从烃分离中回收热量的方法技术

本发明专利技术涉及用于与烃组分的分离相关联的热量回收的系统和方法。使用两个压缩机来压缩来自分馏塔的塔顶蒸气料流的一部分。压缩的塔顶馏出物的液体部分的压力降低并用于从具有分馏塔的另一个分离区的塔顶馏出物回收热量。一旦已回收热量，就对该料流进行再压缩。所回收的热量可以在另一个分馏塔的再沸器中从再压缩的料流中除去。分馏塔可包括脱乙烷塔汽提器、丙烷‑丙烯分离器和脱丙烷塔。

Method of Recovering Heat from Hydrocarbon Separation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从烃分离中回收热量的方法优先权声明本申请要求2016年12月29日提交的美国专利申请62/440111的优先权，其内容据此全文以引用方式并入本文。
本专利技术整体涉及与从烃分离过程中回收热量相关联的方法和系统。
技术介绍
石油精炼和石化工艺通常涉及分离具有非常相似的结构和性质的烃组分。例如，丙烯-丙烷分离器通常包括蒸馏塔，其用于将烃料流分离成聚合物级丙烯(PGP)料流作为净塔顶料流和在净塔底中具有丙烷的料流。由于丙烯和丙烷的相对挥发性低，通常使用具有150至250个塔盘的非常大的塔。此外，塔通常还需要5至10的回流与进料比以进行分离。由于丙烯和丙烷的相对挥发性如此之低(通常为1.05-1.20)，因此分馏是能量密集的，以便将丙烯和丙烷分离成高纯度组分料流。通常，热泵压缩机用于在分馏塔塔顶冷凝(或除去能量)并且再沸腾(或进料能量)到塔底中，因为丙烯和丙烷的蒸气压相似并且从塔的塔顶用于冷凝除去的热量可以转移或泵送到塔底进行再沸腾。在一些设计中，例如在美国专利公布2013/0131417中公开的设计，该专利转让给本专利技术的受让人，并且其全部内容以引用方式并入本文，来自丙烯-丙烷分离塔(“PP分离器”)的塔顶蒸气被送至第一阶段热泵压缩机。在PP分离器中分离的料流通常来自上游脱乙烷塔。在第一级热泵压缩机中，PP分离器的塔顶蒸气被压缩至所需压力，通常在1,034kPag至1,724kPag(150psig至250psig)之间，这是热交换器在热交换器的热侧冷凝蒸气并且在冷侧将液体再沸腾的最低温度。再沸腾PP分离器所需的负荷决定再沸器/冷凝器的蒸气流量。由于冷凝负荷大于PP分离器的再沸腾负荷，因此第一阶段排放中存在需要冷凝的过量蒸气。这种额外的蒸气被送到热泵压缩机的第二级，在第二级处它可以被压缩到能够在较温暖的温度下由另一个热交换器冷凝的压力。随后，将该料流闪蒸穿过阀进入抽吸鼓，降至塔的塔顶压力，以向塔的塔顶提供焦耳-汤姆逊(Joule-Thomson)效应冷却并在抽吸鼓中积聚丙烯液体产物。在上述这种系统中，当第二级排放料流闪蒸降至塔的塔顶压力时，随后在热泵第一级和第二级中依次再处理来自该闪蒸的所得蒸气。因此，热泵压缩机的第一级，即需要更多效用的较大容量级，需要处理塔的塔顶蒸气以及来自第二级排放闪蒸的蒸气，从而增加压缩机的总容量和效用要求。用于从PP分离器中回收热量的另一种系统公开于美国专利7,981,256中，该专利也被转让给本专利技术的受让人，并且其全部内容以引用的方式并入本文。在美国专利7,981,256中所示的设计中，使用多级热压缩机系统以将热量从PP分离器的塔顶料流传递到PP分离器的再沸器。该申请利用了至少三个级并且仍然需要用于上游脱乙烷器的外部制冷系统。在美国专利公布2015/0101921中公开了另一种设计，该专利转让给本申请的申请人，并且其全部内容以引用的方式并入本文，该设计使用单个2级压缩机。美国专利公布2015/0101921中所公开的系统和方法认识到冷凝脱乙烷塔精馏器所需的制冷系统通常很昂贵。然而，PP分离器塔顶冷凝所移除的热量被空气或冷却水浪费。虽然这些设计可能对其预期目的有效，但仍需要开发和提供在能量效率和热量回收方面改善的方法。
技术实现思路
已经发现了允许与烃分离相关联的更有效的热量回收的系统和方法，其利用单级热泵压缩机和多级热量回收压缩机。本专利技术的构造利用来自热量回收压缩机第二级抽吸鼓的液体来冷凝脱乙烷塔。此外，将来自热量回收第二级抽吸鼓的液体泵出作为净丙烯液体产物(塔净塔顶产物)储存。丙烯装饰冷却器可用于将来自脱丙烷塔再沸器出口的液体进行过冷却，该出口再次闪蒸回到热量回收第二级抽吸鼓。预期料流中包含的附加热量用于使下游脱丙烷塔再沸腾。在本专利技术的构造中，将来自PP分离塔塔顶的蒸气在单级热泵压缩机中加工。热泵压缩机优选地为具有反冲击控制的离心式压缩机。提供了一种热泵压缩机抽吸鼓，因为塔的塔顶非常高并且塔的塔顶和压缩机抽吸之间的距离非常长并且可能导致高停留时间和更大的环境热损失机会。单独的多级热量回收压缩机用于从脱乙烷塔塔顶和PP分离器塔顶回收热量并将其传递至脱丙烷塔以进行再沸腾。热量回收压缩机也为具有反冲击控制的离心式压缩机。优选的是，热泵压缩机和热量回收压缩机是分开的机器，因为热泵压缩机的蒸气流量大于热量回收压缩机的体积流量的十倍。另外，具有单独的机器允许灵活地调节脱乙烷塔顶冷凝器的负荷而不改变PP分离器再沸器的负荷，从而保持塔独立。在本专利技术的方法和系统中，PP分离器塔顶压力通过调节热量回收压缩机流量来控制。穿过热量回收压缩机的更多流量将允许由脱丙烷塔上部再沸器和丙烯装饰冷却器提取更多的负荷。这可更好地控制塔的塔顶压力。此外，脱乙烷塔废气交换器用于对脱乙烷塔汽提塔回流进行过冷却，以降低脱乙烷塔精馏器中的蒸气负荷，并降低精馏器冷凝器负荷和汽提塔冷凝器负荷。最后，通过调节热量回收第一级抽吸鼓压力来控制脱乙烷塔精馏器冷凝器的温度。而且，从脱乙烷塔塔顶除去的热量可用于使脱丙烷塔再沸腾。在先前的设计中，将该热量消散到空气或冷却水中。因此，在一个方面，本专利技术的特征可在于一种用于分离烃和回收热量的方法，其包括在第一分离区中将包含C4-烃的料流分离成塔顶料流和C3+塔底料流；将C3+塔底料流在第二分离区中分离成丙烯塔顶料流和含丙烷的塔底料流；在第一压缩区中压缩所述丙烯塔顶料流，该第一压缩区被构造成提供压缩的丙烯塔顶料流；在与第二分离区相关联的热交换区中从压缩的丙烯塔顶料流的第一部分中回收热量；在分离容器中冷凝压缩的丙烯塔顶料流的第二部分，该分离容器提供丙烯蒸气料流和丙烯液体料流；降低丙烯液体料流的至少一部分的压力以提供减压料流；在第二热交换区中用减压蒸汽回收热量，该第二热交换区与第一分离区相关联，并被构造成冷凝塔顶料流的一部分并提供汽化的丙烯料流；在第二压缩区中压缩汽化的丙烯料流，该第二压缩区被构造成提供再压缩的丙烯料流；以及在分离容器中将再压缩的丙烯料流与压缩的丙烯塔顶料流的第二部分混合。因此，在另一个方面，本专利技术的特征可在于一种用于分离烃和回收热量的方法，其包括分离包含在第一分离区中的料流，该第一分离区被构造成将料流分离成塔顶料流和C3+塔底料流；将C3+塔底料流传送到第二分离区，该第二分离区被构造成分离C3+塔底料流并提供丙烯塔顶料流和塔底料流，该塔底料流包括丙烷；将第二分离区的塔底料流传送到第三分离区；将丙烯塔顶料流传送到第一压缩区，该第一压缩区被构造成压缩丙烯塔顶料流并提供压缩的丙烯塔顶料流；将压缩的丙烯塔顶料流的第一部分传送到与第二分离区相关联的热交换区，该第二分离区被构造从压缩的丙烯塔顶料流的第一部分中除去热量；将压缩的丙烯塔顶料流的第二部分传送到分离容器，该分离容器被构造成使压缩的丙烯塔顶料流的第二部分冷却并分离成蒸气丙烯料流和液体丙烯料流；降低液体丙烯料流的至少一部分的压力以提供减压料流，该减压料流包含液体和蒸气的混合物；将减压料流传送到与所述第一分离区相关联的第二热交换区，并且第二热交换区被构造成汽化在减压料流中的液体并提供汽化的丙烯料流，其中第二热交换区也接收来自第一分离区的塔顶料流的一部分；使汽化的丙烯料流传送到第二压缩区，该第二压缩区被构造成压缩汽化的丙烯料流并提供再压缩的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分离烃并回收热量的方法，所述方法包括：将包含C4‑烃的料流在第一分离区中分离成塔顶料流和C3+塔底料流；将所述C3+塔底料流在第二分离区中分离成丙烯塔顶料流和含丙烷的塔底料流；在第一压缩区中压缩所述丙烯塔顶料流，所述第一压缩区被构造成提供压缩的丙烯塔顶料流；在与所述第二分离区相关联的热交换区中从所述压缩的丙烯塔顶料流的第一部分中回收热量；在分离容器中冷凝所述压缩的丙烯塔顶料流的第二部分，所述分离容器提供丙烯蒸气料流和丙烯液体料流；降低所述丙烯液体料流的至少一部分的压力以提供减压料流；在第二热交换区中用所述减压蒸汽回收热量，所述第二热交换区与所述第一分离区相关联，并被构造成冷凝所述塔顶料流的一部分并提供汽化的丙烯料流；在第二压缩区中压缩所述汽化的丙烯料流，所述第二压缩区被构造成提供再压缩的丙烯料流；以及，在所述分离容器中将所述再压缩的丙烯料流与所述压缩的丙烯塔顶料流的所述第二部分混合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.29 US 62/440,1111.一种用于分离烃并回收热量的方法，所述方法包括：将包含C4-烃的料流在第一分离区中分离成塔顶料流和C3+塔底料流；将所述C3+塔底料流在第二分离区中分离成丙烯塔顶料流和含丙烷的塔底料流；在第一压缩区中压缩所述丙烯塔顶料流，所述第一压缩区被构造成提供压缩的丙烯塔顶料流；在与所述第二分离区相关联的热交换区中从所述压缩的丙烯塔顶料流的第一部分中回收热量；在分离容器中冷凝所述压缩的丙烯塔顶料流的第二部分，所述分离容器提供丙烯蒸气料流和丙烯液体料流；降低所述丙烯液体料流的至少一部分的压力以提供减压料流；在第二热交换区中用所述减压蒸汽回收热量，所述第二热交换区与所述第一分离区相关联，并被构造成冷凝所述塔顶料流的一部分并提供汽化的丙烯料流；在第二压缩区中压缩所述汽化的丙烯料流，所述第二压缩区被构造成提供再压缩的丙烯料流；以及，在所述分离容器中将所述再压缩的丙烯料流与所述压缩的丙烯塔顶料流的所述第二部分混合。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在所述第二压缩区中压缩来自所述分离容器的所述丙烯蒸气料流。3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在所述分离容器中将所述再压缩的丙烯料流与所述压缩的丙烯塔顶料流的第二部分混合之前，从所述再压缩的丙烯料流中除去热量。4.根据权利要求1所述的方法，其中在与第三分离区相关联的第三热交换区中从所述再压缩的丙烯料流中除去热量，所述第三分离区被构造成接收来自所述第二分离区的所述塔底料流。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，所述方法还包括：在所述第二分离区中的分馏塔中分离所...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·T·金，迈克尔·R·范德科特，亚当·J·康尤，史蒂文·C·科祖普，
申请(专利权)人：环球油品有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US