TWI757903B - 源自混合C4s之高純度異丁烷及丁烯-1之共同生產 - Google Patents

源自混合C4s之高純度異丁烷及丁烯-1之共同生產 Download PDF

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Abstract

所揭示之系統與方法可用於生產源自具有不同起始組成物之混合C4物料流之高純度異丁烷物料流及高純度1-丁烯物料流。

Description

源自混合C4s之高純度異丁烷及丁烯-1之共同生產
本文實施例係有關用於共同生產異丁烷及丁烯-1之方法及系統。
已揭示了各種從混合C4物料流生產高純度異丁烯物料流的方法。 其中有許多方法，包括異丁烯之醚化以產生甲基三級丁基醚(MTBE)，可將其與其餘的C4s分離，隨後再裂解(back cracked)形成純的異丁烯物料流。此類方法揭示可在諸如US5628880與US5321163等。
分離MTBE形式的異丁烯，容許分離與回收丁烯(1-丁烯與2-丁烯)。
就發明人所知，尚未提供用於共同生產高純度異丁烷物料流及高純度1-丁烯物料流之先前技術。
在一態樣中，本文實施例係針對一用於共同生產高純度異丁烷及高純度1-丁烯物料流之方法。本方法可包括提供一第一混合C4物料流及一第二混合C4物料流，每一者包含異丁烯、異丁烷、1-丁烯，及2-丁烯，且其中第一混合C4物料流具有比第二混合C4物料流更高濃度之異丁烷。第一混合C4物料流與甲醇(作為反應劑或選擇劑)可進料至一第一反應系統，將含於其中之異丁烯轉化成甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體。第二混合C4物料流與甲醇(作為反應劑或選擇劑)可進料至一第二反應系統，將含於其中之異丁烯轉化成甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體。隨後，本方法可包括在一第一分離系統(包括一水洗系統)中分離源自第一反應系統的流出物，以回收一包含1-丁烯、2-丁烯、異丁烷之第一輕質物料流、一第一甲醇+水物料流，及一包含甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體之第一重質物料流。此外，本方法包括在一第二分離系統(包括一水洗系統)中分離源自第二反應系統的流出物，以回收一包含1-丁烯、2-丁烯，及異丁烷之第二輕質物料流、一第二甲醇+水物料流，及一包含甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體之第二重質物料流。第一與第二甲醇+水物料流可隨後進料至一甲醇回收系統以分離甲醇與水，並將至少一部分之甲醇回流至第一與第二反應系統之一或兩者。第二輕質物料流可進料至一分離系統，以回收一含異丁烷物料流、1-丁烯物料流，及一包含正丁烷與2-丁烯之第一重質C4物料流。含異丁烷物料流與第一輕質物料流可進料至一分離系統，以回收異丁烷物料流及一包含正丁烷與2-丁烯之第二重質C4物料流。
在另一態樣中，本文揭示之實施例係有關一用於共同生產高純度異丁烷及高純度1-丁烯物料流的系統。本系統可包括一第一混合C4進料物料流及一第二混合C4進料物料流，每一者包含異丁烯、異丁烷、1-丁烯，及2-丁烯。第一混合C4物料流可具有比第二混合C4物料流更高濃度的異丁烷。本系統亦包括一第一甲醇進料物料流及一第二甲醇進料物料流。第一反應系統係經配置以接收第一混合C4物料流與第一甲醇物料流，並反應第一混合C4物料流與甲醇(作為反應劑或選擇劑)，將含於其中之異丁烯轉化成甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體。第二反應系統係經配置以接收第二混合C4物料流與第二甲醇物料流，並反應第二混合C4物料流與甲醇，作為反應劑或選擇劑，將含於其中之異丁烯轉化成甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體。本系統進一步包括在一第一分離系統(包括一水洗系統)中分離一源自第一反應系統之流出物，以回收一包含1-丁烯、2-丁烯、異丁烷之第一輕質物料流、一第一甲醇+水物料流，及一包含甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體之第一重質物料流，以及在一第二分離系統(包括一水洗系統)中分離一源自第二反應系統之流出物，以回收一包含1-丁烯、2-丁烯、異丁烷之第二輕質物料流、一第二甲醇+水物料流，及一包含甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體之第二重質物料流。提供一常見之甲醇回收系統，用於接收第一與第二甲醇+水物料流以分離甲醇與水，以及一流動線(flow line)，用於將至少一部分之甲醇回流至第一與第二反應系統之一或兩者；一第一輕質分離系統，用於接收第二輕質物料流及回收一含異丁烷之物料流、1-丁烯物料流，及一包含正丁烷與2-丁烯之第一重質C4物料流。一第二輕質分離系統係經配置以接收第一輕質物料流且回收異丁烷物料流及一包含正丁烷與2-丁烯之第二重質C4物料流。
依據以下說明及所附申請專利範圍，其他態樣與優勢將顯而易見。
本文實施例係有關用於共同生產異丁烷與1-丁烯之方法及系統。更特別地，本文實施例係針對生產源自混合C4物料流之高純度異丁烷與1-丁烯物料流。甚而更特別地，本文實施例係針對同時生產源自RFCC/FCC及/或蒸汽裂解器裝置(物料流裂解器裝置，SCU)之混合C4原料的高純度1-丁烯與異丁烷物料流。
有各種上游生產方法可用於產生C4物料流，如流化床催化裂解裝置(fluid catalytic cracking，FCC)、殘留物流化床催化裂解裝置(reside fluid catalytic cracking units，RFCC)、物料流裂解器、熱解裝置(有或無物料流之熱裂解)，及各種其他產生混合C4s的方法。從彼等裝置產生的混合C4物料流可包括異丁烯、異丁烷、1-丁烯、2-丁烯、正丁烷，及丁二烯等組分。
當生產相似的化學化合物時，彼等上游C4生產系統造成的物料流具有各種C4化合物之不同組成混合物。舉例而言，FCC或RFCC混合C4s可具有比從物料流裂解器丁二烯生產製程中回收之萃餘物-1 (例如，＜ 5重量%或＜ 3重量%的異丁烷)更高濃度的異丁烷(例如，＞20重量%或＞ 25重量%)。同時，FCC/RFCC C4s中之異丁烯濃度比物料流裂解器C4s中的更低(例如，RFCC的＜ 25或30重量%與物料流裂解器C4s的＞ 35或40重量%)。同樣地，每一者(FCC/RFCC與物料流裂解器)的1-丁烯濃度都不同(例如，小於20或15重量%與大於35或40重量%)。此外，FCC/RFCC混合C4s之二烯濃度比物料流裂解器萃餘物-1的更高(例如，0.3重量%或3,000 ppmw與40 ppmw)。
期望將混合C4s分離成各種產物物料流，如異丁烷物料流與1-丁烯物料流，本領域技術人員可簡單地將各種C4物料流中之每一者混合以進行共加工。然而，本發明人發現，基於物料流間之組成物差異，彼等原料應在併聯反應組(包括將反應組整合的常用設備)中單獨加工，以產生所需之高純度異丁烷與高純度1-丁烯產物。使用併聯反應組，提供了從每一反應組回收萃餘物-2物料流，並有效移除具有異丁烯之混合C4物料流，使操作者能優化異丁烷與1-丁烯純化所需之設備尺寸及相關設施消耗。源自FCC/RFCC反應組之萃餘物-2將具有相對較高濃度的異丁烷與較低濃度的1-丁烯。相較之下，源自物料流裂解器反應組之萃餘物-2將具有更高濃度的1-丁烯與更低濃度的異丁烷。
在兩個反應組中，通過反應組中之二聚化及/或轉化成甲基三級丁基醚，可從個別萃餘物-2物料流中移除異丁烯(使用於此，組1 = FCC/RFCC C4轉化，而組2 = 物料流裂解器C4轉化)。在每一組中之反應器配置，可特定於所提供之上游C4進料，其旨在符合轉化成異丁烯之需求。此外，已經發現，產物分離的適當整合可提供高純度異丁烷物料流。即使物料流裂解器C4進料具有相對低的異丁烷含量，添加至FCC/RFCC萃餘物物料流中之額外異丁烷可提供高純度異丁烷產物物料流。
當反應系統產生異辛烯(異丁烯二聚體)時，可將兩個反應組中產生的異辛烯結合，純化以移除含氧化合物，隨後視需求送入飽和反應器中，將異辛烯轉化成異辛烷。異丁烯二聚體可另外用於烷基化。當反應系統產生甲基三級丁基醚(MTBE)時，可再裂解MTBE以形成諸如高純度異丁烯物料流。
反應器組(組1與組2)可各以甲醇作為反應劑(以產生MTBE)或作為選擇劑(用於選擇性二聚化)。可單獨水洗源自每一反應器組的萃餘物物料流以移除甲醇。所得的水/甲醇物料流可隨後進料至常見甲醇回收系統，以提供甲醇再循環與清洗水再循環。
如前述，反應器組之配置可設計成基於C4供應提供各組效率。舉例而言，具有較高初始異丁烯濃度的反應器組可在固定床反應器或一系列固定床反應器中加工，且可包括一中間物分離階段，以移除一部分的產物(MTBE或二聚體)，從而為下游物料流反應器中的連續轉化提供了額外的驅動力。在異丁烯初始濃度較低之情況下，可使用或不使用中間物分離。在一些實施例中，上游反應器流出物可進料至一完成反應器(finishing reactor)，其可為一催化蒸餾反應器，提供了任何剩餘異丁烯的同時反應，並從剩餘的C4組中分離出二聚體/ MTBE產物，包括正丁烷、異丁烷、1-丁烯，及2-丁烯。催化蒸餾反應器中之觸媒亦可對任何丁二烯的選擇性氫化具有官能性，從而形成額外的丁烯。
現在參考圖1，其描繪一用於共同生產本文實施例之異丁烷與1-丁烯的系統簡化流程圖。一混合C4物料流10，其具有相對高濃度的異丁烷，如FCC或RFCC C4物料流，可進料至一第一反應組12。反應組12可用於將含於其中之異丁烯轉化成MTBE或異丁烯二聚體(異辛烯)，包括作為反應劑或選擇劑進料的甲醇13。反應組12，包括內部分離(未顯示)，可產生萃餘物-2物料流14，其具有低的或無殘留的異丁烯，以及重質(MTBE及/或異辛烯)物料流16。
同樣地，混合C4物料流20，其具有相對低濃度的異丁烷，如物料流裂解器C4物料流，可進料至一第二反應組22。反應組22可用於將含於其中之異丁烯轉化成MTBE 或異丁烯二聚體(異辛烯)，包括作為反應劑或選擇劑進料的甲醇23。反應組22，包括內部分離(未顯示)，可產生萃餘物-2物料流24，其具有低的或無殘留的異丁烯，以及重質(MTBE及/或異辛烯)物料流26。
可將每一含有MTBE或異辛烯之重質物料流16、26結合以形成轉化的異丁烯產物物料流28。可進一步加工二聚體或醚類(未顯示)，如經由氫化或再裂解等可能性，以產生所需產物。物料流28 亦可包括重質含氧化合物副產物。
萃餘物-2物料流14 (源自第一反應器組12)可包括各種C4組分，如異丁烷、1-丁烯、2-丁烯，及正丁烷，且缺乏或不存在異丁烯。萃餘物-2物料流14 亦可包括甲醇及/或其他含氧化合物副產物，如甲醚。萃餘物-2物料流14可隨後進料至水洗塔30以萃取甲醇，其產生水/甲醇物料流32及混合C4物料流34。
萃餘物-2物料流24 (源自第二反應器組22)可包括各種C4組分，如異丁烷、1-丁烯、2-丁烯、丁二烯，及正丁烷，且缺乏或不存在異丁烯。萃餘物-2物料流24亦可包括甲醇及/或其他含氧化合物副產物，如甲醚。萃餘物-2物料流24可隨後進料至水洗塔40以萃取甲醇，其產生水/甲醇物料流42及混合C4物料流44。
水/甲醇物料流42、32可隨後進料至一常見之甲醇回收系統50，以分離甲醇與水。回收的水(未顯示)可再進料至水洗系統30、40，且經回收之甲醇可作為甲醇物料流13、23進料，其在反應組12、22中作為反應劑或選擇劑。新鮮的甲醇(未顯示)亦可在甲醇回收系統50內供應，或在反應組12、22內需要時直接供應至反應器。
混合C4物料流44，其具有相對高濃度的1-丁烯，可進料至一分離系統以回收高純度1-丁烯物料流。1-丁烯回收系統可包括一重質塔60，其從正丁烷與2-丁烯中分離1-丁烯。在一些實施例中，可提供一反應區(重質塔60之上游或內部，未顯示)以異構化2-丁烯與1-丁烯。重質塔60可產生重質C4物料流62，包括正丁烷與2-丁烯，以及塔頂物料流64，其含有異丁烷與1-丁烯。塔頂物料流64可隨後進料至1-丁烯輕質塔70，其中異丁烷與任何甲醚可作為塔頂72回收，且1-丁烯可作為塔底產物74回收，其可為高純度1-丁烯物料流，如具有濃度大於90、95、98、或99重量%的1-丁烯。
可將塔頂物料流72 (含有源自反應組2之異丁烷)及混合C4物料流34 (具有相對高濃度的異丁烷)進料至分離系統以回收高純度異丁烷物料流，如異丁烷的濃度為大於90、95、98、或99重量%。異丁烷回收系統可包括去異丁烷塔80，其從正丁烷與2-丁烯分離出異丁烷。在一些實施例中，可提供一反應區(去異丁烷塔80之上游或內部，未顯示)，以異構化存在於2-丁烯中的任何1-丁烯。去異丁烷塔80可產生重質C4物料流82 (包括正丁烷與2-丁烯)及塔頂物料流84 (含有異丁烷)。塔頂物料流84可隨後進料至DME 輕質塔90中，其中可從任何甲醚中分離出異丁烷。輕質/DME可作為塔頂92回收，且異丁烷可作為塔底產物94回收，其可為高純度異丁烷物料流。
重質C4物料流62、82 (包括正丁烷與2-丁烯)可組合成重質C4產物物料流95，視需求進一步加工或回收。舉例而言，可將正丁烷與2-丁烯分離，以提供高純度2-丁烯物料流。
在一些實施例中，如前述，可通過二聚化或醚化，將異丁烯初步分離。圖2與圖3描繪系統簡化流程圖，其中通過二聚化分離出異丁烯。儘管兩個系統都達到類似的最終結果，且可包括類似的反應器，但由於進料組成物不同，個別的組可針對特定進料組成物或預期組成範圍進行優化。
現在參考圖2，其描繪了反應組1 (高異丁烷含量)的簡化流程圖。可將混合C4物料流10與甲醇13進料至二聚化反應器101、103中，每一者含有選擇性二聚化觸媒，以將異丁烯轉化成異丁烯二聚體。可將源自第一二聚化反應器101的流出物104進料至第二二聚化反應器103中，以額外轉化異丁烯。隨後，可將源自第二二聚化反應器的流出物106進料至催化蒸餾塔108，以額外轉化異丁烯，同時將沒有從所需之二聚體反應的較輕質C4組分與任何重質含氧化合物副產物分離。視需求，可將額外的甲醇109添加至催化蒸餾塔108中。較輕質C4組分可作為塔頂分餾物110回收，而二聚體與重質副產物可作為塔底分餾物112回收。
塔頂分餾物110可包括異丁烷、1-丁烯、2-丁烯，及甲醇等組分。隨後，可將塔頂分餾物110進料至水洗塔120，以從C4烴中分離出甲醇。可將清洗水121進料至水洗塔120的頂部，並以C4烴接觸逆流流動(counter current flow)，以移除甲醇。C4烴可作為塔頂分餾物122從水洗塔120回收，且甲醇/水混合物可作為塔底分餾物124回收。
現在參考圖3，其描繪了反應組2 (高異丁烯含量)的簡化流程圖。可將混合C4物料流20與甲醇23進料至第一二聚化反應器201，其含有選擇性二聚化觸媒，以將異丁烯轉化成異丁烯二聚體。可將源自第一二聚化反應器201的流出物202進料至去丁烷塔204，以從未反應之C4組分208中分離出二聚體206，其在C4基礎上，相較於進料物料流20，在異丁烯中可能更缺乏。
隨後，可將塔頂分餾物208 (未反應之C4s)進料至第二二聚化反應器210，以額外轉化異丁烯。隨後，可將源自第二二聚化反應器的流出物212進料至催化蒸餾塔216以額外轉化異丁烯，同時將沒有從所需之二聚體反應的較輕質C4組分與任何重質含氧化合物副產物分離。視需求，可將額外的甲醇218添加至催化蒸餾塔108中。較輕質C4組分可作為塔頂分餾物220回收，而二聚體與重質副產物可作為塔底分餾物222回收。
塔頂分餾物220可包括異丁烷、1-丁烯、2-丁烯，及甲醇等組分。隨後，可將塔頂分餾物220進料至水洗塔230，以從C4烴中分離出甲醇。可將清洗水232進料至水洗塔230之頂部，並以C4烴接觸逆流流動，以移除甲醇。C4烴可作為塔頂分餾物234從水洗塔230回收，且甲醇/水混合物可作為塔底分餾物236回收。
隨後，可將甲醇/水物料流124 (圖2)與236結合，並進料至常見之甲醇回收系統250。甲醇回收系統250可包括爭蒸餾及/或薄膜分離，以從甲醇分離出水。如所描繪，水/甲醇混合物的蒸餾可產生塔底水物料流260與塔頂甲醇物料流262。塔底水物料流260中的水可經由物料流232、121回流至水洗塔230、120 (圖2)，而物料流262中的甲醇可視需求進料至各種反應器(201、210、216、101、103、108)中，如經由物料流13、23。
在一些實施例中，可將重質物料流(208、222、124 (圖2))(包括二聚體與任何重質含氧化合物副產物)結合以進一步加工。在一些實施例中，可將重質物料流結合，並在蒸餾塔280中分離，以回收二聚體分餾物282與重質含氧化合物分餾物284，其之每一者可進一步加工及/或用於燃料摻合(如汽油、柴油等)。
經由反應移除異丁烯並在單獨的反應器組中產生個別的萃餘物-2物料流之後，可接著將混合C4s分離，以得所需之異丁烷與1-丁烯產物物料流。圖4描繪一些本文實施例之整合的異丁烷與1-丁烯純化區。
混合C4物料流234具有相對高濃度的1-丁烯，可進料至分離系統以回收高純度1-丁烯物料流。1-丁烯回收系統可包括重質塔300，其從正丁烷與2-丁烯中分離出1-丁烯。重質塔300可產生重質C4物料流302  (包括正丁烷與2-丁烯)及塔頂物料流304 (含有異丁烷與1-丁烯)。隨後，可將塔頂物料流304進料至1-丁烯輕質塔310，其中異丁烷與任何甲醚可作為塔頂312回收，且1-丁烯可作為塔底產物314 (其可為高純度1-丁烯物料流)回收。
可將塔頂物料流312 (含有源自反應組2的異丁烷)及混合C4物料流122 (具有相對高濃度的異丁烷)進料至分離系統以回收高純度異丁烷物料流。異丁烷回收系統可包括去異丁烷塔330，其從正丁烷與2-丁烯中分離出異丁烷。去異丁烷塔330可產生重質C4物料流332 (包括正丁烷與2-丁烯)及塔頂物料流334 (含有異丁烷)。隨後，可將塔頂物料流334進料至DME輕質塔340，其中可從任何甲醚中分離出異丁烷。輕質/DME可作為塔頂產物342回收，且異丁烷可作為塔底產物344回收，其可為高純度異丁烷物料流。可將重質C4物料流302、332 (包括正丁烷與2-丁烯)結合成重質C4產物物料流350。
如上面所述，本文實施例可用於從具有不同組成物之各種混合C4進料物料流中有效地生產異丁烷與1-丁烯產物。
在一些實施例中，每一反應組之進料可進行預處理。如下所述，第一反應組可用於加工高異丁烷含量C4物料流，且第二反應組可用於加工低異丁烷含量C4物料流，其中一些常見的系統整合了該二個反應組。如下所述，將高異丁烷含量物料流(如FCC或RFCC C4物料流)進料至組1，同時如下所述，將低異丁烷含量物料流(如物料流裂解器C4物料流)進料至組2。
組1進料預處理
FCC/RFCC C4s可在第一預處理系統中進行進料預處理。可將源自上游設備(如LPG設備)的不飽和混合C4原料過濾，隨後在流量控制下之水洗塔中以去礦物質清洗水的逆流流動清洗，以移除大部分的水溶性雜質(如腈類)。水洗塔頂部可配備網眼墊，以聚結並移除任何未分離的水。塔底的廢清洗水可送至精製廢水系統中進行處理。
隨後，可將清洗之混合C4s從清洗水塔取至塔頂，並在壓力控制下送至組1 C4進料沖放桶。沖放桶亦可配備聚結器與水導管，以移除任何殘留的游離水跡。若小量非冷凝性蒸汽積聚在沖放桶中，則可提供具備氮氣排出的壓力排放系統，將彼等蒸汽稀釋並排放至燃燒塔中。隨後，可將清洗之C4原料從沖放桶泵送至組1初級反應器。
組2進料預處理
源自上游丁二烯設備之物料流裂解器C4s，或C4s (如萃餘物-1 C4原料)亦可進行進料預處理。可將源自上游BD設備之不飽和萃餘物-1 C4原料過濾，隨後在流量控制下之水洗塔中以去礦物質清洗水的逆流流動清洗，以移除大部分的水溶性雜質(如腈類)。水洗塔頂部可配備網眼墊，以聚結並移除任何未分離的水。塔底的廢清洗水可送至廢水系統中進行進一步處理。
可將清洗之混合C4s從清洗水塔取至塔頂，並在壓力控制下送至組2 C4進料沖放桶。沖放桶亦可配備聚結器與水導管，以移除任何殘留的游離水跡。若小量非冷凝性蒸汽積聚在沖放桶中，則可提供具備氮氣排出的壓力排放系統，將彼等蒸汽稀釋並排放至燃燒塔中。隨後，可將清洗之C4原料從沖放桶泵送至組2初級反應器。
FCC/RFCC反應系統
在一些實施例中，FCC/RFCC反應系統包括反應器，其經由與甲醇反應，將異丁烯選擇性轉化成甲基三級丁基醚。在其他實施例中，FCC/RFCC反應系統包括反應器，將異丁烯選擇性二聚化成異辛烯，其中可以含氧化合物(如甲醇)作為選擇劑。
舉例而言，源自組1 C4進料沖放桶的經處理之混合C4烯烴進料可混合再循環含氧化合物及新鮮與再循環甲醇(選擇劑)，並進料至二聚化反應器，如初級回火水冷管反應器(Primary Tempered Water-Cooled-Tubular-Reactor，WCTR)。混合進料物料流可利用低壓(LP)物料流預熱器進行預熱。隨後，使加工流體通過WCTR的觸媒填充管側。
異丁烯二聚化成異辛烯發生在相對低溫條件下之初級DIB (二異丁烯) WCTR中。反應的熱可利用WCTR殼側提供的閉環回火水系統移除。
組1去丁烷塔
隨後，在壓力控制下可將源自初級WCTR的流出物進料至去丁烷塔中。在進入去丁烷塔之前，可通過去丁烷塔進料/塔底交換器將流出物加熱。
將源自去丁烷塔(主要為C4s與甲醇)的塔頂蒸汽冷卻、冷凝，並在去丁烷塔頂桶中收集冷凝物。在桶的液位控制下泵送源自塔頂桶的餾出物。將一部分的餾出物回流至去丁烷塔(作為回流物)，且可通過LP物料流預熱器將淨餾出物流預熱，隨後送至次級WCTR反應器。
通過去丁烷塔進料/塔底交換器將去丁烷塔底物料流冷卻，隨後送至分流器塔，進一步討論如下。
組1次級DIB (二異丁烯)反應器
將源自去丁烷塔的餾出物物料流與再循環含氧化合物結合，通過進料冷卻器冷卻，並進料至次級水冷管反應器(WCTR)之進料口，使能進一步將異丁烯轉化成異辛烯與其他C8烯烴類。異丁烯二聚化於低溫條件下之次級WCTR中再次發生。通過使用回火水系統的反應器殼側，利用水循環，亦可移除反應的熱。
組1 CD反應塔
流出物通過CD反應塔進料/塔底交換器從次級WCTR流通往CD反應塔。CD反應塔的運作方式類似於常規蒸餾塔，且配備外部再沸器與塔頂冷凝器。CD反應塔的進料入口噴嘴上方與下方亦含有拖盤。CD模組(含有觸媒之構造化觸媒撐體)亦位於進料噴嘴上方床上。CD模組有助於反應與同時蒸餾，並將反應產物與源自未反應之C4烴與MTBE之較重質烴類(C8+)及其他含氧化合物分離。
通過CD反應塔，未反應之異丁烯與其他C4烴從進料點蒸餾至CD模組內的反應區以轉化異丁烯。未反應之C4烴，以及進料中之過量甲醇與輕質雜質，係作為塔頂餾出物離開塔。
將餾出物冷卻、冷凝，並在CD反應塔頂桶中收集冷凝物。在桶的液位控制下泵送源自塔頂桶的餾出物。將一部分的餾出物回流至CD反應塔(作為回流物)，隨後將淨餾出物流冷卻並送至組1甲醇萃取塔，以分離出過多的甲醇。
異辛烯(DIB)、C8烯烴類、其他較重質烴類、以及含氧化合物作為塔底產物離開CD反應塔。通過CD反應塔進料/塔底交換器，將塔底產物冷卻，隨後送至DIB/MTBE分流器塔，以在主要反應器區中分離與回收欲作為選擇劑的含氧化合物。從DIB/MTBE分流器塔頂排出的任何含氧化合物可送至OSBL，以在馬達汽油(Mogas)池中進行摻合。
反應器組2
在一些實施例中，物料流裂解器C4反應系統包括反應器，其經由與甲醇反應將異丁烯選擇性轉化成甲基三級丁基醚。在其他實施例中，FCC/RFCC反應系統包括反應器，將異丁烯選擇性二聚化成異辛烯，其中可以含氧化合物(如甲醇)作為選擇劑。
當產生二聚體時，組2可包括初級DIB (二異丁烯)反應器。源自組2 C4進料沖放桶的經處理之混合C4烯烴進料(萃餘物-1)可混合再循環含氧化合物及新鮮與再循環甲醇(選擇劑)。在進入初級回火水冷管反應器(WCTR)之前，可利用LP物料流預熱器將混合進料物料流預加熱。隨後，使加工流體通過WCTR的觸媒填充管側。
在相對低溫條件下，異丁烯二聚化成異辛烯發生在初級DIB (二異丁烯) WCTR。反應的熱可利用WCTR殼側提供的閉環回火水系統移除。
組2去丁烷塔
隨後，在壓力控制下將源自組2初級WCTR的流出物進料至組2去丁烷塔。在進入去丁烷塔之前，通過去丁烷塔進料/塔底交換器，將流出物加熱。
將源自去丁烷塔(主要為C4s與甲醇)的塔頂蒸汽冷卻、冷凝，並收集去丁烷塔頂桶中的冷凝物。在桶的液位控制下泵送源自塔頂桶的餾出物。將一部分的餾出物回流至去丁烷塔(作為回流物)，並通過LP物料流預熱器將淨餾出物流預加熱，隨後送至組2次級WCTR反應器。在流量控制下，通過去丁烷塔進料/塔底交換器，可將組2去丁烷塔底物料流冷卻，隨後送至MTBE/DIB分流器塔。
組2次級DIB (二異丁烯)反應器
將源自組2去丁烷塔的餾出物物料流與再循環含氧化合物結合，並進料至組2次級水冷管反應器(WCTR)的進料口，使能進一步將異丁烯轉化成異辛烯與其他C8烯烴類。異丁烯二聚化於低溫條件下之次級WCTR中再次發生。
組2 MTBE CD反應塔(包括CDHydro功能性)
通過CD反應塔進料/塔底交換器，將源自次級WCTR的流出物流至組2 CD反應塔。CD反應塔的運作方式類似於常規蒸餾塔，且配備外部再沸器與塔頂冷凝器。CD反應塔的進料入口噴嘴上方與下方亦含有拖盤。CD模組(含有觸媒之構造化觸媒撐體)亦位於進料噴嘴上方床上。
組2 CD反應塔中的CD模組可有助於反應(選擇性氫化與異丁烯二聚化)與同時蒸餾，並將反應產物與源自未反應之C4烴與MTBE之較重質烴類(C8+)及其他含氧化合物分離。
針對組2，CD反應塔係配備兩類型的CD模組。第一型之CD模組提供觸媒，以支持將異丁烯連續二聚化成C8s。第二型之CD模組提供觸媒，以選擇性氫化丁二烯。彼等CD模組提供獨特的CDHydro功能性。氫化亦需要將小量新鮮氫氣注入CD反應塔中。
在CDHydro區中發生三類型化學反應：將丁二烯氫化成正丁烯，在1-丁烯與2-丁烯之間的正丁烯加氫異構化，以及烯烴飽和。藉由使用高度選擇性的觸媒，且利用與烯烴類有關的高反應性丁二烯，可最小化烯烴飽和度。
選擇性氫化為一放熱過程，因此導致反應器上的溫度升高。當反應的熱向下通過CD模組時，會被CD塔回流物質吸收。
通過CD反應塔，未反應之異丁烯與其他C4烴從塔進料點蒸餾至CD模組內的反應區以轉化異丁烯並使二烯類飽和。未反應之C4烴，以及進料中之過量甲醇與輕質雜質，作為塔頂餾出物從塔回收。
將餾出物冷卻、冷凝，並在組2 CD反應塔頂桶中收集冷凝物。在桶的液位控制下泵送源自塔頂桶的餾出物。將一部分的餾出物回流至CD反應塔(作為回流物)，隨後將淨餾出物流冷卻並送至甲醇萃取塔，以分離出過多的甲醇。利用遠程HC閥，定期從塔頂桶中排出不凝物。
異辛烯(DIB，二聚體8)、C8烯烴類、其他較重質烴類，及含氧化合物作為塔底產物離開CD反應塔。通過CD反應塔進料/塔底交換器，可將塔底產物冷卻，隨後送至DIB/MTBE分流器塔，以在主要反應器區中分離與回收欲作為選擇劑的含氧化合物。可送出從DIB/MTBE分流器塔頂排出的一部分含氧化合物，以在Mogas池中進行摻合。
二聚體8常見甲醇回收系統(反應組1 & 2)
如上述，在組1與組2甲醇萃取塔中，首先分別處理組1與組2中CD反應塔的C8餾出物物料流(含有C4烴與甲醇的混合物)。利用逆流去礦物質水流，可清洗源自C8餾出物物料流之每一者的甲醇。在甲醇萃取塔的塔頂可各配備網眼墊，以防止水殘留。將清洗之C8烴類從組1與2每一者的塔頂取出，以提供單獨的萃餘物-2物料流。
隨後，將源自組1甲醇萃取塔的清洗之萃餘物-2進料至異丁烷純化區。隨後，將源自組2 甲醇萃取塔的清洗之萃餘物-2進料至1-丁烯回收與純化區。
隨後，將源自組1與組2甲醇萃取塔的水性萃取物(塔底)物料流結合，並送至常見之甲醇回收塔，以藉由蒸餾分離出甲醇與水。將源自常見之甲醇回收塔的塔頂蒸汽冷卻、冷凝，並將冷凝物收集在甲醇回收塔頂桶中。在桶的液位控制下泵送源自塔頂桶的餾出物。將一部分的餾出物回流至甲醇分離塔(作為回流物)，並將淨餾出物流(純化之甲醇)再循環回到反應組1與組2初級與次級反應器及CD反應塔。亦可將新鮮配製的甲醇添加至塔頂桶中。將源自甲醇回收塔底的清洗水再循環回到組1與組2甲醇萃取塔中以進行在利用。
常見二聚體8 DIB/含氧化合物分流器塔
源自二聚體8反應組1與組2去丁烷塔及CD反應塔的塔底物料流可含有含氧化合物，如TBA、MTBE、MSBE，及C9醚類，其係於DIB/含氧化合物分流器塔中移除。將源自組1與組2的彼等塔底物料流結合，並進料至單一DIB/含氧化合物塔。
在DIB/含氧化合物塔中，大多數較輕質含氧化合物(MTBE、MSBE，及TBA)在蒸汽相中朝上方蒸餾，隨後在塔頂中冷凝。塔頂蒸汽在分流器冷凝器中水冷與冷凝，並在含氧化合物/DIB 分流器塔頂桶收集冷凝物。
泵送源自塔頂桶的餾出物，並將一部分的餾出物回流至MTBE/DIB分流器塔(作為回流物)。從塔中泵送回大多數含氧化合物排出物，並與單元原料摻合，以在二聚體8反應組1與組2初級與次級反應器中作為選擇劑。將一較小部分的餾出物產物作為含氧化合物排出物送入，以在Mogas池中摻合。分流器塔底物料流係由異辛烯(DIB)、其他C8 烯烴類、C12、C16，及C9醚類組成。隨後，將塔底物料流送至C8飽和區，以提供異辛烷產物。
常見異辛烯飽和反應
視需求，可氫化從分流器塔底物料流回收的異辛烯，以形成異辛烷。
異丁烷純化(源自組1之萃餘物-2)
將源自反應組1的萃餘物-2物料流與源自B1輕質塔的塔頂產物結合(請見以下1-丁烯分離單元的流程說明)並送至異丁烷純化區。
將結合的萃餘物-2原料首先進料至去異丁烷塔。去異丁烷塔用於從萃餘物2之殘留C4s中移除異丁烷與輕質烴。隨後，將源自去異丁烷塔的淨冷凝物流進料至DME輕質塔。將源自DME輕質塔的塔底物料流作為塔底產物回收，其可包括2-丁烯與正丁烷。
DME輕質塔
隨後，將源自去異丁烷塔的淨塔頂流進料至DME輕質塔中。DME輕質塔用於移除源自高純度異丁烷產物的輕質含氧化合物(如DME)與其他輕質烴類。去異丁烷塔頂流可經由DME輕質塔進料/流出物交換器預熱，隨後進料至DME輕質塔。
將源自DME輕質塔的塔頂蒸汽冷卻、冷凝，並將冷凝物收集在DME輕質塔頂桶中。將一部分的餾出物回流至DME輕質塔(作為回流物)中，且淨餾出物流(DME與其他輕質烴類)作為DME輕質產物回收。
通過DME輕質塔進料/流出物交換器，將源自DME輕質塔的塔底流冷卻，進一步通過異丁烷產物冷卻器冷卻，隨後送至界區(Battery Limits)，以作為高純度異丁烷產物。在一些實施例中，回收之異丁烷物料流的純度為至少99重量%。在其他實施例中，回收之異丁烷物料流的純度為大於99.2重量%、大於99.3重量%、大於99.4重量%、或甚而大於99.5重量%。
1-丁烯分離(源自組2之萃餘物-2)
將源自反應組2的萃餘物-2進料至合併之B1重質與B1輕質塔，以從其餘的萃餘物-2進料中分離與純化丁烯-1產品。將源自二聚體8反應組1的萃餘物-2首先進料至B1重質塔。
通過B1重質塔再沸器，將源自B1重質塔的壓縮塔頂物料流部分冷凝，且冷凝物隨後冷卻，並收集在B1重質塔回流桶中。泵送源自回流桶的冷凝物，並將一部分的冷凝物回流至B1重質塔(作為回流物)。隨後，將淨冷凝物流進料至B1輕質塔。
將源自B1重質塔的塔底物料流泵送至界區並提供萃餘物-3產物。
輕質塔區
將源自B1重質塔回流桶的淨冷凝物流泵送至B1輕質塔區以進一步分離與純化1-丁烯。通過B1輕質塔再沸器，將源自B1輕質塔的壓縮塔頂物料流部分冷凝，且冷凝物隨後以水冷卻，並收集在B1輕質塔回流桶中。泵送源自回流桶的冷凝物，並將一部分的冷凝物回流至B1輕質塔(作為回流物)。隨後，將淨(富含異丁烷)冷凝物流與源自組1的萃餘物2結合，並在異丁烷純化區加工，如上述。
源自B1輕質塔之塔底物料流為高純度丁烯-1產物。在一些實施例中，經回收之1-丁烯物料流的純度可為至少99重量%。在其他實施例中，經回收之1-丁烯物料流的純度可為大於99.2重量%、大於99.3重量%、大於99.4重量%、或甚而大於99.5重量%。
如上面所述，本文實施例可提供有效之共同生產高純度1-丁烯與高純度異丁烷。可有利地使用最初的混合C4物料流組成物，在有利情況下進行部分常見之加工，以產生高純度產物。將反應組與水洗保持為單獨的系統，可產生高品質與高純度異丁烷與1-丁烯物料流。
儘管本發明包括有限數量之實施例，但是本領域之彼等技術人員在受益於本發明之情況下將理解到，可設計出其他不背離本發明範疇之實施例。 據此，該範疇應僅侷限於所附之申請專利範圍。
10:物料流 12:反應組 13:甲醇 14:萃餘物-2物料流 16:重質物料流 20:混合C4物料流 22:反應組 23:甲醇 24:萃餘物-2物料流 26:重質物料流 28:物料流 30:水洗塔 32:水/甲醇物料流 34:混合C4物料流 40:水洗塔 42:水/甲醇物料流 44:混合C4物料流 50:甲醇回收系統 60:重質塔 62:重質C4物料流 64:塔頂物料流 70:1-丁烯輕質塔 72:塔頂物料流 74:塔底產物 80:去異丁烷塔 82:重質C4物料流 84:塔頂物料流 90:DME輕質塔 92:塔頂物料流 94:塔底產物 101:二聚化反應器 103:二聚化反應器 104:流出物 106:流出物 108:催化蒸餾塔 110:塔頂分餾物 112:塔底分餾物 120:水洗塔 121:清洗水 122:混合C4物料流 124:甲醇/水物料流 201:二聚化反應器 202:流出物 204:去丁烷塔 206:二聚體 208:未反應C4組分 210:二聚化反應器 212:流出物 216:催化蒸餾塔 218:甲醇 220:塔頂分餾物 230:水洗塔 232:清洗水 234:塔頂分餾物 236:塔底分餾物 260:塔底水物料流 262:塔頂甲醇物料流 280:蒸餾塔 282:二聚體分餾物 284:重質含氧化合物分餾物 300:重質塔 302:重質C4物料流 304:塔頂物料流 310:1-丁烯輕質塔 312:塔頂物料流 314:塔底產物 330:去異丁烷塔 332:重質C4物料流 334:塔頂物料流 340:DME輕質塔 342:塔頂產物 344:塔底產物 350:重質C4產物物料流
圖1為一用於共同生產本文實施例之異丁烷與1-丁烯之系統的簡化流程圖。
圖2為一用於共同生產本文實施例之異丁烷與1-丁烯之系統的簡化流程圖。
圖3為一用於共同生產本文實施例之異丁烷與1-丁烯之系統的簡化流程圖。
圖4為一用於共同生產本文實施例之異丁烷與1-丁烯之系統的簡化流程圖。
10:物料流
12:反應組
13:甲醇
14:萃餘物-2物料流
16:重質物料流
20:混合C4物料流
22:反應組
23:甲醇
24:萃餘物-2物料流
26:重質物料流
28:物料流
30:水洗塔
32:水/甲醇物料流
34:混合C4物料流
40:水洗塔
42:水/甲醇物料流
44:混合C4物料流
50:甲醇回收系統
60:重質塔
62:重質C4物料流
64:塔頂物料流
70:1-丁烯輕質塔
72:塔頂物料流
74:塔底產物
80:去異丁烷塔
82:重質C4物料流
84:塔頂物料流
90:DME輕質塔
92:塔頂物料流
94:塔底產物

Claims (12)

  1. 一種用於共同生產高純度異丁烷及高純度1-丁烯物料流之方法，該方法包含： 提供一第一混合C4物料流及一第二混合C4物料流，每一者包含異丁烯、異丁烷、1-丁烯，及2-丁烯，且其中第一混合C4物料流具有比第二混合C4物料流更高的異丁烷濃度； 將第一混合C4物料流與作為反應劑或選擇劑之甲醇進料至一第一反應系統，以將含於其中之異丁烯轉化成甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體； 將第二混合C4物料流與作為反應劑或選擇劑之甲醇進料至一第二反應系統，以將含於其中之異丁烯轉化成甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體； 在一包括水洗系統之第一分離系統中分離源自第一反應系統之流出物，以回收一包含1-丁烯、2-丁烯，及異丁烷之第一輕質物料流、一第一甲醇+水物料流，及一包含甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體之第一重質物料流； 在一包括水洗系統之第二分離系統中分離一源自第二反應系統之流出物，以回收一包含1-丁烯、2-丁烯，及異丁烷之第二輕質物料流、一第二甲醇+水物料流，及一包含甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體之第二重質物料流； 將第一與第二甲醇+水物料流進料至一甲醇回收系統以分離甲醇與水，並將至少一部分之甲醇回流至第一與第二反應系統之一或兩者； 將第二輕質物料流進料至一分離系統以回收含異丁烷物料流、1-丁烯物料流，及一包含正丁烷與2-丁烯之第一重質C4物料流； 將含異丁烷物料流與第一輕質物料流進料至一分離系統以回收一異丁烷物料流與一包含正丁烷與2-丁烯之第二重質C4物料流。
  2. 如請求項1之方法，其更包含從異丁烷物料流中分離甲醚。
  3. 如請求項1之方法，其中異丁烷物料流具有至少99重量%之純度且其中1-丁烯物料流具有至少99重量%之純度。
  4. 如請求項1之方法，其更包含將一烴物料流進料至一流化床催化裂解製程或一殘留物流化床催化裂解製程，並回收第一混合C4物料流，其中第一混合C4物料流之異丁烷濃度為至少20重量%。
  5. 如請求項4之方法，其更包含將一烴物料流進料至一物料流裂解製程，並回收第二混合C4物料流，其中第二混合C4物料流之異丁烷濃度為小於5重量%。
  6. 如請求項5之方法，其中第一混合C4物料流之異丁烷濃度為小於25重量%，且其中第二混合C4物料流之異丁烷濃度為至少30重量%。
  7. 一種用於共同生產高純度異丁烷及高純度1-丁烯物料流之系統，該系統包含： 一第一混合C4物料流及一第二混合C4物料流，每一者包含異丁烯、異丁烷、1-丁烯，及2-丁烯，且其中第一混合C4物料流具有比第二混合C4物料流更高的異丁烷濃度； 一第一甲醇物料流及一第二甲醇物料流； 一第一反應系統配置成接收第一混合C4物料流與第一甲醇物料流，並將第一混合C4物料流與作為反應劑或選擇劑之甲醇反應，使含於其中之異丁烯轉化成甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體； 一第二反應系統配置成接收第二混合C4物料流與第二甲醇物料流，並將第二混合C4物料流與作為反應劑或選擇劑之甲醇反應，使含於其中之異丁烯轉化成甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體； 一包括水洗系統之第一分離系統，用於從第一反應系統分離流出物，以回收一包含1-丁烯、2-丁烯、異丁烷之第一輕質物料流、一第一甲醇+水物料流，及一包含甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體之第一重質物料流； 一包括水洗系統之第二分離系統，用於從第二反應系統分離流出物，以回收一包含1-丁烯、2-丁烯、異丁烷之第二輕質物料流、一第二甲醇+水物料流，及一包含甲基三級丁基醚或異丁烯二聚體之第二重質物料流； 一常見的甲醇回收系統，用於接收第一與第二甲醇+水物料流，以分離甲醇與水，以及一流動線，用於將至少一部分之甲醇回流至第一與第二反應系統之一或兩者； 一第一輕質分離系統，用於接收第二輕質物料流及用於回收含異丁烷物料流、1-丁烯物料流，及一包含正丁烷與2-丁烯之第一重質C4物料流； 一第二輕質分離系統，用於接收第一輕質物料流及用於回收異丁烷物料流及一包含正丁烷與2-丁烯之第二重質C4物料流。
  8. 如請求項7之系統，其更包含一用於混合第一與第二重質C4物料流之第一混合器，以及一用於混合第一與第二重質物料流之第二混合器。
  9. 如請求項7之系統，其中第一與第二反應系統之每一者係經配置以產生異丁烯二聚體。
  10. 如請求項7之系統，其中該第一與第二反應系統之每一者係經配置以產生甲基三級丁基醚。
  11. 如請求項7之系統，其中第一反應系統包括一固定床反應器，或二或多個串聯或併聯之固定床反應器，接著為一催化蒸餾反應器。
  12. 如請求項7之系統，其中第二反應系統包括一固定床反應器，或二或多個串聯或併聯之固定床反應器，接著為一催化蒸餾反應器。
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