TWI639582B - 用於分離出烴類混合物之方法、分離系統、蒸汽裂解系統及用於改裝蒸汽裂解系統之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種用於分離烴類混合物(C)之方法，烴類混合物(C)係至少部分地藉由蒸汽裂解(10)而得到，且烴類混合物(C)至少含有具有一個、兩個及三個碳原子的包含乙烷及乙烯的烴類，第一餾分(C2+，C2-)最初係藉由至少部分地分離其他組成而從烴類混合物(C)得到，餾分含有先前包含在烴類混合物(C)中的具有兩個或更多個碳原子的烴類的主要部分，或是先前包含在烴類混合物(C)中的具有兩個或更少個碳原子的烴類的主要部分，進一步的餾分(C1，C2，C2H4，C3+，C2H6)隨後從第一餾分(C2+，C2-)得到。包含乙烷的餾分(R，S)係由烴類混合物(C)中平行於或下游於其他組成的至少部分分離而分離出，以降低第一餾分(C2+，C2-)中的乙烷含量至小於25%的量，包含乙烷的餾分(R，S)在具有兩個碳原子的其他烴類中係為不足的或不存在。本發明進一步有關於一種分離系統(30)、一種相應的蒸汽裂解系統及一種用於改裝蒸汽裂解系統的方法。

Description

用於分離出烴類混合物之方法、分離系統、蒸汽裂解系 統及用於改裝蒸汽裂解系統之方法
根據申請專利範圍獨立項之序言，本發明係有關於一種用於分離烴類混合物之方法、相應的分離系統、包含此型分離系統的蒸汽裂解系統、以及用於改裝蒸汽裂解系統之方法。
用於蒸汽裂解烴類的方法及裝置為習知的，且舉例來說係在烏爾曼工業化學百科全書中(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)的條目「乙烯」中描述，於2007年4月15日在線上發佈(online)，DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub2。
蒸汽裂解方法係在管式反應器中以工業規模進行，其原則上可裝載從乙烷到瓦斯油的複數種烴類及烴類混合物，高達通常600℃的沸點(已知作為爐進料)。反應管或在相同或相當的裂解條件下操作的反應管的群組(見下文)，或甚至任選地在整體的均勻裂解條件下操作的管式反應 器，在下面被表示為「裂解爐」。因此，本文中所見的用法，裂解爐是用於暴露爐進料於相同或相當的裂解條件的蒸汽裂解的結構單元。用於蒸汽裂解的系統可包含此型的一或多種裂解爐。
各別爐進料係至少部分地在蒸汽裂解期間於裂解爐或熔爐中反應，以得到粗產物氣體。複數個裂解爐中的粗產物氣體可合併，如參照第1A圖及第1B圖更詳細地敘述，其經受一系列的後處理步驟。此型的後處理步驟最初包含處理粗產物氣體，例如藉由淬火(quenching)、冷卻及乾燥，使得到裂解氣體。偶爾粗產物氣體也被稱為裂解氣體，反之亦然。
裂解氣體是包含各種鏈長及結構的烴類的烴類混合物。為從裂解氣體得到所需的產品，其因而必須被分離。對於本目的之各種方法在本領域中係為已知的，並舉例來說在上述的烏爾曼工業化學百科全書中的條目「乙烯」中被詳細地描述。用於處理裂解氣體之方法舉例來說亦在美國專利案US 5,372,009A及US 5,361,589A中揭露。
亦如下面所描述，在蒸汽裂解系統中，一或多個裂解爐的爐進料一般係由從外部供給之一或多種新鮮進料、以及從裂解氣體分離出的一或多種再循環流或再循環餾分所組成。
裂解氣體的組成尤其取決於各自使用的爐進料的組成。使用於爐進料中的新鮮進料或多個進料愈富含乙烷，則裂解氣體也將包含更多乙烷。因此，比起若使用低乙烷的烴類混合物如石腦油，若使用富含乙烷的烴類混合物，在裂解氣體中會再次發現更高比例的乙烷。
然而，於經濟理由上使用富含乙烷的烴類混合物可能為期望的。在天然氣生產期間這些係大量的積聚，尤其是以液化天然氣(natural gas liquids,NGLs)的形式，並可藉由蒸汽裂解而轉化成有用的產品。同樣適用於以水力壓裂法所提供的相對富含乙烷的頁岩氣。
由於在裂解氣體中相對高的乙烷含量僅可能以相當大的額外建構費用在隨後的分離期間進行處理，設置專門用於處理無乙烷的新鮮進料如石腦油的蒸汽裂解系統無法輕易地轉化含有不可忽略的乙烷量的一或多種新鮮進料。
例如，在這種情況下必須提供多系列的分離單元，或者必須以相當大的努力來增加多系列分離單元的容量。
當然，這種類型的問題，不僅會發生在若傳統的新鮮進料如石腦油係完全地以更多的富含乙烷之新鮮進料所取代時，而是亦會發生在若更多的富含乙烷之新鮮進料僅僅部分地被使用時。這使可能實現的任何經濟優點無效化。本發明旨在補救這種情況。
在本發明的上下文中，所述目的係藉由一種具有申請專利範圍獨立項的特徵之用於分離烴類混合物之方法、相應的分離系統、包含此型分離系統的蒸汽裂解系統、以及用於改裝蒸汽裂解系統之方法來實現。較佳的結構形成了申請專利範圍附屬項及下列描述的專利標的。
在敘述本發明的特徵及優點之前，將說明基本原理及所使用的術語。
本文中，已經在上面使用的術語「爐進料(furnace charge)」表示提供至一或多個裂解爐中的一或多個液體及/或氣體流。如在下面所描 述，藉由此型的蒸汽裂解方法所獲得的流體也可以反饋到一或多個裂解爐中，並再次用作為爐進料。如所描述的，從乙烷到瓦斯油(gas oil)的複數種烴類及烴類混合物，高達通常600℃的沸點，係適合作為爐進料。如所述的，本發明主要係有關於包含具有相對高的乙烷含量的新鮮進料的爐進料的使用。
如所述的，此型的「新鮮進料(fresh charge)」係從系統外部供給，且例如從一個或多個石油餾分、具有二至四個碳原子的包含乙烷的天然氣成分、及/或天然氣液體所得到。爐進料也可以由一或多種的「再循環流(recycled streams)」所組成，換句話說，是產生在其系統本身裡，並反饋至一個相應的裂解爐的流體。爐進料也可由一或多種新鮮進料與一或多種再循環流的混合物所組成。
在本文可見之用法中，「蒸汽裂解系統(steam cracking system)」包含以相同或不同裂解條件所操作的一或多種裂解爐，並可裝載有相同或不同的爐進料，而設置以分離出得到的裂解氣體的「分離系統(separation system)」典型地包含一系列的蒸餾塔，並設置以在所獲得的烴類的沸點的基礎上分離裂解氣體成複數個餾分。
在本領域中，縮寫被用於此型的餾分，指定主要地或專門地包含在每種情況中的烴類的碳數。因此，「C1餾分(C1 fraction)」是主要地或專門地包含甲烷的餾分(但按照慣例，有時也有氫，在這種情況下，其也可稱為「C1負餾分(C1minus fraction)」)。相對的，「C2餾分(C2 fraction)」主要地或專門地包含乙烷、乙烯及/或乙炔。「C3餾分(C3 fraction)」主要地包含丙烷、丙烯、丙炔及/或丙二烯。「C4餾分(C4 fraction)」主要地或 專門地包含丁烷、丁烯、丁二烯及/或丁炔，相應的異構物係根據C4餾分的來源潛在地以不同比例包含。同樣適用於「C5餾分(C5 fraction)」及更高的餾分。關於方法及/或關於術語，複數個此型的餾分亦可合併。例如，「C2正餾分(C2plus fraction)」主要地或專門地包含具有兩個或更多個碳原子的烴類，而「C2負餾分(C2minus fraction)」主要地或專門地含有具有一或兩個碳原子的烴類。
在本文所見之用法中，液體及氣體流在一或多種成分中可為富含的或缺少的，其中「富含(rich)」可意味著至少90%、95%、99%、99.5%、99.9%、99.99%或99.999%的體積莫耳濃度(molarity)、重量或體積的含量，而「缺少(low)」可意味著至多10%、5%、1%、0.1%、0.01%或0.001%的體積莫耳濃度、重量或體積的含量。術語「主要(predominantly)」是指至少有50%、60%、70%、80%或90%的含量，或對應於術語「富含(rich)」。在本文所見之用法中，液體及氣體流可進一步富化或消耗一或多種成分，這些術語相關於在得到液體或氣體流的起始混合物中之相應含量。液體或氣體流係「富化(enriched)」，如果其含有至少1.1倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、100倍或1000倍的含量，而液體或氣體流係「消耗(depleted)」，如果其含有至多0.9倍、0.5倍、0.1倍、0.01倍、或0.001倍的含量，含量係為與起始混合物比較的相應成分。
在本文所見之用法中，如果新鮮進料含有乙烷「不可忽略的量」，其具有超過例如5%、10%、20%、30%或40%的乙烷含量。原則上，純乙烷甚至可使用作為新鮮進料，例如連同其他較重的新鮮進料如石腦油一起。然而，通常此型的新鮮進料的乙烷含量的上限為90%、80%、70%、 60%或50%。例如，頁岩氣及天然氣液體係為含有不可忽略量的乙烷的新鮮進料。
在本申請案中，百分比可為體積、體積莫耳濃度或質量。壓力係給定為絕對壓力。
流體可「衍生(derived)」自另一個流體，例如藉由稀釋、濃縮、富化、消耗、分離或反應任何所需成分，藉由分離步驟，或者藉由與另外至少一個流體的組合。衍生的流體亦可藉由將起始流分成至少兩個支流而形成，在這種情況下，每個子流或甚至在另外一個流體後餘下之流體係被分離出，其係此型的衍生流體。
本發明的優點
本發明開始於一種用於分離至少部分地藉由蒸汽裂解所得到的烴類混合物的已知方法。如上所述，此型的烴類混合物係表示為裂解氣體或粗產物氣體，並經受一或多個處理步驟。烴類混合物至少包含具有一個、兩個及三個碳原子的包含乙烷及乙烯的烴類。如上所述，如果使用了含有不可忽略的乙烷的量的新鮮進料，則在蒸氣裂解期間，此型的裂解氣體中的乙烷的量會增加。
即使若主要含有乙烷的烴類混合物係被使用作為用於蒸汽裂解的爐進料，裂解氣體將含有具有多於三個碳原子的烴類。如上所述，傳統的新鮮進料，例如石腦油也未必完全被富含乙烷的新鮮進料所取代，故因為這個原因，過量的具有多於三個碳原子的烴類通常係包含在裂解氣體中。
因此，當在蒸氣裂解中使用了含有不可忽略的乙烷的量的新鮮進料時，被進行的分離並不一定定性上不同，但可能為定量上不同(換言之，關於待分離之餾分的各自比例)。
首先，本文表示為「第一餾分(first fraction)」的餾分係藉由至少部分地分離其他組成而從烴類混合物得到。如下列更詳細地敘述，先前技術區別了「首先脫甲烷塔(demethaniser-first)」與「首先脫乙烷塔(deethaniser-first)」的方法。一般而言，這些包含了最初藉由至少部分地分離其他組成而從烴類混合物中得到「第一」餾分，其含有原先包含在烴類混合物中的具有兩個或更多個碳原子的烴類的主要部分，或是含有先前包含在烴類混合物中的具有兩個或更少個碳原子的烴類的主要部分，若其先前通過脫甲烷塔，此第一餾分含有包含在烴類混合物中的具有兩個或更多個碳原子的烴類的主要部分，換句話說，較輕的組成(甲烷及若有適用的氫)被分離出。與此相反，若具有三個或更多個碳原子的烴類最初係在脫乙烷塔中從此型的烴類混合物中分離出來，則含有原先包含在烴類混合物中的具有兩個或更少個碳原子的烴類的主要部分的第一餾分會留下來。
如一般所習知的，由於在本文中存在於分離過程(脫甲烷塔或脫乙烷塔)的下游，本文表示為「第一餾分」之餾分在每一種情況下含有包含在原始烴類混合物(裂解氣體或粗產物氣體)中的乙烷的量的全部或主要部分，因此根據本發明的方法同時適於首先脫甲烷塔法，亦適用於首先脫乙烷塔法，以及這些方法的相應變化法。如已重複敘述的，如果使用了含有不可忽略的乙烷的量的新鮮進料，此乙烷的量會大幅地增加。
在這兩個首先脫甲烷塔法及首先脫乙烷塔法中，進一步的餾分隨後從所述的第一餾分中得到。這些進一步的餾分可以是包含變化的及/或均勻的鏈長及/或相同的實驗式及/或結構式的烴類的餾分。例如，此型進一步的餾分的典型例子將為乙烯及/或丁二烯，及/或為此型的系統取出及/或反饋至蒸氣裂解過程(再循環餾分)的變化及/或均勻鏈長的複數個烴類的餾分。此型的再循環餾分通常是從裂解氣體中分離出來的乙烷。
亦如已重複敘述的，當處理更多富含乙烷的新鮮進料時，以容量或分離過程而言，形成為用於處理低乙烷新鮮進料的一部分的蒸汽裂解系統的分離系統可能通常無法設置以處理在得到的烴類混合物中(裂解的或粗產物氣體)中相對高的乙烷量。
本發明提供了含乙烷的餾分也會至少部分地從原始烴類混合物中於其他成分的分離期間或之後分離出來，換句話說，在第一餾分形成期間或之後，特別是下游於脫甲烷塔，或是平行於或下游於脫乙烷塔，以使第一餾分中的乙烷含量減少到小於25%之方式。舉例來說，分離可在隨後得到進一步的餾分以前發生。如果分離發生在其他成分至少部分地從原始烴類混合物中分離期間，例如平行於此型的分離步驟，第一餾分形成具有相應減少的乙烷含量；如果分離發生在其下游，第一餾分的乙烷含量會減少。這種方式中，第一餾分的乙烷含量可例如適用於使用低乙烷新鮮進料時所得到的乙烷含量。當新鮮進料或多個進料改變時，這使得其能夠以除了本發明所提供的措施之大部分不變方式來進行操作分離系統。
換句話說，藉由根據本發明含有乙烷的餾分的分離之方法，第一餾分的乙烷含量係降低到這樣的程度，即使是現有的分離系統亦能夠 處理所述餾分。取代用於得到進一步的餾分的下游分離單元在容量上的增加，此為另外處理增加的乙烷量所必須的，根據本發明之方法使得增加的乙烷含量之比較簡單且具成本效益的減耗為可能的。
除了乙烷，含有乙烷的餾分可基於用於獲得第一餾分的方法含有進一步的成分。以這種方式，如果使用首先脫甲烷塔法，含有乙烷的此型餾分可例如含有具有三個或更多個碳原子的烴類。含有乙烷的餾分亦可主要地(以上定義的含義之內)由乙烷所組成。
在任何情況下，在上述的含義之內，主要含有乙烷的餾分在具有兩個碳原子的其他烴類中係缺少的，較佳地係為不存在的。具有兩個碳原子的此型其他烴類原子係從下游的分離步驟中的第一餾分中得到。例如，乙烯係包含最多為1.5%、1.0%、5000ppm、4000ppm或3000ppm。
根據本發明的方法包含特別是指明在用於實施該方法的分離系統中可接受的乙烷含量。當低乙烷的新鮮進料在進行時通常發生的值亦可使用於此型的規格。含有乙烷的餾分的量係據此適用。因此如所述，在第一餾分中的乙烷量減少到可與其連接之下游的裝置或分離單元耐受的乙烷含量之這樣的程度。這亦例如為小於20%、17%、15%、13%或10%的乙烷含量。
在主要含有乙烷的餾分被分離出之後，在第一餾分中的乙烷含量亦定義了其總量或體積流體，在這種方式中，其中此處「可接受的」乙烷的量也是取決於例如存在成分的對應液壓限制。氫化裝置，如示於附圖中，亦具有限制的最大通量，且因此乙烷的最大可接受量(其定義了各自流體的量或體積流)也不應超過此值。
如上所述，含有乙烷的餾分特別地亦可含有進一步的烴類，特別是微量的乙烯及乙炔及潛在的具有三個或更多個碳原子的其他烴類。以純乙烷的餾分或富含乙烷的餾分係隨後呈現之這樣的方式，這些可從含有乙烷的餾分中分離出來。
藉由蒸汽裂解來處理含有乙烷的餾分為有利的，至少部分地，這意味著相應的乙烷係通過所使用的蒸汽裂解系統作為再循環流體。
如以上所解釋，根據本發明的方法均適用於首先脫甲烷塔法及首先脫乙烷塔法。在首先脫甲烷塔法中，如先前所解釋，以從烴類混合物得到第一餾分，分離含有包含在所述混合物中的甲烷及氫的主要部分的餾分(換言之，C1負餾分被分離出)。因此，第一餾分含有包含在烴類混合物中的具有兩個或更多個碳原子的烴類的主要部分。
根據本發明的方法亦適用於所述的首先脫乙烷塔法。在此型的方法中，上游的粗產物氣體壓縮之後，烴類混合物係例如冷卻至-15至-30℃的溫度。非濃縮成分及累積的濃縮物係傳遞到脫乙烷塔，其中C2負餾分係從剩餘的C3正餾分中分離出來。在這種情況下，C2負餾分被表示為第一餾分。如所描述的，根據本發明含有乙烷的餾分係從此分離出來。然而，其亦可平行於脫乙烷塔而分離出。得到的C2負流體通常係經受C2氫化反應，其中乙炔與過量的氫氣反應。由於根據本發明，一些乙烷已在這一點上分離出，故因為其純粹量(sheer amount)，而不特別妨礙氫化過程。
作為氫化結果的無乙炔的C2負流體係隨後冷卻並部分濃縮，直到在一方面的氫氣及在另一方面的剩餘烴類(甲烷、乙烷及乙烯)基本上係彼此分離。主要含有甲烷、乙烷及乙烯之得到的濃縮物隨後送入甲 烷塔中，其中C2烴類係從甲烷分離出來。作為根據本發明的乙烷的部分先前分離之結果，於此型甲烷塔之上游，於此亦有較小的待處理體積。
在所述的甲烷塔中，得到了被送入C2分離器之液體乙烷/乙烯混合物，其中乙烷基本上係從乙烯分離出來。因為根據本發明的乙烷的部分移除，於此亦有較小的待處理體積。
此型的分離系統包含第一分離單元，係設置成藉由至少部分地分離其他組成而最初從烴類混合物得到第一餾分，所述的餾分含有先前包含在烴類混合物中具有兩個或更多個碳原子的烴類的主要部分或是先前包含在烴類混合物中具有兩個或更少個碳原子的烴類的主要部分。提供了設置成隨後從第一餾分得到進一步的餾分之擴充分離單元。根據本發明，分離系統包含附加分離單元，附加分離單元係設置以在由烴類混合物中的至少部分其他組成的分離期間或之後分離出含有乙烷的餾分，以降低第一餾分中的乙烷含量至小於25%的量。主要含有乙烷的此餾分的性質係詳細的在上面描述。
附加分離單元可以是蒸餾塔的形式，其較佳地包含60至120個，例如70至100個，特別是80至90個塔板。這個尺寸對於首先脫甲烷塔法是特別合適的。被有利地使用的操作壓力及操作溫度係基於處理的環境及到各分餾序列的入口點而定。
有利的是，此型分離系統係設置用於執行如上所述的方法。
本發明亦有關於一種蒸汽裂解系統，其包含設置用於製備烴類混合物之至少一個裂解爐，烴類混合物至少含有具有一個、兩個及三 個碳原子的烴類，包含乙烷及乙烯。這包含如上述的至少一個分離系統，並以相同的方式由其優點得益。
特別地，本發明包含一種用於改裝蒸汽裂解系統之方法，其係設置以處理一或多種專門低乙烷新鮮進料，以處理含有不可忽略的乙烷量的一或多種新鮮進料。蒸汽裂解系統配備有分離單元，分離單元係設置以藉由蒸汽裂解使用新鮮進料或多種進料所形成的爐進料而得到烴類混合物，烴類混合物至少含有具有一個、兩個及三個碳原子的包含乙烷及乙烯的烴類。其被進一步設置成藉由至少部分地分離其他組成而最初從此烴類混合物得到第一餾分，所述餾分含有先前包含在烴類混合物中的具有兩個或更多個碳原子的烴類的主要部分或是包含在烴類混合物中的具有兩個或更少個碳原子的烴類的主要部分(換言之，於首先脫甲烷塔法或首先脫乙烷塔法)。蒸汽裂解系統進一步包含設置以隨後從第一餾分得到進一步餾分之擴充分離單元。根據本發明的改裝包含提供上游於擴充分離單元的附加分離單元，其係設置以在從烴類混合物中至少部分分離出其他成分的期間或之後分離出主要含有乙烷的餾分，以降低第一餾分中的乙烷含量至小於25%的量。此型的附加分離單元的特徵係於前指定。
在下文中，本發明係相對於先前技術參考附圖而敘述。
372a‧‧‧底部產物
A、B、D、E、53a、371a、371b、371c、372b‧‧‧流體
C‧‧‧裂解氣體
S、C1、C2、R、C2+、C3+、C2-、C3、C4、C4+、C5+‧‧‧餾分
C2H4‧‧‧乙烯
C2H6‧‧‧乙烷
C3H6‧‧‧丙烯
C3H8‧‧‧丙烷
10‧‧‧蒸汽裂解過程
11-13‧‧‧裂解爐
20‧‧‧處理過程
30‧‧‧分離過程
31、37‧‧‧第一分離單元
32‧‧‧第二分離單元
33‧‧‧第三分離單元
34‧‧‧第四分離單元
35‧‧‧C2分離單元
36‧‧‧C3分離單元
38、51、52、53‧‧‧分離單元
41、42、43‧‧‧氫化處理過程
371‧‧‧第一分離裝置
372‧‧‧第二分離裝置
第1A圖係為示意性顯示根據先前技術之用於製造烴類產物之方法之順序圖。
第1B圖係為示意性顯示根據先前技術之用於製造烴類產物之方法之順序圖。
第2圖係為示意性顯示根據本發明的實施例之用於分離烴類混合物之方法之順序圖。
第3圖係為示意性顯示根據本發明的實施例之用於分離烴類混合物之方法之順序圖。
第4圖係為示意性顯示根據本發明的實施例之用於分離烴類混合物之方法之順序圖。
第5圖係為示意性顯示根據本發明的實施例之用於分離烴類混合物之方法之順序圖。
相應的元件在圖式中係設置以具有相同的參考符號，且為了簡明起見將不再次描述。
第1A圖顯示根據先前技術之用於藉由蒸氣裂解並將得到的裂解氣體隨後分離為餾分而產生烴類產物之方法之示意性流程圖順序的形式。
方法的中央部分係為可使用一或多個裂解爐11至13進行之蒸汽裂解過程10。只有裂解爐11的操作在下面描述；進一步的裂解爐12及13可以相應的方式操作。
裂解爐11裝載有作為爐進料的流體A，其可部分地為從系統外部的來源所提供的新鮮進料，且部分為方法本身內所得到的再循環流 體。其他裂解爐12及13亦可裝入相應的流體。不同的流體亦可送到不同的裂解爐11至13，一個流體可在複數個裂解爐之間分配，或複數個子流體可組合成一個組合的流體，組合的流體例如作為流體A供給至裂解爐11至13的其中之一。
作為蒸汽裂解過程10之蒸氣裂解的結果，得到粗產物氣體流體B，有時在此階段即稱之為裂解氣體流體。將粗產物氣體流體B在處理過程20的一系列處理步驟(未示出)中進行處理，例如經受油淬火(oil quenching)、預分餾、壓縮、進一步冷卻及乾燥。
相應地處理的流體B、實際裂解氣體C、及因此在本發明的上下文中分離出來的烴類混合物隨後進行分離過程30。分離過程30係在相應的分離系統中實施。得到若干餾分，並按照碳數目或主要地包含的烴類而表示，如上所述。在第1A圖中所示的分離過程30係藉由「首先脫甲烷塔(demethaniser-first)」原則而操作；藉由「首先脫乙烷塔(deethaniser-first)」原則之進一步分離過程係顯示於第1B圖中。
在分離過程30中，C1或C1負餾分(以參考符號C1表示)最初係以氣體形式從裂解氣體C在第一分離單元31(脫甲烷塔)中分離出來，且若非先前已移除則亦可進一步含有氫。此餾分通常使用作為燃料氣體。這留下液體C2正餾分(參考符號C2+)，其傳送至第二分離單元32(脫乙烷塔)。在本申請案中，若使用首先脫甲烷塔法，C2正餾分被表示為「第一」餾分。
在此第二分離單元32中，C2餾分(參考符號C2)係以氣體形式從C2正餾分中分離出來。C2正餾分例如可進行氫化處理過程41，以轉換 包含在其中的乙炔成乙烯。接著，將C2餾分在C2分離單元35(也稱為C2分離器)中分離出來成乙烯(參考符號C2H4)及乙烷(參考符號C2H6)。此乙烷可作為再循環流體D在一或多種裂解爐11至13中再次經受蒸汽裂解過程10。在所示的例子中，再循環流體D及E係添加至流體A中。再循環流體D及E以及流體A亦可傳遞進入不同的裂解爐11至13。
如所述，若使用了含有不可忽略的乙烷的量的新鮮進料，在裂解氣體C中的乙烷比例係特別地增加。在設置專門用於低乙烷新鮮進料的現有系統中，所述的分離單元並沒有配置用於這樣大量的乙烷。
液體C3正餾分(參考符號C3+)被留在第二分離單元32中，並被傳入第三分離單元33(脫丙烷塔)，其中C3餾分(參考符號C3)係從C3正餾分分離出來，並且例如經受進一步的氫化處理過程42，以便將在C3餾分中的甲基乙炔(methylacetylene)轉化成丙烯。接著，C3餾分在C3分離單元36中被分離出來成丙烯(參考符號C3H6)及丙烷(參考符號C3H8)。此丙烷可作為與其他流體分開或一起的再循環流體E在一或多個裂解爐11至13中再次經受蒸汽裂解過程10。液體C4正餾分(參考符號C4+)被留在第三分離單元33，並傳入第四分離單元34(脫丁烷塔)，其中C4餾分(參考符號C4)係從C4正餾分分離出來。液體C5正餾分(參考符號C5+)被留下。
如果只使用氣體爐進料，則可能沒有產生C3正烴類、C4正烴類或C5正烴類，或其更小的量，使得有可能省去最後的分離單元。
不用說，所有示出的餾分亦可進行適當的後處理步驟。例如，如果得到，1,3-丁二烯可從C4烴類流體中分離出來。此外，可使用另外之再循環流體，其可經受蒸汽裂解過程10，類似於再循環流體D及E。
第1B圖顯示根據先前技術之用於藉由蒸氣裂解而產生烴類之另一個方法之示意性流程圖順序的形式。在這種情況下也是如此，方法的中央部分係為可使用一或多個裂解爐11至13而進行之蒸汽裂解過程10。藉由與第1A圖的方法對比，在這種情況下，裂解氣體C係藉由「首先脫乙烷塔」原則而進行分離過程30。
在此情況下，在分離過程30中，C2負餾分(參考符號C2-)最初係以氣體形式從裂解氣體C在第一分離單元37中分離出來，並主要含有甲烷、乙烷、乙烯及乙炔，且若非先前已移除則亦可進一步含有氫。在本申請案中，若使用首先脫乙烷塔法，則C2負餾分被表示為「第一」餾分。
C2負餾分可整體進行氫化處理過程43，以轉換包含在其中的乙炔成乙烯。接著，C1餾分在C2負分離單元38中從C2負餾分中分離出來，並如上述進一步使用。這留下了C2餾分，其係如上述在C2分離單元35中分離出成乙烯及乙烷。在這種情況下也是如此，此乙烷可作為再循環流體D在一或多種裂解爐11至13中再次進行蒸汽裂解過程10。在這種情況下也一樣，液體C3正餾分可在第一分離單元37中被留下，並在分離單元33至36及任選地氫化處理單元中進行處理，如先前於第1A圖所述。
在這種情況下也一樣，在裂解氣體中的乙烷的增加比例是會有問題的，因為用於專門低乙烷新鮮進料的系統中所述的分離單元並沒有配置用於這樣大量的乙烷。
差異特別在於裂解氣體C的製備及/或所使用的分離過程之複數個進一步的方法之替代法，其為本技術領域具有通常知識者所習知，例如自上述的烏爾曼工業化學百科全書中的條目「乙烯」中所習知。
第2圖顯示根據本發明的實施例之當使用了含有不可忽略的乙烷的量的新鮮進料時，用於解決裂解氣體中的乙烷的增加比例的問題之方法。
第2圖中所示的方法係以示意性流程圖的形式而說明，且係基於第1A圖中所示的方法藉由首先脫甲烷塔原則。為了說明根據實施例所示的方法的普遍適用性，使用以產生裂解氣體C的過程及裝置係省略。
然而，相應的裂解氣體C可類似於藉由第1A圖中的例子方式所示的方法而獲得。特別是，此型的裂解氣體C來自一或多個裂解爐11至13，其係至少部分裝載包含不可忽略的乙烷的量之新鮮進料作為爐進料。
如所述，如果只使用氣體爐進料，其可能沒有C3正烴類、C4正烴類或C5正烴類，或其更小的量將形成，所以使用於分離相應的餾分的過程及裝置並未顯示。如果相應的烴類確實發生，此型的過程及裝置亦可提供在第2圖中所示的方法中。
代替裂解氣體C，可使用相應的裂解氣體的餾分，其係來自分離生成一方面具有四個或更多個的碳原子的烴類及另一方面具有三個或更少個碳原子的烴類。
第2圖中所示的根據本發明的實施例的方法係不同於第1A圖中所示的方法，特別是在分離過程30中附加分離單元51的使用。
在附加分離單元51中，例如具有上述表明特徵之蒸餾塔中，含有乙烷的液體餾分被分離出來，但此處所示的類型的首先脫甲烷塔法中仍含有較高沸點的成分，特別是C3正烴類及更高的烴類。如所述，含量係 取決於爐進料，且對於專門氣體爐進料而言係為相對低的。主要含有乙烷的此餾分係藉由第2圖中的參考符號R所表示。
主要包含乙烷及較高沸點的成分的此餾分R在具有兩個碳原子的其他烴類中亦為低的。其隨後被傳送到擴充分離單元52，其中較高沸點的C3正成分及乙烷係彼此分開。部分的乙烷或部分的相應富含乙烷的餾分亦可從先前描述的分離單元35(以虛線表示)送至分離單元52。結果，可節省能量，且在任何情況下將可適用的分離單元52的分離能力可被利用。在通常為蒸餾塔形式之分離單元52中，這乙烷餾分可從分離單元35中釋出，特別是在頂部。另外，如虛線箭頭所示，進一步的乙烷可輸送至其中。
可以抽出在分離單元52得到的乙烷餾分，例如對應的蒸餾塔的頂部產物，混合於進一步的流體，並反饋到裂解過程中，如先前使用流體D所示。
在分離單元51中得到的進一步的流體，在這裡表示為C2，係為主要含有乙烷的餾分R(且包含C3正烴類)被分離出來之後留下的C2正餾分的比例，並可藉由分離方式而調整成任何所需的乙烷含量。因此，當相應的裂解系統從低乙烷轉化成(更)富含乙烷的新鮮進料時，配置下游於分離單元51的分離單元(如第1A圖所示)並不需要改變。
附加分離單元51的功能因此部分地對應於傳統方法(參見第1A圖)的分離單元32的功能，但在分離單元51中，取代「純」的C3正餾分，含有乙烷的不可忽略比例(尤其是重複地提及的含乙烷的餾分)的C3正餾分被分離出來。分離單元52的功能亦部分地對應於傳統方法的分離單元32 的功能，但差異在於分離單元52中相對純的乙烷係從C3正烴類中分離出來。在功能方面，此係為脫乙烷塔，其將在任何情況下呈現。
第3圖係為第2圖所示的方法的另一可替代圖式。從第3圖可看出，分離單元31、35、51及52係以蒸餾塔的形式在相應的系統中實施。
第4圖再次對應於第1B圖，並顯示其中烴類混合物或裂解氣體C係藉由「首先脫乙烷塔」原則而分離的本發明之實施例。如所述，這意味著在提供於其中的第一分離單元37中，含有包含在裂解氣體C中的具有兩個或更少個碳原子的烴類的主要部分的餾分係從裂解氣體C形成。然而，當(更)富含乙烷的新鮮進料係蒸汽裂解時，此C2負餾分具有與之前一樣高的乙烷含量，且其可能無法在傳統的分離系統中耐受，如果傳統的分離系統係設置用以分離藉由蒸汽裂解低乙烷新鮮進料所得到的裂解氣體的話。
設置用於處理C3正烴類的分離單元33係僅僅示意性地顯示在此處，且亦可與下游裝置一同存在。
此外，因此在附加分離單元53中，在這種下游於分離單元37中的最初存在的C2負餾分的情況下，含有乙烷的餾分S最初係從第一餾分分離出來，特別是降低下游於分離單元53的剩餘C2負餾分中的乙烷含量至可接受的程度之量，例如至小於25%。不像先前，在這種情況下，含有乙烷的此餾分不含任何顯著量較重成分，換句話說，C3正烴類。
如先前在第1B圖所示，C2負餾分係提供至分離單元38，如相對第1B圖所述之操作。然而，因為上游的分離單元53，此僅需要處理較少的乙烷量。
氫化單元43係如第4圖中所示而較佳地配置(與第1圖不同的配置)，以僅必須處理下游於附加分離單元53的C2負流體之這樣的方式。
作為下游於分離單元37的附加分離單元53的第4圖中所示的配置的替代，其亦可能例如設置平行於分離單元37或下游於分離單元38以處理該處產生的C2流體。
第5圖顯示這些替代法的第一種，特別是平行於分離單元37的配置。分離單元37係連同附加分離單元53而詳細地顯示。
在所示的實施例中，分離單元37包含第一分離裝置371及第二分離裝置372(亦稱為雙塔(double column))。
裂解氣體C係提供至第一分離裝置371。第一分離裝置371係使用液體返回流體371a而操作。仍然含有大致上所有的裂解氣體C的成分的底部產物係沉澱在第一分離裝置371的底部。此抽出作為流體371b並供給到第二分離裝置372。在第一分離裝置371的頂部，為C2負流體之頂部流體371c被排出，其中乙烷含量可由返回流體371a的量之方式特別設置。
在第二分離裝置372中，得到了在其他烴類中不足或不存在的為C3正餾分的形式的底部產物372a。在此第二分離裝置372的上部區域中，流體372b被排出，並部分地傳遞(在冷凝器中冷凝之後，未示出)至第一分離裝置371作為液體返回流體371a，並部分地轉移進分離單元53中，其係如先前所述例如以蒸餾塔的形式。
如前面所描述，分離單元53係形成以分離出含有乙烷的餾分S。含有乙烷的餾分S(及可能進一步含有C3正烴類的殘留物)係為此分離單元53的底部產物。相反的，亦含有具有三個碳原子的其他烴類以及乙烷的 流體53a(其未沉澱在分離單元53的底部)係從此分離單元的頂部抽出。此流體因此可混合在第一分離裝置371的頂部所抽出的頂部流體371c。
混合的流體53a及371c係對應於C2負流體，如根據第4圖的分離單元53中所得到的。

Claims (8)

  1. 一種用於分離烴類混合物(C)之方法，該烴類混合物(C)係至少部分地藉由蒸汽裂解(10)而得到，且該烴類混合物(C)至少含有具有一個、兩個及三個碳原子的包含乙烷及乙烯的烴類，一第一餾分(C2+，C2-)最初係藉由至少部分地分離在首先脫乙烷塔法中之脫乙烷塔中的其他組成而從該烴類混合物(C)得到，所得之該第一餾分含有包含在該烴類混合物(C)中的具有兩個或更多個碳原子的烴類的主要部分(C2+)，或是係藉由至少部分地分離在首先脫甲烷塔法中之脫甲烷塔中的其他組成而從該烴類混合物(C)得到，所得之該第一餾分含有包含在該烴類混合物(C)中的具有兩個或更少個碳原子的烴類的主要部分(C2-)，進一步的餾分(C1，C2，C2H4，C3+，C2H6)隨後從該第一餾分(C2+，C2-)得到，其中該進一步的餾分(C1，C2，C2H4，C3+，C2H6)包含再循環至蒸汽裂解作為再循環流的乙烷(C2H6)，且其中包含乙烷的一餾分(R，S)在獲得該進一步的餾分(C1，C2，C2H4，C3+，C2H6)之前，進一步由該烴類混合物(C)或該第一餾分(C2+，C2-)，以平行於或下游於其他組成的至少部分分離而分離出，以降低該第一餾分(C2+，C2-)中的乙烷含量至小於25%的量，包含乙烷的該餾分(R，S)在具有兩個碳原子的其他烴類中係為不足的或不存在。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其包含指定在從該第一餾分(C+，C2-)得到進一步的餾分(C1，C2，C2H4，C3+，C2H6)時於執行該方法的一分離系統(30)中所得以耐受之一最大可接受乙烷含量，並據此調適包含乙烷的該餾分(R，S)的量。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中在該第一餾分(C2+，C2-)中的乙烷含量係藉由分離出包含乙烷的該餾分(R，S)而降低至小於20%的乙烷含量。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中包含乙烷的該餾分含有小於1.5%的乙烯。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中包含乙烷的該餾分(R，S)係藉由蒸汽裂解(10)而至少部分地進行。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中為了從該烴類混合物(C)得到該第一餾分(C2+)，含有先前包含在該烴類混合物(C)中的甲烷及氫氣的主要部分的一餾分(C1-)被分離出來，以這樣的方式使得該第一餾分(C2)含有先前包含在該烴類混合物(C)中的具有兩個或更多個碳原子的烴類的主要部分。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中為了從該烴類混合物(C)得到該第一餾分(C2-)，含有先前包含在該烴類混合物(C)中的具有三個或更多個碳原子的烴類之主要部分的一餾分(C3+)被分離出來，以這樣的方式使得該第一餾分(C2)含有先前包含在該烴類混合物(C)中的具有兩個或更少個碳原子的烴類的主要部分。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該烴類混合物(C)或由其衍生的一餾分(C2+)係經受一氫化處理。
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