輕度裂化情況下分離烯烴的方法

2023-08-04 06:53:16

輕度裂化情況下分離烯烴的方法
【專利摘要】本發明涉及製備烯烴的方法，其中含烴料被引進裂化爐中，在爐內含烴料中的相對長鏈烴類至少部分被裂化成包含乙烯和丙烯的短鏈烯烴。裂化中形成的裂化氣體(1)連續地通過洗滌塔(10)的下部(11)和上部(12)被逆流輸送至建議的液態洗滌介質(43，31)中。在洗滌塔(10)的下部(11)用富石油醚餾分(43)作為洗滌介質(43，31)，並在洗滌塔(10)的上部(12)用富水餾分(31)作為洗滌介質(43，31)。本發明同樣涉及一種為實施上述方法所配置的設備。
【專利說明】輕度裂化情況下分離烯烴的方法
[0001]本發明涉及製備烯烴的方法和裝置，其中特別的液態含烴料被送入裂化爐中，含烴料中的相對長鏈烴類在此被裂化形成包含乙烯和丙烯的短鏈烯烴。
[0002]在該方法中，含烴料和蒸汽一起被送入適當的裂化爐裝置中，並在那裡通過熱輻射加熱至含烴料中的相對長鏈烴類被裂化成短鏈烯烴的程度。本申請使用的特別的液態含烴料主要由相對長鏈的飽和烴組成。在此情況下，含烴料的沸點大約在-40 V到600 V。現有技術已知的這些原料有石腦油、常壓瓦斯油、煤油、氫化或非氫化的重質烴/高沸點烴混合物。對於本發明，液態C3/C4餾分(液化石油氣)同樣可以作為裂化的進料。
[0003]對於本發明，「裂化爐」是一個其中建立有裂化條件的裂化單元。一個整爐可以被分為兩個或多個的裂化爐。這些裂化爐隨後會經常被稱為爐室。屬於一個整爐的多個爐室通常有單獨的輻射區和共同的對流區以及共同的煙霧抽引。在此情況下，每個爐單元都可以在各自的裂化條件下操作(見下文)。因此每個爐室是一個裂化單元，從而在此被稱作裂化爐。那麼整爐包含多個裂化單元，即，多個裂化爐。如果只存在一個爐室，那它就是裂化單元和裂化爐。裂化爐能夠被組合形成組，例如被供給相同進料。一個爐組裡的裂化條件通常被設置成相同或者相似。本發明可以通過一個或多個裂化爐實現。
[0004]裂化含烴料以形成混合物，所述混合物在裂化爐出口溫度下是氣態的，並包含待分離的烯烴，特別是乙烯和丙烯。裂化過程中產生的氣體混合物被稱作裂化氣體。從裂化爐中排出的裂化氣體，隨後需用一系列純化步驟去除雜質並被分離成單獨的烴類餾分，特別是乙烯和丙烯。
[0005]現有技術中，如圖1所示，所得裂化氣體的純化通常開始於油相洗滌，接下來是水相洗滌。深層純化步驟例如在DE 10 2006 045 498 Al和EPl 158 038 A2中公開。
[0006]依據圖示的現有技術，圖1顯示了對從液態含烴料中獲得的裂化氣體純化的開端和分餾鏈。
[0007]所述裂化氣體I被送入傳質塔20的下部21，所述傳質塔20使用主要包含重油和重石腦油的兩種烴類液態餾分41和42作為洗滌介質。該傳質塔20被分成兩部分，上部22和上文所述的下部21。通過向下流的液體無法通過但是下降的氣相可以通過的煙?式塔板
24實現分離。
[0008]傳質塔20有多種元件。階梯式塔板23位於傳質塔下部21的下部。上部22同樣包含一些階梯式塔板23和具有高效率的元件，例如篩板25。裂化氣體I被導入傳質塔20的下部，並與向下流的洗滌介質41和42緊密接觸。裂化氣體首先最初通過與洗滌介質41和42接觸來進行冷卻。重油組分和固體含碳物質顆粒從裂化氣體中被洗滌出來。去除了重油組分和含碳物質顆粒的裂化氣體2從傳質塔20的頂部離開。包含裂化氣體中所有固體含碳物質顆粒和重油組分的液相從傳質塔20的底部被排出。現有技術中，傳質塔20被稱作油相初餾塔、油相洗滌塔或油相洗滌。
[0009]已經被除去重油組分和固體含碳物質顆粒的裂化氣體2被導入水相洗滌塔90的下部。水相洗滌塔90也被稱作水相洗滌。在水相洗滌塔90中，下部主要使用簡單的元件，例如階梯式塔板13。在上部，使用具有提升效率的元件15，例如篩板、浮閥塔板、網孔填料、規整填料和/或散堆填料元件層。
[0010]冷水31作為洗滌介質從水相洗滌塔90的頂部被導入。在水相洗滌塔90中，將上升的裂化氣體2中的其它雜質，例如石油醚組分去除，並進一步冷卻。於是,主要包含石油醚組分和水的液態餾分4從水相洗滌塔90的底部排出。從水相洗滌塔90頂部排出的氣態產物5現在已經被除去重油組分、石油醚組分和固體含碳物質顆粒，隨後可以被分離為單獨的烴類餾分，特別是乙烯和丙烯(沒有更詳細地展現)。
[0011]本發明旨在簡化液態含烴料的熱裂化產生的裂化氣體的純化。尤其是降低設備的成本。
[0012]所述目的可以通過具有獨立權利要求所述特徵的方法和裝置實現。本發明其它有利的實施方式在從屬權利要求中說明。
[0013]本發明的基本概念是僅連續地使用富石油醚餾分和富水餾分作為洗滌介質，來純化在熱裂化液態含烴料中產生的裂化氣體。因此根據本發明，全部油相洗滌塔被免除，即使使用上述的含烴料，例如石腦油。重油組分、石油醚組分和固體含碳物質顆粒的移除通過單個的洗滌塔實現。
[0014]所使用的洗滌塔與現有的方法和設備中水相洗滌塔相似，並且在工藝過程期間，被分為下部和上部。下部和上部在分別使用的元件上不同。裂化氣體通過洗滌塔的下部和上部被連續逆流輸送到液態洗滌介質中，如所述的富石油醚餾分和富水餾分。
[0015]所述富水餾分作為洗滌介質被導入洗滌塔的上部。所述富石油醚餾分作為洗滌介質被導入洗滌塔的下部。裂化氣體在洗滌塔的下部，通過其中的元件與向下流的富石油醚餾分緊密接觸。在此向下流的富石油醚餾分將裂化氣體中的重油組分和固體含碳物質顆粒去除。此外，上升的裂化氣體被冷卻。接下來上升的裂化氣體進入洗滌塔的上部。在上部，裂化氣體中存在的石油醚(來自裂化及來自在洗滌塔下部作為洗滌介質的石油醚餾分)被作為洗滌介質的富水餾分洗滌出來。於是，得到了石油醚-水相。
[0016]對於本專利申請，「富石油醚餾分」是一種如下述含有高含量石油醚的流體，即石油醚含量至少為80%，尤其是至少為90%、95%或99%。它也可以是(基本上)純的石油醚。相應的，「富水餾分」是一種含有高含量水的餾分，即水含量至少為80%，尤其是至少為90^^95%或99%。富水餾分特別是指工藝用水，也就是可能用相應輔助設備額外處理過的基本上的純水。所述「富水餾分」也可以從所述石油醚-水相中分離出來。
[0017]根據本發明，作為純化的第一步，裂化氣體被直接導入洗滌塔中。對於本發明來說，「純化步驟」或者「純化」是將一種或多種的規定組分從裂化氣體中去除的過程。術語「裂化氣體」指裂化爐排出的氣體。對於本發明，「輕度裂化條件」指在該條件下，含烴料在裂化爐中以輕度分解強度，即低裂化強度，發生熱裂化。。
[0018]裂化強度是本文使用的裂化含烴料生產烯烴方法中的一個重要參數。它取決於使用的裂化條件。所述裂化條件，特別受溫度、停留時間和含烴料的組分分壓，以及蒸汽的影響。含烴料的組成和所用裂化爐的結構類型也影響裂化條件。因為這些因素的相互作用影響，特定的單個參數的衡量沒有意義。因此裂化條件也可以用裂化氣體中丙烯和乙烯的比例衡量(稱為P/E比)。
[0019]例如，輕度裂化條件導致在裂化爐排出口的丙烯和乙烯比例至少達到0.7kg/kg，特別為0.7到1.6kg/kg，優選為0.8到1.4kg/kg，特別優選為0.85到1.2kg/kg。使裂化爐排出口的丙烯和乙烯比例為0.75到1.5kg/kg或0.8到1.2kg/kg或0.85到1.15kg/kg的裂化條件也是有利的。
[0020]僅僅舉例來說，直接在裂化爐排出口的裂化氣體的溫度範圍為720°C到800°C，壓力範圍為Ibarg到4barg,優選為2.5barg到4barg。用barg計量的壓力涉及超大氣壓，即Ibarg意味比大氣壓高lbar。裂化爐中逆流的含烴料中其他蒸汽和含烴料中烴類蒸汽的質量比在0.15kg/kg至0.45kg/kg,優選的從0.2kg/kg至0.35kg/kg的範圍內也是有利的。
[0021]特別地，本發明是實用的，因為在輕度裂化條件下，普通組分的烴類如石腦油在熱裂化中，會產生相當多的(熱解)石油醚。這種石油醚可以直接作為洗滌介質使用，即作為「富石油醚餾分」，因此本發明不需要從設備外提供洗滌介質。石油醚還可以在設備啟動或總是需要額外的石油醚時形成。因此，本發明的流程特別地經濟並且充分利用了在任何情況中都能獲得的石油醚。沒有被用作洗滌介質的石油醚可以在區界被傳遞、分餾和/或回流到裂化步驟。因此本發明可以製備滿足洗滌介質需要的精確量的石油醚。在任何時候都可以在過程中補充，例如由於石油醚-水相分離不完全(見下)和/或蒸發而造成的石油醚損耗相應的設備還可以在僅需要石油醚作為洗滌介質時的輕度裂化條件下運行，例如在啟動時。
[0022]因為使用了單一洗滌塔，相應的設備可以在更小的空間中，更經濟實惠地安裝。
[0023]對於本發明來說，「石油醚」包括上述的熱解石油醚，是一類在大氣壓下，在130°C時，80%沸騰的烴類餾分。這樣的餾分在180°C以上已經完全汽化。相應地，石油醚-水相是這種烴類餾分和水的混合物。「石油醚」、「石油醚餾分」和「石油醚相」這些術語在本專利申請中是同義詞。不言而喻，石油醚可以在一定程度上包含其他組分，例如其他烴類和水。然而，作為洗滌介質的富石油醚餾分至少包含上述石油醚的含量或界定了石油醚沸點的烴類。
[0024]對於本發明來說，裂化氣體「直接」導入洗滌塔意味著裂化爐和洗滌塔的動力學直接接觸，這種接觸不包括中間洗滌或者類似的純化步驟。對於本發明來說，某些結構計量槽，例如用於聚集固體顆粒及類似物的彎導管，不被認為是中間純化步驟。
[0025]本發明的一個優選實施方案中，在工藝過程期間，洗滌塔被塔板分為上部和下部，液體無法自頂部向下通過塔板。在本發明的實施方案中，洗滌塔配置為雙回流塔。在工藝過程期間被分開的兩部分被分別供應單獨的洗滌介質，即上述的富石油醚餾分和富水餾分，在各自部分的底部各有一個分離液體排出管。其具有以下優點，必要時實現了下部和上部的洗滌介質互相獨立，並且無需不同塔也可以獨立改變。
[0026]包含重油組分和含碳物質顆粒的液相優選從洗滌塔底部排出，即洗滌塔的下部。在此實施方案中，去除了含碳物質顆粒、重油和石油醚餾分的裂化氣體從洗滌塔的頂部以氣體形式排出。
[0027]此外，石油醚-水液相從將洗滌塔分為下部和上部的塔板排出。這使得該液相隨後被分離為石油醚相和水相，並且這兩相能夠以富石油醚餾分或富水餾分的形式作為洗滌介質被分別回收。
[0028]本發明的一種實施方案中，從洗滌塔塔板，也就是下部排出的液相，被分為含有含碳物質顆粒的第一液相和含重油餾分的第二液相。這允許洗滌塔底部排出的液相中單獨組分的進一步分離加工和分離回收。第二液相中的任何輕質烴(優選含有4個和5個碳原子的烴)更利於從該相汽提，回流入洗滌塔。如本文所述，石油醚-水液相利於被分離成液態石油醚餾分和液態水餾分，其中液態石油醚餾分至少部分被導入洗滌塔的下部作為洗滌介質，富石油醚餾分和液態水餾分至少部分被導入洗滌塔的上部，其中的富水餾分作為洗滌介質。這使得單獨的相可以循環。
[0029]對於本發明來說，重油組分是在大氣壓下，溫度為460°C時，80%沸騰的烴類餾分。在溫度高於560°C時，該餾分完全蒸發。相應地，油-水相是這種重油餾分和水的混合物。
[0030]簡單的元件(特別優選階梯式塔板)被優先用於洗滌塔的下部；有更高效率的元件(特別優選篩板、浮閥塔板、網孔填料、規整填料和/或散堆填料元件層)被優先用於洗滌塔的上部。
[0031]特別地，本發明實現了減少液態含烴料裂化而形成的裂化氣體的純化裝置。本發明使得即使是對於石油腦這樣的「重」原料，整個洗滌塔，即油相初餾塔也可以被省略。根據本發明，裂化氣體中的重油、石油醚組分和固體含碳物質顆粒可以在一個洗滌塔中被除去，其中富水餾分作為洗滌介質從洗滌塔的上部頂端導出，其它過程本身產生的富石油醚的餾分，被導入下部。
[0032]本發明在下面藉助圖中描述的兩個例子進行說明。
[0033]在圖中，
[0034]圖1顯示了現有技術的純化工序的開端，
[0035]圖2顯示了一個本發明的實施方案，其使用簡單重力分離器，
[0036]圖3顯示了另一個本發明的實施方案，其使用多級重力分離器。
[0037]在圖2顯示的實施例中，從裂化爐出來的裂化氣體I直接進入洗滌塔10的下部11。洗滌塔10在工藝過程期間用煙囪式塔板14分成了下部11和上部12。下部11主要包含例如階梯式塔板這樣的簡單元件。在本實施方案中，階梯式塔板是以角尖指向上的方式安裝在下部的角形元件。
[0038]更高效率的元件15位於洗滌塔10的上部12。例如，可以是規整填料和/或散堆填料元件層。
[0039]水或富水餾分31作為洗滌介質被引入洗滌塔10的上部12。富石油醚的液態餾分43作為洗滌介質被引入洗滌塔10的下部11。裂化氣體I被送入洗滌塔10的下部11，並通過元件13和向下流動的洗滌介質43緊密接觸。在這裡向下流動的富石油醚的液態餾分43除去裂化氣體I中的油類和固體含碳物質顆粒。此外，上升的裂化氣體I被冷卻。上升的裂化氣體I通過煙囪式壓板(chimney neck tray) 14並進入洗漆塔10的上部12。
[0040]配置煙囪式壓板14使得從洗滌塔10的上部12向下流動的富水餾分31不能通過它。通過煙?式壓板14的氣相已經被除去所有固體含碳物質顆粒和重油，但是仍含有重石油醚雜質。這些石油醚雜質在上部中用作為洗滌介質的富水餾分31洗滌出去。於是石油醚-水混合相51相應地在煙?式壓板14上聚集並從煙?式壓板14排出。
[0041 ] 被排出的石油醚-水混合相51被送入石油醚-水分離器74。在那裡，水相被分出並作為富水餾分31回流至洗滌塔10頂部。從石油醚-水分離器74分出的石油醚相作為富石油醚餾分43被送入洗滌塔10的下部。另外，從石油醚-水分離器74得到的更多的水相52，被融合進設備的工藝用水循環中。另外，部分石油醚相(水洗滌中石油醚循環不需要的額外產物)作為石油醚產物46分出，並被輸出到深層加工(例如石油醚氫化或芳香烴分離)和/或再次裂化。
[0042]包含所有重油組分和含碳物質顆粒的液相4從洗滌塔10的底部排出。排出的液相4首先送入離心分離器(旋流器)71。固體含碳物質顆粒優選在離心分離器71的底部沉澱出來，並送入過濾系統72的液態餾分63中。現在只含有很細小的固體含碳物質顆粒的液態餾分62從離心分離器71的頂部排出。它被送入汽提塔73，在這裡氣態烴餾分45(主要是含4到9個碳原子的烴類)通過引入蒸汽流32進行汽提，然後被再次引入洗滌塔10的下部11。重油相66從汽提塔73的底部排出。在過濾系統72中，將固體含碳物質顆粒從回流至裂化氣體I的氣相65中分離。為了除去過濾系統72中的含碳物質顆粒64，在所述過濾系統中引入蒸汽流33。結果是，包含所有固體含碳物質顆粒的物流64不含有揮發烴類，因此可以從過濾系統72排出和處理。另外，形成了廢氣52。
[0043]如圖2所示的本發明的這種實施方案中，裂化氣體I通過頂部5離開洗滌塔10，且作為塔頂餾出物5已經被除去了重油組分、石油醚組分和固體含碳物質顆粒。這樣被純化的裂化氣體5接下來可以被傳送至深度低溫分餾，在其中，特別理想的產物乙烯和丙烯可以從裂化氣體5中分離出來。
[0044]圖3所示的實施例與圖2所示的實施例類似。這裡相同的零件和物流使用相同標號表不。
[0045]這裡洗滌塔10由下部11和上部12組成，在工藝過程期間這兩部分被煙?式塔板14隔離開。以一種類似於圖2示例的方法，水31作為洗滌介質從上部12的頂部引入。以一種類似於圖2示例的方法，石油醚-水相51從上部12的底部排出，並且以一種類似於圖2示例的方法分離成單一成分。這在此處沒有更多的展示。
[0046]與圖2示例相比，液相4從下部11的底部排出，並直接被送入多級重力分離器75。多級重力分離器75具有讓含碳物質顆粒聚集的多個槽。包含所有含碳物質顆粒的液相63從這些槽中被排出。液相63被送入過濾系統72，並且類似於圖2示例處理(沒有展示)。
[0047]現在從多級重力分離器75中同樣獲得只包含非常細小的含碳物質顆粒的烴類餾分62，並且以類似於圖2所示實例的方法處理。水餾分31和石油醚-水相51的處置同樣參照圖2示例。兩個實施例中相同的物流和裝置均有相同的標號。
【權利要求】
1.一種製備烯烴的方法，其中含烴料被送入裂化爐中，含烴料中的相對長鏈烴類至少部分被裂化形成包含乙烯和丙烯的短鏈烯烴，並且其中裂化形成的裂化氣體(I)連續地通過洗滌塔(10)的下部(11)和上部(12)被逆流輸送至液態洗滌介質(43，31)中，其特徵在於，在洗滌塔(10)的下部(11)用富石油醚餾分(43)作為洗滌介質，而在洗滌塔(10)的上部(12)用富水餾分(31)作為洗滌介質。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，裂化爐以如下方式運行:裂化氣體(I)所含丙烯和乙烯的比例係數至少為0.7kg/kg。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，裂化爐直接輸出的裂化氣體(I)的溫度範圍在720°C到800°C和/或壓力範圍在Ibarg到4barg,特別是從2.5barg到4barg。
4.如前述權利要求中任一所述的方法，其特徵在於，在工藝過程期間，洗滌塔(10)被塔板(14)分成下部(11)和上部(12)，液體不能從頂部向下流過該塔板(14)。
5.如前述權利要求中任一所述的方法，其特徵在於，包含重油和含碳物質顆粒的液相(4)從洗滌塔(10)的塔板排出，並且從洗滌塔(10)頂部以氣態形式離開的裂化氣體(5)已經被除去含碳物質顆粒、重油和石油醚餾分。
6.如權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，所述石油醚-水液相從將洗滌塔(10)分成下部(11)和上部(12)的塔板(14)排出。
7.如權利要求5或6所述的方法，其特徵在於，所述從洗滌塔(10)底部排出的液相(4)被分成包含含碳物質顆粒的第一液相￠4)和包含重油餾分的第二液相(62)。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，將存在於第二液相(62)中的任何輕質烴(45)從該相汽提出並回流至洗滌塔(10)中。
9.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述石油醚-水液相(51)被分為液態石油醚餾分和液態水餾分，其中至少部分液態石油醚餾分作為富石油醚餾分(43)被導入洗滌塔(10)的下部(11)，並且至少部分液態水餾分作為富水餾分(31)被導入洗滌塔(10)的上部(12)。
10.如前述權利要求中任一所述的方法，其特徵在於，在洗滌塔(10)的下部(11)使用簡單元件(13)，特別是階梯式塔板，而在洗滌塔(10)的上部(12)使用具有更高效率的元件(15)，特別是篩板、浮閥塔板、網孔填料、規整填料和/或散堆填料元件層。
11.如前述權利要求中任一所述的方法，其特徵在於，所述在洗滌塔(10)的下部(11)作為洗滌介質(43)的富石油醚餾分(43)是從液態含烴料獲得的。
12.一種為實施如前述權利要求中任一所述的方法所配置的設備，包括:為將含烴料中的相對長鏈烴類至少部分裂化形成含乙烯和丙烯短鏈烯烴所配置的裂化爐，具有下部(11)和上部(12)的洗滌塔(10)，和適於將裂化過程中形成的裂化氣體(I)連續地通過洗滌塔(10)的下部(11)和上部(12)逆流輸送至液體洗滌介質(43，31)中的裝置，所述設備為在洗滌塔(10)的下部(11)用富石油醚餾分(43)作為洗滌介質，而在洗滌塔(10)的上部(12)用富水餾分(31)作為洗滌介質所配置。
【文檔編號】C10G9/00GK104350132SQ201380018714
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年4月2日 優先權日:2012年4月5日
【發明者】T·范德, H·施米加勒 申請人:林德股份公司