用于分離含有氫氣的烴混合物的方法、分離設備和烯烴裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于通過采用蒸餾塔(10)來分離含有氫氣的烴混合物的方法，其中除了氫氣之外烴混合物主要含有具有兩個碳原子的烴類和甲烷。在第一壓力水平下對被烴混合物的流體(a，c，e)進行逐步冷卻，其中第一冷凝物(b，d)是從流體(a，c，e)中分離出來的。在第一壓力水平下將隨后仍保持氣態(tài)的烴混合物的流體進料至C2吸收塔(7)，向C2吸收塔的塔頂進料液體回流(r)，其中從C2吸收塔(7)的塔底得到第二冷凝物(f)并且從C2吸收塔(7)的塔頂?shù)玫街饕淄楹蜌錃獾臍鈶B(tài)塔頂流(g)。將來自C2吸收塔(7)的塔頂?shù)乃鰵鈶B(tài)塔頂流(g)的流體冷卻至第三溫度水平并在第一壓力水平下轉移到氫氣分離器(8)，其中從氣態(tài)塔頂流(g)的流體中分離富含甲烷的第三冷凝物(i)，由此留下了氣態(tài)的富含氫氣的流(h)。將第一冷凝物(b，d)的流體和第二冷凝物(f)的流體從第一壓力水平減壓至第二壓力水平并進料至在第二壓力水平下操作的蒸餾塔(10)。將第三冷凝物(i)的流體用作在C2吸收塔(7)的塔頂進料的回流(r)，在氫氣分離器(8)中從來自C2吸收塔(7)的塔頂?shù)臍鈶B(tài)塔頂流(g)的流體分離該流體，并僅通過重力作用將該流體從氫氣分離器(8)轉移至C2吸收塔(7)中。本發(fā)明還涉及相應的分離設備和相應的烯烴裝置。
【專利說明】
用于分離含有氫氣的烴混合物的方法、分離設備和烯烴裝置
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及根據(jù)獨立權利要求的前序特征部分的用于分離含有氫氣的烴混合物 而獲得富氫氣的流的方法、相應的分離單元以及具有相應的分離單元的烯烴裝置。
【背景技術】
[0002] 用于對烴類進行蒸汽裂解的方法和裝置是已知的，并描述于例如自2007年4月15 日在線（D0I 10.1002/14356007. al0_045.pub2)的烏爾曼工業(yè)化學百科全書中的 "Ethylene" 文章中。
[0003] 通過蒸汽裂解并還采用其它方法和裝置獲得了烴混合物，有必要將該烴混合物至 少部分地分離成其各自的組分。這可以通過各種方式來完成。
[0004] 例如，本發(fā)明從分離開始，其中制備了主要由具有兩個碳原子的烴類、甲烷和氫氣 組成的烴流。如下所解釋的，這類的流也被稱"C2減流"。然而，如下文所解釋的，本發(fā)明也適 用于其它類型的分離。
[0005] 常規(guī)方法包括在換熱器中在壓力下逐步冷卻這類的C2減流，并且在這些換熱器的 下游形成液體冷凝物。通常將在約35巴的絕對壓力以及低于約_100°C的溫度下仍然為氣態(tài) 形式的餾分進料至所謂的C2吸收塔(也簡稱為"吸收塔"）中。例如，該C2吸收塔包括例如14 個塔板并且在約35巴和低于-100°C下操作。
[0006] 在C2吸收塔的塔頂加入液體回流，該液體回流主要為純甲烷。在常規(guī)方法中，從蒸 餾塔(所謂的脫甲烷塔）中獲得液體回流，向該蒸餾塔中進料從C2減流中分離出來的冷凝物 以及從C2吸收塔本身的貯槽中分離出的冷凝物。
[0007] 在蒸餾塔的貯槽中，分離出主要由具有兩種烴的烴類組成的冷凝物。在蒸餾塔的 塔頂?shù)玫饺匀粸闅鈶B(tài)形式的餾分(主要是純甲烷），且在塔頂冷凝器中用制冷劑使該餾分 (部分)液化。將一些液化產(chǎn)物作為上述的液體回流加到C2吸收塔中。
[0008] 由于在比C2吸收塔低的壓力下操作蒸餾塔，即在約28至34或30至32巴的絕對壓力 下操作，有必要在將液體回流進料至C2吸收塔之前利用栗以常規(guī)方式對液體回流進行加 壓。
[0009] 除了烯烴類和其它烴類，氫氣也是相應裝置的重要產(chǎn)物，因為它可以例如用于氫 化的目的（例如，用于氫化乙炔或在原油精煉廠中用于加氫處理工藝）?？梢詫錃鈱С?，并 且在這種情況下成為至少在經(jīng)濟上與乙烯一樣吸引人的產(chǎn)物。
[0010] 從DE 10 2005 003 499 A1中已知一種將C2吸收塔、兩個蒸餾塔和回流容器設計 為單個塔，并在幾乎均勻的壓力水平下進行操作的方法。
[0011] 從DE 10 2005 050 388 A1中還可知處理通過蒸汽裂解得到的烴混合物的方法， 從US 5 685 170 A中可知從天然氣中回收丙烷的方法。
[0012]然而，難以操作用于低溫介質的栗和膨脹器，并且需要特別注意。因此，需要相應 方法上的改進，其中，然而仍然需要獲得富氫氣的流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 在此背景下，本發(fā)明提出了具有獨立權利要求特征的用于分離含有氫氣的烴混合 物的方法、相應的分離單元和具有相應分離單元的烯烴裝置。優(yōu)選的實施方案為以下從屬 權利要求的主題和隨后的說明書中。
[0014] 在解釋本發(fā)明的特征和優(yōu)點之前，先對它們的依據(jù)和所用的術語進行解釋。
[0015] 本發(fā)明特別適用于分離由蒸汽裂解工藝得到的含有氫氣的烴混合物，但并不限于 此。
[0016] 在商業(yè)規(guī)模上的蒸汽裂解工藝幾乎只在管式反應器中進行，在管式反應器中也可 以在不同的裂解條件下對各個反應管（以所謂的蛇形管(coils)的盤管形式)或相應反應管 的組進行操作。將在相同或可比較的裂解條件下操作的反應管或反應管套件以及在均勻裂 解條件下操作的也可行的管式反應器作為一個整體也被稱作為"裂解爐"。蒸汽裂解裝置 (也稱為"稀烴裝置"）可以包括一個或多個裂解爐。
[0017]將所謂的"爐料"進料至裂解爐中并使所謂的"爐料"進料在裂解爐至少部分地反 應。來自乙烷至高達通常為600°C沸點的汽油的大量烴類和烴混合物都適合作為爐料。爐料 可以由所謂的"新鮮進料"組成，即在裝置外制備并且例如從一種或多種石油餾分、石油氣 體組分和/或石油氣體冷凝物中獲得的物料組成。爐料還可以由一種或多種所謂的"循環(huán) 流"組成，即由裝置本身中制備并在相應的裂解爐中循環(huán)的流組成。爐料還可以由一種或多 種新鮮進料與一種或多種循環(huán)流的混合物組成。
[0018] 將所謂的"原料氣體"從一個或多個裂解爐中出除去，并使其進行適當?shù)暮筇幚聿?驟。這些后處理步驟包括，首先，處理原料氣體，例如通過淬火、冷卻和干燥，以便得到所謂 的"經(jīng)裂解的氣體"。偶爾地，原料氣體也被稱作經(jīng)裂解的氣體。
[0019] 特別地，本發(fā)明的方法包括基于存在的組分的不同沸點將經(jīng)裂解的氣體分離成許多 餾分。在本領域中，縮寫用于表示主要地或專有地所包含的烴類的碳原子數(shù)的這些。因此， C1餾分為主要地或專有地含有甲烷的餾分(但根據(jù)慣例在某些情況下還含有氫氣，然后也 被稱為"C1減餾分"）。另一方面C2餾分主要地或專有地含有乙烷、乙烯和/或乙炔。C3餾分主 要地含有丙烷、丙烯、丙炔和/或丙二烯。C4餾分主要地或專有地含有丁烷、丁烯、丁二烯和/ 或丁炔，而各自的異構體可依據(jù)C4餾分的來源以不同的量而存在。同樣也適用于C5餾分和 更高級的餾分。若干這樣的餾分也可在一個工藝中和/或在一個項目（tezeichnungsmMig) 下結合在一起。例如，C2加餾分主要地或專有地含有具有兩個或多個碳原子的烴類，而C2減 餾分主要地或專有地含有具有一個或兩個碳原子的烴類。
[0020] 在本文所使用的術語中，液態(tài)流和氣態(tài)流可富含或貧含一種或多種組分中，"富 含"表示以摩爾、重量或體積基準計的至少90%、95%、99%、99.5%、99.9%、99.99%或 99.999 %的含量，而"貧含"表示以摩爾、重量或體積基準計的至多10%、5%、1%、0.1%、 0.01 %或0.001 %的含量。在如本文所使用的術語中，液態(tài)流和氣態(tài)流也可以富集或貧集一 種或多種組分，這些術語還應用于從中獲得液態(tài)或氣態(tài)流的起始混合物中的相應含量?；?于起始混合物，如果液態(tài)流或氣態(tài)流含有至少1.1倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、100倍或1000倍 的量，則該液態(tài)流或氣態(tài)流被"富集"，如果含有至多〇. 9倍、0.5倍、0.1倍、0.01倍、或0.001 倍的相應組分的量，則該液態(tài)流或氣態(tài)流被"貧集"。
[0021 ]如果液態(tài)流或氣態(tài)流至少包括存在于起始流體或從起始流體中獲得的某些組分， 液態(tài)流或氣態(tài)流是從另一液態(tài)流或氣態(tài)流(也被稱為起始流）中"衍生"出來的。以這種方式 衍生的流可以通過分離出或衍生出部分流或一種或多種組分、集中或貧集一種或多種組 分、以化學方式或物理方式使一種或多種組分反應、加熱、冷卻、加壓和類似的方法從起始 流中獲得。
[0022]本申請使用術語"壓力水平"和"溫度水平"來表征壓力和溫度，其意圖是表明在相 應裝置中相應的壓力和溫度不需要采用精確的壓力值或溫度值的形式來實施本發(fā)明理念。 然而，該壓力和溫度通常在一定范圍內(nèi)變化，例如在平均值的任一側的± 1%、5%、10%、 20%或甚至50%。相應的壓力水平和溫度水平可以定位于不相交的范圍內(nèi)或重疊范圍內(nèi)。 特別是，壓力水平將包括例如由冷卻作用造成的不可避免的或預期的壓力損失。溫度水平 也是如此。以巴計的壓力水平是絕對壓力。
[0023] 將"換熱器"用于在例如以彼此為逆流的形式經(jīng)過的至少兩個流之間的間接傳熱， 例如，較熱的、氣態(tài)的、經(jīng)加壓的流和一個或多個較冷的液態(tài)流。換熱器可以由單個換熱器 部分或若干個并聯(lián)和/或串聯(lián)連接的換熱器部分形成的，例如，由一個或多個換熱器塔板的 模塊組成。換熱器包括配置為具有熱交換表面的分隔的流體通道的"通路"。
[0024] "液體分離器"或"分離容器"是一種將液體(所謂的冷凝物)從氣態(tài)流或兩相流(其 部分為液體和部分以氣體的形式存在）中分離出來的容器。可以至少部分地以液態(tài)形式從 液體分離器(通常從較低區(qū)域，"於槽"）中得到冷凝物，而可以至少部分地以氣態(tài)形式從液 體分離器(通常從較高區(qū)域，"塔頂"）中得到仍然為氣態(tài)形式的餾分。
[0025] 本文所采用的術語中的"蒸餾塔"為分離單元，其被布置為至少部分地分離物質混 合物(流體），該物質混合物(流體）以氣態(tài)或液態(tài)形式或以具有液態(tài)和氣態(tài)組分的兩相混合 物的形式，還任選地以超臨界狀態(tài)被供應，即在上面所描述的觀念中，從物質混合物中制備 純凈物質或與物質的混合物，該物質的混合物相比于前述意義上的物質混合物富集或貧 集、或富含或貧含至少一種組分。從分離技術領域中足以知曉蒸餾塔。通常，蒸餾塔被配置 為配有諸如穿孔塔板或結構化或非結構化包裝的配件的圓柱形金屬容器。蒸餾塔的特征尤 其在于，液態(tài)餾分在也稱為貯槽的塔底分離。在蒸餾塔中對此處稱為貯槽液體的液態(tài)餾分 通過貯槽蒸發(fā)器進行加熱，以使得部分貯槽液體在蒸餾塔內(nèi)連續(xù)蒸發(fā)并以氣態(tài)的形式上 升。通常，蒸餾塔還具有所謂的塔頂冷凝器，向該所謂的塔頂冷凝器中進料集中于蒸餾塔上 部的至少一些氣體混合物或此處稱為塔頂氣體的相應的純氣體，使其部分液化以形成凝聚 物并作為液體回流加入蒸餾塔的塔頂。從塔頂氣體獲得的一些凝聚物可以用于它處。
[0026] 和蒸餾塔相比，"吸收塔"通常不具有貯槽蒸發(fā)器。從分離技術領域中一般也知曉 吸收塔。將吸收塔用于在相逆流中的吸收，并因此也稱為逆流塔。在逆流吸收中，釋放的氣 相流經(jīng)由吸收塔向上流動。在塔頂加入并在塔底得到的吸收的溶液相與氣相相反流動。該 氣相以溶液相進行"清洗"。在相應的吸收塔中，通常還提供了確保逐步相接觸(板、噴霧區(qū)、 旋轉板等等)或恒定相接觸(未校準澆注的填料和包裝等等）的配件。在此類吸收塔的塔頂 能獲得作為"塔頂產(chǎn)物"從塔內(nèi)得到的氣態(tài)流。在吸收塔的貯槽中，分離出可以作為"於槽產(chǎn) 物"得到的的液體。在吸收塔中，氣相貧集一種或多種進入貯槽產(chǎn)物的組分。在常規(guī)的裝置 中用于分離C2減流并被稱為"C2吸收塔"或"吸收塔"的設備也是吸收塔。它具有如上所述的 成分的數(shù)量并在前述條件下操作。除了（主)蒸餾塔外，還存在該吸收塔，其中將一方面甲烷 和另一方面C2烴類(主要是乙烷、乙烯和任選的乙炔)相互分離。C2吸收塔主要用于對含有 氫氣和甲烷的混合物進行上游分離。
[0027] 蒸餾塔和吸收塔的設計和具體構造可參見關于該主題的教科書（參見例如 Sattler，K·:Thermische Trennverfahren:Grundlagen,Auslegung,Apparate,[Thermal separation methods :Principles ,Design,Apparatus]，第3版，2001，Weinheim，Wiley-VCH)〇
[0028] 本發(fā)明優(yōu)勢
[0029] 本發(fā)明從用于分離烴混合物的已知方法開始，該烴混合物主要含有具有兩個碳原 子的烴類，也包括甲烷和氫氣。如前文所解釋，這種烴類混合物也被稱為C2減餾分、C2流等。 如前文所提到的，采用蒸餾塔來實施此類方法，在蒸餾塔中使甲烷和C2烴類彼此分離。在根 據(jù)本發(fā)明的方法中，還得到了富氫氣的流。
[0030] 在此類方法中，在第一壓力水平下將烴混合物的流體從第一溫度水平，經(jīng)由兩個 或更多的中間溫度水平，逐步冷卻至第二溫度水平。在各個中間溫度水平下，從流體中形成 冷凝物。在此將它們稱為"第一冷凝物"。
[0031] 在本申請的范圍中指出，以任意方式對"來自流的流體"或"來自烴混合物的流體" 進行處理，這意味著，例如，采用所有的流體，從起始流體衍生的流體或從相應的流體中形 成的流的部分流。尤其在前述步驟中，冷凝物和仍然為氣態(tài)形式的餾分是從相應的流體中 形成的。將仍然為氣態(tài)形式的餾分冷卻至下一個溫度水平（中間溫度水平或最終第二溫度 水平）。
[0032] 將烴混合物中在第二溫度水平下仍然保持氣態(tài)形式的流體（即C2減烴混合物中不 以第一冷凝物的形式得到的流體)在第一壓力水平下進料至塔頂供給有液體回流的C2吸收 塔。從C2吸收塔的貯槽中得到冷凝物(在此被稱為"第二冷凝物"），并在C2吸收塔的塔頂?shù)?到氣態(tài)塔頂流。氣態(tài)塔頂流主要地含有甲烷和氫氣。因此，分離成冷凝物和仍為氣態(tài)的餾分 也在此進行。
[0033] 將來自C2吸收塔塔頂?shù)臍鈶B(tài)塔頂流的流體冷卻到第三溫度水平，同樣地在第一壓 力水平下將其轉移到氫氣分離器。氫氣分離器是另一種液體分離器，但是它在更低的溫度 下運行，在此情況下例如為-150Γ。在所述壓力34至35巴和所述溫度下，在氫氣分離器的底 部形成液態(tài)的、富含甲烷的餾分。形成本方法的產(chǎn)物之一的氣態(tài)的、富含氫氣的流留在塔 頂。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明，將冷凝物中在氫氣分離器中獲得的并在本申請范圍內(nèi)被稱作"第三 冷凝物"的流體作為在C2吸收塔塔頂加入的回流。
[0035] 因此，不同于現(xiàn)有技術，本發(fā)明尤其在于將氫氣分離器貯槽中的富含甲烷的第三 冷凝物用作上文提及的C2吸收塔的回流，而不是采用所使用的蒸餾塔中的塔頂冷凝器獲得 的富含甲烷的液態(tài)流。與眾所周知的方法相反，因此本發(fā)明使不用栗來將相應液態(tài)流從蒸 餾塔或其塔頂轉移至C2吸收塔的進料點成為可能。通過將氫氣分離器設置在C2吸收塔上方 的大地測量的足夠的高度上，氫氣分離器和C2吸收塔之間的任何壓力差都能夠通過重力作 用來克服。因此氫氣分離器的第三冷凝物純粹通過重力向下流動至C2吸收塔，從而克服壓 力差。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的解決方案的應用幾乎不改變相應系統(tǒng)的材質和熱平衡，并且對整體 工藝不產(chǎn)生任何影響。本發(fā)明使得降低投資成本并簡化裝置的操作成為可能。特別的是，這 涉及到儲備栗的啟動和備用。總體上，增加了設備的可用性:可以根據(jù)本發(fā)明部分省去的栗 與其它裝置以及機器受到較大的應力和磨損。由此，與具有不移動部件的組件相比，它們更 容易破損，并由此會更頻繁地出現(xiàn)故障或需要更多維護。偶爾，由于故障或計劃維護必須關 閉裝置的較大部分或區(qū)域，導致整個裝置可能無法使用。
[0037] 在本發(fā)明范圍內(nèi)，可以完全省去常規(guī)下提供的用于液態(tài)甲烷的所謂的"冷栗"。因 此增加了烯烴裝置的可用性且簡化了烯烴裝置的操作，在烯烴裝置中結合了根據(jù)本發(fā)明的 分離單元。此外，通過節(jié)省一對栗的花費而降低了投資成本，簡化和減少調整，由于經(jīng)減少 的持液量的要求，特定塔段可被縮短:眾所周知，例如用于液態(tài)甲烷的栗一定不能在干燥的 情況下運行且因此必須一直提供用于栗送的最小量的液體。通常必須足夠四至五分鐘的這 個量被稱為"持液量"。由于閥門在所謂的氣爆(Gasdurchbruch)事件中沒有受損，在閥門處 只有少量或完全沒有持液量。
[0038] 因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，將用作回流的第三冷凝物流體僅通過重力作用從 氫氣分離器轉移至C2吸收塔。由于如上所述的優(yōu)點，無需使用栗即可"僅通過重力作用"進 行轉移。特別地，可以將相應的氫氣分離器例如以液體密封塔板的形式合并到所采用的C2 吸收塔的塔頂。在此情況下，可以適應所采用的調節(jié)。用于相應的氫氣分離器的填充水平的 調節(jié)在此情況下被替換為溫度調節(jié)。
[0039]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，將第一冷凝物的流體和第二冷凝物的流體從第一壓力水 平減壓至低于第一壓力水平的第二壓力水平并將其進料至在第二壓力水平下操作的蒸餾 塔中，而在該蒸餾塔中，從蒸餾塔中獲得并得到至少一種主要由具有兩個碳原子的烴類組 成的液態(tài)流和一種主要由甲烷組成的液態(tài)流。由于主要由甲烷組成的液態(tài)流不必通過栗來 加壓以作為回流加入至C2吸收塔，根據(jù)本發(fā)明的方法特別地證明了在該方面的優(yōu)勢。
[0040] 如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在比C2吸收塔或氫氣分離器低的第二壓力水 平下操作蒸餾塔。因此，沒有相應的栗，不可能將流體從蒸餾塔塔頂進料至C2吸收塔。如在 開始提到的，冷卻進料流、操作C2吸收塔和操作氫氣分離器都在約35巴下、更通常地在30至 40巴（第一壓力水平）下進行，而蒸餾塔在較低壓力、即約28至34或30至32巴（第二壓力水 平)下進行操作，第二壓力水平總是低于第一壓力水平。
[0041] 有利的是，對第三冷凝物中的用作回流的流體量進行調節(jié)以便對應于從蒸餾塔得 到的主要由甲烷組成的液態(tài)流的量。因此可以不受任何限制地進一步操作該裝置;其特征 值不改變。
[0042] 有利的是，將液態(tài)流中從蒸餾塔得到的流體被用作至少將烴混合物的流體從第一 溫度水平經(jīng)由中間溫度水平冷卻至第二溫度水平。這使得相應流體得到高效冷卻。
[0043] 有利的是，還將來自氫氣分離器的氣態(tài)的、富含氫氣的流的流體用于將烴混合物 的流體從第一溫度水平經(jīng)由中間溫度水平冷卻至第二溫度水平，并將C2吸收塔塔頂?shù)臍鈶B(tài) 塔頂流的流體冷卻至第三溫度水平。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的方法特別適用于分離通過蒸汽裂解工藝提取的經(jīng)裂解的氣體中獲 得的烴混合物。
[0045] 本發(fā)明還涉及相應的分離單元。將分離單元設計為分離主要由具有兩個碳原子的 烴類以及甲烷和氫氣組成的烴混合物，并且分離單元包含蒸餾塔，C2吸收塔以及氫氣分離 器。對于此類型裝置的其它部件，參考下文提供的解釋。
【附圖說明】
[0046]參照附圖對本發(fā)明和本發(fā)明的實施方案進行說明。
[0047]圖1以示意性流程圖的形式顯示了用于制備烴類的方法。
[0048]圖2顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術用于分離烴混合物的分離單元。
[0049] 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明實施方案用于分離烴混合物的分離單元。
【具體實施方式】
[0050] 為了清楚器件，對圖中相應的元件賦予相同的附圖標記，并且不再重復說明。
[0051] 圖1以示意流程圖的形式表示根據(jù)現(xiàn)有技術的制備烴類的方法的過程。提供了可 以利用一個或多個裂解爐中S1至S3來實施的蒸汽裂解工藝S。在下文中僅描述對裂解爐S3 的操作;其它裂解爐S1和S2可以以相應的方式操作，或可被省略。
[0052] 裂解爐S3填充有作為爐料的流A，如下文所解釋的，其可至少部分地為由裝置外的 來源所提供的所謂的新鮮爐料以及至少部分地為在該方法本身中得到的所謂循環(huán)流。其它 裂解爐S1和S2也可填充有相應的流。也可將不同的流進料至不同的裂解爐S1至S3,可以將 一種流分入幾個裂解爐S1至S3或可以將幾個部分流進行結合以形成一種結合流，將其例如 作為流A進料至裂解爐S1至S3中的一個裂解爐內(nèi)。
[0053]作為蒸汽裂解工藝S中進行的蒸汽裂解的結果，獲得了偶爾地已在該點被稱為經(jīng) 裂解的氣態(tài)流的原始氣態(tài)流B。在處理工藝20的一系列處理階段(未顯示）中處理原始氣體 流B，將原始氣體流B進行所謂的油淬火，例如，預分餾、壓縮、進一步冷卻和干燥。
[0054] 隨后將經(jīng)過相應處理的流B，經(jīng)實際裂解的氣體C進行分離工藝30。在該工藝中，得 到如前文所解釋的許多餾分，根據(jù)它們主要含有的烴類的碳個數(shù)對它們進行命名。根據(jù)"乙 烷餾除塔優(yōu)先"的原則操作圖1中示出的分離工藝30。
[0055]技術人員將熟悉很多其它工藝變型，例如從前文提到的烏爾曼工業(yè)化學百科全書 中的文章"Ethylene"，這些工藝變形在經(jīng)裂解的氣體C的制備和/或所使用的分離工藝方面 是特別不同的。明確指出，本發(fā)明也可以在例如"甲烷餾除塔優(yōu)先"工藝中使用。
[0056]在分離工藝30中，首先在分離單元31中從經(jīng)裂解的氣體C中以氣態(tài)形式分離可主 要地包含甲烷、乙烷、乙烯和乙炔，特別是還包含氫氣的C2減餾分。作為整體的C2減餾分經(jīng) 過加氫處理工藝41，以將存在的乙炔轉換成乙烯。隨后將甲烷CH4和氫氣H2在C2減分離單元 32中從C2減餾分中逐一分離或一起分離并被用作例如燃料氣體。本發(fā)明特別涉及分離單元 32,其也在下面附圖中以局部示意圖進行說明。
[0057] 在C2分離單元32中，留下了被分離為乙烯C2H4和乙烷C2H6的C2餾分。也可以將乙 烷C2H6再次在一個或多個裂解爐S1至S3中作為循環(huán)流D經(jīng)受蒸汽裂解工藝S。在所示的實施 方案中，將循環(huán)流D和E添加到流A中。也可以將循環(huán)流D和E以及流A傳送到不同的裂解爐S1 至S3中。
[0058]在分離單元31中，留下了被轉移到分離單元33中（所謂的丙烷餾除塔)的液態(tài)C3加 餾分。在分離單元33中，從C3加餾分中分離C3餾分并使其經(jīng)過加氫處理工藝42,從而使C3餾 分中含有的甲基乙炔反應形成丙烯。之后在C3分離單元34中，將C3餾分分離成丙烯C3H6和 丙烷C3H8。也可以將丙烷C3H8再次在一個或多個裂解爐S1至S3中作為循環(huán)流E單獨地或與 其它流一起進行蒸汽裂解工藝S。
[0059]在分離單元33中，留下了被轉移至第四分離單元34(所謂的丁烷餾除塔）的液態(tài)C4 加餾分。在分離單元34中，從C4加餾分中以氣態(tài)形式分離出C4餾分。留下了液態(tài)C5加餾分。
[0060] 可以理解的是，所描述的所有餾分也可以進行適當?shù)暮筇幚聿襟E。例如，可以從C4 餾分中分離出1，3_ 丁二烯。此外，可以采用其它循環(huán)流，使該其它循環(huán)流進行類似于循環(huán)流 D和循環(huán)流E的蒸汽裂解工藝S。
[0061] 圖2顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術用于分離烴混合物的分離單元。該分離單元通常標記為 200并且設計為分離主要由具有兩個碳原子的烴類、甲烷和氫氣組成的烴混合物（即C2減餾 分）。將該C2減餾分以流a的形式進料至分離單元200。
[0062]分離單元200包括第一換熱器1、第二換熱器2、第三換熱器3和第四換熱器4。使流a 首先通過第一換熱器1并在其中進行冷卻。然后將流a進料至第一液體分離器5中。在第一換 熱器1中進行冷卻，以使得在第一液體分離器5中分離出液體冷凝物。在第一液體分離器5的 塔底得到作為流b的冷凝物。下文中描述流b的其它應用。
[0063] 使流a中在第一液體分離器5中仍保持氣態(tài)形式的餾分作為流dl過第二換熱器2 并繼而將該餾分進料到第二液體分離器6中。在第二液體分離器6中，在塔底分離出并以流d 的形式得到液態(tài)冷凝物。將流c中仍保持氣態(tài)形式的餾分作為流e在第三換熱器3中進行冷 卻并將其進料至C2吸收塔7中。還在C2吸收塔7的貯槽內(nèi)分離出并作為流f得到液態(tài)冷凝物。 此外，將下文中描述其來源的流m加入C2吸收塔7的塔頂。將從C2吸收塔7得到的塔頂氣體以 流g的形式通過第四換熱器4,繼而將其進料至氫氣分離器8中。
[0064] 在氫氣分離器8的底部，分離出作為流i得到的并以相反的順序和方向通過第四換 熱器4至第一換熱器1的富含甲烷的冷凝物。使來自氫氣分離器8頂部的富含氫氣的塔頂氣 體的流h也以這種順序和方向通過第四換熱器4至第一換熱器1。
[0065] 特別地，該圖是簡化的，其沒有顯示攜有特定流(例如流i和h)的管道之間的交叉 連接。例如，此類的交叉連接可以使特定量的流h與流i的混合成為可能。圖中都沒有顯示主 要用于啟動相應裝置的管道。例如，在分離單元200中，可以設想的是，在啟動過程中在C2吸 收塔7的塔頂不加入流m，但使其以與流i相同的方式通過第四換熱器4至第一換熱器1。 [0066]分離單元200還包括與貯槽蒸發(fā)器11(未詳細描述)共同操作的蒸餾塔10,其換熱 器是用例如來自裝置的其它部分的丙烯流來操作的。蒸餾塔10還包括塔頂冷凝器12,下文 中對其操作進行描述。
[0067] 通過對流a、(^Pe的連續(xù)冷卻相應地得到冷凝物，該冷凝物是以流b、d和f的形式獲 得，其含有不同含量的具有兩個碳原子的烴類和甲烷。特比地，流f比流d具有更高的甲烷含 量，而流d比流b具有更高的甲燒含量。
[0068] 由此在不同高度上將流b、d和f進料至蒸餾塔10;蒸餾塔10包括以高度圖示的形式 在此處顯示出的塔板間的適于該目的的進料設備。
[0069] 從蒸餾塔10的塔頂?shù)玫綒鈶B(tài)流k，并在塔頂冷凝器12的冷凝室中進行液化。將經(jīng)液 化的流在蒸餾塔10的塔頂?shù)膮^(qū)域13中分離為液相和氣相。氣相進入到蒸餾塔10的氣體空間 并在蒸餾塔10的塔頂與更多的塔頂氣體結合?？梢詮膮^(qū)域13得到氣態(tài)流1，并與之前提到的 流i(第四換熱器4的下游)相結合。流1主要含有甲烷。
[0070] 也可以從區(qū)域13得到相應的液態(tài)富含甲烷的流m。通過栗9(所謂的冷栗)將流m提 供給第四換熱器4的熱端，并在第四換熱器4中進行冷卻。然后，如前面所提到的，在C2吸收 塔7的塔頂加入流m。蒸餾塔10的塔頂冷凝器12可以充入來自裝置的其它部分的流n，作為制 冷劑。例如流η可以是乙稀流。
[0071] 在蒸餾塔10的貯槽內(nèi)，分離出主要由具有兩個碳原子的烴類組成（因此是所謂的 C2餾分）的液態(tài)冷凝物。例如，以流〇的形式得到冷凝物，在第一換熱器1中對該冷凝無進行 加熱并且隨后進料至另一分離單元。如在開頭所提到的，栗在以低溫介質（如液態(tài)甲烷)下 操作時存在問題并且在操作中需要更多注意。圖2所示的分離單元200中，這尤其適用于甲 烷栗9。
[0072]在圖2中所示的分離單元200中，根據(jù)蒸餾塔10區(qū)域13中相應冷凝物的填充水平的 基礎來調節(jié)在C2吸收塔塔頂進料的流m的量。根據(jù)蒸餾塔10中測量的溫度的基礎來調節(jié)塔 頂冷凝器12中經(jīng)蒸發(fā)的制冷劑(流η)的壓力。根據(jù)塔頂冷凝器12的填充水平的基礎來調節(jié) 以流η的形式進料的制冷劑的量。
[0073]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的分離單元100。分離單元100包括圖2所示 的分離單元200的基本組件。這些將不會再描述。
[0074] 然而，與圖2中所示的分離單元100相反，此處省略了栗9。此外，流η不在C2吸收塔7 的塔頂加入而是與甲烷分離器8的貯槽中的流i相結合形成流ρ。使流ρ，而不是前述僅僅流 i，以之前描述的順序通過第四換熱器4至第一換熱器1。
[0075] 然而，在將流p與流m的結合之前，從流i中分流出部分流r，特別地，并且在C2吸收 塔7的塔頂加入該部分流r而不加入流m(參見圖2的分離單元200)中。如圖3中示意性示出 的，如果至少將流1進料至C2吸收塔7的點設置于將流i從氫氣分離器8移出的點的下方，就 可以將出現(xiàn)在氫氣分離器8的冷凝物作為回流在受限的流中通過重力作用通過相應的閥門 (未給出附圖標記)到達C2吸收塔。以流r的形式加入到C2吸收塔的塔頂?shù)膩碜詺錃夥蛛x器8 的冷凝物的量最好對應于從蒸餾塔10以流m形式得到的甲烷的量，并且被其替代以在第四 換熱器4中制冷。由于只需要用于相應地供給第四換熱器4的低壓力水平，可以省略甲烷栗 9〇
【主權項】
1. 一種利用蒸餾塔（10)分離含有氫氣的烴混合物(C2減）的方法，所述烴混合物(C2減） 除了氫氣之外主要含有具有兩個碳原子的烴類和甲烷，其中 -在第一壓力水平將所述烴混合物(C2減）的流體(a、c、e)從第一溫度水平經(jīng)由兩個或 更多個中間溫度水平逐步冷卻到第二溫度水平，在各個中間溫度水平從所述流體(a、c、e) 分離第一冷凝物(b、d)， -將所述烴混合物(C2減）中在所述第二溫度水平下保持氣態(tài)的流體(e)在所述第一壓 力水平下進料至C2吸收塔(7)中，向所述C2吸收塔(7)的塔頂加入液體回流(r)，其中從所述 C2吸收塔(7)的貯槽得到第二冷凝物(f)，并且在所述C2吸收塔(7)的塔頂?shù)玫街饕?燒和氫氣的氣態(tài)塔頂流(g)， -將來自所述C2吸收塔(7)的塔頂?shù)乃鰵鈶B(tài)塔頂流(g)的流體冷卻至第三溫度水平并 在所述第一壓力水平下轉移至氫氣分離器(8)，在氫氣分離器(8)中從所述氣態(tài)塔頂流(g) 的流體中分離出富含甲烷的第三冷凝物(i)而留下氣態(tài)的、富含氫氣的流(h)，以及 -將所述第一冷凝物(b、d)的流體和所述第二冷凝物(f)的流體從所述第一壓力水平減 壓至低于所述第一壓力水平的第二壓力水平并進料至在所述第二壓力水平下操作的所述 蒸餾塔(10)中，其中在所述蒸餾塔(10)中至少從所述蒸餾塔(10)獲得或得到主要由具有兩 個碳原子的烴類組成的液態(tài)流(〇)和主要由甲烷組成的液態(tài)流(m)， 其特征在于，在所述C2吸收塔的塔頂加入的所述回流(r)是由所述第三冷凝物（i)的流 體形成的，所述第三冷凝物（i)是在所述氫氣分離器(8)中從所述C2吸收塔(7)的塔頂?shù)臍?態(tài)塔頂流(g)的流體中分離出來的并僅通過重力作用從所述氫氣分離器(8)轉移至所述C2 吸收塔(7)。2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中對用作回流(r)的所述第三冷凝物（i)的流體的量 進行選擇，以便對應于從所述蒸餾塔(10)得到的主要由甲烷組成的所述液態(tài)流(m)的量。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中將從所述蒸餾塔（10)得到的所述液態(tài)流(m)的 流體用于至少將所述烴混合物(C2減）的所述流體(a、c、e)從所述第一溫度水平經(jīng)由所述中 間溫度水平冷卻至所述第二溫度水平。4. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中將來自所述氫氣分離器(8)的所述氣 態(tài)的、富氫氣的流(h)的流體用于將所述烴混合物(C2減)的流體(a、c、e)從所述第一溫度水 平經(jīng)由所述中間溫度水平冷卻至所述第二溫度水平，并將來自所述C2吸收塔(7)塔頂?shù)乃?述氣態(tài)塔頂流(g)的流體冷卻至所述第三溫度水平。5. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，將所述方法用于分離烴混合物(C2減），通 過蒸汽裂解工藝(50)所得到的經(jīng)裂解的氣體中獲得所述烴混合物(C2減）。6. -種分離單元（100)，其設計為分離除了氫氣之外還主要含有具有兩個碳原子的烴 類和甲烷的含有氫氣的烴混合物(C2減），所述分離單元(100)包括至少一個蒸餾塔(10)、C2 吸收塔(7)和氫氣分離器(8)，以及 -設計為在第一壓力水平下將所述烴混合物(C2減）的流體(a、c、e)從第一溫度水平經(jīng) 由兩個或更多個中間溫度水平逐步冷卻至第二溫度水平并設計為在各個所述中間溫度水 平下從所述流體(a、c、e)中分離第一冷凝物(b、d)的裝置， -設計為在所述第一壓力水平下將所述烴混合物(C2減）中在所述第二溫度水平下保持 氣態(tài)的流體(e)進料至所述C2吸收塔(7)中，設計為將液體回流(r)加入所述C2吸收塔的塔 頂，并設計為從所述C2吸收塔(7)的貯槽得到第二冷凝物(f)和在所述C2吸收塔(7)的塔頂 得到主要含有甲烷和氫氣的氣態(tài)塔頂流(g)的裝置， -設計為將來自所述C2吸收塔(7)的塔頂?shù)乃鰵鈶B(tài)塔頂流(g)的流體冷卻至第三溫度 水平并在所述第一壓力水平下將其轉移至所述氫氣分離器(8)，并設計為在所述氫氣分離 器(8)中從氣態(tài)塔頂流(g)的流體中分離出富含甲烷的第三冷凝物（i)而留下氣態(tài)的、富含 氫氣的流(h)的裝置，以及 -設計為將所述第一冷凝物(b、d)的流體和所述第二冷凝物(f)的流體從所述第一壓力 水平減壓至低于所述第一壓力水平的第二壓力水平并將其進料至所述蒸餾塔（10)中，設計 為在所述第二壓力水平下操作所述蒸餾塔(10)，并設計為在所述蒸餾塔(10)中獲得并且從 所述蒸餾塔（10)得到至少主要由具有兩個碳原子的烴類組成的液態(tài)流(〇)和主要由甲烷組 成的液態(tài)流(m)的裝置， 其特征在于，提供設計為形成來自所述第三冷凝物（i)的流體(e)的在所述C2吸收塔的 塔頂加入的所述回流(r)，所述第三冷凝物（i)是在所述氫氣分離器(8)中從所述C2吸收塔 (7)的塔頂?shù)乃鰵鈶B(tài)塔頂流(g)的流體中分離出來的并僅通過重力作用從所述氫氣分離 器(8)轉移至所述C2吸收塔(7)的裝置。7. 根據(jù)權利要求6所述的分離單元（100)，其設計為實施根據(jù)權利要求1至7中任一項所 述的方法。8. -種烯烴裝置，其設計為利用至少一個裂解爐(51-53)來實施蒸汽裂解工藝(50)，其 具有設計為從所述至少一個蒸汽裂解工藝(50)的經(jīng)裂解的氣體(C)的流體中回收主要由具 有兩個碳原子的烴類以及甲烷和氫氣組成的烴混合物(C2減)的裝置，其特征在于根據(jù)權利 要求6或7的設計為分離所述烴混合物(C2減)的至少一個分離單元(100)。
【文檔編號】C10G70/06GK105873659SQ201480072345
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年12月17日
【發(fā)明人】赫爾穆特·弗里茲, 托本·霍菲奧
【申請人】林德股份公司