專利名稱：回收乙烯和氫的吸收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理烴類氣體如裂化氣和煉廠排出氣以回收一種或多種所希望得到的組分。
自從四十年代，在熱解爐中熱裂化烴料生產(chǎn)乙烯的技術(shù)已經(jīng)成熟。將熱解爐氣冷卻、壓縮、脫硫醇、干燥，再送到乙烯廠的回收段，其中第一分餾塔是在大約-150℃操作下的餾分頭部脫甲烷塔。將脫甲烷塔底物流進(jìn)料到脫乙烷塔，而含富氫的脫甲烷塔頂部物流送到深冷裝置，從燃料氣流中回收附加乙烯。排除餾分組成尾部乙炔系統(tǒng)，例如串聯(lián)兩臺(tái)乙炔反應(yīng)器，通常置于脫乙烷塔和C2分割塔之間。甲基乙炔和丙二烯反應(yīng)器置于脫丙烷塔和C3分割塔之間。這種設(shè)置反應(yīng)器會(huì)引起產(chǎn)生大量的綠油、由烯烴和二烯烴生成的聚合物，它們很可能在C2分割塔中凍結(jié)或在乙烷蒸發(fā)器中聚積。通過(guò)處理來(lái)自熱泵式脫乙烷塔或脫丙烷塔(它們與餾分頭部催化乙炔加氫反應(yīng)器相連接)的塔頂氣，綠油問(wèn)題可被限制。
從含有這些不飽和化合物的裂化氣、煉廠氣和合成氣中分離和回收烯烴的多種方法均是溶劑吸收技術(shù)領(lǐng)域里的公知方法。有些方法是利用某種鏈烷烴化合物作為吸收油，還有些方法是利用芳烴吸收油作為溶劑，在吸收塔或吸收塔一萃取塔中設(shè)置再沸器。
Y.R.Mehra的美國(guó)專利4，743，282中介紹了一種處理裂化氣的方法，將裂化氣壓縮、冷卻、脫硫醇然后干燥，并且在兩種貧溶劑的各回路中連續(xù)逆流萃取，生產(chǎn)C＝2以上的烴類產(chǎn)品、富甲烷氣產(chǎn)品以及富氫氣體產(chǎn)品。
Y.R.Mehra的美國(guó)專利4，832，718中介紹了一種提純氫的方法，即在乙烯萃取塔內(nèi)，用來(lái)自至少一個(gè)閃蒸段的溶劑滑流，然后用甲烷萃取塔中的貧溶劑，在壓力不大于3，448kPa下，連續(xù)逆流萃取含烯烴的氣體流。
Y.R.Mehra的美國(guó)專利5，019，143中介紹了一種連續(xù)方法，即在具有至少一個(gè)再沸器的脫甲烷吸收塔中，將含氫的排出氣流在任何壓力下與萃取過(guò)的物理溶劑的主物流接觸，然后再與貧溶劑的清洗物流接觸。
在熱裂化氣或催化裂化氣或煉廠排出氣中存在大量的氫氣，氫通常與烯烴如乙烯和丙烯有關(guān)，除了氫以外，這些氣體一般包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙烷、乙炔、甲基乙炔、丙二烯、丙烯、丙烷、丁二烯、丁烯、丁烷、C5烴、C6～C8烴、非芳烴、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、204℃的C9汽油、204℃以上的燃料油以及水。
于1991年10月3日在荷蘭舉行的KTI研討會(huì)上，KTI/AET乙烯回收法的發(fā)明人介紹了該發(fā)明，將餾分頭部熱泵式脫丙烷塔與第四段壓縮機(jī)、餾分頭部選擇催化乙炔加氫反應(yīng)器系統(tǒng)以及干燥段組合，然后進(jìn)料到吸收C2烴和C3烴及產(chǎn)生塔頂物的吸收塔-萃取塔中，其中塔頂物被送到小型自動(dòng)制冷(一種膨脹器裝置)脫甲烷塔，在此能回收全部C2烴。將富溶劑送到溶劑再生器，其中脫甲烷的C2烴和C3烴作為塔頂產(chǎn)物被回收，并且產(chǎn)生貧溶劑，在加熱回收后返回到吸收塔-萃取塔。不要求乙烯制冷。C2烴和C3烴在普通的脫乙烷塔中進(jìn)一步分離，生產(chǎn)C2餾分和C3餾分，然后將它們分別在超分餾塔中處理，生成聚合級(jí)的乙烯和丙烯產(chǎn)品。將分別從超分餾塔中排出的乙烷和丙烷作為塔底產(chǎn)物循環(huán)和裂化，在熱解爐中消滅。
在1991年10月14日的European Chemical News，第26頁(yè)上報(bào)道了這個(gè)研討會(huì)，但該文章除了提供近似的方框流程圖外，幾乎沒(méi)有提到該方法的吸收部分。
但是，在KTI研討會(huì)上介紹的方法中并沒(méi)有提供分離和回收既使大量氫中的一部分的裝置，而在熱裂化氣或催化裂化氣或煉廠排出氣中一般存在大量的氫。在這些氣體中的所有氫被當(dāng)作部分燃?xì)猱a(chǎn)品而排掉。因此，要額外提供回收這些氫的方法和裝置。
本發(fā)明首先涉及回收乙烯，即通過(guò)處理冷卻的、脫硫醇的及壓縮的烴氣物流，它們含有氫、甲烷、一氧化碳、乙烯、乙烷、乙炔以及C3烴，還有乙烯廠裂化氣體流和/或煉廠排出氣體流中的重質(zhì)烴類，將該烴氣物流通過(guò)熱泵式脫丙烷塔，該塔與餾分頭部選擇催化乙炔加氫反應(yīng)器系統(tǒng)相連接，生產(chǎn)出C3和較輕質(zhì)的塔頂物流，并作為進(jìn)料氣物流送到脫甲烷吸收塔。
可選擇地，首先將冷卻的、脫硫醇及壓縮的烴氣物流通過(guò)熱泵式脫乙烷塔，該塔與餾分頭部選擇催化乙炔加氫反應(yīng)器系統(tǒng)相連接，生產(chǎn)出C2和較輕質(zhì)的塔頂物流，并作為進(jìn)料氣物料送到脫甲烷吸收塔。
通過(guò)處理熱泵式脫乙烷塔或脫丙烷塔(它們與餾分頭部催化乙炔加氫反應(yīng)器相連接)的塔頂氣，在脫甲烷吸收塔中能夠回收75%至95%反應(yīng)器排出氣中的所含乙烯，隨后處理脫甲烷吸收塔中的塔頂氣，在自動(dòng)制冷回收裝置中回收合并的溶劑和剩余5%至25%的乙烯。關(guān)于回收乙烯實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明各種所希望的目的。
本發(fā)明的方法能適用于普通乙烯廠的各種進(jìn)料，其中乙烯廠包括餾分頭部脫乙烷塔或餾分頭部脫丙烷塔，而正如下文所述，實(shí)施給出了用全程石腦油進(jìn)料到具有餾分頭部脫丙烷塔的乙烯廠。
將石腦油進(jìn)料氣化，然后送到熱解爐中，該爐的排出物在油急冷塔中直接急冷之前先在轉(zhuǎn)油線換熱器中進(jìn)行間接急冷。從急冷系統(tǒng)得到燃料油餾分。將油急冷系統(tǒng)中，通過(guò)與其它過(guò)程的載流和產(chǎn)生的稀釋流進(jìn)行熱交換，從而回收來(lái)自熱爐排出物中的熱量。
在水急冷系統(tǒng)中進(jìn)一步冷卻油急冷塔的塔頂物，稀釋流在此冷凝。通過(guò)與其它過(guò)程的載流、尤其是再生塔再沸器的載流進(jìn)行熱交換，從循環(huán)急冷水中回收熱量，以使在整個(gè)系統(tǒng)中獲得能量增效作用。
將冷卻水急冷塔的塔頂物經(jīng)三級(jí)壓縮，獲得主要由餾分頭部脫丙烷塔的操作壓所控制的最佳壓力。在裂化氣壓縮機(jī)第三級(jí)處的排出物與胺和堿洗系統(tǒng)化合，排去了酸氣體。不含酸氣的裂化氣然后在進(jìn)入工廠的分餾段之間進(jìn)行干燥。
低壓脫丁烷萃取塔位于壓縮列，以除去裂化氣中的C5和較重質(zhì)餾分。在壓縮列中，不要求高壓的萃取塔。
本發(fā)明的方法采用了將餾分頭部熱泵式脫丙烷塔系統(tǒng)與餾分頭部選擇催化乙炔加氫反應(yīng)器系統(tǒng)相連接的方法。餾分頭部熱泵式脫丙烷塔允許低壓分餾以及高壓冷凝。當(dāng)脫丙烷塔在低壓工作時(shí)減少了積垢。
通過(guò)裂化氣壓縮機(jī)的第四級(jí)提供了脫丙烷塔熱泵的能量。壓縮機(jī)的排出口處，在餾分頭部反應(yīng)器系統(tǒng)中乙炔選擇加氫得到乙烯。另外，在脫丙烷塔的塔頂物中所含的重質(zhì)C3和C4炔類和二烯烴類，通過(guò)選擇加氫得到相應(yīng)的烯烴，致使整個(gè)反應(yīng)器系統(tǒng)獲得全部烯烴。在整個(gè)反應(yīng)器系統(tǒng)中沒(méi)有生成綠油。
不含C3以下炔烴部分的裂化氣離開(kāi)反應(yīng)器，并在脫水器中干燥，除去微量的濕氣。這種C3以下的餾分離開(kāi)脫丙烷塔回流鼓，而進(jìn)入溶劑萃取系統(tǒng)，回收C2以上的烴類。
將C3以下的餾分進(jìn)料到脫甲烷吸收塔。C2烴和C3烴被溶劑吸收，而甲烷和較輕質(zhì)組分與某些乙烯一起從脫甲烷吸收塔的頂部離開(kāi)。這股塔頂物流被送到一個(gè)小型自動(dòng)制冷回收裝置，在此主要是回收所有的C2烴。另外，通過(guò)附

圖1、2和3所述的裝置回收脫甲烷吸收塔中塔頂物中存在的溶劑，并將回收的溶劑返回到脫甲烷吸收塔中。通過(guò)各種物流相互交換并利用渦輪膨脹機(jī)和/或減壓閥，使膨脹回收系統(tǒng)自動(dòng)制冷，從而不需要低于-55℃的外部制冷。
將脫甲烷吸收塔塔底中的富溶劑送到溶劑再生塔，在此脫去甲烷和C2烴和C3烴作為塔頂產(chǎn)物被回收。貧溶劑在熱量回收后返回到脫甲烷吸收塔。
C2烴和C3烴在普通的脫乙烷塔中進(jìn)一步分離，得到C2和C3餾分。然后將這兩種餾分在與之相應(yīng)的超分餾塔中處理，獲得聚合級(jí)的乙烯和丙烯產(chǎn)物。分別從超分餾塔(例如C2和C3分割塔)離開(kāi)的乙烷和丙烷作為塔底產(chǎn)物進(jìn)行循環(huán)，并且在熱解爐中裂化消滅掉。省去了餾分組成尾部乙炔加氫反應(yīng)器。
從熱泵式脫乙烷塔或熱泵式脫丙烷塔塔底離開(kāi)的C4以上的餾分，被送到普通的脫丁烷塔中，得到作為塔頂產(chǎn)物的C4混合烴。將脫丁烷塔的塔底產(chǎn)物在壓縮列與低壓萃取塔的塔底物合并，再送到熱解加氫汽油處理器。
本發(fā)明回收乙烯法的外部制冷僅是通過(guò)丙烯制冷壓縮機(jī)而提供的。本發(fā)明回收乙烯法并不要求乙烯制冷作用。應(yīng)該理解，對(duì)于本發(fā)明可采用能提供不低于-55℃外部制冷的任何制冷劑。
本發(fā)明的特征在于選擇由下列物質(zhì)構(gòu)成的烴溶劑，具有4至10個(gè)碳原子的鏈烷烴、具有4至10個(gè)碳原子的環(huán)烷烴、芳香烴選自苯、甲苯、具有甲基、乙基或丙基脂肪基團(tuán)的C8-C10芳族化合物，其具體由下列子基團(tuán)構(gòu)成鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯、連三甲苯、1，2，4-三甲基苯、1，3，5-三甲基苯、枯烯、鄰乙基甲基、間乙基甲苯、對(duì)乙基甲苯、正丙基苯、異丙基苯、1，2-二氫化茚、杜烯、異杜烯、連四甲苯、粗二甲苯、甲苯烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)排出物、已萃取的C9石腦重整油、富集C9烷基苯的重整油的C9中間餾分、C7-C9烷基芳烴及其混合物，以及鏈烷烴、環(huán)烷烴和/或芳烴的混合物。
本發(fā)明進(jìn)一步的特征在于中間冷卻和再沸脫甲烷吸收塔，向該塔送入烴類氣的進(jìn)料流，然后調(diào)節(jié)貧溶劑的循環(huán)速率，從而得到塔頂氣物流并且吸收烴氣物流中75%至99%的乙烯，成為塔底富溶劑流，再將其送到溶劑再生塔，得到乙烯和較重質(zhì)烴的塔頂烴流和貧溶劑流。
另外，本發(fā)明的特征在于將塔頂氣物流進(jìn)料到自動(dòng)制冷回收裝置中，得到一種燃料氣物流，它含有低至0.1%的并存在于烴氣物流中的乙烯;回收1%到25%存在于進(jìn)料氣物流中的乙烯作為C2以上組分的物流;以及回收存在于塔頂氣物流中的過(guò)量溶劑，然后將過(guò)量的溶劑循環(huán)到脫甲烷吸收塔。
乙烯和較重質(zhì)烴的塔頂烴物流與C2以上的烴流結(jié)合，得到一種合并的富乙烯物流，將之送入脫乙烷塔，就得到丙烯和較重質(zhì)烴的塔底流以及乙烯和乙烷的塔頂流。
再將乙烯和乙烷的塔頂流送入C2分割塔，就得到乙烷的塔底流和乙烯的塔頂流，其乙烯量至少為烴氣物流中99%的乙烯。
本發(fā)明回收乙烯的方法同樣能用于處理煉廠排出氣正如處理裂化氣一樣，是因?yàn)樵摲椒ǖ亩嘤眯阅軌蚝苋菀椎剡m用各種不同的煉廠進(jìn)料。
實(shí)際上，裂化氣和煉廠排出氣總是含有氫，以致進(jìn)到脫甲烷吸收塔的進(jìn)料氣物流和來(lái)自脫甲烷吸收塔塔頂氣物流除了乙烯和重質(zhì)烴外，還含有氫。
當(dāng)希望回收高達(dá)50%進(jìn)料氣物流中的氫時(shí)，塔頂氣物流有選擇性地分為氫部分物流和燃料部分物流，將氫部分物流送到甲烷吸收塔，并將燃料部分物流送到自動(dòng)制冷回收裝置。
甲烷吸收塔產(chǎn)生塔頂氫物流(它含有高達(dá)50%的進(jìn)料氣物流中的氫)和塔底富溶劑物流，將后者進(jìn)料到脫甲烷吸收塔中。
當(dāng)選擇性回收高達(dá)50%進(jìn)料氣物流中的氫時(shí)，溶劑作為單一溶劑回路進(jìn)行循環(huán)，測(cè)定其循環(huán)速率是通過(guò)進(jìn)料氣物流中的C2以上烴含量。
當(dāng)希望回收20%至100%的進(jìn)料氣物流中的氫時(shí)，將脫甲烷吸收塔的塔頂氣物流送到甲烷吸收塔中，而產(chǎn)生氫物流(它含有20%至100%進(jìn)料氣物流中的氫)以及塔底富溶劑物流。
將甲烷吸收塔的塔底富溶劑物流有選擇性地分成吸收部分物流和萃取部分物流，將吸收部分物流進(jìn)料到脫甲烷吸收塔，而將萃取部分物流進(jìn)料到甲烷萃取塔。
甲烷萃取塔產(chǎn)生塔底的溶劑物流(將它循環(huán)到甲烷吸收塔)以及塔頂物流，將后者送到自動(dòng)制冷回收裝置。
當(dāng)有選擇性地回收20%至100%進(jìn)料烴氣物流中的氫時(shí)，溶劑作為二個(gè)溶劑回路進(jìn)行循環(huán)，其包括小溶劑回路在甲烷吸收塔、脫甲烷吸收塔和溶劑再生塔中循環(huán)，大溶劑回路在甲烷萃取塔和甲烷吸收塔中循環(huán)，小溶劑循環(huán)回路的循環(huán)速率取決于進(jìn)料氣物流中的C2以上烴含量，大溶劑循環(huán)回路的循環(huán)速率取決于將吸收塔頂氣物流中所含的甲烷所要求的總循環(huán)速率減去由溶劑再生塔產(chǎn)生的塔底貧溶劑物流流速，其中塔頂氣物流是由脫甲烷吸收塔產(chǎn)生的。
從溶劑再生塔出來(lái)的塔底貧溶劑物流經(jīng)有選擇性地分成甲烷部分物流和乙烯部分物流，將乙烯部分物流送到脫甲烷吸收塔并且將甲烷部分物流送到甲烷吸收塔。
這樣三種經(jīng)選擇的分割物形成了一種使整個(gè)工廠按要求的百分比回收氫的方法，只改變?nèi)剂蠚馕锪鞯慕M成，而不影響合并的富乙烯物流的產(chǎn)量和組成。
當(dāng)冷卻的、脫硫醇的和壓縮的進(jìn)料氣物流是裂化氣物流時(shí)，通過(guò)使用渦輪膨脹機(jī)得到自動(dòng)制冷作用，其中該膨脹機(jī)依次提供冷凍脫甲烷作用和回收高達(dá)25%的存在于烴氣物流中的乙烯，這里的烴氣物流是進(jìn)料到脫甲烷吸收塔作為C2以上烴的物流。
當(dāng)冷卻的、脫硫醇的以及壓縮的烴氣物流是FCC的煉廠排出氣(它還含有氮和氧化氮)時(shí)，自動(dòng)制冷作用是通過(guò)使用減壓閥來(lái)提供，其依次提供冷凍而獲得焦耳一湯姆遜效應(yīng)，而限制這種冷凍不低于-110℃，從而防止了氧化氮冷凝。
當(dāng)冷卻的、脫硫醇的和壓縮的進(jìn)料氣物流含有氫、甲烷、一氧化碳、乙烯、乙烷及以C3和重質(zhì)烴，即具有煉廠排出氣特性的物流，而基本上不含乙炔時(shí)，可以通過(guò)熱泵式脫乙烷塔或熱泵式脫丙烷塔處理，而不用催化加氫處理，分別得到C2以下烴或C3以下烴的塔頂物流，將該塔頂物流送到脫甲烷吸收塔作為進(jìn)料氣物流。
用于吸收烴的溶劑是適用于作為本發(fā)明中間冷卻和再沸脫甲烷塔和甲烷吸收塔的吸收劑。
本發(fā)明方法同樣適用于處理煉廠排出氣正如處理裂化氣一樣，因?yàn)樵摲ǖ亩嘤眯阅軌蚝苋菀椎剡m應(yīng)各種煉廠進(jìn)料。例如，有的煉廠排出氣不含有乙炔，就能繞過(guò)乙炔反應(yīng)器、脫水器和冷凍及相分離裝置。
參照附圖1，2和3，應(yīng)該理解當(dāng)下文標(biāo)記物流時(shí)，實(shí)際上指明了管線，如果沒(méi)有說(shuō)明，當(dāng)已提到過(guò)物料，就意味著給出了物流。此外，關(guān)于本發(fā)明的連續(xù)操作方法，控流閥、溫度控制裝置、泵以及類似物應(yīng)被理解為已設(shè)置并且以通常的關(guān)系與附圖所示的以及下文所述的主項(xiàng)設(shè)備一起操作。所有這些閥、裝置以及泵等等均包括在“附加設(shè)備”中，術(shù)語(yǔ)“吸收塔”通常采用氣體/溶劑吸收裝置，但當(dāng)有擇物理溶劑用于本發(fā)明的方法時(shí)，它就稱為“萃取塔”。吸收塔還應(yīng)理解為吸收柱，萃取塔應(yīng)理解為分餾柱。
還應(yīng)該理解，“吸收塔-萃取塔”和“脫甲烷吸收塔”是涉及同一設(shè)備，“膨脹回收裝置”和“自動(dòng)制冷回收裝置”是涉及同一設(shè)備。
附圖1是示意流程圖，其中脫甲烷吸收塔接受來(lái)自熱泵式脫丙烷塔或熱泵式脫乙烷塔的氣體，并且將它的塔頂物送到一個(gè)小型自動(dòng)制冷回收裝置，在此基本上消除了烯烴和溶劑的所有損失。
附圖2是示意流程圖，公開(kāi)了從餾分頭部熱泵式脫乙烷塔或脫丙烷塔或來(lái)自煉廠排出氣物流的塔頂氣物流中回收高達(dá)50%的氫的滑流最佳實(shí)施方案。
附圖3是示意流程圖，公開(kāi)了在相同的氣體物流中回收20%至100%的氫的完全物流最佳實(shí)施方案。
在附圖1示意流程圖上所示的方法，包括熱泵式脫乙烷塔或脫丙烷塔13，乙炔反應(yīng)器18，脫水器21，冷凍及相分離系統(tǒng)25，中間冷卻及再沸脫甲烷吸收塔29，自動(dòng)制冷回收裝置35，溶劑再生塔53，脫乙烷塔41以及C2分割塔47。
將裂化進(jìn)口氣物流11，即呈干燥和不含CO2和不含硫的氣體進(jìn)行冷卻，再送到具有再沸器的脫丙烷塔13中，除去C4以上的烴類作為物流17。當(dāng)使用脫乙烷塔13時(shí)，物流17含有C3以上的烴類。將它的塔頂物流15送到乙炔反應(yīng)器18。反應(yīng)后的塔頂物流19被送到脫水器21中，得到干燥的物流23，再將之送到冷凍及相分離系統(tǒng)25。液體物流26從系統(tǒng)25循環(huán)到脫丙烷塔13。將氣體物流27送到脫甲烷吸收塔29。
脫甲烷吸收塔29產(chǎn)生塔頂物流31，它被送到自動(dòng)制冷回收裝置，以及塔底物流33，它被送到溶劑再生塔53。自動(dòng)制冷回收裝置35產(chǎn)生回收的溶劑物流32，燃料氣物流37和脫甲烷的C2以上烴的物流39，其中將回收的溶劑物流32循環(huán)到脫甲烷吸收塔29中。
再生塔53產(chǎn)生塔底貧溶劑物流57和塔頂物流55，前者被送到脫甲烷吸收塔29的頂部，后者與C2以上烴物流39合并，作為物流42送到脫乙烷塔41。將脫乙烷塔41的塔底物流45送到C3分割塔，而將脫乙烷塔41的塔頂物流43送到C2分割塔47，它產(chǎn)生乙烯產(chǎn)物物流49作為它的塔頂物以及乙烷循環(huán)物流51作為它的塔底物。當(dāng)按本發(fā)明方法的示意圖使用熱泵式脫乙烷塔13時(shí)，物流42繞過(guò)脫乙烷塔41進(jìn)入C2分割塔47。
本發(fā)明的方法提供了一種減少溶劑損失的新方法，因?yàn)槊摷淄槲账?9阻止了C4以上烴的進(jìn)料物流，從中排除了C2烴和C3烴，并且基本上只有氫和甲烷的物流送到了它的自動(dòng)制冷回收裝置35，從而要求深冷卻這些氣體，除了少量部分(例如，11%)的乙烯和微量部分(例如，1%)的丙烷外，而不使任何化合物冷凝。另外，自動(dòng)制冷回收裝置35，起著尾端脫甲烷塔的作用，它包括脫甲烷塔和渦輪膨脹機(jī)或焦耳一湯姆遜閥，以回收所有的溶劑，致使僅僅是可忽略不計(jì)的量(例如，0.008%)與循環(huán)到裂化操作的丙烷物流離開(kāi)本過(guò)程。并不需要補(bǔ)充其它的溶劑。
利用自動(dòng)制冷回收裝置35作為膨脹回收系統(tǒng)能使本發(fā)明的方法避免盡可能地回收溶劑和盡可能地減少乙烯損失的高額費(fèi)用，而高額費(fèi)用正是現(xiàn)有技術(shù)的吸收方法的通病，因?yàn)橛帽景l(fā)明的方法脫甲烷吸收塔29僅可以回收大部分的乙烯(75%至99%)，然后取決于膨脹回收系統(tǒng)，起著清洗剩余的乙烯(25%至1%)及伴隨乙烯的溶劑的作用。通過(guò)脫甲烷吸收塔29回收大部分乙烯取決于具體工廠的經(jīng)濟(jì)狀況、進(jìn)料組成和費(fèi)用、投資費(fèi)用和操作費(fèi)用等因素。
實(shí)例1下列表格ⅠA、ⅠB、ⅠC和ⅠD提供了附圖1所示的19種物流中的24種組分的物料平衡(以每小時(shí)公斤摩爾計(jì))，其中19種物料來(lái)自本發(fā)明從裂化氣物流回收乙烯的餾分頭部脫丙烷吸收法、餾分頭部催化加氫吸收法以及脫甲烷吸收法，而所述的裂化氣物流不含CO2和硫化合物并且是通過(guò)裂化全程石腦油進(jìn)料所制得。這19種工作物流與下列有關(guān)脫丙烷塔13，乙炔反應(yīng)器19，脫水器21，冷凍及相分離裝置25，脫甲烷吸收塔29，自動(dòng)制冷回收裝置35，脫乙烷塔41，C2分割塔47以及溶劑再生塔53。
表格1A到1D披露了脫丙烷塔13除去了物流17中的大多數(shù)C4以上的化合物，并且接受物流11和26。乙炔反應(yīng)器18除去了全部乙炔，減少了丙二烯的量，除去了大多數(shù)丁二烯，并且增加了乙烯、乙烷、丙烯和1-丁烯的量。由于有這些乙烯生成，而只有非常少量的由本發(fā)明方法獲得的燃料氣物流中的乙烯損失，所以乙烯產(chǎn)物的量大于進(jìn)料物流11中乙烯存在的量。
反應(yīng)器18的反應(yīng)速度是相當(dāng)高的，因?yàn)楸┖陀绕涫嵌《┶呄蛴谠诜磻?yīng)器中聚合，并且阻塞脫甲烷吸收塔29。正如表格1A所示，反應(yīng)器18減少了1，3-丁二烯的量，從物流15中的每小時(shí)9.34公斤摩爾減到物流19中的每小時(shí)0.93公斤摩爾，通過(guò)反應(yīng)器18和脫甲烷吸收塔29的后續(xù)設(shè)備獲得還原反應(yīng)，完成了本發(fā)明的主要目的。
回到討論完成本發(fā)明的問(wèn)題上來(lái)，拿表格1A到1D為例來(lái)說(shuō)明，脫水器21除去了物流19中的微量水，基本上保證物流23中不存在水分，在循環(huán)物流26中，冷凍及相分離系統(tǒng)25除去了已脫水物流中14%的乙烯，57%的M-乙炔，50%的丙二烯，42%的丙烯，72%的乙烯基乙炔、35%的1，3-丁二烯，71%的異丁烯以及72%的1-丁烯。

表ⅠD回收乙烯的餾分頭部加氫及吸收方法物流 57溫度 ℃ -49壓力 kPa 3,261水 kgmole/hr 0.00氫 kgmole/hr 0.00甲烷 kgmole/hr 0.00CO kgmole/hr 0.00乙炔 kgmole/hr 0.00乙烯 kgmole/hr 0.03乙烷 kgmole/hr 0.08M-乙炔 kgmole/hr 0.60丙二烯 kgmole/hr 2.34丙烯 kgmole/hr 68.19丙烷 kgmole/hr 1.73乙烯基乙炔 kgmole/hr 0.001,3-丁二烯 kgmole/hr 0.16異丁烯 kgmole/hr 2.211-丁烯 kgmole/hr 4.69反2-丁烯 kgmole/hr 0.01正丁烷 kgmole/hr 0.2713-CC5== kgmole/hr 0.002M-1-丁烯 kgmole/hr 0.00苯 kgmole/hr 0.002M-2-丙烯 kgmole/hr 0.00正己烷 kgmole/hr 2,595.36苯乙烯 kgmole/hr 0.00間二甲苯 kgmole/hr 0.00總量 kgmole/hr 2,675.67
在富溶劑物流33中，脫甲烷吸收塔29除去了物流27、32和57中的89%的乙烯，99%的M-乙炔、99%的丙烯，99%的1，3-丁二烯，99%的異丁烯以及99%的1-丁烯。
盡管很久以前用現(xiàn)有技術(shù)獲得了這樣的吸收結(jié)果，但從經(jīng)濟(jì)上來(lái)看整個(gè)方法的結(jié)果是難以接受的，原因是損失了燃料氣物流?？墒?，通過(guò)讓該物流通過(guò)自動(dòng)制冷回收裝置35，本發(fā)明的方法在燃料氣物料37中的損失，正如表格1A到1D所示，物料31中的進(jìn)料乙烯損失1.76%，物料11中的進(jìn)料乙烯損失0.20%，除了燃料氣外的其它組分沒(méi)有損失，如氫、甲烷和一氧化碳，而保持溶劑按要求循環(huán)，如正己烷按摩爾計(jì)為整個(gè)進(jìn)料氣的42%。在物流39中，自動(dòng)制冷回收裝置35除去了物料31中的乙烯98%，乙烷99.6%，以及丙烯99.2，再將剩余的物料經(jīng)管線32返回到脫甲烷吸收塔29。
由此，用松弛法可操作脫甲烷吸收塔29，而不是對(duì)它的限制放松，所以只要求相當(dāng)少的投資費(fèi)用和低的操作費(fèi)用。按照實(shí)例1中的表格1A到1D，自動(dòng)制冷回收裝置35接受了48.5%(摩爾)的進(jìn)料物流以及26.9%(重量)的進(jìn)料物流，該裝置不要求外部深冷制冷來(lái)冷凝其塔底物流的化合物(在本實(shí)例中大約4%(摩爾)的進(jìn)料烴氣物流)，所以也只要相當(dāng)少的投資費(fèi)用和非常低的操作費(fèi)用。
另外，當(dāng)要求回收氫時(shí)，來(lái)自脫甲烷吸收塔的塔頂氣物流能有選擇性地分成氫進(jìn)料分流部分和燃料氣分流部分，從中回收含有氫的部分作為產(chǎn)物，由于分割了氣體物流，因此回收氫的百分比是有限的。對(duì)于本發(fā)明滑流和完全流實(shí)施方案在作用上的區(qū)別來(lái)說(shuō)，兩者之一都能選擇制氫，但滑流的實(shí)施方案可回收高達(dá)50%的氫。然而應(yīng)該認(rèn)為，這是一種務(wù)實(shí)的選擇而不是對(duì)方法的限制。
還應(yīng)該認(rèn)為，對(duì)于回收氫的同等水平，氫的純度隨后溶劑循環(huán)的次數(shù)增加而提高。因此，對(duì)于已知的純度，通過(guò)增加溶劑循環(huán)能夠提高氫的回收率。
對(duì)于滑流回收氫的實(shí)施方案，脫甲烷吸收塔的塔頂物流能有選擇性地分成氫進(jìn)料和燃料氣分割部分，得到含氫高達(dá)50%作為產(chǎn)物。更特別地，將氫分割部分送到甲烷吸收塔，其中得到氫作為塔頂產(chǎn)品物流，而在塔底得到富甲烷溶劑，再將之送到脫甲烷吸收塔的塔頂。將脫甲烷吸收塔的分割塔頂物流的剩余物直接送到自動(dòng)制冷回收裝置中，其中含有甲烷和一氧化碳的燃料氣物流分離成塔底C2/C3物流和少量富溶劑側(cè)流，再將該側(cè)流循環(huán)到脫甲烷吸收塔。
將脫甲烷吸收塔的塔底富溶劑物流送到溶劑再生塔，產(chǎn)生一種含有所有C2以上烴組分的塔頂物流和一種塔底貧溶劑物流，再將后者送到甲烷吸收塔的塔頂。將C2以上烴的塔頂物流與自動(dòng)制冷回收裝置中的塔底C2/C3物流結(jié)合，形成一種乙烯/丙烯產(chǎn)物物流，用于進(jìn)料到脫乙烷塔和C2分割塔。
整個(gè)滑流實(shí)施方案作用于一個(gè)溶劑回路，而通過(guò)脫甲烷吸收塔的進(jìn)口氣體的C2以上烴含量測(cè)定該回路的循環(huán)速率，該回路起始于讓貧溶劑進(jìn)入甲烷吸收塔的頂部，然后進(jìn)入脫甲烷吸收塔，再進(jìn)入產(chǎn)生貧溶劑的溶劑再生塔。
對(duì)于完全流回收氫的實(shí)施方案，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在甲烷吸收塔中初始處理脫甲烷吸收塔的整個(gè)塔頂物流，其塔頂物流能夠有效地制得作為氫產(chǎn)物物流，貧氫富溶劑物流作為甲烷吸收塔的塔底物流，有選擇地被分成小部分物流和大部分物流;將小分割溶劑物流送到脫甲烷吸收塔，并將大分割部分物流送到甲烷萃取塔。將甲烷萃取塔的塔底富甲烷和貧氫物流送到自動(dòng)制冷回收裝置，它的作用與滑流實(shí)施方案相同?？墒?，與滑流實(shí)施方案相反，其中脫甲烷吸收塔的塔頂物流在甲烷吸收塔和自動(dòng)制冷回收裝置之間分流;按完全流實(shí)施方案，甲烷吸收塔的塔底富溶劑物流在脫甲烷吸收塔和甲烷萃取塔之間分流。
在溶劑再生塔中提純脫甲烷吸收塔的富溶劑也是按滑流實(shí)施方案的相同方法進(jìn)行，循環(huán)到甲烷吸收塔塔頂?shù)乃胸毴軇┮约芭蛎浕厥障到y(tǒng)的塔底物流和溶劑再生塔的塔頂物流按相同的方法合并。完全流實(shí)施方案作用于兩個(gè)溶劑回路，小回路循環(huán)通過(guò)甲烷吸收塔、脫甲烷吸收塔以及溶劑再生塔，大回路循環(huán)通過(guò)甲烷萃取塔和甲烷吸收塔。
小溶劑循環(huán)回路的流速是通過(guò)脫甲烷吸收塔的進(jìn)口氣體中C2以上烴含量所測(cè)定。大溶劑循環(huán)回路的流速取決于將吸收脫甲烷吸收塔中所含的甲烷所要求的總循環(huán)減去由溶劑再生塔得到的少量貧溶劑物流。
能用滑流實(shí)施方案有選擇性地生產(chǎn)高達(dá)50%的進(jìn)料氫，而能用完全流實(shí)施方案有選擇性地生產(chǎn)20%到100%的進(jìn)料氫。在設(shè)置甲烷萃取塔和鋪設(shè)管線的情況下，為了讓脫甲烷吸收塔的塔頂物的所需量進(jìn)料到甲烷吸收塔或進(jìn)料到自動(dòng)制冷回收裝置中，和/或?yàn)榱俗尲淄槲账乃孜锊糠只蛉克腿朊摷淄槲账虿糠炙腿爰淄檩腿∷?，?或?yàn)榱俗屓軇┰偕乃孜锊糠只蛉克腿爰淄槲账虿糠炙腿朊摷淄槲账煞奖愕卣{(diào)節(jié)整個(gè)工廠生產(chǎn)例如5%至100%進(jìn)料氫的氫產(chǎn)品，這取決于市場(chǎng)對(duì)氫氣的需求或取決于附近的煉油廠或石化廠對(duì)重整氫、加氫裂化氫等等的要求，而只是改變?nèi)剂蠚猱a(chǎn)品物流的組成，而不會(huì)妨礙C2/C3的產(chǎn)品物流。
按市場(chǎng)需求調(diào)節(jié)制氫而不影響制烯烴的方法包括(1)將來(lái)自在甲烷吸收塔和自動(dòng)制冷回收裝置間的脫甲烷吸收塔的塔頂氣物流有選擇的分流，(2)將來(lái)自脫甲烷吸收塔和甲烷萃取塔間的脫甲烷吸收塔中的塔底富溶劑物流有選擇的分流，以及(3)將來(lái)自脫甲烷吸收塔和甲烷吸收塔間的溶劑再生塔中的塔底貧溶劑有選擇的分流。
當(dāng)回收氫接近零時(shí)，第一種(氣體)分流100%的流到自動(dòng)制冷回收裝置，第二種(富溶劑)分流100%的流到脫甲烷吸收塔，以及第三種(貧溶劑)分流也100%的流到脫甲烷吸收塔。當(dāng)回收氫接近100%時(shí)，第一種分流100%的流到甲烷吸收塔，第二種分流65%至85%的流到甲烷萃取塔，以及第三種分流100%的流到甲烷吸收塔。
附圖2圖示了本發(fā)明滑流實(shí)施方案，生產(chǎn)進(jìn)料物流中的氫可高達(dá)50%的選擇百分?jǐn)?shù)，而維持C2和C3烯烴的全回收。通過(guò)利用中間冷卻脫甲烷吸收塔29，甲烷吸收塔30，溶劑再生塔53，以及自動(dòng)制冷回收裝置35獲得這個(gè)結(jié)果。該方法特別包括將餾分頭部脫乙烷塔或脫丙烷塔的塔頂蒸氣或例如來(lái)自FCC裝置的煉廠排出氣作為物流27進(jìn)料到也接受物流32和38的脫甲烷吸收塔，其中物流27是由脫硫醇的、壓縮的和干燥的飽和和不飽和烴氣體構(gòu)成。將塔底物流33送到溶劑再生塔53，產(chǎn)生塔頂物流55和貧溶劑的塔底物流57。
在回收氫高達(dá)50%時(shí)，按照市場(chǎng)的需要，將脫甲烷吸收塔29的塔頂物流31有選擇地分成氫分流部分物流34和燃料氣流部分物流36。甲烷吸收塔30接受來(lái)自溶劑再生塔53的至少一部分塔底物流57作為物流59。尤其當(dāng)操作氫低回收率時(shí)，將剩余的部分作為物流58直接送到脫甲烷吸收塔29。
當(dāng)操作氫相當(dāng)?shù)偷幕厥章蕰r(shí)，在此定義為高達(dá)50%，甲烷吸收塔30產(chǎn)生塔頂物流40，作為該方法的氫產(chǎn)品物流，以及富溶劑的塔底物流38，將物流38直接送到脫甲烷吸收塔29的塔頂。
將物流36送到自動(dòng)制冷回收裝置35，產(chǎn)生物流37作為燃料氣產(chǎn)物物流，循環(huán)到脫甲烷吸收塔29的回收溶劑物流32，以及脫甲烷的乙烯以上烴的物流39，其中物流39與溶劑再生塔53的塔頂物流55合并生成脫甲烷的C2和C3不飽和及飽和烴的產(chǎn)物物流42，將它送入脫乙烷塔41，然后送入C2分割塔47。
附圖3圖示了本發(fā)明完全流實(shí)施方案，生產(chǎn)進(jìn)料物流27中的氫，可在20%-100%的范圍內(nèi)選擇，而維持C2和C3烯烴的全回收。利用甲烷萃取塔60與正如附圖2所示的滑流實(shí)施方案相同的脫甲烷吸收塔29，甲烷吸收塔30，溶劑再生塔53以及自動(dòng)制冷回收裝置35相連接。
完全流實(shí)施方案尤其包括將餾分頭部脫乙烷塔或脫丙烷塔的塔頂蒸氣或例如FCC裝置的煉廠排出氣送到也接受物流32和48的脫甲烷吸收塔29。將塔底物流33送到溶劑再生塔53，在此產(chǎn)生塔頂物流55和貧溶劑塔底物流57。
不將塔頂物流31分流，而直接送到甲烷吸收塔30，該塔也接受來(lái)自溶劑再生塔53的塔底物流57和來(lái)自甲烷萃取塔60塔底的再生溶劑物流62。甲烷吸收塔30的塔頂物流40離開(kāi)裝置作為氫產(chǎn)物。
將塔底富溶劑物流38分成兩部分循環(huán)到脫甲烷吸收塔29的吸收塔部分物流48和送到甲烷萃取塔60的萃取部分物流46，根據(jù)甲烷吸收塔30的吸收要求來(lái)確定物流46的相對(duì)用量，而根據(jù)脫甲烷吸收塔29的吸收要求來(lái)確定物流48的用量。
將甲烷萃取塔60的塔頂物流61送到自動(dòng)制冷回收裝置35，產(chǎn)生產(chǎn)物物流37作為燃料氣產(chǎn)物，循環(huán)到脫甲烷吸收塔29的回收溶劑的物流32以及脫甲烷的乙烯以上烴的物流39，其中物流39與溶劑再生塔53的塔頂物流55合并生成脫甲烷的C2和C3不飽和及飽和烴的產(chǎn)物物流42，再將其送到脫乙烷塔41，然后送到C2分割塔47。
本發(fā)明的方法提供了一種減少溶劑循環(huán)的新方法，因?yàn)槊摷淄槲账?9從基本上不含C4以上烴的進(jìn)料物流27中回收了大約75-99%的所含乙烯，從中只是除去了C2烴和C3烴，然后實(shí)際上是將氫和甲烷送到甲烷吸收塔30，從而只要求外部深冷卻送到自動(dòng)制冷回收裝置35的剩余氣體，以便首先回收過(guò)量的溶劑作為物流32，也回收剩余的乙烯，其乙烯量為進(jìn)料氣中的1～25%，作為脫甲烷的物流39。
另外，在自動(dòng)制冷回收裝置35中的脫甲烷塔回收用物流42離開(kāi)過(guò)程的剩余溶劑，如采用熱泵式脫乙烷塔，最終與乙烷物流一起循環(huán)，或如果采用熱泵式脫丙烷塔，最終與丙烷物流一起循環(huán)，進(jìn)行裂化操作。由于還考慮用于過(guò)程中的鏈烷烴和環(huán)烷烴溶劑作為乙烯廠的進(jìn)料，所以在循環(huán)乙烷或丙烷物流中含的溶劑基本上在裂化操作中提供了附加的乙烯。
通過(guò)脫甲烷吸收塔29回收大部分的乙烯，取決于具體工廠的經(jīng)濟(jì)狀況，進(jìn)料組成和費(fèi)用，投資費(fèi)用和操作費(fèi)用等因素。
物流38與物流46與物流62形成了一個(gè)大溶劑回路，其中的溶劑旁路通過(guò)脫甲烷吸收塔29和再生塔53。甲烷萃取塔60可由分餾塔或多次閃蒸段或其組合塔構(gòu)成。對(duì)于甲烷吸收來(lái)說(shuō)，在甲烷萃取塔60中足以再生附加回路中的溶劑，所以沒(méi)必要將該溶劑物流進(jìn)入溶劑再生塔53。為了吸收正如附圖3所示物流31中的大量甲烷以及與附圖2所示滑流實(shí)施方案的物流34的量相比較，雖然來(lái)自溶劑再生塔53的真實(shí)貧溶劑被送到甲烷吸收塔30，但是在塔底物流62中的大量的足夠貧溶劑表明十分有助于滿足這種附加吸收的要求。
通過(guò)考慮涉及附圖2和表格ⅡA、ⅡB和ⅡC的下列實(shí)施例2和涉及附圖3和表格ⅢA、ⅢB和ⅢC的下列實(shí)施例3，可以更加充分地了解本發(fā)明。
下文用到的百分?jǐn)?shù)均按公斤摩爾計(jì)。
在這些實(shí)施例中，正戊烷是舉例說(shuō)明的一種溶劑，但應(yīng)該理解任何具有4至10個(gè)碳原子的物理烴溶劑均適合于本發(fā)明的方法。此外，任何鏈烷烴的、環(huán)烷烴的以及輕質(zhì)芳烴的溶劑，只要在分子量和/或UOP特性等因素方面沒(méi)有限制，就能滿足實(shí)施本發(fā)明。
實(shí)施例2由于塔頂物流31被分流，以致21.24%的物流被送到甲烷吸收塔30作為物流34，將剩余的物流直接送到自動(dòng)制冷回收裝置35作為物流36，并且由于將所有溶劑物流38送到脫甲烷吸收塔29的頂部，本滑流實(shí)施方案在物流40中回收了物流27中的進(jìn)料氫19.89%，以及物流34中的進(jìn)入甲烷吸收塔30的氫92.2%。在物流40中的氫純度大約為98%(摩爾)。進(jìn)入吸收塔29的2，106.10公斤摩爾/小時(shí)的氫毫無(wú)損失地到了富溶劑物流33中。
表格ⅡA到ⅡC披露了物流31選擇分流成物流36和物流34的分流率是3.7∶1.0。值得注意的是當(dāng)吸收塔29在塔底為46℃以及塔頂為-33℃下操作時(shí)，處理5，781.85公斤摩爾/小時(shí)的進(jìn)料，以及回收存在于進(jìn)料物流27與2，563.64公斤摩爾/小時(shí)的純正戊烷中的高于91%的乙烯，其中正戊烷用于本實(shí)例只是作為幾種適當(dāng)溶劑中的一種。
繼續(xù)討論本發(fā)明的特征是有關(guān)燃料氣產(chǎn)品物流37，正如表格ⅡA到ⅡC所示的滑流實(shí)施例，自動(dòng)制冷回收裝置35回收了物流36中95.63%的乙烯作為脫了甲烷后只含0.08%(摩爾)甲烷的物流39，本實(shí)施例方法中的整個(gè)溶劑損失為0.52公斤摩爾/小時(shí)，并且存在于物流40和42中。對(duì)于燃料氣系統(tǒng)，沒(méi)有溶劑被損失。C2和C3烴的產(chǎn)品物流42中只含有每百萬(wàn)份乙烯中為231份甲烷(按摩爾體積計(jì))，這在商業(yè)上是十分重要的。
循環(huán)溶劑物流57是97.00%(摩爾)的正戊烷。為了讓乙烯的總回收率為99.8%，溶劑物流57中的戊烷與進(jìn)口氣進(jìn)料流27的比率是0.44(按摩爾計(jì))。對(duì)于本實(shí)施，物流59的溶劑流量與物流57是相同的，并且物流58中的溶劑流量為零。
實(shí)施例3用本實(shí)施例來(lái)說(shuō)明選擇完全流回收100%的氫。由于送到甲烷吸收塔30的所有塔頂物流31并且由于富溶劑物流38被分成送到脫甲烷吸收塔29的物流48和送到甲烷吸收塔的物流46，本完全流實(shí)施方案在物流40中回收了物流27中進(jìn)料氫的94.65%，以及進(jìn)入甲烷吸收塔30的物流31中氫的93.12%。在甲烷吸收塔中回收氫是較為低的，因?yàn)槲锪?8將附加氫帶入了脫甲烷吸收塔29。在物流40中氫的純度為80.15%。
表格ⅡC滑流制氫物流 57溫度 ℃ -50壓力 kPa 3,261氫 kgmole/hr 0.00甲烷 kgmole/hr 0.00CO kgmole/hr 0.00乙烯 kgmole/hr 0.10乙烷 kgmole/hr 0.17M-乙炔 kgmole/hr 1.30丙二烯 kgmole/hr 3.49丙烯 kgmole/hr 71.67丙烷 kgmole/hr 2.181,3-丁二烯 kgmole/hr 0.02異丁烯 kgmole/hr 0.131-丁烯 kgmole/hr 0.27反2-丁烯 kgmole/hr 0.00正丁烷 kgmole/hr 0.01正戊烷 kgmole/hr 2,563.59總流量 kgmole/hr 2,642.93
表格ⅡA到ⅡC披露了物流38選擇分流成物流46和物流48的分流率為3.5∶1.0。值得注意的是脫甲烷吸收塔29在塔頂為-33℃以及塔底為53℃時(shí)操作，處理5，696.89公斤摩爾/小時(shí)的進(jìn)料，同時(shí)利用脫甲烷吸收塔29中的3，167.96公斤摩爾/小時(shí)的正戊烷回收物流27中97.4%的乙烯作為物流33的組分。在物流62中的正戊烷與物流57中的正戊烷的比率為3.5∶1.0。該分流率與富溶劑物流38分成物流48和46的分流率相同。
繼續(xù)討論本發(fā)明的特征是有關(guān)燃料氣產(chǎn)品物流37，正如表格ⅢA至ⅢC所示的完全流實(shí)施例，自動(dòng)制冷回收裝置35只允許進(jìn)料物流27中0.22%的乙烯通過(guò)物流37進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)。
循環(huán)溶劑物流57是97.00%純度的溶劑。以摩爾計(jì)，物流57中的溶劑是物流27中55.61%的進(jìn)料物料，并且整個(gè)過(guò)程回收了大約99.7%的進(jìn)料乙烯，進(jìn)入物流42。
表格ⅢC完全流制氫物流 57 61 62溫度 ℃ -43 -12 -40壓力 kPa 3,160 2,381 2,353氫 kgmole/hr 0.00 50.47 3.51甲烷 kgmole/hr 0.00 1,567.84 684.82CO kgmole/hr 0.00 9.02 1.79乙烯 kgmole/hr 4.00 63.82 66.78乙烷 kgmole/hr 3.68 2.76 3.82M-乙炔 kgmole/hr 0.85 0.34 1.48丙二烯 kgmole/hr 2.66 1.12 4.36丙烯 kgmole/hr 84.45 40.05 121.20丙烷 kgmole/hr 1.97 0.88 3.041,3-丁二烯 kgmole/hr 0.01 0.00 0.02異丁烯 kgmole/hr 0.10 0.03 0.251-丁烯 kgmole/hr 0.17 0.04 0.41反2-丁烯 kgmole/hr 0.00 0.00 0.01正丁烷 kgmole/hr 0.02 0.00 0.05正戊烷 kgmole/hr 3,167.92 14.61 10,966.76摩爾流量 kgmole/hr 3,265.85 1,750.99 11,858.30
對(duì)于自動(dòng)制冷回收裝置35，不要求冷凝和脫甲烷其塔底物流39中乙烯以上烴類的外部制冷作用，因此，由于其設(shè)備明顯地縮小，投資費(fèi)用也就相當(dāng)小。例如按摩爾計(jì)，進(jìn)料到自動(dòng)制冷回收裝置35的流速是進(jìn)料到實(shí)施例3所述的脫甲烷吸收塔29中的流速的48%，以及進(jìn)料到實(shí)施例2所述的脫甲烷吸收塔29中的流速的31%。可是，不低于-55℃的制冷劑可用于自動(dòng)制冷回收裝置35中，如果這樣做，將減少通過(guò)脫甲烷吸收裝置29吸收乙烯以上烴所要求的溶劑總循環(huán)速率。
對(duì)于裂化氣，通過(guò)使用渦輪膨脹機(jī)獲得自動(dòng)制冷作用，依次提供冷凍脫甲烷和回收1～25%的通過(guò)脫甲烷回收塔29的未被回收的乙烯。當(dāng)FCC煉廠排出氣被送到脫甲烷吸收塔29時(shí)，自動(dòng)制冷回收裝置35中的渦輪膨脹機(jī)可用減壓閥來(lái)代替，得到焦耳-湯姆遜效應(yīng)，同時(shí)也限制了冷凍溫度不低于-110℃。這一限制確保了過(guò)程的安全，尤其在本系統(tǒng)內(nèi)防止了氧化氮冷凝形成NOx。
大多數(shù)煉廠排出氣都會(huì)有氮，但裂化氣物流中一般不含氮。當(dāng)進(jìn)到脫甲烷吸收塔29的進(jìn)料中含有氮時(shí)，物流40中的氫純度就受進(jìn)料中氮含量的限制，因?yàn)楸景l(fā)明的方法不能從氫中分離氮。
由于大多數(shù)煉廠排出氣在煉油廠中被用作燃料，這些氣體一般處于較低的壓力，與燃料氣系統(tǒng)中的壓力一致。可以不必壓縮FCC氣體，取決于要求氫的回收率，烯烴的回收率以及要求氫的壓力。因?yàn)?，?jiǎn)單的、不需熱泵式塔頂系統(tǒng)的脫乙烯塔或脫丙烷塔可以被采用。如果這些氣體不含乙炔，塔頂物流可以直接流到脫甲烷吸收塔29。
權(quán)利要求
1.一種從烴氣物流(27)中回收乙烯的方法，將物流(27)送入使用烴溶劑的脫甲烷吸收塔(29)，產(chǎn)生含有甲烷和少量乙烯的塔頂氣物流(31)和富乙烯和較重質(zhì)烴的塔底溶劑物流(33)，將所述的塔頂氣物流(31)通過(guò)一種自動(dòng)制冷回收裝置(35)分離生成C2以上烴物流(39)，以及將所述的塔底富溶劑物流(33)通過(guò)溶劑再生塔(53)分離生成脫甲烷的乙烯及乙烯以上烴塔頂物流55和循環(huán)到該脫甲烷吸收塔(29)的貧溶劑物流(57)，本方法要求外部制冷的溫度不低于-55℃，本方法包括A.從下列物質(zhì)中選擇該烴溶劑(1)具有4到10個(gè)碳原子的鏈烷烴，(2)具有4到10個(gè)碳原子的環(huán)烷烴，(3)芳香烴，其選自苯、甲苯、具有甲基、乙基或丙基脂肪族基團(tuán)的C8-C10芳族化合物，其具體由下列子基團(tuán)構(gòu)成鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯、連三甲苯、1，2，4-三甲基苯，1，3，5-三甲基苯、枯烯、鄰乙基甲苯、間乙基甲苯、對(duì)乙基甲苯、正丙基苯、異丙基苯、1，2-二氫化茚、杜烯、異杜烯、連四甲苯、粗二甲苯、甲苯烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)排出物、已萃取的C9石腦重整油、富集C9烷基苯的重整油的C9中間餾分、C7-C9烷基芳烴及其混合物，以及(4)該鏈烷烴、環(huán)烷烴、和/或芳烴的混合物，B.中間冷卻和中間再沸該脫甲烷吸收塔(29)并且調(diào)節(jié)貧溶劑的循環(huán)速率，以吸收存在于該烴氣物流(27)中75%到99%的乙烯，再進(jìn)入富溶劑物流(33)；以及C.將自動(dòng)制冷回收裝置(35)中的脫甲烷塔用于(1)回收存在于該烴氣物流(27)中1%至25%的乙烯作為該C2以上物流(39)中的成分，(2)生產(chǎn)該燃料氣物流(37)，其含有低至0.1%的存在于烴氣物流(27)中的乙烯，以及(3)附加地回收存在于進(jìn)料中的過(guò)量溶劑，送到自動(dòng)制冷回收裝置(35)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將脫甲烷的乙烯及乙烯以上烴塔頂氣物流(55)與C2以上烴物流(39)合并，生產(chǎn)一種富乙烯物流(42)，再將物流(42)送到脫乙烯塔(41)，得到丙烯及重質(zhì)烴的塔底物流(45)和乙烯及乙烷的塔頂物流(43)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中將乙烯和乙烷的塔頂物流(43)送到C2分割塔(47)，生產(chǎn)乙烷的塔底物流(51)和乙烯的塔頂物流(49)，其乙烯量至少是烴氣物流(27)中氫的99%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該烴氣物流(27)和來(lái)自脫甲烷吸收塔(29)的塔頂氣物流(31)中含有附加的氫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中當(dāng)要求回收該烴氣物流(27)中的氫高達(dá)50%時(shí)，該塔頂氣物流(31)被有選擇性地分成氫部分物流(34)和燃料部分物流(36)，將氫部分物流送到甲烷吸收塔(30)，而將燃料部分物流(36)送到自動(dòng)制冷回收裝置(35)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中該甲烷吸收塔(30)生產(chǎn)一種塔頂氫物流(40)，其含有高達(dá)50%的烴氣物流(27)中的氫，以及循環(huán)到脫甲烷吸收塔(29)的塔底富溶劑物流(38)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中該溶劑再生塔(53)的塔底貧溶劑物流(57)被有選擇性地分成甲烷部分物流(59)和乙烯部分物流(58)，乙烯部分物流(58)被送到脫甲烷吸收塔(29)，而甲烷部分物流(59)被送到甲烷吸收塔(30)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中當(dāng)要求回收20%-100%的烴氣物流(27)中的氫時(shí)，將脫甲烷吸收塔(29)的塔頂氣物流(31)送到甲烷吸收塔(30)，產(chǎn)生一種氫物流(40)，其含有20%到100%的烴氣物流(27)中的氫，以及一種塔底富溶劑物流(38)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中該甲烷吸收塔的塔底富溶劑物流(38)被有選擇性地分成吸收塔部分物流(48)和萃取塔部分物流(46)，將該吸收塔部分物流(48)送到脫甲烷吸收塔(29)，而將萃取塔部分物流(46)送到甲烷萃取塔(60)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中該甲烷萃取塔(60)產(chǎn)生循環(huán)到甲烷吸收塔(30)的塔底溶劑物流(62)以及送到自動(dòng)制冷回收裝置(35)的塔頂物流(61)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5，7和9中的任何一種方法，其中選擇分流形成一種調(diào)節(jié)整個(gè)工廠回收所要求氫百分?jǐn)?shù)的裝置，只是改變?nèi)剂蠚馕锪?37)的組分，而不影響合并的富乙烯物流(42)的產(chǎn)量和組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將冷卻的、脫硫醇的以及壓縮的烴氣物流(11)，且含有氫、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔以及C3和較重質(zhì)烴特性的乙烯廠裂化氣物流和/或煉廠排出氣進(jìn)行處理以生成烴氣物流(27)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中該冷卻的、脫硫醇的以及壓縮的烴氣物流(11)通過(guò)熱泵式脫丙烷塔(13)處理，其中脫丙烯塔(13)與餾分頭部選擇催化乙炔加氫反應(yīng)器系統(tǒng)(18)相連接，產(chǎn)生一種C3和輕質(zhì)烴的塔頂物流，將之送到脫甲烷吸收塔(29)作為烴氣物流(27)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中該冷卻的、脫硫醇的以及壓縮的烴氣物流(11)通過(guò)熱泵式脫乙烷塔(13)處理，其中該塔(13)與餾分頭部選擇催化乙炔加氫反應(yīng)器系統(tǒng)(18)相連接，產(chǎn)生一種C2和輕質(zhì)烴的塔頂物流，將該物流送到脫甲烷吸收塔(29)作為烴氣物流(27)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中將自動(dòng)制冷回收裝置(35)的C2以上烴物流(39)與溶劑再生塔(53)的塔頂物流(55)結(jié)合，生產(chǎn)一種合并的富乙烯物流(42)，將之送到C2分割塔(47)，生產(chǎn)一種乙烷的塔底物流(51)和乙烯的塔頂物流(49)，其乙烯的量至少是烴氣物流(27)中的乙烯的99%。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中A.該冷卻的、脫硫醇的以及壓縮的烴氣物流(27)是裂化氣物流;以及B.通過(guò)使用渦輪膨脹機(jī)獲得自動(dòng)制冷作用，依次提供冷凍脫甲烷和回收高達(dá)25%的存在于烴氣物流(27)中的乙烯，作為C2以上烴物流(39)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中A.該冷卻的、脫硫醇的以及壓縮的烴氣物流(11)是FCC煉廠排出氣物流，它附加地含有氮;以及B.通過(guò)使用減壓閥提供自動(dòng)制冷作用，依次提供冷凍得到焦耳-湯姆遜效應(yīng)，而限制該冷凍溫度不低于-110℃，從而防止了氧化氮冷凝。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將冷卻的、脫硫醇的以及壓縮的烴氣物流(11)，且含有氫甲烷、乙烯、乙烷以及C3和重質(zhì)烴特性的煉廠排出氣，其含有氮但基本上不含C2的炔烴，通過(guò)沒(méi)有催化加氫的脫乙烷塔處理，得到C2及輕質(zhì)烴的塔頂物流，將之送到脫甲烷吸收塔(29)作為烴氣物流(27)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將冷卻的、脫硫醇的以及壓縮的烴氣物流(11)，且含有氫、甲烷、乙烯、乙烷以及C3和重質(zhì)烴特性的煉廠排出氣，其含有氮但基本上不含C2炔烴，通過(guò)沒(méi)有催化加氫的脫丙烷塔處理，得到C3及輕質(zhì)烴的塔頂物流，將之送到脫甲烷吸收塔(29)作為烴氣物流(27)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19的方法，其中脫乙烷塔作為熱泵式脫乙烷塔損傷，以及脫丙烷塔作為熱泵式脫乙烷塔操作，以及脫丙烷塔作為熱泵式脫丙烷塔操作。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在自動(dòng)制冷回收裝置(35)中不需要外部制冷。
22.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中溶劑作為單溶劑回路循環(huán)，該回路的循環(huán)速率取決于烴氣物流(27)的C2+烴含量。
23.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中溶劑作為兩個(gè)溶劑回路循環(huán)，它們包括在甲烷吸收塔(30)、脫甲烷吸收塔(29)和溶劑再生塔(53)中循環(huán)的小溶劑回路，以及在甲烷萃取塔(60)和甲烷吸收塔(30)中循環(huán)的大溶劑回路，小溶劑循環(huán)回路的循環(huán)速率取決于烴氣物流(27)的C2及重質(zhì)烴的含量，而大溶劑循環(huán)回路的循環(huán)速率取決于將吸收塔頂氣物流(31)中所含甲烷所需要的總?cè)軇┭h(huán)速率減去由溶劑再生塔(53)產(chǎn)生的塔底貧溶劑物流(57)的流速，其中物流(31)由脫甲烷吸收塔(29)產(chǎn)生。
全文摘要
一種連續(xù)方法包括將含烯烴的進(jìn)料氣送入餾分頭部熱泵式脫乙烷塔或脫丙烷塔，除C
文檔編號(hào)C10G70/04GK1075707SQ92112449
公開(kāi)日1993年9月1日 申請(qǐng)日期1992年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月19日
發(fā)明者Y·R·梅拉, W·K·林, D·W·穆林斯 申請(qǐng)人:先進(jìn)提取技術(shù)有限公司, 動(dòng)力技術(shù)國(guó)際公司