專利名稱：利用催化蒸餾的烯烴裝置回收系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種烯烴的生產(chǎn)方法，尤其是涉及加工裂解氣進(jìn)料，以便更有效地回收產(chǎn)品和加工副產(chǎn)品。
乙烯，丙烯和其它有價值的石油化工原料是通過從乙烷到重質(zhì)減壓輕柴油的種類繁多的烴類原料的熱裂解生產(chǎn)的。在這些原料的熱裂解過程中，產(chǎn)生了從氫到裂解燃料油的各種產(chǎn)品。由裂解步驟得到的通常被稱為原料氣或裂解氣的流出物是由這整個范圍的組分組成的，隨后必須將它們分離(精餾)成各種產(chǎn)品和副產(chǎn)物，并接著使至少一部分不飽和的副產(chǎn)物反應(yīng)(加氫)。
典型的裂解氣除了所需要的產(chǎn)品乙烯和丙烯外，還含有C2炔烴，C3炔烴和二烯烴，C4和更重的炔烴，二烯烴和烯烴，以及相當(dāng)數(shù)量的氫氣。在大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)方法中，C2炔烴，C3炔烴和二烯烴，以及C5和更重的二烯烴，炔烴和烯烴是在固定床反應(yīng)器中用一系列可在市場上買到的催化劑進(jìn)行催化加氫的。在日漸增加的應(yīng)用中，C4炔烴，二烯烴和烯烴也在固定床反應(yīng)器中被催化加氫。這些獨立的加氫步驟按兩種加工順序中的一種進(jìn)行。在第一種加工順序中，裂解氣被壓縮到2.76-4.14MPa(400-600psia)。然后逐漸地將其深冷，使C2和更重的組分冷凝。將氫氣低溫回收，并使甲烷從物流中精餾分離出去。余下的C2和更重的物流進(jìn)入一系列精餾塔。第一個塔產(chǎn)生一個含有C2炔烴，烯烴和烷烴的塔頂餾份。這個物流被送入一個固定床氣相反應(yīng)器，在那里利用早先從裂解氣中低溫分離得到的氫氣使C2炔烴發(fā)生選擇性加氫。
此順序中的第二個塔產(chǎn)生一個含有C3炔烴，二烯烴，烯烴和烷烴的塔頂餾出物。這個物流被送入一個固定床氣相或液相反應(yīng)器，在那里利用早先從裂解氣中低溫分離得到的氫氣使C3炔烴和二烯烴發(fā)生選擇性加氫。
此順序中的第三個塔產(chǎn)生一個含有C4炔烴，二烯烴，烯烴和鏈烷烴的塔頂餾出物。這個物流或作為一種最終產(chǎn)品被送至界區(qū)，或者被送至一臺固定床液相反應(yīng)器，在那里利用早先從裂解氣中低溫回收得到的氫氣使二烯烴，炔烴，以及在某些情況下使烯烴發(fā)生加氫反應(yīng)。
第三個塔的塔底產(chǎn)物含有C5和更重的二烯烴，炔烴，烯烴和鏈烷烴。此物流被送至串聯(lián)的兩臺固定床液相反應(yīng)器中。在第一臺反應(yīng)器中，炔烴和二烯烴被催化加氫。在第二臺反應(yīng)器中，烯烴被催化加氫。兩臺反應(yīng)器都利用早先從裂解氣中低溫回收得到的氫氣。在某些應(yīng)用中，第三個塔產(chǎn)生一個含有C4和C5炔烴，二烯烴，烯烴和鏈烷烴的塔頂餾出物。如前面對僅含有C4組分所討論的一樣，在一個單獨的固定床液相反應(yīng)器中使其加氫。在第三塔的塔底排出C6和更重的二烯烴，炔烴，烯烴和鏈烷烴，如前所述在兩臺固定床液相反應(yīng)器中使它們加氫。
在第二種加工順序中，裂解氣被壓縮到2.07-3.45MPa(300-500psia)，并被送到一個精餾塔中。該塔的塔頂產(chǎn)物是裂解氣中C3和更輕的部分。將其送至一連串的固定床氣相反應(yīng)器中，在那里利用C3和更輕的物流中所含的一小部分(一般不到10％)氫氣使C2炔烴以及一部分C3炔烴和二烯烴發(fā)生加氫。未被加氫的那部分C3炔烴和二烯烴，以及C4和更重的炔烴，二烯烴和烯烴按一種和前面對第一種加工順序所述相似的方式被加氫。這仍然留下了超過90％的氫氣需要被低溫回收。
此外在這種系統(tǒng)中還必須在加氫反應(yīng)步驟之前，將C4和更重的組分精餾分離出來。否則加氫反應(yīng)熱將過大，并使加氫催化劑很快結(jié)垢。由于這種精餾過程是在高氫和甲烷的環(huán)境中發(fā)生的，所以能量需求很高。
在大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)中，C2和C3炔烴，及C3二烯烴是在氫分離/回收步驟以后加氫的。C4和更重的炔烴，二烯烴和烯烴的加氫反應(yīng)則總是在氫分離步驟以后發(fā)生，并將消耗掉可利用的氫氣總量的高達(dá)80％。這種加氫反應(yīng)也是利用根據(jù)選擇性和特定的方法所要求的氫飽和度所選擇的催化劑，在固定床催化反應(yīng)器中發(fā)生的。
以上所述的兩種加工順序雖然被廣泛采用，但也有許多缺點。首先，裂解氣必須在有氫氣的情況下被深冷和冷凝。由于氫的分壓很高，為使C2和更重的組分冷凝所需的機(jī)械制冷要求很高，因此增加了該工藝的能量消耗和基建投資。此外，還必須將氫氣低溫分離，以便為各種下游反應(yīng)器提供氫氣，這樣在能量和投資上的需求都是很高的。再者，加氫步驟在一系列固定床反應(yīng)器中發(fā)生，需要3-6臺單獨的反應(yīng)器系統(tǒng)，因而增加了建設(shè)投資和裝置的復(fù)雜性。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是在一臺沸點反應(yīng)器的液相中使進(jìn)料物流中的C2-C5及可能更重的炔烴和二烯烴加氫，卻不使進(jìn)料物流中的C2和C3烯烴加氫。此外還可以使C4，C5及部分或全部更重的烯烴加氫，卻不使C2和C3烯烴加氫。
更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明的一個目的是提供一種在從裂解氣中分離出氫氣和甲烷以前使烯烴裝置中的裂解氣加氫的系統(tǒng)和方法，從而使副產(chǎn)物，C2炔烴，C3炔烴和二烯烴，C4和更重的炔烴和二烯烴，以及如果需要的話還使C4和更重的烯烴加氫，卻不使乙烯和丙烯發(fā)生顯著的加氫。這包括在C2和更重組分的深冷和冷凝工序的上游，利用一個被稱為催化蒸餾加氫的組合的反應(yīng)-精餾步驟同時進(jìn)行反應(yīng)和分離，使所需的主產(chǎn)品的加氫得以防止或降至最低程度，而且雖然消耗了氫氣，卻不需要進(jìn)行昂貴的氫分離。
C4和更重的炔烴，二烯烴和烯烴的加氫使氫的去除增加到70-100％，最一般的是90-95％。氫的高去除降低了氫的分壓，從而降低了為使C2和更重組分深冷和冷凝所需的機(jī)械制冷需求，由此節(jié)省了能量和設(shè)備投資。從裂解氣中低溫分離氫的步驟被取消。由于所有的加氫反應(yīng)都發(fā)生在氫-甲烷分離步驟的上游，加氫反應(yīng)所需的氫氣已經(jīng)存在于裂解氣中。取消氫的低溫分離步驟使能量得到節(jié)省，設(shè)備投資降低，工藝的復(fù)雜程度也得以減輕。在另一種可供選擇的方法中，可以利用本發(fā)明使炔烴和二烯烴加氫，卻不發(fā)生烯烴的顯著加氫。
在目前所采用的兩種加工順序中，由于炔烴和二烯烴的存在，在精餾塔塔底一般會發(fā)生結(jié)垢。為使結(jié)垢的傾向降至最低需限制這些塔的塔釜操作溫度，但通常必須提供附加設(shè)備以保證裝置操作的連續(xù)性。在精餾塔之前進(jìn)行二烯烴和炔烴的加氫就消除了在精餾塔釜發(fā)生結(jié)垢的可能性。
附圖簡述

圖1是傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)烯烴裝置的流程圖。
圖2是按照本發(fā)明的烯烴裝置的一部分的流程圖。
圖3是按照本發(fā)明的烯烴裝置的其余部分的流程圖，用以說明含有蒸氣的烯烴的下游加工過程。
圖4是與圖2相類似的流程圖，但說明的是本發(fā)明的另一種替代的實施方案。
優(yōu)選實施方案的敘述首先請參看描述一個傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)烯烴裝置，例如前文中所討論的第一種加工順序的圖1，壓縮氣10先在12中被壓縮到2.76-4.14MPa(400-600psia)的壓力。然后在14中對大部分壓縮氣體進(jìn)行深冷處理，分離出氫氣，接著在16中進(jìn)行甲烷分離。一小部分C3和更重的組分在壓縮機(jī)序列中冷凝，通常自低溫脫甲烷和脫乙烷步驟旁路，而作為物流31直接進(jìn)入脫丙烷塔。隨后在20中使氣流18脫乙烷，使C2氣流在22中加氫，并在24中精餾，事實上產(chǎn)生了乙烯26和乙烷28。脫乙烷塔20的釜液在30中脫丙烷，使被分離的C3物流32在34中加氫，并在36中精餾，事實上產(chǎn)生了丙烯38和丙烷40。同樣地，脫丙烷塔30的塔釜產(chǎn)品在42中脫丁烷，使C4物流在44中加氫，C5+物流則在46中加氫。正如可以看到的，幾乎整個進(jìn)料物流都要經(jīng)過深冷處理，并且要在所有加氫和精餾步驟之前進(jìn)行氫分離。分離出來的氫氣隨后在下游被用在加氫裝置22，24，44和46中。這種有深冷處理和氫分離的流程具有前面討論過的缺點。
圖2圖解說明了本發(fā)明，其中裂解氣50在52中被壓縮，但是僅僅被壓縮到0.69-1.72MPa(100-250psia)，最好是1.21MPa(175psia)的壓力。將被壓縮的裂解氣進(jìn)料到一個催化蒸餾塔56的進(jìn)料區(qū)54中。這個催化蒸餾塔是一個同時進(jìn)行催化反應(yīng)和蒸餾的設(shè)備，它包括一個在進(jìn)料區(qū)54下面的提餾段58和一個在進(jìn)料區(qū)54上面的精餾/反應(yīng)段60。提餾段58中裝有所需的任何種類的蒸餾內(nèi)構(gòu)件，例如圖2中所示的傳統(tǒng)的塔盤62。再沸器63使被加熱的塔釜液返回到塔中。
塔56的精餾/反應(yīng)段60具有使進(jìn)料中所選定的組分反應(yīng)(加氫)和使這些組分蒸餾的雙重功能。因此這一段包括一種傳統(tǒng)加氫催化劑的床層64。對此精餾/反應(yīng)段的要求是要建立起必要的條件，使除乙烯和丙烯外的不飽和烴類能被加氫，并進(jìn)行必要的精餾過程，將基本上所有的C4和更輕的組分作為塔頂餾份，以及基本上所有的C6和更重的組分作為塔底餾份加以分離。一部分C5組分，10-90％，一般為70％的C5組分作為塔頂餾份離開該塔，而其余部分，一般為30％的C5組分則作為塔底餾份離開該塔。在某些情況下依各個裝置的工藝，原料和副產(chǎn)品要求的不同，所有C5都將作為塔頂餾份離開該塔。為了能對C2炔烴，C3炔烴和二烯烴，以及C4和更重的炔烴，二烯烴和烯烴進(jìn)行選擇性加氫，而留下乙烯和丙烯不發(fā)生加氫，塔56的精餾/反應(yīng)段60的操作應(yīng)使得在發(fā)生大部分加氫反應(yīng)的液相中，有一個相當(dāng)大的相對于C2和C3組分的C4和C5組分的濃度梯度。在優(yōu)選的方案中這是通過采用高降液量，例如采用高回流比和大級間冷凝負(fù)荷來實現(xiàn)的。由塔頂冷凝器86和88，以及塔的級間冷卻器或級間冷凝器80產(chǎn)生的塔回流還排除了高反應(yīng)熱。
如圖2所示，催化劑被分裝在一系列分立的床層66，68和70中。雖然只表示了三個床，但這僅僅是作為例子，依特定裝置動力學(xué)特性的不同可以是任何數(shù)目的床層。這些催化劑床層被保持在絲網(wǎng)或多孔板72之間。位于催化劑床之間的是液體收集塔盤74，它包括蒸氣流通口或泡罩76。自催化劑床降下的液體聚集在各自的塔盤上，并排入集液槽78中。該液體作為側(cè)線從集液槽78中被取出，經(jīng)過級間冷凝器80，然后通過分布集管82被注回到塔中下一層較低的催化劑床的上方。這使一部分反應(yīng)熱可以在級間冷凝器中被排出。以這種方式來安排級間冷凝器，冷卻介質(zhì)可以是冷卻水，而塔頂冷凝器中的冷卻介質(zhì)可能需要部分利用機(jī)械制冷。因此使用級間冷凝器可以大大降低需要靠機(jī)械制冷來排除的那部分反應(yīng)熱。
在塔頂冷凝器86中用冷卻水，并在冷凝器88中用制冷劑將自塔中排出的塔頂餾份84冷卻，在90中將得到的蒸氣和液體分離。下文中將討論在管線94中收集的蒸氣的加工過程。在分離器90中得到的液體作為回流經(jīng)過管線96被泵送回到塔中。提供了許多塔盤，以便從液相中精餾出乙烯和丙烯，防止它們以相對于C4和C5組分的高濃度進(jìn)入催化劑床層。
在本發(fā)明中必須限制乙烯和丙烯在加氫反應(yīng)中的損失，因為它們是一個乙烯或烯烴裝置的主要產(chǎn)品。但是在可以進(jìn)行C4和更重的烯烴加氫的傳統(tǒng)條件下，因加氫而造成的乙烯和丙烯的損失高到無法接受的程度。這就是在目前采用的在前文中介紹的現(xiàn)有技術(shù)加工順序之一在深冷和冷凝步驟的上游僅僅使C2炔烴及部分C3炔烴和二烯烴加氫的主要原因。
塔56中的加氫大部分發(fā)生在液相中。反應(yīng)程度決定于各種組分的相對反應(yīng)活性和在塔中任意特定點的液相中這些組分的濃度。C2和C3炔烴和二烯烴的反應(yīng)活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于乙烯和丙烯，因此它們首先和迅速地發(fā)生反應(yīng)。但是乙烯，丙烯與C4和更重的烯烴，二烯烴和炔烴的相對反應(yīng)活性非常接近。為了能反應(yīng)掉顯著數(shù)量的C4和更重的烯烴，二烯烴和炔烴，同時避免發(fā)生顯著的乙烯和丙烯的損失，必須使液相中乙烯和丙烯的濃度降至最低，并且必須控制從塔頂?shù)剿椎臐舛群蜏囟确植?。由于是在一個精餾塔中發(fā)生加氫反應(yīng)，可以通過調(diào)節(jié)由塔頂冷凝器86和88所產(chǎn)生的塔頂(外)回流，以及來自級間冷凝器80的側(cè)線回流來實現(xiàn)這種控制。
在早先提到的1.25MPa(0.69-1.72MPa)壓力下的塔進(jìn)料54的溫度是在25-120℃，最好是70-90℃的范圍中。在進(jìn)料點，氫的濃度最高，溫度(在精餾/反應(yīng)段中)最高，而液相中乙烯和丙烯的濃度卻最低。在這一點，液相中C4和C5組分的濃度相對于丙烯的濃度被保持在10-80的范圍中，最好是大約25，而液相中C4和C5的濃度相對于乙烯則被保持在30-100的范圍中，最好是大約80。在精餾/反應(yīng)段中C2和C3的這種低濃度是靠高降液比實現(xiàn)的。這種高降液比可以靠高塔頂回流比和/或由級間冷凝器80產(chǎn)生的回流來實現(xiàn)。正如稍后將要結(jié)合圖4加以解釋的，還可以通過循環(huán)和冷卻來自塔底的重組分來提供這種高降液比。更確切地說，靠塔頂回流96，級間冷卻器80和重組分循環(huán)(圖4中的160)提供的降液比相當(dāng)于在沒有級間冷凝器和重組分循環(huán)的情況下，靠在大約0.2-10的范圍中的塔頂回流比所提供的降液量。這相當(dāng)于一個為得到相同的塔頂產(chǎn)品規(guī)格而操作的傳統(tǒng)的塔的一個低于0.2的回流比。在精餾/反應(yīng)段60的頂部，溫度為30-80℃，最好是60℃，而且因為大部分氫已被反應(yīng)掉，所以氫濃度很低，在那里C4和C5組分與C2和C3組分之比同樣很高。通過調(diào)節(jié)塔頂回流比和級間冷凝器溫度來維持這些操作參數(shù)。由于C2炔烴，C3炔烴和二烯烴，C4炔烴，二烯烴和烯烴，以及一大部分的C5和C6炔烴，二烯烴和烯烴的加氫反應(yīng)，裂解進(jìn)料氣中所含氫氣的50-90％被反應(yīng)掉。
塔56的釜液98含有一部分C5組分及基本上全部的C6和更重的組分。在優(yōu)選方案中，這個塔釜產(chǎn)品被送到第二催化蒸餾加氫塔100去，以生產(chǎn)加氫裂解汽油。另一方面，可以在裝置的燃料系統(tǒng)中將塔釜產(chǎn)物燒掉，或者如前文對現(xiàn)有技術(shù)所述的將其泵送至一個傳統(tǒng)的固定床裂解汽油加氫處理器中。另外在圖2所示的優(yōu)選方案中，自塔56排出的包含部分的C5組分及基本上全部C4和更輕組分的所有的凈得的塔頂餾份94首先在102中被壓縮，并被送至一臺氫回收膜設(shè)備104中。這類膜設(shè)備可以從市場上買到，以進(jìn)行氫分離。使用膜的目的是回收仍然留在塔頂餾份94中的大部分氫。接著將得到的氫物流106和塔56的塔釜液一起進(jìn)料到裂解汽油加氫塔100去。依裂解氣特定的組成，氫氣膜的選擇，和塔56的操作條件的不同，可能需要或不需要壓縮步驟。另一方面，可以在沒有膜分離器的情況下使用傳統(tǒng)的固定床裂解汽油加氫器。在此情況下因發(fā)生在塔56中的加氫反應(yīng)，在物流94中數(shù)量已大大降低的氫氣將如前所討論的被低溫回收。
裂解汽油是一種范圍從C5化合物到沸點大約為200℃的烴類的復(fù)雜混合物。因二烯屬烴的含量高，裂解汽油塔100的進(jìn)料極不穩(wěn)定。因此在裂解汽油的生產(chǎn)中，進(jìn)料在塔100中被加氫。塔100和塔56相似，它有一個典型的底部汽提段108，一個再沸器110，和一個裝有加氫催化劑的上部精餾/反應(yīng)段112。它包括一個塔頂冷凝器114和分離器116，從分離器將回流118返回該塔。該塔可包括或不包括與塔56的級間冷凝器相似的級間冷卻器或級間冷凝器。在塔100中，進(jìn)料中剩余的C5炔烴，二烯烴和烯烴，以及所有的C6和更重的炔烴，二烯烴和烯烴被加氫。此塔操作在0.21-0.86MPa，最好是0.34MPa下。進(jìn)料中C8和更輕的組分進(jìn)入催化劑床，在那里炔烴，二烯烴和烯烴被加氫。C9和更重的組分自塔100的塔釜排出。反應(yīng)熱由回流118撤出。
回流118還起控制加氫反應(yīng)選擇性的作用。如已指出的，在物流106中有少量乙烯，這部份乙烯是一種有價值的產(chǎn)品，應(yīng)該防止它的加氫。適當(dāng)?shù)乜刂扑亓?18，可以使塔的液相中乙烯濃度降至最低。這種技術(shù)比將膜分離方法的品質(zhì)提高到能基本上避免乙烯與氫氣一起通過更為可取。降低膜兩側(cè)的壓差和/或增加膜的表面積可使乙烯的通過降為最少。但是增加膜表面積的投資強度很高，而提高壓差則是能量消耗和投資費用強度都很高的。塔100的選擇性加氫的能力則使一種低投資費用和低能量強度的方法成為可能。將自塔排出的主要含有C4和更輕組分的塔頂蒸氣120循環(huán)到本方法的進(jìn)料側(cè)。在122中將冷凝為液體的最終塔頂產(chǎn)品作為裂解汽油排出。
圖3說明了塔頂物流94在104中經(jīng)過氫分離步驟，成物流124排出以后的加工處理。另一方面，如果不采用前文所述的膜分離和裂解汽油工藝部分，可以直接利用這種系統(tǒng)來加工物流94。在這種場合要采取額外的措施進(jìn)行低溫氫分離。
在128中將蒸氣物流124深冷，根據(jù)需要使C2和更重的組分液化。接著在脫甲烷塔132中使甲烷塔頂產(chǎn)物130與C2和更重的塔釜產(chǎn)物134分離。釜液134在脫乙烷塔136中被進(jìn)一步分離，產(chǎn)生一個C2塔頂產(chǎn)物138及一個C3和更重的塔底產(chǎn)物140。C2塔頂產(chǎn)物138可以先通過一個干燥設(shè)備(未示出)，然后再在塔142中被分離為乙烷塔釜產(chǎn)物144和乙烯塔頂產(chǎn)物146。脫乙烷塔136的塔釜液140接著在塔148中被分離成一個C4和更重的塔釜產(chǎn)物150及一個C3塔頂產(chǎn)物152。塔頂產(chǎn)物152也可以先被干燥，然后進(jìn)料到塔154中進(jìn)行丙烷156和丙烯158的分離。
圖4說明了本發(fā)明的一種替代的優(yōu)選方案，它將來自塔56的提餾段58的循環(huán)結(jié)合進(jìn)去了。在此方案中，一個來自提餾段58的循環(huán)物流160經(jīng)過管線161被循環(huán)到塔頂餾出物84中，和/或經(jīng)過管線163被循環(huán)到精餾/反應(yīng)段60的催化區(qū)中。通常僅僅經(jīng)管線163循環(huán)到催化區(qū)是更可取的。例如，這種循環(huán)可以是塔釜產(chǎn)物98的一部分162和/或提餾段內(nèi)的一部分164。此循環(huán)160的作用是將重組分C5+循環(huán)到塔頂或循環(huán)到塔的催化區(qū)。這增加了將被加氫的二烯烴和炔烴，也許還有一些烯烴的數(shù)量，從而增加了氫的消耗。它還提供了另一個控制變量，使塔頂溫度和/或催化劑床的溫度得到提高。提高塔頂溫度更為可取，因為這樣能減少或取消為產(chǎn)生回流所需的制冷需求。提高催化劑床的溫度提供了另一個用于控制催化反應(yīng)床層反應(yīng)速率的變量。雖然這種方案完成了在塔內(nèi)的蒸餾，但因為現(xiàn)在在塔頂有一些重組分，所以并不是經(jīng)典的蒸餾過程。在此情況下可以在下游提供某些進(jìn)一步的蒸餾過程，以得到所需的最終分離。此方案的目的是改善對發(fā)生在塔56中的反應(yīng)的控制，盡管這樣會犧牲一些由蒸餾得到的分離作用。在有到塔頂?shù)闹亟M分循環(huán)的條件下操作催化蒸餾塔時，最好在165中將重組分冷卻。特別當(dāng)采用重組分的高循環(huán)速率時，這種冷卻的效果可能非常大。在相等的降液速率下，它使催化蒸餾塔的回流比降低。如果采用側(cè)線冷卻，回流速率還會進(jìn)一步降低。所有這些冷卻步驟最終的作用是大大降低了回流比。因為可以在較高的冷凝溫度下提供冷凝回流液所需的部分冷卻作用，因此可能降低致冷需求。這可能是將重組分從塔底段循環(huán)到塔上段，尤其是循環(huán)到蒸氣出口84的另一個好處，因為這將提高塔頂溫度和降低制冷需求。
在有釜液循環(huán)的情況下操作催化蒸餾塔時，塔頂回流比在0.05-0.4的范圍中，最好是在將釜液循環(huán)經(jīng)管線163引入催化劑床頂部時的0.1-0.2。在將釜液循環(huán)經(jīng)管線161引入塔頂時，回流比為0.2-10。但即使使用這一較低的塔頂回流比，在催化劑床層中，靠級間冷凝器及重組分的循環(huán)和冷卻，仍保持了一個高降液比。重組分循環(huán)不符合人們所認(rèn)為的“經(jīng)典的”蒸餾過程，因為循環(huán)造成了某些由蒸餾所產(chǎn)生的最終的分離效益的損失。但是因使用高降液速率使得催化劑區(qū)液體中乙烯和丙烯濃度降至最低，以及提高催化劑床層溫度所帶來的好處卻超過了這種損失。
本發(fā)明在深冷和冷凝步驟前除去裂解氣所含的85％到幾乎100％，一般為90％的氫氣的能力降低了能量消耗和投資費用。利用裂解氣中所含的氫氣作為各種加氫反應(yīng)的氫氣源排除了對單獨的低溫氫分離過程的需求。通過適當(dāng)控制催化蒸餾加氫塔中的濃度分布，可以使C4和更重的烯烴加氫，卻不使乙烯或丙烯中的任何一種發(fā)生顯著的加氫。因此加氫反應(yīng)被組合到一或兩個反應(yīng)器系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種加工經(jīng)過熱裂解的進(jìn)料物流的方法，該進(jìn)料物流含有氫、乙烯、丙烯、及其它在所說熱裂解過程中產(chǎn)生的C2，C3，C4，C5，C6和更重的不飽和烴類，使所說乙烯和丙烯與至少某些所說其它不飽和烴分離，并用所說進(jìn)料物流中包含的所說氫氣將至少某些所說其它不飽和烴加氫，而不需從進(jìn)料物流中預(yù)先分離出所說氫氣，且不使所說乙烯和丙烯顯著加氫，該方法包括以下步驟a.將所說進(jìn)料物流引入一個蒸餾反應(yīng)塔的進(jìn)料區(qū)，該塔在所說進(jìn)料區(qū)下方包括一個提餾區(qū)，而在所說進(jìn)料區(qū)上方包括一個組合的精餾和催化反應(yīng)區(qū)；b.同時(i)使所說蒸餾反應(yīng)塔中的所說進(jìn)料物流與所說組合的精餾和催化反應(yīng)區(qū)中的一個垂直取向的加氫催化劑床接觸；(ii)在所說垂直取向的加氫催化劑床底部保持一個C4和C5烴類總量與C2和C3烴類總量的高比率，從而使所說乙烯和丙烯保持基本上不加氫，而所說其它不飽和烴的至少某些則被加氫；(iii)精餾所得到的已加氫和未加氫的產(chǎn)品混合物；c.取出一個包含基本上所有所說C2、C3和C4烴類，及一部分所說C5烴類的塔頂物流，以及一個包含基本上所有所說C6和更重的烴類，及一部分所說C5烴類的塔底物流；以及d.加工所說塔頂物流，以回收乙烯和丙烯。
2.權(quán)利要求1所述的加工方法，其中所說進(jìn)料物流包含C9和更重的組分，而加工所說塔頂物流的所說步驟(d)包括以下步驟a.從所說塔頂物流中分離出氫氣；b.將所說被分離的氫氣和來自所說蒸餾反應(yīng)塔的所說塔底物流進(jìn)料到一個裝有一種加氫催化劑的裂解汽油蒸餾反應(yīng)塔中；c.在所說裂解汽油蒸餾反應(yīng)塔中使所說被分離的氫氣與所說塔底物流反應(yīng)，產(chǎn)生一個加氫的裂解汽油液體塔頂餾出物及一個C9和更重組分的塔底液。
3.權(quán)利要求2所述的加工方法，其中所說分離氫氣的步驟包括通過一種氫分離膜從所說塔頂物流中分離氫氣的步驟。
4.權(quán)利要求1所述的加工方法，其中所說保持一個高比率的步驟包括自所說加氫催化劑床的一個選定點作為一個側(cè)線物流抽取至少一部分下降液體，冷卻所說側(cè)線物流，并將所說被冷卻的側(cè)線物流注回到所說加氫催化劑床的步驟。
5.權(quán)利要求4所述的加工方法，其中所說側(cè)線物流被注回到所說床的一個在所說選定點下方的位置。
6.權(quán)利要求1所述的加工方法，其中所說加氫反應(yīng)基本上在所說蒸餾反應(yīng)塔的液相中發(fā)生。
7.一種用于處理經(jīng)過熱裂解的進(jìn)料物流的方法該進(jìn)料物流含有氫、甲烷、乙烯、丙烯、乙炔、甲基乙炔、丙二烯、及其它在所說熱裂解過程中產(chǎn)生的C4、C5和更重的不飽和烴，以飽和至少一部分所說乙炔、甲基乙炔、丙二烯、及C4，C5和更重的不飽和烴，并消耗在所說進(jìn)料物流中包含的一部分氫氣，而不需從進(jìn)料物流中預(yù)先分離出所說氫氣，該方法包括以下步驟a.將所說進(jìn)料物流引入到一個第一蒸餾反應(yīng)塔中，并同時(i)選擇性加氫至少一部分所說的乙炔、甲基乙炔、丙二烯、及C4、C5和更重的不飽和烴，同時在所說第一蒸餾塔中保持一個C4和C5烴類總量與C2和C3烴類總量的高比率，而且使所說乙烯和丙烯事實上不發(fā)生任何加氫；以及(ii)靠精餾使所說C4和更輕的烴類與所說C5和更重的烴類分離；b.自所說蒸餾反應(yīng)塔中作為塔頂餾出物排出事實上所有所說氫氣及C4和更輕的烴類，以及作為塔底液排出事實上所有所說C5和更重的烴類；c.自所說塔頂餾出物的所說C4和更輕烴類中分離出氫氣；以及d.加工除去了所說氫氣的所說塔頂餾出物，以回收乙烯和丙烯。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其中加工已除去所說氫氣的所說塔頂餾出物的所說步驟(d)包括以下步驟a.將已除去所說氫氣的塔頂餾出物進(jìn)料到一個脫甲烷蒸餾塔中，在其中使作為塔頂餾出物的甲烷與被當(dāng)作塔底液的C2和更重的烴類分離；b.將脫甲烷塔的塔底液進(jìn)料到一個脫乙烷蒸餾塔中，在其中使作為塔頂餾出物的C2烴類與被當(dāng)作塔底液的C3和更重的烴類分離；c.將脫乙烷塔的塔頂餾出物進(jìn)料到一個乙烯/乙烷蒸餾塔中，在其中將乙烯作為塔頂餾出物取出，并將乙烷作為塔底液回收；d.將脫乙烷塔的塔底液進(jìn)料到一個脫丙烷蒸餾塔中，在其中使作為塔頂餾出物的C3烴類與被當(dāng)作塔底液取出的C4烴類分離；以及e.將脫丙烷塔的塔頂餾出物進(jìn)料到一個丙烯/丙烷蒸餾塔中，在其中將丙烷作為塔頂餾出物取出，并將丙烷作為塔底液回收。
9.一種用于處理經(jīng)過熱裂解的進(jìn)料物流的方法，該進(jìn)料物流含有氫、甲烷、乙烯、丙烯、乙炔、甲基乙炔、丙二烯，及其它在所說熱裂解過程中產(chǎn)生的C4和更重的不飽和烴，以分離出所說乙烯和丙烯，飽和一部分其它不飽和烴，并消耗一部分氫氣，而不需從進(jìn)料物流中預(yù)先分離出所說氫氣，該方法包括以下步驟a.將所說進(jìn)料物流引入到一個蒸餾反應(yīng)塔中，并同時(i)選擇性加氫至少一部分所說的乙炔、甲基乙炔、丙二烯、及C4和更重的不飽和烴，同時在所說第一蒸餾塔中保持一個C4和C5烴類總量與C2和C3烴類總量的高比率，并使所說乙烯和丙烯事實上不加氫；以及(ii)靠精餾使C4和更輕的烴類與其余的烴分離；b.從所說蒸餾反應(yīng)塔中作為塔頂餾出物排出事實上所有所說氫氣及C4和更輕的烴類，以及作為塔底液排出所有C5和更重的烴類；c.從所說塔頂餾出物的C4和更輕的烴類中分離出氫氣；d.將除去所說氫氣的所說塔頂餾出物進(jìn)料到一個脫甲烷蒸餾塔中，在其中使作為塔頂餾出物的甲烷與作為塔底液取出的C2和更重的烴類分離；e.將脫甲烷塔的塔底液進(jìn)料到一個脫乙烷蒸餾塔中，在其中使作為塔頂餾出物的C2烴類與作為塔底液取出的C3和更重的烴類分離；f.將脫乙烷塔的塔頂餾出物進(jìn)料到一個乙烯/乙烷蒸餾塔中，在其中將乙烯作為塔頂餾出物取出，并將乙烷作為塔底液回收；g.將脫乙烷塔的塔釜液進(jìn)料到一個脫丙烷蒸餾塔中，在其中使作為塔頂餾出物的C3烴類與作為塔底液取出的C4烴類分離；以及h.將脫丙烷塔的塔頂餾出物進(jìn)料到一個丙烯/丙烷蒸餾塔中，在其中將丙烯作為塔頂餾出物取出，并將丙烷作為塔底液回收。
10.權(quán)利要求9的方法，其中在步驟(c)中通過一種氫分離膜將氫氣分離出來。
11.一種綜合的用于處理經(jīng)過熱裂解的進(jìn)料物流的方法，該進(jìn)料物流含有氫、甲烷、乙烯、丙烯、乙炔、甲基乙炔、丙二烯、及在所說熱裂解過程中產(chǎn)生的C4和更重的炔烴、二烯烴和烯烴，以分離出乙烯和丙烯，并用在所說進(jìn)料物流中包含的所說氫氣飽和一部分其它不飽和組分，而不需預(yù)先從進(jìn)料物流中分離出所說氫氣，且不會顯著地加氫所說乙烯和丙烯，改進(jìn)之處包括通過以下步驟消耗一部分氫氣(i)在保持一個C4和更重的烴類與C2和C3烴類的高比率的同時，選擇性加氫一部分乙炔、甲基乙炔、丙二烯、及C4和更重的炔烴、二烯烴和烯烴，以及(ii)靠精餾使C4和更輕的烴類與其余部分的烴類分離。
12.一種加工經(jīng)過熱裂解的進(jìn)料物流的方法，該進(jìn)料物流含有氫、乙烯、丙烯、及其它C2，C3，C4和更重的不飽和烴，用所說進(jìn)料物流中包含的所說氫氣加氫至少某些所說不飽和烴，而不加氫所說乙烯和丙烯，該方法包括以下步驟a.將所說進(jìn)料物流引入一個蒸餾反應(yīng)塔的進(jìn)料區(qū)，該塔包括一個在所說進(jìn)料區(qū)下方的提餾區(qū)和一個在所說進(jìn)料區(qū)上方的組合的精餾和催化反應(yīng)區(qū)；b.同時(i)使所說蒸餾反應(yīng)塔中的所說進(jìn)料物流與一個在所說組合的精餾和催化反應(yīng)區(qū)中的垂直取向的加氫催化劑床層接觸；(ii)維持在所說加氫催化劑床內(nèi)的，包括一個C4和更重?zé)N類與C2和C3烴類的高比率在內(nèi)的加氫反應(yīng)條件，從而使所說乙烯和丙烯保持基本上不加氫，而使基本上所有所說其它C2、C3、C4和更重的不飽和烴加氫；(iii)精餾所得到的已加氫和未加氫的產(chǎn)品的混合物；(iv)自所說提餾區(qū)將重組分循環(huán)到所說塔的所說催化反應(yīng)區(qū)上方的一個位置，以幫助保持所說的高比率，提高所說催化反應(yīng)區(qū)的溫度和提供額外的將被加氫的不飽和烴；c.取出一個含有事實上所有的所說C2，C3，和C4烴類，及一部分更重的烴類的塔頂物流，和一個含有其余部分的更重的烴類的塔底物流；以及d.加工所說的塔頂物流，以回收乙烯和丙烯。
13.權(quán)利要求12所述的加工方法，其中所說循環(huán)重組分的步驟包括在引入所說塔之前冷卻所說重組分的步驟。
14.權(quán)利要求13所述的加工方法，其中所說保持一個高比率的步驟包括自所說加氫催化劑床的一個選定點作為一個側(cè)線物流抽取至少一部分下降液體，冷卻所說側(cè)線物流，以及將被冷卻的所說側(cè)線物流注回到所說加氫催化劑床的步驟。
15.權(quán)利要求14所述的加工方法，其中所說保持一個高比率的步驟還包括保持一個回到所說組合的精餾和催化反應(yīng)區(qū)的高回流比的步驟。
16.權(quán)利要求15所述的加工方法，其中所說回流比在0.05-0.4的范圍中。
17.權(quán)利要求15所述的加工方法，其中所說回流比在0.1-0.2的范圍中。
18.權(quán)利要求12所述的加工方法，其中所說將重組分循環(huán)到所說塔的在所說催化反應(yīng)區(qū)上方的一個位置的步驟包括循環(huán)到所說被取出的塔頂物流中。
19.權(quán)利要求18所述的加工方法，其中所說保持一個高比率的步驟還包括保持一個回到所說組合的精餾和催化反應(yīng)區(qū)的高回流比的步驟。
20.權(quán)利要求19所述的加工方法，其中所說回流比在0.5-1.5的范圍中。
21.權(quán)利要求19所述的加工方法，其中所說回流比在0.2-10的范圍中。
22.一種加工經(jīng)過熱裂解的裂解氣的方法，該裂解氣含有氫、乙烯、丙烯、及其它在所說熱裂解過程中產(chǎn)生的C2，C3，C4和更重的不飽和烴，以便使所說乙烯和丙烯與至少某些所說的其它不飽和烴分離，并用所說裂解氣中包含的所說氫氣來加氫至少某些所說的其它不飽和烴，而不需預(yù)先從裂解氣中分離所說氫氣，且不會顯著地加氫所說乙烯和丙烯，該方法包括以下步驟a.將所說裂解氣引入到一個蒸餾反應(yīng)塔的進(jìn)料區(qū)中，該塔包括一個在所說進(jìn)料區(qū)下方的提餾區(qū)和一個在所說進(jìn)料區(qū)上方的組合的精餾和催化反應(yīng)區(qū)；b.同時(i)使所說蒸餾反應(yīng)塔中的所說裂解氣與在所說組合的精餾和催化反應(yīng)區(qū)中的一個垂直取向的加氫催化劑床接觸；(ii)在所說垂直取向的加氫催化劑床的底部保持一個C4和更重?zé)N類總量與C2和C3烴類總量的高比率，從而使所說乙烯和丙烯保持基本上不加氫，而使至少某些所說的其它不飽和烴類加氫；(iii)精餾所得到的未加氫和已加氫的產(chǎn)品的混合物；c.取出一個包含事實上所有的所說C2，C3和C4烴類，及一部分所說更重的烴類的塔頂物流和一個包含事實上所有其余的更重的烴類的塔底物流；以及d.加工所說的塔頂物流，以回收乙烯和丙烯。
全文摘要
使經(jīng)過熱裂解的進(jìn)料物流中的C
文檔編號C10G45/32GK1246140SQ97181769
公開日2000年3月1日 申請日期1997年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月19日
發(fā)明者S·J·斯坦萊, F·D·麥卡錫, C·蘇姆納, G·R·吉爾德特 申請人:Abb拉默斯環(huán)球有限公司, 化學(xué)研究及許可公司