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TWI665187B - 用於製造稀釋乙烯的方法 - Google Patents

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美商魯瑪斯科技股份有限公司
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Abstract

已例示和說明用於回收稀釋乙烯流的方法和系統。更具體地，本案揭示的具體例關於用於從廢氣或其他蒸氣流分離稀釋乙烯流的方法和系統，其中用於所欲分離的超低溫冷凍係由該廢氣本身提供，並且僅需要由外部供應適當地低溫度(例如，在-40°C至15°C)的丙烯冷凍劑。

Description

用於製造稀釋乙烯的方法
本揭示內容的領域 本案揭示的具體例一般關於用於回收稀釋乙烯流的系統和方法。
發明背景 煉油廢氣，例如來自流體催化裂解單元和焦化單元的廢氣通常含有例如乙烯的烯烴，該乙烯可被回收並用於各式方法。該等煉油廢氣通常含有氣體混合物，其可包括氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、和丙烯，以及其他更輕和更重的組分。
已提出從此類氣體混合物中回收乙烯的各式方法。例如，US6705113、US5979177、US5502971、和US3765435各自關於從氣體混合物中回收烯烴的方法。
許多該等方法需要超低溫度的冷凍劑(例如，在-70°C或低於-70°C)以及使用甲烷冷凍、或需要高純度的乙烯和高純度的丙烯冷凍劑系統的冷凍系統、或使用乙烯和丙烯的二元冷凍劑系統。不幸的是，該等高純度流並不總是在現場隨時可用，因此需要此類外部冷凍系統的替代品。
所主張具體例的概要 本案的具體例針對藉由使C3 s和更重組分與流體催化裂解器(FCC)、殘餘流體催化裂解器(RFCC)、或粗真空製氣油(VGO)裂解單元、其他各式來源等等的分離來製造稀釋乙烯原料的系統和方法。此類分離可根據本案的具體例達成，而不需要外部供應超低溫度的(甲烷、乙烷或乙烯)冷凍劑或二元冷凍劑。
在一態樣中，本案揭示的具體例關於用於製造一稀釋乙烯流的方法。該方法可包括冷卻和部分地冷凝包含氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、和C3+ 烴的一原料。該冷卻和部分地冷凝的原料可分離成一蒸氣進料流與一液體進料流，其中該液體進料流包含該原料所內含的一部分乙烯。該蒸氣進料流可在一去乙烷塔中分離，以回收一塔頂物(overhead)流以及包含該C3+ 烴的一塔底物產物流。該液體進料流可分離成一第一蒸氣餾分與一第一液體餾分。該塔頂物流可經由與包含至少一部分該第一液體餾分的一冷凍劑的間接熱交換被冷卻和部分地冷凝。
在另一態樣中，本案揭示的具體例關於用於製造一稀釋乙烯流的系統。該系統可包括一去乙烷塔進料冷卻裝置，其用於冷卻和部分地冷凝包含氫氣、甲烷、乙烷、乙烯和C3+ 烴的一原料。一去乙烷塔進料分離器，其可設置用於使該冷卻和部分地冷凝的原料分離成一蒸氣進料流與一液體進料流，其中該液體進料流包含該原料所內含的一部分乙烯。一去乙烷塔，其用於分離該蒸氣進料流，以回收一塔頂物流以及包含該C3+ 烴的一塔底物產物流。一冷凍劑桶，其可使該液體進料流分離成一第一蒸氣餾分與一第一液體餾分。亦可設置一去乙烷塔頂物冷凝器，其用於經由與包含該第一液體餾分的一冷凍劑間接熱交換冷卻和部分地冷凝該塔頂物流。
在另一態樣中，本案揭示的具體例關於用於製造一稀釋乙烯流的方法。該方法可包括冷卻和部分地冷凝包含氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、和C3+ 烴的一原料，並使該冷卻和部分地冷凝的原料分離成一蒸氣進料流與一液體進料流。該液體進料流包含該原料所內含一部分乙烯。該蒸氣進料流可隨後在一去乙烷塔中分離，以回收一塔頂物流與包含該C3+ 烴的一塔底物產物流，並且該液體進料流可分離成一第一蒸氣餾分與一第一液體餾分，用於經由與包含至少一部分該第一液體餾分的一冷凍劑的間接熱交換來冷卻和部分地冷凝該塔頂物流，形成一經暖化的第一液體餾分。該冷卻和部分地冷凝的塔頂物流可分離成一液體回流流與一塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流。該經暖化的第一液體餾分可分離成一第二蒸氣餾分與一第二液體餾分。該第一蒸氣餾分和第二蒸氣餾分可被壓縮以形成一經壓縮的冷凍劑流，該經壓縮的冷凍劑流可經由與該第二液體餾分的間接熱交換而冷卻。該第二液體餾分可隨後進料至該去乙烷塔。該冷卻經壓縮的冷凍劑流可分離成一第三蒸氣餾分與一第三液體餾分，該第三蒸氣餾分進料至該去乙烷塔；以及該第三液體餾分與該液體進料流結合。
在另一態樣中，本案揭示的具體例關於用於製造一稀釋乙烯流的系統。該系統可包括一去乙烷塔進料冷卻裝置，其用於冷卻和部分地冷凝包含氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、和C3+ 烴的一原料，以及一去乙烷塔進料分離器，其用於使該冷卻和部分地冷凝的原料分離成一蒸氣進料流與一液體進料流。該液體進料流可包含該原料所內含一部分乙烯。該系統亦可包括一去乙烷塔，其用於分離該蒸氣進料流，以回收一塔頂物流與一包含該C3+ 烴的一塔底物產物流。可設置一冷凍劑第二級壓縮抽氣桶，其用於使該液體進料流分離成一第一蒸氣餾分與一第一液體餾分。一去乙烷塔頂物冷凝器，其允許經由與該第一液體餾分間接熱交換冷卻和部分地冷凝該塔頂物流，形成一經暖化的第一液體餾分。一去乙烷回流桶，其使該冷卻和部分地冷凝的塔頂物流分離成一液體回流流與一塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流，以及一冷凍劑第一級壓縮抽氣桶，其使該經暖化的第一液體餾分分離成一第二蒸氣餾分與一第二液體餾分。可使用冷凍劑壓縮機壓縮該第一蒸氣餾分與該第二蒸氣餾分，以形成一經壓縮的冷凍劑流。亦設置一冷凍劑冷凝器，其用於經由與該第二液體部分間接熱交換來冷卻該經壓縮的冷凍劑流，並使該第二液體餾分進料至該去乙烷塔；以及一冷凍劑儲液器，其用於使該冷卻的壓縮冷凍劑流分離成一第三蒸氣餾分與一第三液體餾分。一流動管線，其可使該第三蒸氣餾分進料至該去乙烷塔，以及另一流動管線，其可使該第三液體餾分進料至該冷凍劑第二級壓縮抽氣桶。
從下列說明與所附申請專利範圍，其他態樣和優點將顯而易見。
詳細說明 在一態樣中，本案的具體例關於用於回收一稀釋乙烯流的方法和系統。更明確地，本案揭示的具體例關於用於從廢氣或其他蒸氣流分離稀釋乙烯流的方法和系統，其中用於所欲分離的超低溫冷凍係由該廢氣本身提供，並且僅需要由外部供應適當地低溫度(例如，在-40°C至15°C)的丙烯冷凍劑。
在本案的具體例中有用的含乙烯的原料可包括任何數量的煉油流。在各式具體例中，含乙烯的原料可包括來自流體催化裂解器(FCC)單元、殘餘流體催化裂解器(RFCC)單元、及/或粗真空製氣油(VGO)裂解單元的廢氣，以及焦化廢氣與可包括乙烯的氣體混合物的其他煉油流。
根據本案的具體例含乙烯的原料可含有，例如0.1 wt%至60 wt%的乙烯，例如自約5 wt%、10 wt%、或13 wt%至約30 wt%、40 wt%、或50 wt%乙烯。該稀釋乙烯流的餘量可包括例如氫氣、甲烷、乙烷、丙烯、及/或丙烷。含乙烯的原料亦可含有各式輕質氣體，例如一氧化碳、二氧化碳、及/或氮氣、以及炔類、二烯烴和較重的烴(C4+ )。例如，典型的FCC廢氣可包括50 wt%至70 wt%的甲烷和氫氣，餘量約為等量的乙烷和乙烯，以及少量的C3+ 化合物。各式含乙烯的原料亦可包括其他雜質，例如水、含氧烴、含氮烴、和汞、等等。
現參照圖1，例示根據本案揭示的具體例用於從各式含乙烯的原料製造稀釋乙烯的系統的簡化流程圖。假使有必要，可首先處理含乙烯的原料10，以去除一些雜質。例如，可使含乙烯的原料10冷卻，例如至自約10°C至約25°C的溫度範圍內，以冷凝水，假使存在的話。經冷卻的含乙烯原料11可隨後進料至進料乾燥器分離桶16，使冷凝物18與蒸氣原料20分離。該原料20可隨後通過一或多個吸收劑床22、24以去除雜質，例如含氧化合物、未冷凝水、和汞、等等其他雜質，得到經處理的原料26。
在處理之後，含乙烯的原料26可進一步冷卻、冷凝至少一部分烴。操作條件應保持在使烴的冷凝部分含有一些乙烯。該冷卻的含乙烯的原料32可隨後在去乙烷塔進料分離器34中分離，例如在一桶或另一類型的分離器，製造一蒸氣進料流36與一液體進料流40。該蒸氣進料流36可含有氫氣、甲烷、乙烷、和乙烯、以及一些較重的組分，例如丙烯、丙烷、和C4+ 烴。液體進料流40可含有C3 和較重的烴，部分濃縮在C2 s (乙烷和乙烯)中，並且亦可含有一些溶解的輕物質(甲烷、氫氣)。
在分離之後，該蒸氣進料流36可進料至去乙烷塔44。濃縮在C2 s中的液體進料流40係適用於進料至冷凍回路用於對系統提供冷卻，如下文將進一步說明。
在蒸氣進料流中的組分可在去乙烷塔44中分離。該去乙烷塔44可在回收乙烷、乙烯以及較輕組分作為塔頂物餾分52，以及回收C3 和較重組分作為塔底物餾分46的條件下操作。為達成所欲的分離，該去乙烷塔44可操作在自約-50°C至約-35°C的塔頂物52的溫度範圍內，例如自約-42°C至約-48°C的範圍內，以及自約20至約40巴的壓力範圍內，例如自約25至約35巴的範圍內。該去乙烷塔44可被再沸騰，例如藉由使用低壓蒸氣或其他傳熱媒介來加熱再沸器42中一部分的塔底物，並且該去乙烷塔44可操作在自約80°C至約120°C的塔底物溫度範圍內，例如自約90°C至約100°C的範圍內。
塔底物產物46可經由間接熱交換在交換器48中冷卻，例如在回收之前，在自約25°C至約50°C的溫度範圍內。該得到的塔底物產物50，其包括C3 和較重烴，可進一步處理，例如在乙烯單元(未顯示)中裂解烴，以製造額外的乙烯、或可用作燃料。
從該去乙烷塔44回收的塔頂物餾分52可在交換器54中冷卻和部分地冷凝，例如自約-50°C至約-65°C的溫度範圍內，或自約-53°C至約-59°C的範圍內。該冷卻的和部分地冷凝的塔頂物流56可隨後進料至回流桶58，在該回流桶中塔頂物流被分離成可用作進料至去乙烷塔44的回流的液體部分60，以及分離成所欲的稀釋乙烯產物流的塔頂物蒸氣產物流62。
該稀釋乙烯產物流62，其具有小於約-50°C的溫度，可用於冷卻(cool)及/或冷凍(chill)含乙烯的原料10，在一些具體例中其可在大於30°C的溫度下提供。例如，該稀釋乙烯產物流62可在交換器28中與經處理的原料26首先間接熱交換(在去除雜質之後)接觸，並且亦可在交換器12中與進料乾燥器分離桶16的上游，含乙烯的原料10間接熱交換。例如，含乙烯的原料10可在自約30°C至約50°C的溫度範圍內提供，並且可經由與可在自約0°C至約20°C的溫度範圍內的稀釋乙烯產物流64間接熱交換，含乙烯的原料10被冷卻至自約20°C至約25°C的溫度範圍內並以流13回收。在處理器22、24的上游，含乙烯的原料13亦可在交換器14中經由與C3 冷凍劑的間接熱交換而冷卻，該冷凍劑的溫度可在自約5°C至約20°C的溫度範圍內，例如自約5°C至約15°C的範圍內。
在處理之後，含乙烯的原料26，其可在自約0°C至約25°C的溫度範圍內，例如在自約10°C至約20°C範圍內，可被塔頂物稀釋乙烯產物流冷凍，該塔頂物稀釋乙烯產物流如上說明可在低於-50°C的溫度。該含乙烯的原料26亦可經由與C3 冷凍劑的間接熱交換而冷凍，該C3 冷凍劑可在自約-30°C至約-50°C的溫度範圍內，例如在自約-35°C至約-45°C的範圍內。在一些具體例中，含乙烯原料的冷凍可發生在一冷箱28中，共同地使含乙烯的原料26與C3 冷凍劑30和稀釋乙烯產物流62交換。舉例來說，所得的經冷卻、處理、冷凍、和部分地冷凝的含乙烯的原料32可在自約-25°C至約-45°C的溫度範圍內，例如自約-30°C至約-40°C的範圍內。
用於去乙烷塔頂物冷凝器54的冷凍可藉由液體進料流40或其一部分提供。該液體進料流40，其可在自約-25°C至約-45°C的溫度範圍內以及自約20至約40巴的壓力範圍內從去乙烷塔進料分離器34回收，可部分地擴展，例如至自約5至約15巴的壓力範圍內，以減少該液體進料流的溫度並蒸發一部分較輕組分。
在擴展之後，該擴展的液體進料流74，其可在自約-60°C至約-40°C的溫度範圍內，可進料至第二級冷凍劑壓縮機抽氣桶76，在該桶中蒸氣餾分78可與剩餘的液體組分82分離。從該第二級抽氣桶76回收的液體82可進一步擴展，減少該流的溫度至自約-75°C至約-65°C的溫度，例如約-70°C。擴展的液體83可隨後與去乙烷塔頂物流52間接熱交換接觸，如上說明冷卻和部分地冷凝塔頂物流，並使該擴展的液體83暖化至自約-60°C至約-40°C的溫度範圍內。
經暖化的擴展液體84可進料至第一級冷凍劑壓縮機抽氣桶86，在該桶中該擴展液體的蒸氣餾分90可與剩餘的液體組分88分離。該擴展液體的蒸氣餾分90可從該桶進料至第一級壓縮機94，與從第二級抽氣桶76取出的蒸氣部分78結合，並在第二級壓縮機94中加壓。壓縮可使經由流動管線96回收的冷凍劑加熱至，例如自約60°C至約90°C的溫度範圍內。
該經壓縮的冷凍劑96可隨後在一或多熱交換器中冷卻、冷凍、和部分地冷凝。例如，該經壓縮的冷凍劑96可進料至交換器70，並與稀釋乙烯產物流66，例如進料/產物交換器12的下游，間接熱交換接觸，使該稀釋乙烯產物流64從自約25°C至約35°C的溫度範圍內暖化至自約40°C至約50°C的溫度範圍內(流72)，並使經壓縮的冷凍劑96冷卻至自約30°C至約40°C的溫度範圍內。經壓縮的冷凍劑100可隨後經由與C3 冷凍劑間接熱交換在交換器102中進一步冷卻，其可在自約5°C至約20°C的溫度範圍內，例如自約5°C約15°C的範圍內。
所得的壓縮冷凍劑流104的進一步冷凍和部分地冷凝可經由與從第一級冷凍劑壓縮機抽氣桶86回收的液體組分88間接熱交換來進行。從第一級冷凍劑壓縮機抽氣桶86回收的液體88，如上述說明其可在低於-40°C的溫度，可從該桶泵送並與該經壓縮的冷凍劑流104間接熱交換接觸。該經壓縮的冷凍劑流104亦可經由與C3 冷凍劑116的間接熱交換被冷凍和部分地冷凝，其可在自約-30°C至約-50°C的溫度範圍內，例如自約-35°C至約-45°C的範圍內。在一些具體例中，如圖例示，經壓縮的冷凍劑流104的冷凍可發生在一冷箱106中，使經壓縮的冷凍劑流104被C3 冷凍劑116與來自第一級冷凍劑壓縮機抽氣桶86的液體88共同地交換。舉例來說，所得的經壓縮、冷卻、處理、冷凍、和部分地冷凝的冷凍劑108可在自約-5°C至約-35°C的溫度範圍內，例如自約-15°C至約-25°C，以及在自約25至約35巴的壓力範圍內。
該冷凍劑108可隨後進料至冷凍劑儲液器桶110，使冷凍劑的冷凝部分114與該冷凍劑的未冷凝部分112分離。該冷凍劑的冷凝部分114可與來自去乙烷塔進料分離器34的液體進料40結合並被發送至冷凍劑壓縮機抽氣桶76。
該冷凍劑的未冷凝部分112可進料至去乙烷塔44用於烴的回收，該烴的回收包括任何存在的乙烷和乙烯。來自第一級冷凍劑壓縮機抽氣桶回收的液體，在與經壓縮的冷凍劑交換之後回流成為流115，該液體亦可進料至去乙烷塔44用於烴的回收。以此方式，輕物質係如同來自冷凍劑儲液器桶110的總不可冷凝物從冷凍回路被吹掃並被送至去乙烷塔44的上部用於完全回收，以及重物質係如同來自冷凍劑儲液器桶110的冷凝冷凍劑114的一部分115從冷凍回路被吹掃。此重質洩料亦用於對冷凍劑冷凝器106提供一些自動冷凍，並且在如此做之前先暖化，再送至去乙烷塔44的下部用於完全回收。
如上述說明，該分離為高度整合，含乙烯的原料本身係用於為所欲的分離提供冷凍。製程控制可以數種方式實現。在一些具體例中，去乙烷塔44的塔頂壓力的控制可藉由控制稀釋乙烯產物流66的流速來實現，其中該流速係控制在進料冷卻器12與去乙烷塔進料冷卻裝置28兩者的下游。
製造的稀釋乙烯產物流66可用作一或多個下游製程的進料。在一些具體例中，塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流66的至少一部分72可進料至下游反應區(未例示)，在該反應區中該乙烯可用作反應物。例如，該稀釋乙烯產物可進料至例如使苯轉換成乙苯的烷基化反應區。另外地或另擇地，塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流的至少一部分68可進料至燃燒系統(未例示)作為燃料氣體。
在各式具體例中，回流桶58的溫度控制可藉由控制或間接地控制冷凍劑壓縮機94的輸出壓力來實現。例如，去乙烷塔44塔頂物的冷凝溫度，如同在回流桶58中的測量，可藉由操控冷凍劑壓縮機94的速度來控制。去乙烷塔44的壓力可藉由節流離開該單元的稀釋乙烯產物流來控制。冷凍劑壓縮機第一級抽氣桶86的壓力可藉由節流該壓縮機的第一級的流量來控制。冷凍劑壓縮機第二級抽氣桶76的壓力可藉由節流吹掃至燃燒器的輕物質來控制。冷凍劑壓縮機94排放壓力雖然無法直接控制，但其可為基於由去乙烷塔44塔頂物冷凝溫度控制器製造的經控制的抽吸壓力和壓縮機速度的壓縮機性能曲線的結果。
儘管冷凍劑中的不可冷凝物可被送至去乙烷塔44用於完全回收，但仍可能需要從冷凍回路中吹掃一部分冷凍劑。例如，分別來自壓縮機抽氣桶86、76的一或兩個蒸氣餾分90、78的一部分92、80可作為吹掃物取出。
如上述說明，C3 冷凍劑可用作該方法的各式部分的散熱器。根據本案具體例的系統可包括，例如，用於在上述說明的該等範圍內的二或多個溫度位準提供C3 冷凍劑的閉環C3 冷凍系統。
如上文說明，可利用FCC、RFCC及/或VGO廢氣作為用於各式方法中較便宜的乙烯源。該等稀釋乙烯氣體必須預處理，以去除對下游催化劑有害的雜質。隨後需要各式程度的低溫分離，以去除其他非所欲的烴，例如較重的烯烴和非烯烴(譬如丙烯、丙烷和C4s)。該低溫分餾通常需要非常低的冷凍位準。
FCC、RFCC及/或VGO廢氣可首先藉由胺及/或鹼性液預處理作為去除酸性氣體的第一步。經淨化的氣體可隨後送至氧氣轉換器用於使氧氣與含氧化合物轉換成水。無氧的氣體可隨後送入第二級胺及/或鹼洗氣器作為去除酸性氣體的磨光步驟。經淨化的氣體可隨後被壓縮、冷凍並乾燥，以促進低溫蒸餾。亦可利用汞吸收劑來保護下游的交換器，例如硬焊接合的鋁交換器。
得到的經處理和經壓縮的進料氣體，其可在C2 進料/產物交換器中在約40°C的溫度下被可在約10°C溫度的產物氣體冷卻。經冷卻的進料氣體，其可在約22°C的溫度，可隨後被乾燥器進料冷卻裝置中的C3 冷凍劑冷凍並在進料乾燥器中乾燥。經冷凍和乾燥的進料氣體，其可在約15°C的溫度，可隨後被送至去乙烷塔進料冷卻裝置，在該冷卻裝置中使其被非常冷的產物氣體冷凍，該產物氣體可在硬焊接合的鋁交換器中約-56°C的溫度。可利用C3 冷凍劑作為額外的散熱器並用於在冷卻裝置中的溫度控制。
經冷凍的進料氣體，其可在約-35°C的溫度，可隨後被送至去乙烷塔進料分離器，在該去乙烷塔進料分離器中冷凝的液體與未冷凝的蒸氣分離。該蒸氣餾分隨後進料至去乙烷塔，並且該液體餾分被用作整合的C2 冷凍系統的補充劑。在該去乙烷塔中，氫氣、甲烷、乙烯、和乙烷係作為塔頂物蒸氣餾出物回收，而丙烯、丙烷和較重的組分係作為塔底物產物回收。
該去乙烷塔頂物物部分地被C2 冷凍劑冷凝，並且該冷凝物被用作該塔的回流。未冷凝的塔頂物，其包括乙烯、乙烷和輕物質(即，氫氣和甲烷)為產物氣體，其可進料至例如EB單元的下游反應器。來自去乙烷回流桶溫度約-56°C的冷產物氣體可被溫度約15°C的冷卻進料氣體加熱，在先前提到的去乙烷塔進料冷卻裝置中加熱至約10°C的溫度，隨後進一步被溫度約40°C的熱進料氣體加熱至約30°C的溫度，最後被溫度約76°C的C2 冷凍劑壓縮機排放物在C2 冷凍劑冷卻器中加熱至約45°C的溫度，例如在被送至下游反應區之前。溫度約100°C的去乙烷塔的丙烯和較重物質可被冷卻水冷卻並送至乙烯單元用於烴回收、或用作燃料。
整合的C2 冷凍系統包括帶有泵的第一級抽氣桶、二級冷凍劑壓縮機、第二級抽氣桶、C2 冷凍劑冷卻器、C2 冷凍劑冷卻裝置、C2 冷凍劑冷凝器和C2 冷凍劑儲液器。該整合的C2 冷凍系統在兩溫度位準製造冷凍劑，例如-56°C和-60°C。來自第二級抽氣桶的冷凍劑被閃送至去乙烷冷凝器的冷側中，其可為硬焊接合的鋁交換器，在該處，C2 冷凍劑從-47°C驟降至-70°C，隨後從-70°C沸至-50°C。該冷卻曲線為冷凝的去乙烷塔頂物提供足夠的梯度，該塔頂物在去乙烷冷凝器的熱側中從-46°C至-56°C冷凝。
來自去乙烷塔進料分離器的冷凝液體被送至第二級抽氣桶作為整合的C2 冷凍系統的補充劑。該流係部分的濃縮在C2 s，但仍含有一些輕物質、C3 s和重物質。輕物質係如同來自C2 冷凍劑儲液器的總不可冷凝物從冷凍回路被吹掃，並被送至去乙烷塔的上部用於完全回收。重物質係如同來自C2 冷凍劑儲液器的冷凝冷凍劑的一部分從冷凍回路被吹掃。該重的洩料亦用於對C2 冷凍劑冷凝器提供一些自動冷凍，並且在如此做之前先暖化，隨後被送至去乙烷塔的下部用於完全回收。
來自第一級抽氣桶的非汽化冷凍劑，其組配成冷凍劑重物質吹掃物的一部分，亦被送至去乙烷塔。該重物質吹掃物亦用於對C2 冷凍劑冷凝器提供一些冷卻，並且在如此做之前先暖化，隨後被送至去乙烷塔的下部用於完全回收烴。
在本案具體例中使用的整合C2 冷凍系統不需要外部供應的乙烯冷凍劑源。該方法的散熱器係藉由操作在兩個冷凍劑溫度位準的閉環C3 冷凍系統提供，例如12°C和-40°C。設施的需求為接至C2 製冷壓縮機和C3 冷凍套件的電力。
如上文說明，說明了藉由從FCC、RFCC及/或VGO單元的廢氣中的C3 s和較重組分的低溫分離來製造稀釋乙烯原料的方法，不需要外部供應的低溫乙烯或二元冷凍劑。在本案的具體例中，丙烷或丙烯冷凍劑為所需的最低溫度位準的冷凍。FCC廢氣被分離成含有乙烯、乙烷、甲烷、氫氣和其他輕組分的稀釋乙烯產物流，以及在去乙烷塔中含有丙烷、丙烯、C4 s、C5 s和較重組分的流。
該去乙烷塔，其可操作在約30巴的壓力，當位在EB單元的上游使用製造的稀釋乙烯產物流時可能需要，可具有大約-46至-56°C的塔頂物溫度。在該溫度下的冷凝無法用丙烷或丙烯的冷凍進行，通常需要乙烯或乙烯/丙烯二元冷凍。本案揭示的具體例避免對外部乙烯或二元冷凍劑的需求。
在常見的預處理和乾燥之後，FCC廢氣進料被冷凍，以便製造混合的C2 /C3 流用作整合的C2 冷凍系統的補充冷凍劑。從冷凍系統取出連續的重物質洩料和輕物質吹掃物，以保持可用的冷凍劑的穩態組成。冷凍系統洩料和吹掃物係返回去乙烷塔以用於產物和副產物的完全回收。可利用大規模的熱整合來補償熱量並使冷卻最小化。整合的C2 冷凍系統可分散去乙烷塔的壓力。所得的稀釋乙烯產物氣體適於作為乙苯單元的原料。副產物C3 +流可再循環至乙烯單元或作為燃料燃燒。
先前的實例為利用乙烯和丙烯冷凍系統或二元乙烯/丙烯冷凍系統分離，以提供用於冷凝去乙烷塔頂物流的低溫冷凍劑。該等冷凍系統需充滿高純度乙烯和高純度丙烯。本案的具體例利用進料氣體作為補充冷凍劑至C2 冷凍系統的唯一來源。意外的是，冷凝的進料氣體的組成(在初始冷凍之後)將適合作為去乙烷冷凝器的冷凍劑。然而，所得到的C2 冷凍劑的蒸發曲線與去乙烷塔頂物的冷凝曲線相匹配。經發現基於進料的冷凍劑與去乙烷塔頂物冷凝的匹配在通常為FCC、RFCC和VGO廢氣的稀釋乙烯進料組合物的大範圍內為有效的。
亦意想不到的是，C2 冷凍系統可僅藉由使用少量的C3 冷凍來啟動，以「引導」整合的C2 冷凍系統。意想不到的是，大部分的穩態淨熱量可藉由產品氣體回收，在較小程度上藉由C3 冷凍劑回收。熱產物氣體所內含的熱量亦可在下游EB單元中完全地回收。
亦意想不到的是，開環冷凍循環亦可用於協助輕物質與稀釋的C2 產物氣體分離以及C3 s和重物質與稀釋的C2 產物氣體分離。此經由二級冷凍劑閃蒸以及輕物質排氣和重物質洩料完成，其分別被送至去乙烷塔的頂部和塔底物部分。輕物質吹掃物係作為來自C2 冷凍劑儲液器的不可冷凝的排氣，其為混合的C2 冷凍系統中最輕的流。從第一級抽氣桶取出重物質吹掃物，其為混合的C2 冷凍系統中最重的流。發生在冷凍系統中的輕物質和重物質的分離用於減少去乙烷塔上的負荷。
有利地，本案揭示的具體例消除冷凝去乙烷塔頂物所需的乙烯或乙烯/丙烯(二元)冷凍劑。本案具體例的主要優點為消除更昂貴的外部閉環乙烯或二元冷凍系統。另一個優點為消除作為冷凍劑補充劑的外部高純度乙烯源的需求，該高純度乙烯源可能在工廠現地可用或不可用。假使補充的乙烯必須運輸，其代表非常高的成本與操作難度。在長時間停機期間，乙烯將蒸發並且必須排放至燃燒器，因為在環境溫度下不可能含有乙烯。對於高純度乙烯補充的需求使得開廠複雜化，並為初始營運增加非常高的成本。本案的具體例提供帶有二元冷凍劑的低壓乙烯回收(LPR)之清楚的低成本替代方案，並且易於開廠。
雖然本揭示內容包括有限數量的具體例，但是受益於本揭示的本領域技術人員將理解可設計出不逸離本揭示內容範圍的其他具體例。因此，該範圍應僅由所附申請專利範圍限制。
10、13‧‧‧含乙烯的原料
11‧‧‧經冷卻的含乙烯原料
12、14、48、54、70、102‧‧‧交換器
16‧‧‧進料乾燥器分離桶
18‧‧‧冷凝物
20‧‧‧原料
22、24‧‧‧吸收劑床
26‧‧‧經處理的原料/含乙烯的原料
28‧‧‧乙烷汽提塔
30‧‧‧再沸器
32‧‧‧冷卻的含乙烯的原料
34‧‧‧去乙烷塔進料分離器
36‧‧‧蒸氣進料流
38、96‧‧‧流動管線
40、74‧‧‧液體進料流
42、56‧‧‧塔頂物流
44‧‧‧去乙烷塔
46‧‧‧塔底物產物
50‧‧‧乙烷淨化器
52‧‧‧塔頂物
58‧‧‧回流桶
60‧‧‧液體部分
62‧‧‧塔頂物蒸氣產物流/稀釋乙烯產物流
64、66‧‧‧稀釋乙烯產物流
68‧‧‧塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流的至少一部分
72、115‧‧‧流
76、86‧‧‧抽氣桶
78、90‧‧‧蒸氣餾分
80、92‧‧‧蒸氣餾分的一部份
82‧‧‧剩餘的液體組分
83‧‧‧擴展的液體
84‧‧‧經暖化的擴展液體
88‧‧‧液體組分
94‧‧‧壓縮機
100‧‧‧經壓縮的冷凍劑
104‧‧‧壓縮冷凍劑流
106‧‧‧冷箱
108‧‧‧冷凍劑
110‧‧‧冷凍劑儲液器桶
112‧‧‧未冷凝部分
114‧‧‧冷凝部分
116‧‧‧排氣冷凝器
圖1為根據本案揭示的具體例用於製造稀釋乙烯的系統的簡化流程圖。

Claims (29)

  1. 一種用於製造一稀釋乙烯流的方法，該方法包含： 冷卻和部分地冷凝包含氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、和C3+烴的一原料； 使該冷卻和部分地冷凝的原料分離成一蒸氣進料流與一液體進料流，其中該液體進料流包含該原料所內含的一部分乙烯； 在一去乙烷塔中分離該蒸氣進料流，以回收一塔頂物(overhead)流與包含該C3+烴的一塔底物產物流； 使該液體進料流分離成一第一蒸氣餾分與一第一液體餾分； 經由與包含至少一部分該第一液體餾分的一冷凍劑的間接熱交換來冷卻和部分地冷凝該塔頂物流。
  2. 如請求項1的方法，其進一步包含使該冷卻和部分地冷凝的塔頂物流分離成一液體回流流與一塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流。
  3. 如請求項1的方法，其進一步包含在該間接熱交換之後使該第一液體餾分分離成一第二蒸氣餾分與一第二液體餾分。
  4. 如請求項3的方法，其進一步包含壓縮該第一蒸氣餾分與該第二蒸氣餾分，以形成一經壓縮的冷凍劑流。
  5. 如請求項4的方法，其進一步包含經由與該第二液體餾分的間接熱交換冷卻該經壓縮的冷凍劑流，並使該第二液體餾分進料至該去乙烷塔。
  6. 如請求項5的方法，其進一步包含使該冷卻的經壓縮冷凍劑流分離成一第三蒸氣餾分與一第三液體餾分。
  7. 如請求項6的方法，其進一步包含使該第三蒸氣餾分進料至該去乙烷塔。
  8. 如請求項7的方法，其進一步包含使該第三液體餾分與該液體進料流結合。
  9. 一種用於製造一稀釋乙烯流的方法，該方法包含： 冷卻和部分地冷凝包含氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、和C3+烴的一原料； 使該冷卻和部分地冷凝的原料分離成一蒸氣進料流與一液體進料流，其中該液體進料流包含該原料所內含的一部分乙烯； 在一去乙烷塔中分離該蒸氣進料流，以回收一塔頂物流與包含該C3+烴的一塔底物產物流； 使該液體進料流分離成一第一蒸氣餾分與一第一液體餾分； 經由與該第一液體餾分的間接熱交換冷卻和部分地冷凝該塔頂物流，形成一經暖化的第一液體餾分； 使該冷卻和部分地冷凝的塔頂物流分離成一液體回流流與一塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流； 使該經暖化的第一液體餾分分離成一第二蒸氣餾分與一第二液體餾分； 壓縮該第一蒸氣餾分和第二蒸氣餾分以形成一經壓縮的冷凍劑流； 經由與該第二液體餾分的間接熱交換冷卻該經壓縮的冷凍劑流，並使該第二液體餾分進料至該去乙烷塔； 使該冷卻的經壓縮冷凍劑流分離成一第三蒸氣餾分與一第三液體餾分； 使該第三蒸氣餾分進料至該去乙烷塔； 使該第三液體餾分與該液體進料流結合。
  10. 如請求項9的方法，其進一步包含： 在壓縮該第一蒸氣餾分的剩餘部分之前取出該第一蒸氣餾分的一部分；以及 在壓縮該第二蒸氣餾分的剩餘部分之前取出該第二蒸氣餾分的一部分。
  11. 如請求項9的方法，其中壓縮該第一蒸氣餾分與該第二蒸氣餾分以形成一經壓縮的冷凍劑流包含： 在一第一級壓縮機中壓縮該第二蒸氣餾分，以形成一部分地經壓縮的第二蒸氣餾分； 使該部分地經壓縮的第二蒸氣餾分與該第一蒸氣餾分結合；以及 在一第二級壓縮機中壓縮該結合的餾分，以形成該經壓縮的冷凍劑流。
  12. 如請求項9的方法，其中該冷卻和部分地冷凝的該原料包含使該原料與該塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流間接熱交換接觸。
  13. 如請求項12的方法，其中該冷卻和部分地冷凝該原料進一步包含在自約-50°C至約-30°C的溫度範圍內使該原料與C3冷凍劑流間接熱交換接觸。
  14. 如請求項9的方法，其進一步包含： 冷卻和部分地冷凝一含有乙烯的原料； 分離該冷卻和部分地冷凝的含乙烯原料，以形成一冷凝流與一蒸氣部分； 處理該蒸氣部分以去除污染物並形成包含氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、和C3+烴的原料。
  15. 如請求項14的方法，其中該污染物包含水、含氧烴、含氮烴、或汞的一或多者。
  16. 如請求項14的方法，其中該冷卻該含乙烯原料包含使該含乙烯原料與該塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流間接熱交換，以形成經暖化的塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流。
  17. 如請求項16的方法，其中經由間接熱交換冷卻該經壓縮的冷凍劑流進一步包含使該經壓縮的冷凍劑流與該經暖化的塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流間接熱交換。
  18. 如請求項16的方法，其中該冷卻該含乙烯原料進一步包含在自約0°C至約20°C的溫度範圍內使含乙烯原料與C3冷凍劑流間接熱交換接觸。
  19. 如請求項18的方法，其中經由間接熱冷卻該經壓縮的冷凍劑流進一步包含在自約0°C至約20°C的溫度範圍內使該經壓縮的冷凍劑流與C3冷凍劑流間接熱交換接觸。
  20. 如請求項19的方法，其中經由間接熱冷卻該經壓縮的冷凍劑流進一步包含在自約-50°C至約-30°C的溫度範圍內使該經壓縮的冷凍劑流與一第二C3冷凍劑流間接熱交換接觸。
  21. 如請求項9的方法，其進一步包含使該塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流的至少一部分進料至一烷基化反應區。
  22. 如請求項21的方法，其進一步包含使該塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流的一部分進料至一燃燒系統作為一燃料氣體。
  23. 如請求項22的方法，其進一步包含藉由改變作為一燃料氣體取出的該塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流的一流速以及進料至該烷基化反應區的該塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流的一流速，來控制該去乙烷塔的一塔頂壓力。
  24. 一種用於製造一稀釋乙烯流的系統，該系統包含： 一去乙烷塔進料冷卻裝置，其用於冷卻和部分地冷凝包含氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、和C3+烴的一原料； 一去乙烷塔進料分離器，其用於使該冷卻和部分地冷凝的原料分離成一蒸氣進料流與一液體進料流，其中該液體進料流包含該原料所內含的一部分乙烯； 一去乙烷塔，其用於分離該蒸氣進料流，以回收一塔頂物流與一包含該C3+烴的一塔底物產物流； 一冷凍劑桶，其用於使該液體進料流分離成一第一蒸氣餾分與一第一液體餾分； 一去乙烷塔頂物冷凝器，其用於經由與包含該第一液體餾分的一冷凍劑間接熱交換冷卻和部分地冷凝該冷凝塔頂物流。
  25. 一種用於製造一稀釋乙烯流的系統，該系統包含： 一去乙烷塔進料冷卻裝置，其用於冷卻和部分地冷凝包含氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、和C3+烴的一原料； 一去乙烷塔進料分離器，其用於使該冷卻和部分地冷凝的原料分離成一蒸氣進料流與一液體進料流，其中該液體進料流包含該原料所內含的一部分乙烯； 一去乙烷塔，其用於分離該蒸氣進料流，以回收一塔頂物流與一包含該C3+烴的一塔底物產物流； 一冷凍劑第二級壓縮抽氣桶，其用於使該液體進料流分離成一第一蒸氣餾分與一第一液體餾分； 一去乙烷塔頂物冷凝器，其用於經由與該第一液體餾分間接熱交換冷卻和部分地冷凝該塔頂物流，形成一經暖化的第一液體餾分； 一去乙烷回流桶，其用於使冷卻和部分地冷凝的該塔頂物流分離成一液體回流流與一塔頂物蒸氣稀釋乙烯產物流； 一冷凍劑第一級壓縮抽氣桶，其用於使該經暖化的第一液體餾分分離成一第二蒸氣餾分與一第二液體餾分； 一冷凍劑壓縮機，其用於壓縮該第一蒸氣餾分與該第二蒸氣餾分，以形成一經壓縮的冷凍劑流； 一冷凍劑冷凝器，其用於經由與該第二液體餾分間接熱交換來冷卻該經壓縮的冷凍劑流，並使該第二液體餾分進料至該去乙烷塔； 一冷凍劑儲液器，其用於使該冷卻的壓縮冷凍劑流分離成一第三蒸氣餾分與一第三液體餾分； 一流動管線，其用於使該第三蒸氣餾分進料至去該乙烷塔； 一流動管線，其用於使該第三液體餾分進料至該冷凍劑第二級壓縮抽氣桶。
  26. 如請求項25的系統，其進一步包含： 用於冷卻一進料氣體的一或多個熱交換器； 用於從該進料氣體去除冷凝物的一進料乾燥器分離桶； 用於從該進料氣體中去除雜質、製造該原料的一或多個進料處理器。
  27. 如請求項26的系統，其中用於冷卻該進料氣體的一或多個交換器包含： 一熱交換器，其組配成在該進料氣體與該稀釋乙烯產物流之間交換熱量；以及 一熱交換器，其組配成在該進料氣體與C3冷凍劑流之間交換熱量。
  28. 如請求項25的系統，其中該去乙烷塔進料冷卻裝置包含一冷箱，其組配成在該原料、該稀釋乙烯產物流、與一C3冷凍劑流之間交換熱量。
  29. 如請求項25的系統，其中該冷凍劑冷凝器包含一冷箱，其組配成在該經壓縮的冷凍劑流、該第二液體餾分、與一C3冷凍劑流之間交換熱量。
TW106131459A 2016-09-15 2017-09-13 用於製造稀釋乙烯的方法 TWI665187B (zh)

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