用于分离进料流的方法和设备技术

本发明专利技术提出了用于分离进料流(1)的一种方法和一种设备(100)，该进料流含有至少氢和每个分子有三或四个碳原子的碳氢化合物，尤其是丙烷、丙烯、丙二烯、丁烷、1

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分离进料流的方法和设备
[0001]本专利技术涉及根据独立权利要求的前序部分所述的用于分离进料流的一种方法和一种设备。

技术介绍

[0002]在碳氢化合物和其他有机化学化合物的工业生产和加工中，通常需要在执行进一步的方法步骤之前将一个方法步骤的产品流分离成不同的组分，例如为了分离会干扰后续方法步骤的那些组分，或者为了提供具有所需纯度的产品。
[0003]对于这种分离，通常使用所谓的低温分离方法，在这种方法中，气体进料流被冷却，其中进料流至少部分液化。通过这种部分冷凝，可以根据各自的沸点或蒸汽压力，在各自的压力或温度下，将进料流中包含的各种组分彼此分离。为此，通常使用所谓的C2制冷剂，其由碳氢化合物混合物组成，这些碳氢化合物混合物基本上由每个分子有两个碳原子的化合物组成。也可以使用纯C2制冷剂，如乙烷或乙烯。
[0004]此外，不需要C2制冷剂的分离方法是已知的。例如，从US 6,333,445B1中已知这种低温分离方法。在这种方法中，来自烷烃脱氢工艺并且因此包含氢以及未反应的烷烃和由此产生的烯烃的气体进料流首先被压缩，然后使用两个热交换器冷却和部分冷凝。在此，作为冷却剂，含有脱氢工艺所需的烷烃的液体原料流被蒸发和加热。在下文中，“进料流”是指提供给分离程序的气体物质流。该气体物质流来自有机化学转化程序，该有机化学转化程序又被供给了在下文使用的说法中的“原料流”。因此，在所解释的实例中，原料流被送入烷烃脱氢工艺，并在其中转化为分离工艺的进料流。
[0005]从进料流中产生的冷凝物或液体流与剩余的残余气体流分离。冷却能力主要由液体原料流吸收的蒸发热量提供。工艺条件，特别是气体进料流和液体原料流之间的正压差，导致温差，从而允许传热和进料流的部分冷凝或原料流的蒸发。
[0006]根据烷烃脱氢工艺的设计方案，这可能会导致这样一种情况，即从原料流的蒸发中提取的热量不足以实现进料流的分离或部分冷凝。
[0007]因此，本专利技术的任务是给出一种改进的分离方法，该方法在不使用C2制冷剂的情况下，即使在与原料流的蒸发所提取的热量有关的不利情况下，也能确保相应的分离。

技术实现思路

[0008]该任务由根据各独立权利要求所述的方法和设备来完成。有利的设计方案和改进方案由从属权利要求的特征和下面的描述中得出。
[0009]在阐明本专利技术的特征和优点之前，先解释其基本原理和在本公开文件的框架内使用的术语。
[0010]“压缩机”是一种装置，该装置被适配成将至少一种气体流从其被供应给压缩机时的至少一个输入压力(也称为吸入压力)压缩到其从压缩机中被取出时的至少一个最终压力。压缩机形成一个结构单元，然而，该结构单元可以具有活塞、螺杆和/或叶片系列形式的多个“压缩机级”(即轴向或径向压缩机级)。特别地，相应的压缩机级借助例如通过公共轴
的公共驱动来驱动。所述意义上的压缩机或这种压缩机的压缩机级执行本公开文件的说法中的“压缩步骤”。
[0011]“冷却器”是一种装置，该装置被适配成将流体流(例如气体或液体)从其被供应给冷却器时的至少一个输入温度冷却到其从冷却器中被取出时的至少一个最终温度。冷却器形成一个结构单元，然而，该结构单元可以具有(例如板式、管式、逆流式)热交换器和/或膨胀器(例如节流阀或涡轮机)形式的多个“冷却级”。特别地，可以使用单个热交换器来实现相应的冷却级。所述意义上的冷却器或其冷却级执行本公开文件的说法中的“冷却步骤”。
[0012]在本公开文件的说法中，“热分离”的特征在于，在该过程中，气体混合物在至少部分液化的情况下被分离，并且在其中使用合适的制冷剂。为此，使用已知的热交换器。分离是借助已知的相分离装置进行的，例如借助气体分离器。在热分离中，尤其是使用所谓的C3和/或C2制冷剂。这些制冷剂在不同的压力水平之间被引导，其中使用上述压缩机以及例如已知的膨胀涡轮机或膨胀阀或节流阀。
[0013]在本公开文件中，如果提及某种物质流或混合物相对于另一种物质流或另一种混合物“富集”一个或多个组分，则应理解为该(这些)组分在以这种方式富集的物质流或混合物中的浓度相对于参考物质流或参考混合物至少高出1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、30、100、300或1000的系数。对应地，“贫化”物质流的浓度低于参考流，尤其是组分的浓度低于参考流，即不超过参考流中组分浓度的90％、80％、50％、30％、10％、3％、1％、0.3％或0.1％。
[0014]本公开文件使用“压力水平”和“温度水平”这两个术语来表征压力和温度，由此表示不必为了实现本专利技术的理念而在对应设备中使用以精确的压力或温度值的形式的相应压力和温度。然而，这些压力和温度通常在一定的范围内波动，例如在平均值周围的1％、5％、10％、20％甚至50％。在此，对应的压力水平和温度水平可在不相交的范围内，或者在相互重叠的范围内。特别地，例如压力水平包括不可避免的或预期的压力损失。对应的内容适用于温度水平。
[0015]如果本说明书中提及混合物包含至少一个液相，则应理解为混合物可包含一个或多个彼此完全、部分或不可混合的液相。
[0016]本专利技术的优点
[0017]下面将主要参照所述方法说明本专利技术的特征和优点。类似地，对应的实施方案也适用于根据本专利技术的设备及其有利的设计方案，这些设备和设计方案相应地受益于这些优点。例如，可以提及流经受一个方法步骤。参照对应的设备，这应被理解为设置被适配成执行对应的方法步骤的部件，并且提供用于将相应的流供入部件的装置，例如管道、阀门等。对应地，关于设备的解释反过来也适用于对应的方法。
[0018]根据本专利技术，提出了一种用于分离含有至少氢和每个分子有三个碳原子的碳氢化合物的进料流的方法。在压缩状态下，使用至少两个在彼此不同的温度水平下运行的冷却器，通过至少两个冷却步骤部分液化进料流，同时获得至少一个第一和第二冷凝流以及至少一个第一和第二残余气体流。冷却步骤的残余气体流各自被送入下一个冷却步骤。在部分液化的过程中，每个冷凝流相对于进料流贫化氢并富集碳氢化合物，每个残余气体流相对于进料流富集氢并贫化碳氢化合物。由冷凝流形成主要由碳氢化合物组成的液态C3产物流，并使用至少一个残余气体流形成主要由氢组成的气态气体产物流。至少一个冷凝流的一部分与至少一个残余气体流的一部分合并，并且在膨胀下用作至少一个冷却步骤(或冷
却器)的内部制冷剂。在此，膨胀可以在合并之前和/或之后进行。
[0019]与上述方法类似，在根据本专利技术的方法中，原料流也在至少一个冷却器中进行过冷处理、与部分气体产物流结合、膨胀并用作冷却器的制冷剂。与传统方法相比，本专利技术的优点在于，无论原料流的数量、压力和组成成分如何，都可以进行进料流的分离，因为能量平衡可通过对冷却器上游的进料流进行压缩和冷却到自然环境温度水平来实现。有利地，可在压缩前将膨胀的内部制冷剂——必要时带其他气体提取流——送回进料流中。因此，该方法的灵活可控性比传统方法高得多，并且可以适应例如气体进料流和/或液体原料流方面波动的量以及其他波动工艺条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于分离含有至少氢和每个分子有三至四个碳原子的碳氢化合物的进料流(1)的方法，所述进料流由原料流(18)形成，其中所述进料流(1)在压缩状态下使用在彼此不同的温度水平上运行的至少两个冷却器(120,130)在至少两个冷却步骤中部分液化，同时获得至少两个冷凝流(7,8,9)和至少两个残余气体流(3,5,11)，其中冷却步骤的所述残余气体流(3,5)各自被送入随后的冷却步骤中，并且其中每个冷凝流(7,8,9)相对于进料流(1)贫化氢并富集碳氢化合物，每个残余气体流(3,5,11)相对于所述进料流(1)富集氢并贫化碳氢化合物，其特征在于，至少一个所述冷凝流(7,8,9)的一部分(13)与至少一个所述残余气体流(11)的一部分(14)在膨胀下合并，并且作为内部制冷剂(15)用于至少一个冷却步骤或冷却器(120,130)，并且至少部分地被送回所述进料流(1)。2.根据权利要求1所述的方法，其中至少进行第一冷却步骤，以达到在
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40℃至+10℃范围内，优选地在
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40℃至
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10℃范围内的中温水平，以及至少进行第二冷却步骤，以达到在
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130℃至
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80℃范围内，优选地在
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110℃至
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90℃范围内的低温水平。3.根据权利要求2所述的方法，其中为了至少达到低温水平，仅使用由所述原料流(18)形成的物质流(11，13,14,15,16,18)。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中使用非程序内部提供的制冷剂(21)来达到中温水平。5.根据权利要求2至4中的一项所述的方法，其中所述第一和第二冷却步骤通过逆流热交换进行。6.根据权利要求2至5中的一项所述的方法，其中所述第二冷却步骤的所述残余气体流(5)至少经受膨胀，同时获得进一步的冷凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：林德有限责任公司，
类型：发明
国别省市：