ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ ОЛЕФИНОВ Российский патент 2017 года по МПК C07C7/08 C07C9/10 C07C11/08 B01D3/34 

Область техники, к которой относится раскрытие

Варианты осуществления, раскрытые здесь, относятся в основном к усовершенствованным способам избирательной экстракции олефинов, в которых сконденсированный верхний погон дегазатора представляет собой фазу, отделенную от общей орошающей водной фазы, отдельно орошаемую добавочной водой, плюс улучшенную тепловую интеграцию.

Уровень техники

Бутены и бутаны представляют собой продукты с высоким спросом в промышленности и обычно получаются посредством обработки фракций, содержащих C₄-углеводороды из крекинг-установок водяного пара или лигроина. В доступных источниках сырья различные изомеры бутенов и бутанов и также бутадиена типично присутствуют в различных долях. Бутадиен может либо быть превращен в n-бутены посредством гидрирования, либо удален из этих смесей посредством экстрактивной дистилляции (перегонки). Для дополнительной обработки бутенов и бутанов необходимо регулярно отделять их друг от друга. Как следствие, очень тесной близости их точек кипения обычно невозможно достичь, требуемых степеней чистоты посредством простой перегонки. По существу, необходимо обращаться к другим способам разделения, включая экстрактивную перегонку с использованием полярных растворителей, как, например, раскрытую в US 20060096849.

К сожалению, использование полярных экстрагентов, как, например, смеси N-метилпирролидона (NMP) и воды, может привести в результате к нежелательно высоким концентрациям воды в продукте бутена, не обработанном надлежащим образом. Дополнительно использование таких смесей добавляет возможность для образования отдельных углеводородной и водной фаз на тарелках или насадке в колонне, что может понизить эффективность разделения колонны.

Сущность заявленных вариантов осуществления

В одном аспекте варианты осуществления, раскрытые здесь, относятся к способу для отделения бутанов и бутенов посредством экстрактивной перегонки с использованием полярного растворителя. Способ может включать стадии: осуществляют конктактирование смеси углеводородов, содержащей бутаны и бутены, со смесью регенерированного растворителя, содержащей воду и один или более полярных растворителей в колонне для экстрактивной перегонки, чтобы образовать фракцию насыщенного растворителя, содержащую бутены и растворитель(и); извлекают фракцию верхнего погона, содержащую бутаны, из колонны для экстрактивной перегонки; извлекают фракцию насыщенного растворителя, как нижнюю фракцию, из колонны для экстрактивной перегонки; подают нижнюю фракцию в отпарную колонну, содержащую отпарную секцию и промывную секцию, чтобы отделить бутены от смеси растворителя; извлекают смесь регенерированного растворителя, как нижнюю фракцию, из отпарной колонны; извлекают фракцию верхнего погона отпарной колонны, содержащую бутены и воду, из отпарной колонны; конденсируют фракцию верхнего погона, чтобы образовать водную фракцию и фракцию продуктов бутенов; подают воду, как орошение, на верх промывной секции отпарной колонны; подают по меньшей мере часть сконденсированной водной фракции между верхом и низом промывной секции отпарной колонны, как вторичное орошение.

В другом аспекте варианты осуществления, раскрытые здесь, относятся к системе для отделения бутенов и бутанов посредством экстрактивной перегонки с использованием полярного растворителя. Система может включать: колонну для экстрактивной перегонки для контактирования смеси углеводородов, содержащей бутаны и бутены, со смесью регенерированного растворителя, содержащей воду и один или более полярных растворителей, чтобы извлечь фракцию насыщенного растворителя, содержащую бутены и растворитель(и), как нижнюю фракцию, и чтобы извлечь фракцию верхнего погона, содержащую бутаны; отпарную колонну, содержащую нижнюю отпарную секцию и верхнюю промывную секцию, чтобы отделить нижнюю фракцию и извлечь фракцию верхнего погона, содержащую бутены и воду, и нижнюю фракцию, содержащую смесь регенерированного растворителя; систему верхнего погона отпарной колонны для конденсации фракции верхнего погона, чтобы образовать водную фракцию и фракцию продуктов бутенов; поточный трубопровод для подачи воды, как орошения, к верху промывной секции отпарной колонны; поточный трубопровод для подачи по меньшей мере части сконденсированной водной фракции между верхом и низом промывной секции отпарной колонны, как вторичного орошения.

Таким образом, в формуле заявлен способ для отделения бутенов и бутанов посредством экстрактивной перегонки с использованием полярного растворителя, содержащий стадии, на которых:

осуществляют контактирование смеси углеводородов, содержащей бутаны и бутены, со смесью регенерированного растворителя, содержащей воду и один или более полярных растворителей в колонне для экстрактивной перегонки для образования фракции насыщенного растворителя, содержащей бутены и растворитель(и);

извлекают фракцию верхнего погона, содержащую бутаны, из колонны для экстрактивной перегонки;

извлекают указанную фракцию насыщенного растворителя, как нижнюю фракцию, из колонны для экстрактивной перегонки;

подают указанную нижнюю фракцию в отпарную колонну, содержащую отпарную секцию и промывную секцию для отделения бутенов от смеси растворителя;

извлекают указанную смесь регенерированного растворителя, как нижнюю фракцию, из отпарной колонны;

извлекают фракцию верхнего погона отпарной колонны, содержащую бутены и воду, из отпарной колонны;

конденсируют фракцию верхнего погона, чтобы образовать водную фракцию и фракцию продуктов бутенов;

подают воду, как орошение, на верх промывной секции отпарной колонны;

подают по меньшей мере часть сконденсированной водной фракции между верхом и низом промывной секции отпарной колонны, как вторичное орошение.

Предпочтительно смесь углеводородов представляет собой паровую фракцию, извлеченную из способа извлечения бутадиена.

Предпочтительно способ дополнительно содержит стадию, на которой испаряют смесь углеводородов в системе испарения сырья перед контактированием.

Предпочтительно нижнюю фракцию подают в отпарную колонну выше отпарной секции и ниже промывной секции.

Предпочтительно сконденсированная водная фракция, используемая как вторичное орошение, представляет собой однородную жидкую фазу.

Предпочтительно конденсация фракции верхнего погона содержит конденсацию фракции верхнего погона в способе двухступенчатой конденсации, содержащем стадии, на которых:

частично конденсируют фракцию верхнего погона, чтобы сконденсировать и извлечь воду, как сконденсированную водную фракцию, и чтобы извлечь паровую фракцию, содержащую бутены;

конденсируют паровую фракцию, содержащую бутены, чтобы образовать фракцию продукта бутена.

Предпочтительно фракция верхнего погона отпарной колонны содержит менее чем 10 частей на миллион растворителя по весу.

Предпочтительно фракция верхнего погона отпарной колонны содержит 5 частей на миллион или менее растворителя по весу.

Предпочтительно фракция продукта бутена содержит менее чем 1 часть на миллион растворителя по весу.

Предпочтительно способ дополнительно содержит стадии, на которых:

удаляют жидкий боковой погон из отпарной колонны;

по меньшей мере частично испаряют жидкий боковой погон посредством непрямого теплообмена в первом теплообменнике со смесью регенерированного растворителя, извлеченной, как нижняя фракция, из отпарной колонны;

возвращают по меньшей мере частично испаренный боковой погон в отпарную колонну.

Предпочтительно способ дополнительно содержит стадии:

извлекают частично охлажденную смесь регенерированного растворителя из первого теплообменника;

осуществляют контактирование по меньшей мере одного из (a) фракции насыщенного растворителя, как нижней фракции из колонны для экстрактивной перегонки и (b) одного или более жидких боковых погонов из колонны для экстрактивной перегонки посредством непрямого теплообмена во втором теплообменнике с частично охлажденной смесью регенерированного растворителя.

Предпочтительно по меньшей мере один из первого теплообменника и второго теплообменника представляет собой однопроходный теплообменник испарительного типа.

Предпочтительно способ дополнительно содержит контактирование частично охлажденной смеси регенерированного растворителя, извлеченной из по меньшей мере одного из первого теплообменника и второго теплообменника, посредством непрямого теплообмена со смесью углеводородов, чтобы по меньшей мере частично испарить смесь углеводородов перед контактированием.

Кроме того, в формуле заявлена система для отделения бутенов и бутанов посредством экстрактивной перегонки с использованием полярного растворителя, причем система содержит:

колонну для экстрактивной перегонки для контактирования смеси углеводородов, содержащей бутаны и бутены, со смесью регенерированного растворителя, содержащей воду и один или более полярных растворителей для извлечения фракции насыщенного растворителя, содержащей бутены и растворитель(и), как нижнюю фракцию, и для извлечения фракции верхнего погона, содержащей бутаны;

отпарную колонну, содержащую нижнюю отпарную секцию и верхнюю промывную секцию для отделения нижней фракции и извлечения фракции верхнего погона, содержащей бутены и воду, и нижней фракции, содержащей смесь регенерированного растворителя;

систему верхнего погона отпарной колонны для конденсации фракции верхнего погона для образования водной фракции и фракции продуктов бутенов;

поточный трубопровод для подачи воды в качестве орошения к верху промывной секции отпарной колонны;

поточный трубопровод для подачи по меньшей мере части сконденсированной водной фракции между верхом и низом промывочной секции отпарной колонны в качестве вторичного орошения.

Предпочтительно система дополнительно содержит систему испарения сырья для испарения смеси углеводородов выше по потоку от колонны для экстрактивной перегонки.

Предпочтительно система дополнительно содержит поточный трубопровод для подачи нижней фракции в отпарную колонну у местоположения выше отпарной секции и ниже промывной секции.

Предпочтительно система верхнего погона отпарной колонны содержит систему двухступенчатой конденсации, содержащую:

первый конденсатор для частичной конденсации фракции верхнего погона, чтобы сконденсировать и извлечь воду, как сконденсированную водную фракцию, и чтобы извлечь паровую фракцию, содержащую бутены;

второй конденсатор для конденсации паровой фракции, содержащей бутены, чтобы образовать фракцию продукта бутена.

Предпочтительно система дополнительно содержит:

поточный трубопровод для удаления жидкого бокового погона из отпарной колонны;

первый теплообменник для по меньшей мере частичного испарения жидкого бокового погона посредством непрямого теплообмена со смесью регенерированного растворителя, извлеченной как нижняя фракция из отпарной колонны;

поточный трубопровод для возврата по меньшей мере частично испаренного бокового погона в отпарную колонну.

Предпочтительно система дополнительно содержит:

поточный трубопровод для извлечения частично охлажденной смеси регенерированного растворителя из первого теплообменника;

один или более вторых теплообменников для контактирования по меньшей мере одного из (a) фракции насыщенного растворителя, как нижней фракции из колонны для экстрактивной перегонки и (b) одного или более жидких боковых погонов из колонны для экстрактивной перегонки посредством непрямого теплообмена с частично охлажденной смесью регенерированного растворителя.

Предпочтительно по меньшей мере один из первого теплообменника и одного или более вторых теплообменников представляет собой однопроходный теплообменник испарительного типа.

Предпочтительно система дополнительно содержит третий теплообменник для контактирования частично охлажденной смеси регенерированного растворителя, извлеченной из по меньшей мере одного из первого теплообменника и второго теплообменника, посредством непрямого теплообмена со смесью углеводородов, чтобы по меньшей мере частично испарять смесь углеводородов.

Другие аспекты и выгоды будут очевидными из следующего описания и прилагаемых пунктов формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой упрощенную блок-схему способа для отделения бутенов от бутана в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми здесь.

Фиг. 2 представляет собой упрощенную блок-схему способа для отделения бутенов от бутана в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми здесь.

Фиг. 3 представляет собой упрощенную блок-схему способа для отделения бутенов от бутана в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми здесь.

Подробное описание

В одном аспекте варианты осуществления здесь относятся к способу для отделения бутенов и бутанов от потока, содержащего смесь С₄-углеводородов, посредством экстрактивной перегонки с использованием полярного экстрагента. Полярные экстрагенты в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми здесь, могут включать, например, диметилформамид (DMP), N-метилпирролидон (NMP), ацетонитрил, фурфурал, N-формилморфолин и диметилацетамид. Экстрагенты могут быть использованы либо безводно, либо фактически безводно, либо в смеси от 0,1 до 20% по весу воды. В другом аспекте варианты осуществления, раскрытые здесь, относятся к способам избирательной экстракции олефинов, в которых сконденсированный верхний погон дегазатора представляет собой фазу, отделенную от общего орошения водной фазой и отдельно орошаемую добавочной водой, посредством этого избегая образования двух жидких фаз внутри колонн и улучшая эффективность отделения продукта. Варианты осуществления, раскрытые здесь, также обеспечивают улучшенную тепловую интеграцию. Каждый из этих аспектов описан более подробно ниже по отношению к фиг. 1 и 2.

Сошлемся теперь на фиг. 1, на которой иллюстрирована упрощенная блок-схема способа для отделения бутенов от бутана в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми здесь. Смесь бутанов и бутенов, как, например, смешанная фракция С4 или рафинат-1 из установки для экстракции бутадиена, подается через поточный трубопровод 2 в сборник 4 для испарения сырья и испаряется в испарителе 6 сырья, который может быть термосифонным теплообменником. Испаритель 6 сырья использует горячий регенерированный (обедненный) растворитель 8 как теплоноситель. Если фракция верхнего погона из главного промывочного аппарата установки для экстракции бутадиена (не показан) берется прямо, испаритель сырья не требуется.

Испаренное сырье 10 вводится в середину абсорбера 12 бутена. Регенерированный (обедненный) растворитель 14, охлажденный в охладителе 16 растворителя, подается выше верхнего слоя 18 абсорбера 12 бутена, где бутены избирательно абсорбируются, и менее растворимые бутаны перемещаются вверх колонны и собираются как фракция 20 верхнего погона. Фракция 20 верхнего погона конденсируется в конденсаторе 20 за счет охлаждающей воды, и сконденсированные бутаны собираются в сборнике 24. Часть сконденсированных бутанов подается через поточный трубопровод 26, как орошение, к промывочным тарелкам 28 у верха абсорбера 12, которые служат, чтобы отделить увлеченный растворитель. Оставшаяся часть дистиллята бутана извлекается, как продукт 30 бутан.

В некоторых вариантах осуществления система двух колонн системы Абсорбер Бутена/Ректификационная Колонна Бутена система экстрактивной перегонки может быть необходимой, как, например, где очень строгие технические требования к бутану и бутену также требуются. В таком случае система двух колонн может быть необходима благодаря увеличенному числу требуемых ступеней и ограничениям высоты колонны. Сошлемся теперь на фиг. 2, где одинаковые номера обозначают одинаковые части, в этом варианте осуществления испаренное сырье 10 вводится на дно абсорбера 12А бутена. Остаток 32 Абсорбера Бутена закачивается на верх ректификационной колонны 12В бутена, и верхний погон 34 ректификационной колонны бутена протекает посредством разности давления на дно абсорбера 12А бутена. Следовательно, ректификационная колонна 12В бутена представляет собой именно продолжение абсорбера 12А бутена, но построена как отдельная колонна; две колонны работают подобно работе абсорбера 12 бутена, с дополнительными ступенью и высотой, чтобы удовлетворять техническим требованиям повышенного разделения.

Обратимся теперь к фиг. 1 и 2, где остаток абсорбера бутена повторно испаряется в одном или более боковых ребойлеров 36 абсорбера бутена, используя горячий регенерированный (обедненный) растворитель 38 как теплоноситель. Все боковые ребойлеры 36 могут быть однопроходными ребойлерами испарительного типа. Для очень строгих технических требований к бутену и бутану может потребоваться ребойлер 40 абсорбера бутана, использующий оборотную воду или водяной пар как теплообменную среду.

Экстракция бутенов с растворителем/водой в абсорбере бутена/ректификационной колонне 12 может быть выполнена при давлении в диапазоне от около 2 бар до около 15 бар и при температурах в диапазоне от около 40°С до около 100°С.

В некоторых вариантах осуществления может быть предусмотрен ряд противоточных ребойлеров, включающий два, три, четыре или более боковых ребойлеров 36 абсорбера бутена, где жидкие фракции, удаляемые на верху колонны (то есть низкотемпературные фракции) нагреваются с использованием горячего регенерированного растворителя, выпускаемого из нижних боковых ребойлеров (то есть высокотемпературные фракции). Например, как показано на фиг. 3, жидкость из основного слоя 42 абсорбера 12 бутена собирается на полуглухой тарелке и подается в ребойлер 36А. Выпуск 43 смешанной фазы ребойлера возвращается в абсорбер 12 бутена в отделение 44, ниже которого впуск ребойлера удаляется. Паровая и жидкая фазы разделяются в отделении 44, где жидкая фаза собирается на нижнюю полуглухую тарелку и подается в ребойлер 36В, и пар проходит через полуглухую тарелку выше и входит в основной слой 42 абсорбера бутена. Как иллюстрировано, здесь имеются три противоточных построенных в ряд ребойлеров 36 (А, В, С) потока, которые осуществляют теплообмен с регенерированным растворителем 38 и работают одинаковым способом (отбор жидкой фракции, со смешанной фазой, возвращаемой ниже тарелки для отбора). Жидкость из ребойлера 36С собирается в разделенное перегородками отделение 46 у дна абсорбера 12 бутена и подается в ребойлер 40, который может использовать водяной пар как теплоноситель. Ребойлер 40 может также быть однопроходным ребойлером испарительного типа, использующим водяной пар низкого давления (LP) как теплоноситель вместо горячего регенерированного растворителя. Водяной пар LP обеспечивает часть ввода полезного тепла в систему и используется для целей регулирования. Выпуск ребойлера 40 пара ректификационной колонны бутена разделяется на дне колонны 12, и жидкость собирается в отстойнике 48 колонны. В случае, где технические требования к продукту бутану и/или бутену являются свободными, ребойлер водяного пара может не требоваться. В случае, где технические требования к продукту бутану и бутену являются строгими, пар среднего давления (MP) может потребоваться.

Использование однопроходных испарительных ребойлеров может дать возможность большего отвода тепла от регенерированного растворителя, чем посредством ребойлеров типа скрытого испарения. Дополнительно, так как загрязнение не является проблемой, ребойлеры типа скрытого испарения не требуются. С ребойлерами испарительного типа, однако, умеренный рост холодной стороны ниже, чем с ребойлерами типа скрытого испарения, и таким образом, средняя разница температур больше. Для варианта осуществления, иллюстрированного на фиг. 3, ребойлеры 36А, 36В и 36С могут быть скомпонованы для противоточного потока и могут быть спроектированы для перепада температуры на выходе 10°С (то есть температура на горячем выходе минус температура на холодном выходе = 10°С) для того чтобы максимизировать регенерацию тепла, в то же время удерживая площадь поверхности до минимума.

Сочетание потока растворителя в колонне 12 и тепла ребойлера воздействует на разделение бутанов и бутенов в абсорбере бутена, как описано выше, приводя в результате к желаемой экстрактивной перегонке. Насыщенный (обогащенный) растворитель из отстойника 48 затем закачивается через поточный трубопровод 40 к верху отпарной колонны 52 бутена, где растворенные бутены удаляются из насыщенного растворителя. В некоторых вариантах осуществления насос (не иллюстрирован) остатка абсорбера бутена может быть опущен, как, например, там, где разность давлений между абсорбером 12 и отпарной колонной 52 является достаточной, чтобы осуществить желаемый перенос текучей среды. Это будет, конечно, также зависеть от имеющихся энергоносителей, требуемых технических требований к продукту и других конструктивных соображений.

Тепло отпаривания устанавливается посредством ребойлера 54 с водяным паром отпарной колонны бутена, использующего водяной пар MP как теплоноситель, и бокового ребойлера 56 отпарной колонны бутена, использующего остаток отпарной колонны бутена (горячий регенерированный растворитель) как теплоноситель. Оба ребойлера 54, 56 могут быть противоточными, однопроходными ребойлерами испарительного типа по одинаковым причинам, как обсуждено выше, а также факта, что использование испарительного ребойлера с боковым потоком является более эффективным, чем нагревателя исходного продукта типа скрытого испарения (обменник подачи/вытекающего потока), типично используемого. Как отмечено выше, ребойлер испарительного типа имеет меньший рост температуры, чем ребойлер типа скрытого испарения, и это обеспечивает уже обсужденные выгоды. Дополнительно, чтобы добавить дополнительное тепло в остаток 50/51 абсорбера бутена, что может быть у его точки кипения, требовался бы дополнительный насос, чтобы обеспечить давление, необходимое для скрытого испарения. В вариантах осуществления, где технические требования к продукту бутану и бутену являются свободными, дополнительный боковой ребойлер отпарной колонны бутена в ряду (не показан) или альтернативно обменник 58 подачи/вытекающего потока, как показано на фиг. 1, может потребоваться.

Нижняя фракция отпарной колонны 52 бутена, фракция 82 горячего регенерированного растворителя может быть рециркулирована обратно в колонну 12 и использована как теплообменная среда, как описано выше. Фракция 60 верхнего погона отпарной колонны 52 бутена конденсируется в двухступенчатой конденсирующей системе 62. На первой ступени фракция 60 верхнего погона охлаждается до приблизительно 60°С в главном конденсаторе 64 отпарной колонны бутена, где по существу вся вода конденсируется и никакие углеводороды не конденсируются. Главный конденсатор 64 отпарной колонны бутена может быть конденсатором с воздушным охлаждением или водяным охлаждением в зависимости от заводского хозяйства и/или обеспеченности охлаждающей водой. На второй ступени несконденсированный пар 66, включающий по существу все продукты бутены, охлаждается до приблизительно 40°С в конденсаторе 68 продукта бутена, где по существу все углеводороды конденсируются и мало или никакой воды не конденсируется. Конденсатор 68 продукта бутена может быть конденсатором с водяным охлаждением.

Вода, сконденсированная в главном конденсаторе 64 отпарной колонны бутена, собирается в сборнике 70 орошающей фракции отпарной колонны бутена и закачивается обратно в среднюю точку секции 72 промывочной тарелки отпарной колонны 52 бутена. Часть сконденсированной воды может быть продута в отпарную колонну отработанной воды (не показана) через поточный трубопровод 74 для удаления промежуточных кипящих примесей, если необходимо.

Охлажденный, чистый паровой конденсат 76, который требуется для подпитки потерь воды из системы, орошает верх большей части промывочной тарелки отпарной колонны 52 бутена. Тарелки между входом (верх промывочных тарелок) чистого водяного орошения 76 и входом (приблизительно у средней точки секции 72 промывочных тарелок) водяного орошения 77 (рециркулирующей воды) обеспечивают дополнительную промывку растворителя от фракции верхнего погона. Бутены, сконденсированные в конденсаторе 68 продукта отпарной колонны бутена, собираются в сборнике 78 продукта и закачиваются в хранилище продукта через поточный трубопровод 80.

Отделение бутена от растворителя/воды в отпарной колонне 52 может быть выполнено при давлении в диапазоне от около 0,5 бар до около 7 бар, как, например, от около 1 бар до около 3 бар. В соответствии с этим давлением температуры могут варьироваться от около 100°С до около 220°С, как, например, от около 125°С до около 160°С.

Как описано выше, чистый конденсат орошает верх отпарной колонны 52 бутена. Посредством орошения только водой верха отпарной колонны 52 непрерывная водная фаза образуется на всех промывочных тарелках выше точки подачи насыщенного (обогащенного) растворителя. Углеводороды, отпаренные от насыщенного растворителя, перемещаются вверх колонны как пар без конденсации и без образования отдельной углеводородной фазы на промывочных тарелках. Потеря эффективности разделения, которая получалась бы в результате от наличия двух отдельных жидких фаз, поэтому избегается.

Большинство воды, содержащейся во фракции 60 верхнего погона отпарной колонны, может быть сконденсировано при значительно более высокой температуре, чем та, что требуется, чтобы сконденсировать продукты бутены. Соответственно двухступенчатая система конденсации верхнего погона отпарной колонны может быть выгодно использована. На первой ступени по существу вся вода конденсируется и никакие углеводороды не конденсируются, и на второй ступени по существу все углеводороды конденсируются и никакая вода не конденсируется. На первой ступени температура конденсации может быть в диапазоне от около 50°С до около 70°С, как, например, около 60°С, и на второй ступени температура конденсации может быть в диапазоне от около 30°С до около 45°С, как например, около 38°С. Двухступенчатая система конденсации делает разделение вода - углеводород значительно более эффективным. Она также дает возможность выборочного использования воздушного охладителя на первой ступени, что может быть более экономичным при некоторых местоположениях. В заключение вода только должна быть охлаждена ниже ее точки кипения (~60°С) и не ниже точки кипения продуктов бутенов (~38°С). Это является более энергосберегающим и сберегает снабжение охлаждающей водой.

Так как углеводороды не орошают верха отпарной колонны 52, нагрузка тарелок промывочных тарелок в зоне 72 является значительно уменьшенной. Соответственно диаметр секции 72 промывочных тарелок отпарной колонны 52 может быть уменьшен. Кроме того, тепловая нагрузка отпарной колонны 52 уменьшается, так как здесь нет орошающих углеводородов, которые необходимо повторно испарять (за исключением незначительного количества углеводородов, растворенных в водной фазе).

Добавка воды может быть добавлена в способ через трубопровод 72 орошения, чтобы компенсировать любую растворенную воду, выходящую с продуктами бутана и бутена, и продувку 74 воды. Добавка воды находится в форме охлажденного, чистого парового конденсата, который не содержит никакого растворителя. Это вводит чистую воду в наилучшее использование посредством ее вклада в фракционирование растворителя от воды вместо простого смешивания ее с регенерированным растворителем (или растворителем и водой), что является обычным в других способах для отделения бутенов от бутана.

Дополнительно, как описано выше, тепловая интеграция между горячим регенерированным растворителем и другими потоками способа значительно улучшается. Во-первых, остаток дегазатора 52 обменивается с боковым ребойлером 56 на дегазаторе 52. Это добавляет тепло ниже в дегазатор, чем только с обменником подачи/вытекающего потока. Во-вторых, остаток 82 дегазатора, частично охлажденный в боковом ребойлере 56 дегазатора, может обмениваться с остатком абсорбера в ряде ребойлеров 36. Это дает возможность большего удаления тепла (регенерации тепла) от регенерированного растворителя, чем посредством одного ребойлера типа скрытого испарения.

Выгодно, способы для отделения бутенов от бутанов, как описано выше, адресованы к проблеме отдельных жидких фаз, которые образуются у верха отпарной колонны. Ухудшение эффективности отделения, которое получалось бы в результате отдельных жидких фаз, поэтому исключается. Дополнительно добавочная вода для подпитки вводится у оптимальной точки в способе. Введение добавочной воды у верха отпарной колонны вместо введения в поток рециркулирующего регенерированного растворителя улучшает отделение растворителя от продукта бутена. Далее, варианты осуществления, раскрытые здесь, являются высокоэнергосберегающими; использование энтальпии рециркулирующего регенерированного растворителя может быть сведено к максимуму.

Как дополнительное преимущество, несколько промывочных тарелок (как например, около 10-15) используется выше ступеней отпарной колонны (слои насадки), где весь верхний погон отпарной колонны промывается сконденсированной водой/растворителем. Бутены не орошают обратно отпарную колонну. Как результат количество растворителя в верхнем погоне отпарной колонны и в водяном орошении является значительно уменьшенным. Например, варианты осуществления, раскрытые здесь, могут иметь менее чем 10 частей на миллион по весу растворителя и 5 частей на миллион или менее в некоторых вариантах осуществления в верхнем погоне отпарной колонны; дополнительно варианты осуществления, раскрытые здесь, могут иметь менее чем 1 часть на миллион по весу растворителя в продуктах бутенах. Это приводит в результате к превосходным продуктам бутенам, а также меньшим потерям растворителя. Варианты осуществления, раскрытые здесь, могут также иметь меньшее отношение растворителя к сырью по сравнению с типичными способами разделения бутана/бутена. Как результат улучшенной эффективности тарелки промывочных тарелок отпарной колонны, улучшенной общей эффективности абсорбции и отпарки, улучшенной тепловой интеграции и регенерации энергии, и меньшей скорости растворителя, способы в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми здесь, могут иметь меньшие издержки по эксплуатации и меньшие капитальные вложения по сравнению со схемами разделения бутан/бутен по известному уровню техники.

В то время как раскрытие включает ограниченное число вариантов осуществления, специалисты в данной области техники, имеющие выгоду от этого раскрытия, оценят, что могут быть изобретены другие варианты осуществления, которые не выходят из объема настоящего раскрытия. Соответственно объем должен быть ограничен только прилагаемыми пунктами формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к способу для эффективного отделения бутенов и бутанов посредством экстрактивной перегонки с использованием полярного растворителя и к системе для его осуществления. Предлагаемый способ содержит стадии, на которых осуществляют контактирование смеси углеводородов, содержащей бутаны и бутены, со смесью регенерированного растворителя, содержащей воду и один или более полярных растворителей, в колонне для экстрактивной перегонки для образования фракции насыщенного растворителя, содержащую бутены и растворитель(и); извлекают фракцию верхнего погона, содержащей бутаны, из колонны для экстрактивной перегонки; извлекают фракцию насыщенного растворителя, как нижнюю фракцию, из колонны для экстрактивной перегонки; подают нижнюю фракцию в отпарную колонну, содержащую отпарную секцию и промывную секцию для отделения бутенов от смеси растворителя; извлекают смесь регенерированного растворителя, как нижнюю фракцию, из отпарной колонны; извлекают фракцию верхнего погона отпарной колонны, содержащую бутены и воду, из отпарной колонны; конденсируют фракцию верхнего погона, чтобы образовать водную фракцию и фракцию продуктов бутенов; подают воду, как орошение, на верх промывной секции отпарной колонны; подают по меньшей мере часть сконденсированной водной фракции между верхом и низом промывной секции отпарной колонны, как вторичное орошение. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ для отделения бутенов и бутанов посредством экстрактивной перегонки с использованием полярного растворителя, содержащий стадии, на которых

осуществляют контактирование смеси углеводородов, содержащей бутаны и бутены, со смесью регенерированного растворителя, содержащей воду и один или более полярных растворителей, в колонне для экстрактивной перегонки для образования фракции насыщенного растворителя, содержащей бутены и растворитель(и);

извлекают фракцию верхнего погона, содержащую бутаны, из колонны для экстрактивной перегонки;

извлекают указанную фракцию насыщенного растворителя, как нижнюю фракцию, из колонны для экстрактивной перегонки;

подают указанную нижнюю фракцию в отпарную колонну, содержащую отпарную секцию и промывную секцию для отделения бутенов от смеси растворителя;

извлекают указанную смесь регенерированного растворителя, как нижнюю фракцию, из отпарной колонны;

извлекают фракцию верхнего погона отпарной колонны, содержащую бутены и воду, из отпарной колонны;

конденсируют фракцию верхнего погона, чтобы образовать водную фракцию и фракцию продуктов бутенов;

подают воду, как орошение, на верх промывной секции отпарной колонны;

подают по меньшей мере часть сконденсированной водной фракции между верхом и низом промывной секции отпарной колонны, как вторичное орошение.

2. Способ по п. 1, в котором смесь углеводородов представляет собой паровую фракцию, извлеченную из способа извлечения бутадиена.

3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий стадию, на которой испаряют смесь углеводородов в системе испарения сырья перед контактированием.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором нижнюю фракцию подают в отпарную колонну выше отпарной секции и ниже промывной секции.

5. Способ по пп. 1-3, в котором сконденсированная водная фракция, используемая как вторичное орошение, представляет собой однородную жидкую фазу.

6. Способ по пп. 1-3, в котором конденсация фракции верхнего погона содержит конденсацию фракции верхнего погона в способе двухступенчатой конденсации, содержащем стадии, на которых

частично конденсируют фракцию верхнего погона, чтобы сконденсировать и извлечь воду, как сконденсированную водную фракцию, и чтобы извлечь паровую фракцию, содержащую бутены;

конденсируют паровую фракцию, содержащую бутены, чтобы образовать фракцию продукта бутена.

7. Способ по пп. 1-3, в котором фракция верхнего погона отпарной колонны содержит менее чем 10 частей на миллион растворителя по весу.

8. Способ по пп. 1-3, в котором фракция верхнего погона отпарной колонны содержит 5 частей на миллион или менее растворителя по весу.

9. Способ по пп. 1-3, в котором фракция продукта бутена содержит менее чем 1 часть на миллион растворителя по весу.

10. Способ по п. 1, дополнительно содержащий стадии, на которых

удаляют жидкий боковой погон из отпарной колонны;

по меньшей мере частично испаряют жидкий боковой погон посредством непрямого теплообмена в первом рейболере со смесью регенерированного растворителя, извлеченной, как нижняя фракция, из отпарной колонны;

возвращают по меньшей мере частично испаренный боковой погон в отпарную колонну.

11. Способ по п. 10, дополнительно содержащий стадии, на которых

извлекают частично охлажденную смесь регенерированного растворителя из первого рейболера;

осуществляют контактирование по меньшей мере одного из (а) фракции насыщенного растворителя, как нижней фракции, из колонны для экстрактивной перегонки, и (b) одного или более жидких боковых погонов из колонны для экстрактивной перегонки посредством непрямого теплообмена во втором рейболере с частично охлажденной смесью регенерированного растворителя.

12. Способ по п. 10 или 11, предпочтительно, в котором по меньшей мере один из первого рейболера и второго рейболера представляет собой однопроходный рейболер испарительного типа.

13. Способ по любому из пп. 10-11, предпочтительно дополнительно содержащий контактирование частично охлажденной смеси регенерированного растворителя, извлеченной из по меньшей мере одного из первого рейболера и второго рейболера, посредством непрямого теплообмена со смесью углеводородов, чтобы по меньшей мере частично испарить смесь углеводородов перед контактированием.

14. Система для отделения бутенов и бутанов посредством экстрактивной перегонки с использованием полярного растворителя, причем система содержит:

колонну для экстрактивной перегонки для контактирования смеси углеводородов, содержащей бутаны и бутены, со смесью регенерированного растворителя, содержащей воду и один или более полярных растворителей для извлечения фракции насыщенного растворителя, содержащей бутены и растворитель(и), как нижнюю фракцию, и для извлечения фракции верхнего погона, содержащей бутаны;

отпарную колонну, содержащую нижнюю отпарную секцию и верхнюю промывную секцию для отделения нижней фракции и извлечения фракции верхнего погона, содержащей бутены и воду, и нижней фракции, содержащей смесь регенерированного растворителя;

систему верхнего погона отпарной колонны для конденсации фракции верхнего погона для образования водной фракции и фракции продуктов бутенов;

поточный трубопровод для подачи воды в качестве орошения к верху промывной секции отпарной колонны;

поточный трубопровод для подачи по меньшей мере части сконденсированной водной фракции между верхом и низом промывочной секции отпарной колонны в качестве вторичного орошения.

15. Система по п. 14, дополнительно содержащая систему испарения сырья для испарения смеси углеводородов выше по потоку от колонны для экстрактивной перегонки.

16. Система по любому из пп. 14-15, дополнительно содержащая поточный трубопровод для подачи нижней фракции в отпарную колонну у местоположения выше отпарной секции и ниже промывной секции.

17. Система по пп. 14-15, в которой система верхнего погона отпарной колонны содержит систему двухступенчатой конденсации, содержащую:

первый конденсатор для частичной конденсации фракции верхнего погона, чтобы сконденсировать и извлечь воду, как сконденсированную водную фракцию, и чтобы извлечь паровую фракцию, содержащую бутены;

второй конденсатор для конденсации паровой фракции, содержащей бутены, чтобы образовать фракцию продукта бутена.

18. Система по п. 14, дополнительно содержащая:

поточный трубопровод для удаления жидкого бокового погона из отпарной колонны;

первый рейболер для по меньшей мере частичного испарения жидкого бокового погона посредством непрямого теплообмена со смесью регенерированного растворителя, извлеченной, как нижняя фракция, из отпарной колонны;

поточный трубопровод для возврата по меньшей мере частично испаренного бокового погона в отпарную колонну.

19. Система по п. 18, дополнительно содержащая:

поточный трубопровод для извлечения частично охлажденной смеси регенерированного растворителя из первого рейболера;

один или более вторых рейболеров для контактирования по меньшей мере одного из (а) фракции насыщенного растворителя, как нижней фракции, из колонны для экстрактивной перегонки, и (b) одного или более жидких боковых погонов из колонны для экстрактивной перегонки посредством непрямого теплообмена с частично охлажденной смесью регенерированного растворителя.

20. Система по п. 18 или 19, предпочтительно в которой по меньшей мере один из первого рейболера и одного или более вторых рейболеров представляет собой однопроходный рейболер испарительного типа.

21. Система по любому из пп. 18,19, предпочтительно дополнительно содержащая третий рейболер для контактирования частично охлажденной смеси регенерированного растворителя, извлеченной из по меньшей мере одного из первого рейболера и второго рейболера, посредством непрямого теплообмена со смесью углеводородов, чтобы по меньшей мере частично испарять смесь углеводородов.