，係以蒸餾塔10的區域13中之對應的冷凝液的填充水平為基礎來調節。在頂部冷凝器12中蒸發的製冷劑(流體n)的壓力係以蒸餾塔10中所測量到的溫度為基礎來調節。以流體n的形式之進料的製冷劑的量係以頂部冷凝器12中的填充水平為基礎來調節。
第3圖係為顯示根據本發明的一個實施例的分離單元100之示意圖。分離單元100包含在第2圖中所示出的分離單元200的基本組件。這些將不再次描述。
然而，與第2圖中所示出的分離單元100相反，此處省略了泵9。 此外，流體m未在C2吸收器7的頂部加入，但與來自甲烷分離器8的貯槽的流體i合併以形成流體p。而不是如同前面僅有流體i，流體p係以先前所描述的順序來通過第四熱交換器4至第一熱交換器1。
然而，在與流體m合併之前，分流體r係特別地從流體i分支出，並在C2吸收器7的頂部加入，而不是流體m(參見第2圖的分離單元200)。 如同在第3圖中示意性地示出的，如果至少用於流體1進入到C2吸收器7的進料點係佈置成低於用於流體i從氫分離器8的移除點時，在氫分離器8中產生的冷凝液可藉由重力作用而作為回流以限制的流量通過在C2吸收器7之上的對應的閥(未賦予參考符號)。來自氫分離器8的冷凝液的量以流體r的形式來加入至C2吸收器的頂部，有利地對應至以流體m的形 式從蒸餾塔10抽出的甲烷的量，並藉由其來取代以在第四熱交換器4中產生冷回流。因為僅有產生的低壓水平需要對應地供應第四熱交換器4，可省略甲烷泵9。

Claims (8)

  1. 一種使用蒸餾塔(10)以分離含氫之烴類混合物(C2-)之方法，該烴類混合物(C2-)除了氫，基本上含有具兩個碳原子的烴類及甲烷，其中：該烴類混合物(C2-)的流體(a,c,e)係在一第一壓力水平下，從一第一溫度水平，經由二或多個中間的溫度水平，至一第二溫度水平而逐步地冷卻，一第一冷凝液(b,d)係在該中間的溫度水平中的每一個從該流體(a,c,e)中分離出，在該第二溫度水平下保持氣態的該烴類混合物(C2-)的流體(e)，其係在該第一壓力水平下進料至向其頂部加入一液態回流(r)的一C2吸收器(7)，其中一第二冷凝液(f)係從該C2吸收器(7)的貯槽中抽出，而一氣體頂流(g)係在該C2吸收器(7)的頂部抽出，該氣體頂流(g)主要包含甲烷及氫，來自該C2吸收器(7)的頂部之該氣體頂流(g)的流體係冷卻至一第三溫度水平，並在該第一壓力水平下傳送至一氫分離器(8)，其中富含甲烷的一第三冷凝液(i)係從該氣體頂流(g)的流體中分離出，留下氣態富含氫的流(h)，以及該第一冷凝液(b,d)的流體及該第二冷凝液(f)的流體係從該第一壓力水平降壓至低於該第一壓力水平的一第二壓力水平，並進料至在該第二壓力水平下操作的該蒸餾塔(10)，其中在該蒸餾塔(10)中得到至少一液體流(o)及一液體流(m)，並從該蒸餾塔(10)中抽出，該液體流(o)基本上由具兩個碳原子的烴類組成，該液體流(m)基本上由甲烷組成，其中，在該C2吸收器(7)的頂部加入之該液態回流(r)係從該第 三冷凝液(i)的流體中形成，該第三冷凝液(i)的流體在該氫分離器(8)中從該C2吸收器(7)頂部的該氣體頂流(g)的流體中分離出，且僅藉由重力作用而從該氫分離器(8)傳送至該C2吸收器(7)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中選擇了使用作為該液態回流(r)之該第三冷凝液(i)的流體的量，以便對應至從該蒸餾塔(10)所抽出的該液體流(m)的量，該液體流(m)基本上由甲烷組成。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中從該蒸餾塔(10)抽出的來自該液體流(m)的流體，係至少用於冷卻該烴類混合物(C2-)的該流體(a,c,e)，從該第一溫度水平，經由該中間的溫度水平，至該第二溫度水平。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中來自該氫分離器(8)的氣態富含氫的流(h)中的流體係用於從該第一溫度水平，經由該中間的溫度水平，至該第二溫度水平來冷卻該烴類混合物(C2-)的該流體(a,c,e)，並從該C2吸收器(7)的頂部冷卻該氣體頂流(g)的流體至該第三溫度水平。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其係用於分離從一裂解氣體中得到的該烴類混合物(C2-)，該裂解氣體藉由一蒸汽裂解程序(S)的方法而得到。
  6. 一種分離單元(100)，其係設計以分離含氫之烴類混合物(C2-)，該烴類混合物(C2-)除了氫，基本上含有具兩個碳原子的烴類及甲烷，並包含至少一蒸餾塔(10)、一C2吸收器(7)及一氫分離器(8)，且該蒸餾塔(10)、該C2吸收器(7)及該氫分離器(8)係設 計以：在一第一壓力水平下，從一第一溫度水平，經由二或多個中間的溫度水平，至一第二溫度水平，逐步地冷卻該烴類混合物(C2-)的流體(a,c,e)，並在該中間的溫度水平中的每一個從該流體(a,c,e)中分離出一第一冷凝液(b,d)，在該第一壓力水平下，進料在該第二溫度水平下保持氣態的該烴類混合物(C2-)的流體(e)至該C2吸收器(7)，以在頂部加入一液態回流(r)至該C2吸收器(7)，並從該C2吸收器(7)的貯槽中抽出一第二冷凝液(f)，而在該C2吸收器(7)的頂部抽出一氣體頂流(g)，該氣體頂流(g)主要包含甲烷及氫，從該C2吸收器(7)的頂部冷卻該氣體頂流(g)的流體至一第三溫度水平，並在該第一壓力水平下傳送該氣體頂流(g)的流體至該氫分離器(8)，且在其中從該氣體頂流(g)的流體中分離出富含甲烷的一第三冷凝液(i)，留下氣態富含氫的流(h)，以及從該第一壓力水平降壓該第一冷凝液(b,d)的流體及該第二冷凝液(f)的流體至低於該第一壓力水平的一第二壓力水平，並進料該第一冷凝液(b,d)的流體及該第二冷凝液(f)的流體至該蒸餾塔(10)，以在該第二壓力水平下操作該蒸餾塔(10)，以在該蒸餾塔(10)中得到及從該蒸餾塔(10)中抽出至少一液體流(o)及一液體流(m)，該液體流(o)基本上由具兩個碳原子的烴類組成，該液體流(m)基本上由甲烷組成，其中，提供了該蒸餾塔(10)、該C2吸收器(7)及該氫分離器(8)，係設計以從該第三冷凝液(i)的流體(e)中形成在該C2吸收器(7)的頂部加入的該液態回流(r)，該第三冷凝液(i)的流體在該氫分 離器(8)中從該C2吸收器(7)頂部的該氣體頂流(g)的流體中分離出，且僅藉由重力作用而從該氫分離器(8)傳送至該C2吸收器(7)。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之分離單元(100)，其係設計用於進行根據申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之方法。
  8. 一種烯烴設備，其係設計以使用至少一裂解爐(S1-S3)來進行一蒸汽裂解程序(S)，該裂解爐(S1-S3)具有設計以從至少一個該蒸汽裂解程序(S)的裂解氣體(C)的流體中回收一烴類混合物(C2-)之裝置，該烴類混合物(C2-)基本上由具兩個碳原子的烴類還有甲烷以及氫組成，其中藉由至少一個如申請專利範圍第6項或第7項所述之分離單元(100)，其係設計以分離該烴類混合物(C2-)。
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