CN117295702A - 氧化脱氢（odh）反应器***中进料稀释的集成 - Google Patents

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Abstract

生产乙烯的***和方法，包括在ODH反应器中在氧气的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，从ODH反应器中排出流出物(至少包含乙烯、水和乙酸)，从流出物中回收热量用于处理ODH反应器的包含乙烷的进料，从流出物中回收水作为再循环水用于在进行进料的水稀释时添加到该进料中，并将氧气添加到该进料中以获得供给ODH反应器的包含乙烷、氧气和再循环水的混合进料。

Description

氧化脱氢(ODH)反应器***中进料稀释的集成
技术领域
本公开涉及用于生产乙烯的氧化脱氢(ODH)。
优先权声明
本申请要求2021年4月28日提交的美国临时申请号63/181,086的优先权，其全部内容经此引用并入本文。
背景技术
将烷烃催化氧化脱氢成相应的烯烃是蒸汽裂化的替代方案。与蒸汽裂化相反，氧化脱氢(ODH)可以在较低的温度下操作并且通常不产生焦炭。对于乙烯生产，ODH可以提供比蒸汽裂化更高的乙烯产率。ODH可以在具有用于将烷烃转化为相应烯烃的催化剂的反应容器中进行。在低级烷烃(例如乙烷)向相应的烯烃(例如乙烯)的转化中可能生成乙酸。
二氧化碳是通过人类活动排放的主要温室气体。二氧化碳(CO2)可以在各种工业和化学工厂设施中产生，包括ODH设施。在此类设施处，更有效地利用能量可以减少该设施处的CO2排放，并因此降低该设施的CO2足迹。
发明内容
一个方面涉及生产乙烯的方法，包括将水添加到乙烷中以获得混合物，使该混合物流经进料热交换器以便用来自ODH反应器的流出物的热量加热该混合物，并将氧气添加到该混合物中以获得用于ODH反应器的混合进料。该方法包括在ODH反应器中在氧气的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，并从ODH反应器排出流出物，该流出物包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。
另一方面涉及生产乙烯的方法，包括在ODH反应器中在氧气的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，其中在ODH反应器中形成乙酸，以及从ODH反应器排出包含乙烯、乙酸和水的流出物。该方法包括在闪蒸罐中将流出物分离成气体和粗乙酸，其中该气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中粗乙酸包含乙酸和水。该方法包括在乙酸洗涤器容器中从气体中移除乙酸和水，并利用从乙酸洗涤器容器排出的底部物流作为再循环水来稀释供给ODH反应器的进料。
再一方面涉及包括ODH反应器的乙烯生产***，所述ODH反应器具有ODH催化剂以便将乙烷脱氢成乙烯并排出包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和乙烷的流出物。该乙烯生产***包括闪蒸罐以便将来自ODH反应器的流出物分离成气体和粗乙酸，其中该气体包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和乙烷，并且其中该粗乙酸包含乙酸和水。该乙烯生产***包括乙酸洗涤器容器以便从气体中移除乙酸和水并排出底部物流作为再循环水，用于稀释供给ODH反应器的进料，其中该底部物流包含水和乙酸。该乙烯生产***可包括交叉热交换器以便用流出物加热再循环水，和/或交叉热交换器以接收再循环水和乙烷的混合物，以便用该流出物加热该混合物。该乙烯生产***可包括交叉热交换器以接收再循环水和氧气的混合物，以便用该流出物加热该混合物，用于进料至ODH反应器。
再一方面涉及生产乙烯的方法，包括在ODH反应器中在氧气的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，从ODH反应器中排出流出物(包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷)，从流出物中回收热量用于处理ODH反应器的包含乙烷的进料，从流出物中回收水作为再循环水用于在进行进料的水稀释时添加到该进料中，并向该进料中添加氧气以便向ODH反应器提供包含乙烷和氧气的混合进料，其中该混合进料包含作为再循环水从该流出物回收并添加到该进料中的水。
再一方面涉及生产乙烯的方法，包括从将乙烷脱氢成乙烯的ODH反应器排出流出物(包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷)。该方法包括对ODH反应器的包含乙烷的进料进行水稀释。水稀释包括将再循环水添加到乙烷中。该方法包括从流出物中回收水以提供回收的水作为再循环水以进行水稀释。该方法包括在水稀释的下游使该进料流经进料热交换器以便用流出物加热进料，并将氧气添加到该进料中以获得作为ODH反应器的混合进料的进料。
在下面的附图和描述中阐述了一种或多种实施方式的细节。其它特征和优点将由描述和附图以及由权利要求显而易见。
附图说明
图1是示出了乙烯生产***的图。
图1A是图1的乙烯生产***的乙酸单元的实施方案的图。
图2-9是乙烯生产***的实施方案的图。
图10是随惰化浓度(inerting concentration)而变的可燃度极限(flammabilitylimit)的曲线图。
图11是生产乙烯的方法的方框流程图。
各个附图中相同的附图标记和名称指示相同的元件。
具体实施方式
实施方案涉及氧化脱氢(ODH)反应器***和设施中的包括进料稀释的ODH反应器进料的集成。该集成包括能量集成和水再循环。能量集成可以包括提供来自ODH反应器流出物的热量以加热ODH反应器的进料并提供用于稀释供给ODH反应器的进料的热量。进料的稀释可以包括向进料中添加水(蒸汽)稀释剂。
用于ODH反应器进料稀释的ODH反应器***中的水再循环集成可以标记为水回收或***水循环。水再循环可包括提供从ODH反应器流出物中回收的水作为回收水或再循环水，以便作为水稀释剂添加到ODH反应器进料中。在一些实施方式中，从ODH反应器流出物中回收的水到ODH反应器进料稀释可以接近闭路水***，几乎不并入或不并入外部水用于用水稀释该进料。
本公开包括在ODH反应器中在氧气的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯。在ODH反应器中还可以形成乙酸。从ODH反应器排出的流出物至少可包含乙烯、乙酸、水、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)和未反应的乙烷。如所述那样，一些方面涉及处理ODH反应器的进料，包括向该进料中添加稀释剂(例如水)。
与蒸汽裂化生产乙烯相比，ODH反应器技术生产乙烯的优点可以是更低的CO2排放和更高的能量效率。为了进一步推进这些优点，本文中的实施方案可以涉及ODH反应器设施内的工艺集成，以便在ODH反应器***中并入工艺物流的有益利用。
ODH反应器的进料混合物通常可以至少包含乙烷和氧气。为了将进料混合物保持在可燃性条件之外(在可燃性范围(flammability envelope)之外)，可以稀释进料混合物。例如，由于在实施方案中从ODH反应器产物物流(流出物)中分离水相对简单，蒸汽或汽化水可以是有吸引力的稀释剂。
通常可以使用大量的水来稀释进料。由此，蒸发液态水以生成作为稀释剂添加到进料中的汽化水可以使用大量的热量。此外，冷却和冷凝来自ODH反应器流出物的水蒸气(其被添加到进料中)可以使用大量的冷却能力。这些是改进如下所述在进料稀释***与反应器流出物冷却、乙酸单元和乙酸洗涤之间的水和热集成的原因。集成方面的这些改进可以减少或消除对附加水供应的需要，并减少对蒸汽和冷却塔***的负荷。
可以实施闭路水***(或基本闭路)。在该回路中，可以将水添加到用于反应器的混合进料的进料中，与来自反应器流出物的乙酸一起冷凝，与乙酸分离，再循环回到乙酸洗涤器，并随后进料至进料稀释***。这可以减少或通常消除在进料稀释中对外部水供应的需要。
为了将水蒸气添加到反应器的烃进料中，实施方案可以使用例如稀释蒸汽鼓(dilution steam drum)或饱和塔。稀释蒸汽鼓在提供稀释蒸汽方面可以更直接，但是可能遗憾地依赖于更高值的热源，如中压蒸汽。在实施方式中，中压蒸汽可以替代地更好地用于例如驱动蒸汽涡轮机。饱和塔可以用水蒸气饱和烃(例如乙烷)气体和/或氧气，并利用相对较高的水循环。为了减少稀释***(包括稀释蒸汽鼓或饱和塔)的能量需求，乙烷和/或氧气也可以用在热交换器内部相对于加热介质如反应器流出物或蒸汽(例如低压蒸汽或中压蒸汽)换热的水蒸气饱和。
本公开采取了能量集成和水集成以提供蒸汽稀释剂。下面给出了九个示例性选项用于集成，以便将与乙烷/氧气进料混合的水提供至ODH反应器设施配置中。这九个选项作为实例给出。其它配置也是适用的。与作为基本案例的选项1相比，选项2-9促进能耗降低高达大于40％。选项1可以被认为是将烃饱和塔能量集成到ODH反应器设施中的基线案例。尽管在附图中描绘了单级ODH反应器(例如在入口处添加进料组分)，但是所述技术适用于其它ODH反应器配置，包括多级反应器和具有多个级间进料添加的反应器。
实施方案以及用水使乙烷(和氧气)进料饱和的配置可以涉及工艺集成，以冷却来自ODH反应器的反应器流出物并有利地从流出物中回收热量。在呈现的选项中，从该反应器排出的反应器流出物可以初始用于产生(极)高压蒸汽或使其过热，随后使流出物相对于反应器进料交叉换热以加热该反应器进料并冷却该流出物。
实施方案包括从ODH反应器排出包含乙烯、乙酸和水的流出物，通过蒸汽发生热交换器以产生蒸汽，并通过进料热交换器(交叉热交换器)以加热ODH反应器的包含乙烷的进料。如提及的那样，该流出物还可包含CO2、CO和未反应的乙烷。可以从流出物中分离粗乙酸。粗乙酸可以是流出物中的乙酸和水的大部分并被冷凝。粗乙酸可以在乙酸单元中处理以获得乙酸产物。可以将包含乙烯和未反应的乙烷(并且可以包含CO和CO2)的气体从流出物中分离并洗涤以移除乙酸和水，获得工艺气体。移除的乙酸和水通常可以是未在粗乙酸中回收的来自流出物的乙酸和水的剩余部分。在实施方式中，可以将工艺气体送至工艺气体压缩机以进一步处理获得乙烯产物。
如所示那样，为了保持在进料和ODH反应器中的乙烷-氧气混合物的可燃性范围之外，使用稀释剂。如提及的那样，汽化水或蒸汽可以用作稀释剂。基于ODH反应器的包含乙烷、氧气和水的混合进料的压力和温度，目标氧浓度可以不同。可以实施几种工艺配置方案(例如包括乙烷饱和塔、氧气饱和塔等)以便将作为稀释剂的水与乙烷和氧气混合。比较了包括不同的进料饱和方案和用ODH反应器流出物加热的热集成选项。
将进料乙烷脱氢为产物乙烯并产生副产物乙酸的ODH反应可以在例如300℃至450℃的温度下用低温ODH催化剂(例如混合金属氧化物，如MoVNbTeOx和MoVTeTaOx)进行以便以高选择性产生乙烯。该反应可涉及将氧气和乙烷以不小于0.5的化学计量比进料到ODH反应器中。这对应于乙烷-氧气混合物中33.3体积百分比(体积％)的氧气和66.6体积％的乙烷。巧合地，这可以对应于66.0体积％的乙烷的可燃性上限(UFL)，其为25℃和100千帕(kPa)。在升高的温度和压力下，并且为了保持在混合物的可燃性上限之外，乙烷-氧气混合物中允许的氧气量可以下降(减少)。例如，在300℃和500kPa下，乙烷-氧气混合物中乙烷的UFL为大约81体积％。这意味着混合物中允许的氧气浓度小于19体积％。这示出在图10中。该氧气的量小于化学计量反应的量并导致低乙烷转化率(例如在混合物中的19体积％的氧气下，乙烷转化率下降大约40％)。由于ODH反应器流出物中大量未反应的乙烷，这可能对下游C2分离器施加更高的负荷。
在升高的温度和/或压力下提高氧气对乙烷的比率的方法是向乙烷-氧气混合物中加入稀释剂。稀释剂的实例包括氮气、CO2、蒸汽、氦气(He)、氩气(Ar)、甲烷等。基于所有这些稀释剂的骤冷潜力(quenching potential)，CO2似乎是最有效的，在1600K的绝热火焰温度下骤冷因子为1.751。但是，遗憾的是，用作稀释剂的任何CO2和在反应中产生的CO2通常应从ODH产物物流中分离。这种分离例如可以用胺塔和碱性塔来进行。由于要分离的CO2的量，胺和碱性***的操作可能低效且操作起来相对昂贵。对于氮气、He、Ar或甲烷作为稀释剂的情况，稀释剂与工艺气体一起行进通过下游设备，导致设备尺寸增加。此外，分离这些气体所需的公用工程可能很高，导致高操作成本。
蒸汽具有1.259的骤冷潜力，并且可能比除CO2之外的上述其它稀释剂更有效。在将产物物流送至下游设备之前通过冷却从ODH工艺气体中移除蒸汽使得使用蒸汽作为稀释剂与其它类型的稀释剂相比具有吸引力。但是，蒸汽可能不是惰性稀释剂，如在固定床反应器单元上进行的测试和其它信息所示。蒸汽可以催化乙酸的形成。因此，减少稀释所需的量将减少其对产生的乙酸量的影响。
本文中的方面包括稀释和混合ODH反应器的进料。如提到的那样，呈现了若干选项作为实例。
在生产乙烯的ODH反应方法中的两个主要热量需求是(1)进料饱和以稀释混合进料；和(2)在乙酸(AA)单元中的溶剂回收塔，其得到AA产物物流。该方法的两个主要冷却需求可以是(1)反应器流出物冷却；和(2)冷凝来自AA单元的溶剂回收塔的塔顶物流。
能量集成和提高ODH反应器***(包括用水饱和上游进料)的整体能量效率可以降低操作费用和温室气体(如二氧化碳)的排放。公开了反应器进料饱和、乙酸回收和反应器流出物冷却的能量集成。这通常不仅可以导致ODH反应器设施总体较低的操作费用，而且还可以导致至少对蒸汽***、冷却水***和乙酸单元而言较低的资本费用。
给出了反应器进料饱和和反应器流出物冷却的能量集成的选项。下面呈现的选项1的实例可以是基本案例。呈现的其它选项通常可以与作为基线案例的选项1进行比较。但是，本技术不限于列举或表征的各种选项。相反，作为实例给出了包括选项1-9的配置的各种选项。
图1-9(选项1-9)可以相对于彼此呈现，并且一些包括相对于彼此的增量差异。对于图1-9中给定附图中描绘的文本、名称和附图标记的说明，也参见图1-9中其它附图的讨论。所有描绘的设备的讨论在每个附图的讨论中不完全重复。相反，在各个附图中，相同的附图标记和名称表示相同的要素。
图1是乙烯生产***100。所描绘的图1可以表征为用于与后续图进行比较的选项1。包括乙烷进料饱和器(乙烷饱和塔)以获得饱和乙烷，其是在水中饱和的乙烷。氧气(O2)可任选添加到饱和乙烷中。如果这样加入的话，O2可在单个添加点处加入或在多个添加点处逐步加入。该饱和乙烷进料可通过与反应器流出物或其它热源交叉换热来加热(例如过热)。因为用于使乙烷饱和的水(例如水循环)的量相对较大，图1的配置使得能够在用于乙烷饱和塔的循环水加热器处利用较低品质热源如低压(LP)蒸汽。换句话说，可以在乙烷饱和塔周围实施大的水循环，以便将循环水加热器的出口温度保持相对较低，使得LP蒸汽可以有利地用作加热介质。由此，与利用中压(MP)蒸汽进行乙烷饱和的配置相比，整个ODH反应器方法可以较不能量密集。如下所述，乙烷进料饱和器(乙烷饱和塔)可以是盘式塔或填料床塔。
乙烯生产***100包括ODH反应器102容器，其具有ODH催化剂以便将乙烷脱氢成乙烯。该反应器的操作温度可以例如为300℃至450℃。ODH反应通常可以是放热的。ODH反应器102***可以利用传热流体来控制反应器102的温度。传热流体可以用于从ODH反应器102中移除热量(或向其添加热量)。该传热流体可以是例如蒸汽、水(包括加压水或超临界水)、油或熔盐等。ODH反应器102例如可以是固定床反应器(用ODH催化剂的固定床操作)或流化床反应器(用催化剂的流化床操作)，或另一反应器类型。
在ODH反应器102中经由ODH催化剂的乙烷(C2H6)至乙烯(C2H4)的ODH反应可包括或是C2H6+0.5O2→C2H4+H2O。ODH反应器102中的附加反应可包括：
C2H6+1.5O2→CH3COOH+H2O
C2H6+2.5O2→2CO+3H2O
C2H6+3.5O2→2CO2+3H2O
C2H4+O2→CH3COOH
C2H4+2O2→2CO+2H2O
C2H4+3O2→2CO2+2H2O
CH3COOH+O2→2CO+2H2O
CH3COOH+2O2→2CO2+2H2O
CO+0.5O2→CO2
因此，除了形成的乙烯外，在ODH反应器102中还可以形成水(H2O)、乙酸(CH3COOH)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。
对于作为固定床反应器的ODH反应器，反应物可以在一端引入反应器中，并流过固定化催化剂。形成产物，并且具有该产物的流出物可以在反应器的另一端排出。固定床反应器可以具有一个或多个管(例如金属管、陶瓷管等)，每个管具有催化剂床并用于反应物的流动。对于反应器102，流动的反应物可以至少是乙烷或氧气。该管可以包括例如钢网。此外，与一个或多个管相邻的传热夹套或外部热交换器(例如进料热交换器或再循环热交换器)可以提供反应器的温度控制。上述传热流体可以流经夹套或外部热交换器。
作为流化床反应器的ODH反应器可以是(1)非循环流化床，(2)具有再生器的循环流化床，或(3)不具有再生器的循环流化床。在实施方式中，流化床反应器可以具有用于ODH催化剂的支撑件。支撑件可以是多孔结构体或分布板，并且布置在反应器的底部部分。反应物可以以一定速度向上流动通过该支撑件以流化ODH催化剂的床。反应物(例如用于反应器102的乙烷、氧气等)在与流化的催化剂接触时转化为产物(例如在反应器102中的乙烯和乙酸)。具有产物的流出物可以从反应器的上部部分排出。冷却夹套可以便于该反应器的温度控制。该流化床反应器可具有传热管、夹套或外部热交换器(例如进料热交换器或再循环回路热交换器)以便于反应器的温度控制。上述传热流体可以流经反应器管、夹套或外部热交换器。
如所示那样，ODH催化剂可以作为固定床或流化床操作。可导致将乙烷脱氢为乙烯并形成乙酸作为副产物的ODH反应的ODH催化剂可适用于本技术。低温ODH催化剂可能是有益的。可用于ODH反应器的ODH催化剂的一个实例是包含钼、钒、碲、铌和氧的低温ODH催化剂，其中钼对钒的摩尔比为1∶0.12至1∶0.49，钼对碲的摩尔比为1∶0.01至1∶0.30，钼对铌的摩尔比为1∶0.01至1∶0.30，并且氧至少以满足任何存在的金属元素的化合价的量存在。钼、钒、碲、铌的摩尔比可以通过电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)来测定。在提供在小于450℃、小于425℃或小于400℃下的ODH反应方面，该催化剂可以是低温的。
与使乙烷脱氢的ODH反应相关，形成的副产物可以是乙酸。如提到的那样，与ODH反应相关形成的还可包括水、二氧化碳和一氧化碳。由此，从ODH反应器102容器排出的流出物104可包含乙烯、乙酸、水、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。ODH反应器102的操作温度和排出的流出物104的温度可以例如为300℃至450℃。
流出物104可以通过导管引导至蒸汽发生热交换器106以便用来自流出物104的热量产生蒸汽。蒸汽发生热交换器106例如可以是管壳式热交换器或翅片式热交换器(例如具有翅片管束)等。流出物104可以通过蒸汽发生热交换器106冷却至少200℃至350℃。
水可以在蒸汽发生热交换器106中用来自流出物104的热量加热以便将水闪蒸成蒸汽。水可以是例如锅炉给水、脱矿质水或蒸汽冷凝物等。可以串联和/或并联使用超过一个蒸汽发生热交换器106。具有蒸汽发生热交换器106的蒸汽发生***可包括附加设备，如容器(例如闪蒸容器)、泵(例如锅炉给水泵)等。产生的蒸汽可以排出到蒸汽集管(或子集管)导管中或通过导管排出至使用者等等。较高压蒸汽通常比较低压蒸汽更有价值。
较高压蒸汽，如大于500磅/平方英寸表压(psig)或大于1500psig，通常可以比较低压蒸汽，如小于500psig或小于150psig更有价值。经由蒸汽发生热交换器106产生的蒸汽的压力可以是由ODH反应器102的操作温度(ODH反应温度)驱动的流出物104的温度的函数。
乙烷饱和塔110可以向ODH反应器102容器的混合进料108提供水蒸气。从乙烷饱和塔110排出的乙烷可以是水饱和的乙烷。乙烯生产***100可包括乙烷饱和塔110容器(例如塔)，以便将水蒸气并入乙烷气体112中并排出用于混合进料108的饱和乙烷114。
在实施方式中，液态水116可进入饱和塔110的上部部分，并向下流过塔110。塔110可具有与输送进入的水116的导管法兰连接或螺纹连接的入口(例如喷嘴)。乙烷气体112可进入饱和塔110的下部部分，并向上流过塔110。塔110可具有填料或塔盘以提供乙烷气体112与水116的接触级，用于将水蒸气传质到乙烷气体112中。塔110可以包括散堆填料、规整填料或塔盘(例如筛盘等)或其任意组合。
液态水120可以从乙烷饱和塔110的底部部分排出(例如作为底部物流)并经由水再循环泵122(例如离心泵)作为水进料再循环到乙烷饱和塔110。由此，乙烷饱和塔110可以具有水再循环回路。水可以在循环水加热器118(例如壳管式热交换器)中用加热介质，例如蒸汽(例如LP蒸汽)加热，以获得进入乙烷饱和塔110的液态水116(加热的)。饱和乙烷114可从乙烷饱和塔110的塔顶排出，以进料至ODH反应器102。本文中使用的术语“饱和”乙烷是指乙烷气体被水饱和。饱和乙烷114通常包含水蒸气，但几乎不包含或不包含液态水。
如所讨论的那样，使乙烷气体112饱和的水量可能相对较大。由此，可以实施通过循环加热器118循环的水的相对较大的速率以便将循环水加热器118的出口温度保持为相对较低。因此，在实施方式中，LP蒸汽可有利地在循环水加热器118处用作加热介质。
可以引导排出的饱和乙烷114(用水蒸气饱和的乙烷气体)通过进料热交换器124，进料热交换器124将作为ODH反应器102的进料的饱和乙烷114加热(过热)。饱和乙烷114可在进料热交换器124的排放处变热，用于实现乙烷114的过热(高于水饱和温度)。进料热交换器124可以是例如管壳式热交换器或板翅式热交换器。在实施方式中，进料热交换器124可以是交叉热交换器，如描绘的那样，其中流出物104加热饱和乙烷114。流出物104由此可以在进料热交换器124中冷却，例如通常冷却至少200℃至350℃。在另一些实施方式中，进料热交换器124可利用蒸汽代替流出物104作为加热介质。
氧气(O2)126可以在进料热交换器124的上游和/或在热交换器124的下游添加到饱和乙烷114中。在一些实施方式中，可以接收液态氧并将其气化为气化O2作为所述氧气。氧气126可以在单个添加点处或在多个添加点(例如2-5个添加点)处添加到饱和乙烷中。所示实施方案描绘了五个添加点。在某些实施方式中，多个添加点的原因可以是为了减少在流动的饱和乙烷114中形成氧气126的囊袋的机会。
可以将氧气126添加到输送饱和乙烷114的导管中。在实施方式中，该导管可以包括在线静态混合器，其邻近氧气126进入饱和乙烷114的添加点(在其下游)。在实施方式中，输送氧气126的导管可以经由三通管(pipe tee)或类似的管件(pipe fitting)连接到输送饱和乙烷114的导管。ODH反应器102的混合进料108可包含饱和乙烷114和氧气126。如所示那样，饱和乙烷114中的水可以是稀释剂。
流出物104从进料热交换器124经冷却器热交换器128流入闪蒸罐130。闪蒸罐130是例如具有垂直取向或水平取向的容器。在实施方式中，可以在操作中在闪蒸罐130中维持液体(例如可以主要为水的粗乙酸)的液位。
冷却器热交换器128冷却流出物104(从中移除热量)。冷却介质例如可以是冷却塔水。冷却器热交换器128例如可以是管壳式热交换器或板翅式热交换器，或另一些类型的热交换器。在实施方式中，冷却器热交换器128在例如30℃至80℃的温度下排出流出物104。冷却器热交换器128可以是冷凝器，因为流出物104中的水和乙酸可以在冷却器热交换器128中冷凝。
闪蒸罐130的操作压力可以是工艺气体的下游处理(下文中讨论)的背压的函数。闪蒸罐130的操作压力可以是流出物104的ODH反应器104排放压力的函数。闪蒸罐130的操作压力可以是与流出物104从ODH反应器102经管道和热交换器流动至闪蒸罐130和流动至下游工艺气体压缩机相关的压降的函数。
进入闪蒸罐130的流出物104的温度可以受进料热交换器124和冷却器热交换器128中流出物104的冷却量影响。作为底部物流从闪蒸罐130排出的粗乙酸132中的水量可以是进入闪蒸罐130的流出物104的温度的函数。进入闪蒸罐130的流出物104的较低温度可以在粗乙酸132中获得更多的水。这可能是因为在较低温度下在流出物104中更多的水将冷凝。粗乙酸132可以主要是水。
在实施方案中，一个方面是在冷却器热交换器128中相对于冷却水冷却ODH反应器流出物104(例如降到30℃至80℃的温度)以冷凝ODH反应器流出物104中的大部分水和乙酸。因此，因为大部分水被冷凝，在该实施方案中从闪蒸罐130排出的粗乙酸132可具有显著量的水。由此，粗乙酸132可具有低乙酸浓度，如小于1重量百分比(重量％)。取决于进入闪蒸罐130的流出物104的实施方案和温度，粗乙酸132中乙酸的浓度可以例如为0.3重量％至45重量％。
闪蒸罐130从闪蒸罐130的底部部分排出粗乙酸132。粗乙酸132包含液体乙酸和液体水。闪蒸罐130可具有在闪蒸罐130的底部部分上的出口，用于排出粗乙酸132。该出口可以是法兰喷嘴或螺纹喷嘴，其连接至导管以便将粗乙酸132从闪蒸罐130排出到该导管中。闪蒸罐130可以通过导管将粗乙酸132排出到乙酸单元132，如排出到乙酸单元132中的萃取塔。
粗乙酸132可以在乙酸单元134中处理以便从粗乙酸132中移除水136，以获得作为乙烯生产的副产物的乙酸产物138。乙酸产物138例如可具有至少99重量％的乙酸。至少一部分移除的水136可以作为水产物140回收。如下文讨论的那样(例如关于图1A)，乙酸单元134可包括用于注入溶剂以移除乙酸的萃取塔(容器)、用于处理来自萃取塔的萃余液以回收水的水汽提塔(容器)、和用于从由萃取塔排出的乙酸中移除溶剂以获得乙酸产物138的溶剂回收塔(容器)。
闪蒸罐130可以从闪蒸罐130的顶部部分排出塔顶气体142。气体142可包含水蒸气、残余乙酸蒸气和诸如乙烯、二氧化碳、一氧化碳、未反应的乙烷和其它气体的气体。其它气体可包含例如与乙烷气体112(例如在乙烷气体112的管道供应中)一起进入***100的相对少量的甲烷或丙烷。闪蒸罐130可包括闪蒸罐130的顶部部分上的出口，用于排出气体142。该出口可以是具有法兰或螺纹接头的喷嘴，以便连接到用于排出气体142的排放导管。气体142可以经排放导管流动至乙酸洗涤器144，其是容器如塔(tower)或柱(column)。
乙酸洗涤器144的目的可以是从气体142中洗涤(移除)乙酸和水。从气体142中移除的乙酸和水通常可以是来自流出物104的乙酸和水的剩余物。从气体142中移除乙酸可以在工艺气体148中产生低浓度的乙酸，因此可以允许下游处理设备(如工艺气体压缩机158)的较不严格的冶金要求(和由此较少的冶金成本)。工艺气体148中的乙酸浓度可以例如为小于百万分之100份(ppm)。
洗涤液可以是洗涤水146，其进入乙酸洗涤器144的上部部分并向下流动通过乙酸洗涤器144。洗涤器144可具有用于接收洗涤水146的入口，如喷嘴。该喷嘴例如可以是与输送进入的洗涤水146的入口导管连接的法兰或螺纹接头。泵160可以提供用于洗涤水146流动至乙酸洗涤器144的动力。进料至乙酸洗涤器144的洗涤水146可包含例如来自乙酸单元134的液态水154和来自下游工艺气体压缩机(PCG)158的水冷凝物156。PCG 158处的(一个或多个)冷凝器热交换器(在一些实例中包括级间)可以冷凝流经PCG 158(在其中被压缩)的工艺气体148中的水。
来自闪蒸罐130的气体142可进入洗涤器144容器的下部部分，并相对于洗涤水146以逆流流动方式向上流动通过洗涤器144。洗涤器144可具有与输送进入的气体142的入口导管法兰连接或螺纹连接的入口(例如喷嘴)。乙酸洗涤器144可具有填料或塔盘以提供气体142与洗涤水146的接触级，用于将水蒸气和乙酸蒸气从气体142传质到洗涤水146中。洗涤器144可包括散堆填料、规整填料或塔盘，或其任意组合。
乙酸洗涤器144可以排出工艺气体148(例如塔顶物流)用于下游处理以回收乙烯产物。工艺气体148可包含乙烯、乙烷、二氧化碳、一氧化碳、丙烷和甲烷。工艺气体148中乙烯的浓度可以例如为10摩尔百分比(摩尔％)至90摩尔％。工艺气体148通常是气体142减去在洗涤器144中从气体142中移除的乙酸蒸气和水蒸气。工艺气体148可通过洗涤器144的顶部部分上的出口喷嘴排出，并且其中喷嘴连接至排放导管。
具有从气体142中移除的乙酸蒸气和水蒸气的洗涤水146可以以底部物流的形式(通过洗涤器144的底部部分上的出口喷嘴)作为再循环水150排放到乙烷饱和塔110。再循环水150可以经导管流动至乙烷饱和塔110。再循环水泵152可以沿导管设置，以提供用于再循环水150流动的动力。再循环水150可以与来自乙烷饱和塔110的底部液态水120组合，并且作为液态水116进料经循环水加热器118流动至饱和塔110。
将再循环水150提供至乙烷饱和塔110可以完成***100中的水再循环的回路(例如闭合回路)。从该回路排出的产物水140可以作为ODH反应器102中的ODH反应中产生的水的一部分。可以将补充水添加到该回路中以解决损失或工艺扰乱(process upsets)。提供从流出物104回收的水(例如作为再循环水150)用于混合进料108稀释可以在***100中实现水集成。
从乙酸洗涤器144排出的工艺气体148可以通过下游设备162处理以便从工艺气体148中移除乙烯作为产物乙烯164。下游设备162可包括增加工艺气体148的压力的前述PCG158(例如机械压缩机)。可以处理压缩工艺气体以移除轻组分如一氧化碳和甲烷。下游设备162可包括分离乙烯与乙烷的C2分流器166。C2分流器166可以是作为具有蒸馏塔盘的蒸馏塔的容器。
在一个实施方案中，乙烯生产***100将工艺气体148送至下游设备162，但不包括下游设备162。相反，乙烯生产***100的产物是具有乙烯的中间产物工艺气体148。在另一实施方案中，乙烯生产***100包括PGC 158，其将工艺气体148作为产物排出。在再一实施方案中，乙烯生产***100包括下游工艺设备162。对于下游工艺设备162，选项1-9中的能量的讨论或分析考虑PGC 158，但通常不考虑下游设备162中的其余设备。
ODH反应器***或ODH反应器***设施可包括图1中描绘的设备(例如乙烷饱和塔110、闪蒸罐130、乙酸单元134、乙酸洗涤器144等)减去下游工艺设备162。在一些实施方式中，ODH反应器***或ODH反应器***设施可以表征为具有PGC 158，但不具有分流器蒸馏塔166。
图1的乙烯生产***100和后续图2-9的乙烯生产***可包括便于或指导乙烯生产***的操作的控制***，如流动物流的供应或排放(包括流量)和相关控制阀，操作温度和操作压力的控制，以及塔、罐、洗涤器和热交换器的控制等等。控制***可包括处理器和存储代码(例如逻辑、指令等)的存储器，所述代码由处理器执行以进行乙烯生产***的计算和指导操作。控制***可以是或包括一个或多个控制器。处理器(硬件处理器)可以是一个或多个处理器，并且每个处理器可以具有一个或多个核。(一个或多个)硬件处理器可以包括微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、控制器卡、电路板或其它电路。存储器可包括易失性存储器(例如高速缓存和随机存取存储器)、非易失性存储器(例如硬盘驱动器、固态驱动器和只读存储器)和固件。控制***可以包括台式计算机、膝上型计算机、计算机服务器、可编程逻辑控制器(PLC)、分布式计算***(DSC)、控制器、致动器或控制卡。控制器可以是存储在存储器中并由处理器执行的代码组件。控制***可以包括分布在现场的控制模块和设备。
控制***可接收规定乙烯生产***中的控制装置或其它控制组件的设定点的用户输入。控制***通常包括用于人向该控制***输入设定点和其它目标或约束的用户界面。在一些实施方式中，控制***可以计算或以其它方式确定控制装置的设定点。控制***可以通信耦合到远程计算***，该远程计算***进行计算并提供包括设定点的值的指导。在操作中，控制***可促进乙烯生产***的工艺。同样，控制***可接收规定该***中的控制组件的设定点的用户输入或计算机输入。控制***可以确定、计算和规定控制装置的设定点。所述确定可以至少部分基于乙烯生产***的操作条件，包括来自传感器和发送器的反馈信息等等。
一些实施方式可包括控制室，该控制室可以是活动中心，便于监测和控制工艺或设施。控制室可具有人机界面(HMI)，其是例如运行专用软件以提供用于控制***的用户界面的计算机。HMI可以随厂商而不同，并向用户呈现远程过程的图形版本。可以存在多个HMI控制台或工作站，具有对数据的不同访问程度。控制***还可以或替代地采用分布在***中的本地控制(例如分布式控制器、本地控制面板等)。
图1A是图1(和随后的图)的乙酸***134的实例。如讨论的那样，乙酸***134接收粗乙酸132，如来自闪蒸罐130。在所示实施方案中，乙酸单元134包括用于利用溶剂从粗乙酸132中移除乙酸的萃取塔170、用于处理来自萃取塔170的萃余液以回收水的水汽提塔172、和用于从由萃取塔170排出的乙酸中移除溶剂以获得乙酸产物138的溶剂回收塔174。同样，如讨论的那样，乙酸单元134接收粗乙酸132。粗乙酸132可以主要是水。
在所示实施方式中，将粗乙酸132进料至萃取塔170。粗乙酸132可以在萃取塔170的上部部分处引入并向下流动通过萃取塔170。
萃取塔170是通常具有垂直取向的容器。萃取塔170可以是液-液萃取塔。萃取塔170可以具有填料(散堆的或规整的)或塔盘(例如筛盘)。如果使用填料，则该填料可以是金属(例如不锈钢)或塑料。萃取塔170可包括移动内部构件(例如叶轮)以使液-液相更好地接触。
在操作中，萃取塔170利用溶剂176从粗乙酸132中萃取乙酸。溶剂176通常可以与水不混溶，并由此通常不从粗乙酸132中移除显著量的水。溶剂176可以是例如正丁醇、异丁醇、戊醇、乙酸乙酯或甲基叔丁基醚(MTBE)等。溶剂176可以在萃取塔170的底部部分处引入，并以与向下流动通过萃取塔170的粗乙酸132逆流流动的方式向上流动通过塔170。溶剂176从粗乙酸132中移除(吸收、萃取)乙酸。萃取塔170中的填料或塔盘以及移动部件可以促进乙酸向溶剂176中的传质。
包含溶剂176和从粗乙酸132中移除(吸收、萃取)的乙酸(并可以包含相对少量的水)的萃取物178通过萃取物加热器180(热交换器)从萃取塔170的塔顶排出。萃取物加热器180加热萃取物178。加热介质例如可以是蒸汽。萃取物加热器180可以是管壳式热交换器、板式热交换器或板翅式热交换器或其它类型的热交换器。将萃取物178引导至溶剂回收塔174。
萃取塔170从萃取塔170的底部部分排出萃余液184作为底部物流。萃余液184包含来自粗乙酸132的水的大部分或绝大部分(例如几乎全部)水。萃余液184主要是水。萃余液184可包含痕量的有机化合物(例如溶剂176、乙酸等)。
将萃余液184从萃取塔170排出到水汽提塔172以回收水(提高其纯度)。水汽提塔172(容器)是包括蒸馏塔盘或填料的蒸馏塔，并且可以与作为热源的再沸器热交换器(或直接蒸汽注入至底部)相关联。水汽提塔172可以与塔顶冷凝器热交换器相关联。可以使用滗析器将来自塔顶冷凝器的冷凝塔顶物流中的水相与溶剂相分离。蒸馏塔***可以包括接收器容器或回流罐以接收来自塔顶冷凝器的冷凝液体。
在操作中，水汽提塔172可以从萃余液184中分离痕量的有机化合物，并排出具有水和有机化合物的底部物流作为液态水186。水汽提塔172可以将冷凝的水蒸气和有机化合物在塔顶排出。可将水186的一部分作为水产物140向前送。水186的另一部分154可以用作用于乙酸洗涤器144的洗涤水146。
溶剂回收塔174接收来自萃取物加热器180的萃取物178。溶剂回收塔174可以是蒸馏塔，其将溶剂176与萃取物178分离以获得乙酸产物138。可以将分离的溶剂178送至萃取塔170。该蒸馏塔是具有蒸馏塔盘或填料的容器，并与再沸器热交换器和塔顶冷凝器热交换器(和分离水-溶剂相的滗析器)一起操作。
萃取物178可以作为溶剂回收塔174的侧线进料(例如上部部分)引入。乙酸产物138可以是从溶剂回收塔174排出的底部物流。溶剂176可以从溶剂回收塔174的塔顶排出并随后冷凝。
图2是与图1的乙烯生产***100相同或相似的乙烯生产***200，但增加了氧饱和塔202(氧气饱和塔)。图2可以表征为选项2。对于图2中描绘的设备和附图标记的描述，也参见图1的讨论。
氧气饱和塔202和乙烷饱和塔110可以共享来自乙酸洗涤器144的再循环水150作为进料。再循环水150的一部分204可(经由再循环水泵152)与底部水120组合作为液态水116通过循环水加热器118提供到乙烷饱和塔110。再循环水150的另一部分206可(经由再循环水泵152)与来自氧气饱和塔202的底部水208组合作为通过循环水加热器212进料的液态水210提供到氧(O2)饱和塔202。
在包括氧气饱和塔202的所示实施方案中，在两个饱和塔110、202之间分担并入混合进料108(用于饱和(saturating)或饱和(saturation))中的水的负荷。这也可以降低循环水加热器118、212处的水循环速率和LP蒸汽需求的质量，并与选项1中的循环水加热器118相比降低从循环水加热器118、212排出的循环水的温度。参见例如表1，其中与较高压力70psig下的LP蒸汽相比，对选项2实施较低压力60psig下的LP蒸汽。这使得与选项1相比选项2的循环水的温度更低。氧气饱和塔202(氧气进料饱和器)可以是盘式塔或填料床塔。
氧气饱和塔202可以接收氧气126(供应)并向ODH反应器102容器的混合进料108提供饱和氧气214(用水饱和)。乙烯生产***100可包括氧气饱和塔202容器(例如塔)以便将水蒸气并入氧气126中并排出用于混合进料108的饱和氧气214。
在实施方式中，液态水210可进入饱和塔202的上部部分并向下流动通过塔202。塔202可具有与输送进入的水210的导管法兰连接或螺纹连接的入口(例如喷嘴)。氧气126可进入饱和塔202的下部部分并向上流动通过塔202。塔202可具有填料或塔盘以提供氧气126与水210的接触级，用于将水蒸气传质到氧气126中。塔202可包括散堆填料、规整填料或塔盘(例如筛盘等)或其任意组合。
液态水208可从氧气饱和塔202的底部部分排出(例如作为底部物流)并经由水循环(再循环)泵216(例如离心泵)作为水进料循环(再循环)至氧气饱和塔202。由此，氧气饱和塔202可具有水再循环回路。如所述那样，底部液态水208可以与再循环水150的部分206组合，以获得引入氧气饱和塔202的上部部分中的液态水210。
进料液态水210可在循环水加热器212中用加热介质如蒸汽(例如LP蒸汽)加热以获得进入氧气饱和塔202的液态水210(加热的)。循环水加热器212是热交换器，如管壳式热交换器或板翅式热交换器等。饱和氧气214可以从氧气饱和塔202的塔顶排出，以进料至ODH反应器102。“饱和”氧或“饱和”氧气是指氧气被水(水蒸气)饱和并由此处于水饱和。饱和氧气214包含水蒸气，但几乎不包含或不包含液态水。
图3是与图2的乙烯生产***200相同或相似的乙烯生产***300，但具有乙烷交叉热交换器302和氧交叉热交换器304以及用于部分饱和的相关水添加。图3可以标记为选项3。对于图3中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见图1和2的讨论。
由于从反应器流出物104中回收大量的热，包括乙烷交叉热交换器302和氧交叉热交换器304可以有益地导致在饱和塔110、202的相应循环水加热器118、212处较少的LP蒸汽需求。由于经由交叉热交换器302、304从反应器流出物中回收热量(反应器流出物的冷却)，还可以减少设施冷却水需求(例如减少对冷却塔的负荷)。交叉热交换器302、304可以各自是热交换器，如在任一侧上具有热源和冷源(heat sink)的板式(和翅片式)热交换器或管壳式热交换器。
在操作中，乙烷交叉热交换器302加热乙烷气体112和再循环水308的混合物306。再循环水308可以是来自乙酸洗涤器144的底部的再循环水150的一部分。乙烷交叉热交换器302下游的混合物306(加热的)可以标记为部分饱和的乙烷，其进料至乙烷饱和塔110。因此，代替如图1和2中那样将乙烷气体112直接进料至乙烷饱和塔110，在引入至乙烷饱和塔110之前，先用再循环水308部分饱和乙烷气体112。
氧交叉热交换器304加热氧气126和再循环水312的混合物310。再循环水312可以是来自乙酸洗涤器144的底部的再循环水150的另一部分。再循环水150的剩余部分314可以进料至乙烷饱和塔110和氧气饱和塔202(分别作为部分204和206)，如描绘的那样。氧交叉热交换器下游的混合物310(加热的)可以标记为部分饱和氧，其进料至氧气饱和塔202以便用水饱和氧气。由此，代替如图2中那样将氧气126直接进料至氧气饱和塔202，在引入至氧气饱和塔202之前，先用再循环水312部分饱和氧气126。
乙烷交叉热交换器302和氧交叉热交换器304可以各自是管壳式热交换器、板式热交换器或板翅式热交换器或其它类型的热交换器。乙烷交叉热交换器302和氧交叉热交换器304可以如描绘的那样串联或并联地利用流出物104作为加热介质。
在所示实施方式中，乙烷交叉热交换器302和氧交叉热交换器304接收进料热交换器124下游的流出物104。将流出物104的一部分316进料至乙烷交叉热交换器302。将流出物104的剩余部分318进料至氧交叉热交换器304。流出物104可以例如经由三通管或其它管件分成部分316和318。由此，输送流出物104的导管可以分别排出到输送部分316和318的两个导管。控制阀(例如流量控制阀)可以设置在两个导管中的一个上。用于将流出物104分成部分316和318的其它布置或配置是适用的。
在下游，可以将流出物104的部分316和318组合以获得通过乙烷交叉热交换器302和氧交叉热交换器304冷却的向前送的流出物104。部分316和318可在冷却器热交换器128的上游组合(如箭头320处所指示的)。流出物104(冷却的)可经冷却器热交换器128(用于附加冷却)流动至闪蒸罐130。
两个并联的交叉热交换器302和304的并入提供了冷却流出物，并因此与选项1和2相比减少了用于冷却流出物104的冷却水需求(例如减少了在冷却器热交换器128处的冷却塔水的需求)。此外，增加两个并联的交叉热交换器302和304从流出物104回收热量用于进料饱和(例如用于乙烷气体112和氧气126的水饱和，并由此用于用水稀释混合进料108)。因此，与选项2相比，可以减少用于进料饱和的蒸汽消耗(例如在循环水加热器118、212处的LP蒸汽)。但是，在ODH反应器102与PGC 158之间增加两个并联的交叉热交换器302和304可以导致PGC 158的较低的吸入压力，并由此与选项1和2相比导致较高的PGC 158功率消耗。
图4是与图3的乙烯生产***300相同或相似的乙烯生产***400，但没有氧气饱和塔202。图4可以标记为选项4。对于图4中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见前述附图的讨论。
与选项3相比，消除氧(O2)饱和塔202可以简化乙烯生产***。但是，在循环水加热器118处对乙烷饱和塔110的LP蒸汽需求的质量可高于选项2和3。
再循环水150的剩余部分314可以进料至乙烷饱和塔110中。再循环水150的剩余部分314可以等于部分204(图2-3)，而没有用于氧气饱和的部分206或氧气饱和塔202。
在图4中，氧交叉热交换器304加热氧气126和再循环水312的混合物310，如图3中那样。但是，在图4中，将加热的混合物310(部分饱和的氧气)添加到输送饱和乙烷114的导管中(而不是如图3中那样进料至氧气饱和塔202中)。
此外，与图1相比，不同于图1中那样将氧气126直接添加到饱和乙烷114中，而是在引入至输送饱和乙烷114的导管之前，先经由氧交叉热交换器304用再循环水312部分饱和图4中的氧气126。
可将加热的混合物310(部分饱和的氧)在单个添加点处或在多个添加点(例如2-5个添加点)处添加至饱和乙烷114。可将加热的混合物310在进料热交换器124的上游和/或下游添加至饱和乙烷114中。饱和乙烷114和混合物310的组合(通过交叉热交换器304加热)可以是引入至ODH反应器102容器的混合进料108。
图5是与图4的乙烯生产***400相同或相似的乙烯生产***500，但添加了再循环水交叉热交换器502以便用反应器流出物104加热再循环水150的剩余部分314。图5可以标记为选项5。对于图5中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见先前附图的讨论。
再循环水交叉热交换器502加热(用流出物104作为加热介质)进料至乙烷饱和塔110的再循环水150的剩余部分314。由此，再循环水交叉热交换器502预热送至乙烷饱和塔110(乙烷进料饱和器)的再循环水。再循环水交叉热交换器502进一步增加了从反应器流出物104的热回收。与选项4相比，利用再循环水交叉热交换器502减少了用于进料饱和的蒸汽需求和用于反应器流出物104冷却的冷却水需求。如交叉热交换器302、304那样，再循环水交叉热交换器502例如可以是板式(和翅片式)热交换器或管壳式热交换器，其中冷源和热源分别在任一侧。在所示实施方案中，再循环水交叉热交换器502沿流出物104流可操作地设置在交叉热交换器302、304的下游和冷却器热交换器128的上游。
如讨论的那样，再循环水150是从乙酸洗涤器144排出的底部物流。再循环水150的部分308和312分别用于部分饱和乙烷气体112和氧气126，如图4中所进行的那样。但是，将剩余的再循环水150作为剩余部分314通过再循环水交叉热交换器502(在传送通过循环水加热器118之前)在通向循环水加热器118的路径中引导至乙烷饱和塔110。
如所示那样，交叉热交换器302、304和502可以是管壳式热交换器、板式热交换器或板翅式热交换器或其它类型的热交换器。此外，大体上如本文中讨论的交叉热交换器那样，***500可以配置成将加热介质和冷却介质分别引导通过交叉热交换器的任一侧。例如，作为管壳式热交换器的交叉热交换器可以配置成使得加热介质(用于交叉热交换器502的流出物104)流过管(管束)且冷却介质(用于交叉热交换器502的再循环水的剩余部分314)流过壳。或者，交叉热交换器可以配置成使得加热介质流过管且冷却介质流过壳。
同样如所示那样，与图4(选项4)相比，采用再循环水交叉热交换器502可进一步减少用于乙烷饱和的蒸汽消耗(例如在循环水加热器118处的LP蒸汽)。与选项4相比，添加再循环水交叉热交换器502还可以进一步减少在冷却器热交换器128处用于冷却流出物104的冷却水需求。然而，添加流出物104流过的另一热交换器(再循环水交叉热交换器502)可提高ODH反应器102与PGC 158之间的压降，这可导致PGC 158的更多功率需求。
图6是与图5的乙烯生产***500相同或相似的乙烯生产***600，但包括乙烷饱和器热交换器602和氧(O2)饱和器热交换器604。与图5相比，乙烷饱和器热交换器602代替了乙烷饱和塔110。图6可以表征为选项6。对于图6中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见先前附图的讨论。
乙烷饱和器热交换器602和氧饱和器热交换器604可以各自例如是板式(和翅片式)热交换器或管壳式热交换器。冷源(这里是工艺物流)和热源(公用工程加热介质)可分别流过热交换器的任一侧。工艺侧和公用工程侧可以是热交换器的任一侧。
对于乙烷饱和器热交换器602，冷源(与再循环水的部分204组合的经加热混合物306)和热源(例如LP蒸汽)可分别流过乙烷饱和器热交换器602的任一侧。对于氧饱和器热交换器604，冷源(与再循环水的部分206组合的经加热混合物310)和热源(例如LP蒸汽)可分别流过氧饱和器热交换器604的任一侧。
乙烷饱和器热交换器602代替乙烷饱和塔110和相关的水循环泵122和循环水加热器118。使用乙烷饱和器热交换器602代替乙烷饱和塔110以便进一步用水(再循环水)加热和饱和经加热混合物306，所述经加热混合物306是用水(再循环水)部分饱和的乙烷气体。因此，可以消除包括塔110、水循环泵122和循环水加热器118的乙烷饱和塔110***。由此，与选项5相比，选项6可以更直接和节能。
如讨论的那样，用于饱和进料的再循环水的主要进入流可以是作为从乙酸洗涤器144排出的底部物流的总再循环水150。在图6中，再循环水150的部分308和312分别用于部分饱和乙烷气体112和氧气126，如在图4和5中进行的那样。再循环水150的剩余部分314如图5中那样流过再循环水交叉热交换器502，但在图6中，加热的剩余部分314作为再循环水提供至乙烷饱和器热交换器602和氧饱和器热交换器604。特别地，将再循环水150的剩余部分314的部分204提供至乙烷饱和器热交换器602。将剩余部分314的部分206提供至氧饱和器热交换器604。
部分204与引导通过乙烷饱和器热交换器602的经加热混合物306(用水部分饱和的乙烷气体)组合以获得饱和乙烷114。乙烷饱和器热交换器602利用加热介质(例如LP蒸汽)将液体-水部分206加热和蒸发成水蒸气，以便用水饱和(例如完全饱和)经加热混合物306，从而排出饱和乙烷114。如在先前的附图中那样，将饱和乙烷114引导通过进料热交换器124，并以混合进料108的形式进入ODH反应器102。
再循环水150的剩余部分314的部分206在通过氧饱和器热交换器604的路线中与经加热混合物310(用水部分饱和的氧气)组合。在氧饱和器热交换器604中加热(例如经由LP蒸汽)的组合流作为饱和氧气214从热交换器排出。饱和氧气214可以与从图2-3中的氧气饱和塔202的塔顶排出的饱和氧气214相同或相似。在图6中，没有采用氧气饱和塔202。饱和氧气214是用水蒸气饱和(例如完全饱和)的氧气。如在图2-3中那样，将饱和氧气214添加到饱和乙烷114中并以混合进料108的形式引入至ODH反应器102中。
图7是与图6的乙烯生产***600相同或相似的乙烯生产***700，但没有氧饱和器热交换器604。图7可以表征为选项7。对于图7中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见先前附图的讨论。选项7与选项6没有很大不同，但在没有氧饱和器热交换器604方面可以认为略微更直接。选项7和选项6在设施处的供应蒸汽***方面的加热需求可以是类似的。
如所示那样，乙烯生产***700不包括使氧进料完全饱和以便添加到饱和乙烷114中的(图6的)氧饱和器热交换器604。***700也不包括氧气饱和塔202(图2-3)。由此，如就图4所讨论的那样，将从氧交叉热交换器304排出的经加热混合物310(用水部分饱和的氧气126)添加到用于混合进料108的饱和乙烷114中。
将在再循环水交叉热交换器502(如图5和图6中的那样)中加热的再循环水150的剩余部分314提供至乙烷饱和器热交换器602以便完全饱和混合物306(用水部分饱和的乙烷气体112)，获得饱和乙烷114。再循环水150的剩余部分314没有如图6中那样分成部分204和206，因为在图7中没有氧饱和器热交换器604。
图8是与图7的乙烯生产***700相同或相似的乙烯生产***800，但包括稀释蒸汽鼓802且没有乙烯饱和器热交换器602。图8可以标记为选项8。对于图8中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见先前附图的讨论。
稀释蒸汽(DS)鼓802提供稀释蒸汽，以便用水完全饱和乙烷和O2二者。特别地，DS鼓802提供稀释蒸汽用于添加到经加热混合物306(部分饱和的乙烷)中以获得饱和乙烷114。DS鼓802提供稀释蒸汽以便添加到加热的混合物310(部分饱和的氧气)中以获得饱和氧气214。如讨论的那样，将饱和氧气214添加到饱和乙烷114中以获得进料至ODH反应器102的混合进料108。
在图8中，如就图4-7所述的那样，再循环水的部分308和312分别用于部分饱和乙烷交叉热交换器302和氧交叉热交换器304中的乙烷气体112和氧气126。在图8中，再循环水150的剩余部分314通过再循环水交叉热交换器502送至DS鼓802。由此，经由在再循环水交叉热交换器502中加热再循环水150的剩余部分314，从反应器流出物104中回收热量到DS鼓802。
DS鼓802是可具有水平取向或垂直取向的容器。DS鼓802可具有容器入口喷嘴以便将再循环水150的剩余部分314接收到DS鼓802容器中。在操作中，例如经由液位控制器在DS鼓802中保持水的液位。液位控制器可包括来自DS鼓802的底部部分的排放导管上的液位控制阀、位于DS鼓802容器处的液位传感器、用于向控制***指示由液位传感器测得的液位的仪表变送器、以及控制***中的控制逻辑，该控制逻辑用于控制液位控制阀以将液位保持在设定点。DS鼓802中的操作温度例如可以为135℃至175℃。
在操作中，液态水在DS鼓802中闪蒸(蒸发)并作为蒸汽从DS鼓802的塔顶排出。在循环(再循环)水810中进入DS鼓802的任何水蒸气(蒸汽)也在塔顶在排出的蒸汽物流中排出。从DS鼓802的塔顶排出的蒸汽是稀释蒸汽，并且可以是饱和蒸汽(或略高于饱和温度)。DS鼓802可在DS鼓802的上部部分或顶部部分上具有容器出口喷嘴，用于排出饱和稀释蒸汽。稀释蒸汽(例如饱和的稀释蒸汽或接近饱和)可排出到导管中以流经过热器804。
稀释蒸汽可在使用该稀释蒸汽作为稀释剂之前流经过热器804。过热器804可以是热交换器，如管壳式热交换器或板翅式热交换器。过热器804利用蒸汽(例如MP蒸汽)作为加热介质将稀释蒸汽加热到饱和温度以上，以获得作为过热蒸汽的稀释蒸汽。
在所示实施方案中，过热稀释蒸汽可以分(分流)成进入两个相应导管的两个部分806和808。将过热稀释蒸汽的部分806添加到经加热混合物306(部分饱和的乙烷)中以获得饱和乙烷114。例如，过热稀释蒸汽的部分806可流经过热器804下游的导管并添加(例如经由三通管或其它管件)到输送来自乙烷交叉热交换器302的经加热混合物306的导管中。
将过热稀释蒸汽的部分808添加到经加热混合物310(部分饱和的氧气)中以获得饱和氧气214。例如，过热稀释蒸汽的部分808可流经过热器804下游的导管并添加(例如经由三通管或其它管件)到输送来自乙烷交叉热交换器304的经加热混合物310的导管中。
液态水810可从DS鼓802的底部部分排出到排放导管中。前述液位控制阀可以沿排放导管设置。如下文讨论的那样，液态水810可循环(例如经由热虹吸管、泵等)回到DS鼓802中。
在一些实施方式中，如附图标记816所指示的，可以将从DS鼓802排出的液态水810(或液态水810的滑流(slipstream))送至排污装置(例如下水道)以防止或减少DS鼓802中杂质(例如固体)的积聚。排污可以是间歇的。
液态水810可以循环(例如经由热虹吸管)回到DS鼓802，并在循环回路中在DS发生器812中加热。水810的蒸发可以在包括DS发生器812的循环回路中发生。由此，在循环回路中通过的水810流可以是液态水和蒸汽(水蒸气)的两相流。水810可流经DS发生器812回到DS鼓802。DS发生器812可以是热交换器，如管壳式热交换器或板翅式热交换器。加热介质可以是例如MP蒸汽814。在一些实施方案中，MP蒸汽814除了作为热交换器的公用工程侧流体外还可以在DS发生器814处注入到循环水810中。
DS鼓802可具有入口喷嘴以便通过导管从DS发生器812接收循环液态水810。在DS发生器812中可以生成部分蒸汽。如上所述，在某些实施方式中，水810的一部分蒸发可以发生在循环管道和DS发生器812中。因此，循环液态水810可包含DS发生器812下游的水蒸气，并由此为两相流。
如在选项8中的稀释蒸汽的配置可以是将水(用于稀释)添加到进料(乙烷和氧气)中以获得混合进料108的直接技术。但是，选项8中的该技术可利用比选项1-7更高价值的蒸汽以用于进料饱和。例如，与先前的(例如在用于乙烷饱和塔的循环水加热器118处)采用LP蒸汽的选项相比，选项8可采用MP蒸汽814(在DS发生器812处)。然而，选项8可以有益地从反应器流出物104中回收大量热量。在实施方式中，选项8与选项1和2相比就能量而言可能是更好的选项。
图9是与图8的乙烯生产***800相同或相似的乙烯生产***900，但没有乙烷交叉热交换器302和氧交叉热交换器304。图9可以标记为选项9。对于图9中描绘的文本、名称和附图标记的描述，也参见先前附图的讨论。
将过热稀释蒸汽的部分806添加到乙烷气体112中以获得饱和乙烷114。部分806可经由导管输送，并例如添加到输送乙烷气体112的导管中。管件(例如三通管)可用于两个导管的搭接(tie-in)。相对于选项8中的部分806的流量，选项9中的部分806的流量可以更大，因为选项9不使用乙烷交叉热交换器302，在所述乙烷交叉热交换器302中再循环水并入乙烷气体中用于稀释，获得部分饱和。
将过热稀释蒸汽的部分808添加到氧气126中以产生饱和氧气214。部分808可经由导管输送，并添加到例如输送氧气126的导管中。管件(例如三通管)可用于两个导管的搭接。如讨论的那样，将饱和氧气214添加到饱和乙烷114中以获得进料至ODH反应器102的混合进料108。相对于选项8中的部分808的流量，选项9中的部分808的流量可以更大，因为选项9不使用氧交叉热交换器304，在所述氧交叉热交换器304中再循环水并入氧气中用于稀释，获得部分饱和。
再循环水150(例如作为来自乙酸洗涤器144的底部物流)通过再循环水交叉热交换器502进料至DS鼓802。再循环水交叉热交换器502用反应器流出物104作为加热介质加热再循环水150。由此，有益地从流出物104回收热量至DS鼓802。
选项9采用直接的方法来用水稀释混合进料108。但是，与选项1相比，在实施方式中使用MP蒸汽可以抵消用于能量集成的来自反应器流出物104的热回收。
可以理解的是，相对图1-9讨论的容器和热交换器可以具有至少一个入口(例如喷嘴)，其与入口导管法兰连接或螺纹连接，以及至少一个出口(例如喷嘴)，其与出口导管法兰连接或螺纹连接。
可以使用多于一个的ODH反应器102，包括串联和/或并联。尽管将ODH反应器102描绘为单级反应器，例如，所有进料组分(混合进料108)在反应器的入口处添加，但是描述的方法可适用于其它反应器配置，包括多级反应器和具有多个级间进料添加的反应器。
产生或利用的蒸汽可以是低压(LP)蒸汽(例如150psig或更小)、中压(MP)蒸汽(例如在150psig至500psig的范围内)、高压(HP)蒸汽(例如500psig或更大)或极高压(VHP)蒸汽(例如1500psig或更大)等等。同样，在蒸汽发生器106处，HP蒸汽或VHP蒸汽的产生通常可以比产生MP蒸汽或LP蒸汽更有价值，并由此改善了乙烯生产***100的经济性。蒸汽可以有不同的应用。由消费者或接收蒸汽的消费者对蒸汽的使用可取决于蒸汽的压力或品质。在一些实施方式中，所产生的蒸汽的较高蒸汽压力可在设施或工厂内的蒸汽集成中提供更多的多样性。例如，HP蒸汽可用于为连接到压缩机上的涡轮提供动力，而LP蒸汽通常用于加热目的等等。如对一些进料稀释实施方案所讨论的那样，可以采用MP蒸汽，其是比LP蒸汽价值更高的蒸汽。LP蒸汽和MP蒸汽的来源可以包括例如抽汽式涡轮机或用于HP或VHP蒸汽的减压阀。
如所示那样，ODH反应器102可以是固定床反应器(例如管式固定床反应器)、流化床反应器、沸腾床反应器或热交换器型反应器等。固定床反应器可以具有填充有催化剂粒料作为催化剂床的(一个或多个)圆柱形管。在操作中，反应物流过床并转化为产物。反应器中的催化剂可以是一个大床、几个水平床、几个平行填充管或在它们自己的壳中的多个床等。
流化床反应器可以是一种容器，其中流体以足够的速度通过固体粒状催化剂(例如球形或颗粒形状)以悬浮固体催化剂并使固体催化剂表现得像流体一样。在实施方式中，流化床反应器可以具有用于催化剂的支撑件。支撑件可以是多孔结构体或分配板，并且布置在反应器的底部部分中。反应物可以以使催化剂床流化的速度向上流动通过支撑件(例如催化剂上升并开始以流化方式旋转)。流化床反应器具有再循环操作模式。
该技术可以包括将ODH反应器102的操作温度保持在小于450℃、小于425℃或小于400℃。对于操作压力，反应器102入口压力可以小于80磅/平方英寸表压(psig)，或小于70psig。每个反应器的反应器入口压力可以在1psig至80psig的范围内，或在5psig至75psig的范围内。在作为管式固定床反应器的反应器102的实施方案中，反应器102的其它操作条件可以是200小时-1至25,000小时-1的气时空速(GHSV)和至少5厘米/秒(cm/sec)的通过反应器的进料的线速度范围。
图10是乙烷气体、氧气(O2)和水蒸气(蒸汽)的混合物的可燃性图1000。水是作为惰化组分的稀释剂。可燃性图1000是混合物中O2的以摩尔百分比(摩尔％)为单位的可燃度极限vs作为混合物中水的摩尔％的惰化浓度的曲线图。曲线(线)1002是混合物的可燃度下限(摩尔％O2)，作为O2浓度(摩尔％O2)相对于惰化浓度(摩尔％水)的函数。曲线(线)1004是混合物的可燃度上限，作为O2浓度相对于惰化浓度的函数。曲线1002与曲线1004之间的区域可标记为乙烷、O2与水的混合物的可燃性区域(可燃性范围)。曲线(虚线)1006是与乙烷浓度相对于惰化浓度为化学计量关系的O2浓度。最后，如图1000所示，可燃性范围在包含稀释剂(例如水)的情况下在温度和压力下变窄。如讨论的那样，可以将水添加到ODH反应器的进料中，以使进料管线和ODH反应器中进料的可燃性范围变窄(并将进料保持在可燃性范围之外)。特别地，包含水调节了乙烷和氧气的浓度，以使混合物处于可燃性范围之外。
下面是关于选项1-9和类似选项的实施方式的注释。首先，该技术的目标可以为例如比极限氧浓度(LOC)低0.5摩尔％至6摩尔％的O2浓度。换句话说，在供给ODH反应器的混合进料中的目标O2摩尔％可以是例如LOC减去给定温度和压力下混合进料中的值(例如在0.5摩尔％至6摩尔％的范围内)。这可以便于进料在从氧气与乙烷在进料导管中的混合开始直到将混合进料引入至ODH反应器期间均保持在可燃性区域之外。
第二，在输送进料的导管中将O2逐渐添加(换句话说，经多个添加点)到ODH反应器进料(其包含乙烷)中可以减少进料突然和暂时进入可燃性区域的机会或可能性。
第三，可以使用水的封闭循环(或基本封闭循环)来供应用于稀释反应器进料的水。这可能意味着来自反应器流出物的冷凝的粗乙酸(AA)混合物在AA单元中处理以便从粗AA混合物中分离水。一部分分离的水与来自工艺气体压缩机区的冷凝水一起用于在洗涤塔(乙酸洗涤器)中进一步洗涤AA。塔底的水再循环返回以稀释供给ODH反应器的混合进料。相比之下，来自AA单元的采出水可以直接用作用于稀释的水的来源。但是，通常应找到或规定来自AA洗涤器底部的水的去处(accommodation)。如果将来自AA洗涤器底部的水送至AA单元，这将显著增加AA单元的负荷。如果将来自AA洗涤器底部的水送至下水道，这将增加废水处理***的负荷。因此，包括来自AA洗涤器底部的水的闭路水***可能是稀释供给反应器的进料的有益技术。最后，对于从AA单元排出的水产物的水质量平衡，水产物可以至少作为ODH反应器中的ODH反应中形成的水的一部分。
第四，利用乙烷饱和器(例如塔或热交换器)可允许利用较低热品质来源(例如LP蒸汽)而不是DS鼓选项中通常使用的较高热品质来源(例如MP蒸汽)。这样，当HP或VHP蒸汽送入涡轮机以运行该设施的压缩机时，可以从ODH反应器和锅炉的所产生的高压(HP)或极高压(VHP)蒸汽中获得更多的功率。作为一个实例(数值仅是实例并且可以不同或变化)，经过涡轮机并作为LP蒸汽提取的1000千克/小时(kg/hr)的VHP可以产生145千瓦(kW)的功率。相比之下，经过涡轮机并作为MP蒸汽提取的1000kg/hr的VHP可以产生105kW的功率。这意味着，为了在提取MP蒸汽时获得类似的145kW的功率，比在该假设的实例中提取LP蒸汽时多消耗大约40％的VHP蒸汽。LP蒸汽和MP蒸汽的来源可包括例如抽汽式涡轮机或用于HP或VHP蒸汽的减压阀。
第五，ODH反应器***(其可以包括进料处理和流出物处理)的显著的热需求在进料稀释区域中。要添加到混合进料中的大量水的蒸发使用了显著量的热。此外，冷却和冷凝来自反应器流出物的添加水利用了相当大的冷却能力。在实施方案中，进料稀释***和反应器流出物冷却之间的热集成可以有益地降低对ODH反应器设施中蒸汽和冷却塔***的负荷。
第六，使用热交换器(例如如在选项6和7中)以便在不使用饱和器塔的情况下饱和进料可以是一种有益的能量方法。与饱和塔一样，饱和器热交换器可利用低价值热源(例如LP蒸汽)。但是，在不向产生高功率消耗的饱和塔泵送相对大流量(例如10,000mg/hr)的水(循环水)的情况下，可以利用饱和器热交换器实施进料饱和。
最后，实施稀释蒸汽鼓可导致选项1-9的最直接或更简单的技术或方法以提供稀释。但是，采用稀释蒸汽鼓(如在选项8和9中)比用于提供稀释的其它选项利用更高价值的热源，如MP蒸汽。
可以大体上比较选项1-9的ODH反应器进料饱和与经由ODH反应器流出物冷却的热回收的能量集成，并考虑乙酸回收。表1呈现了选项1-9在能量集成方面的模拟结果。在表1中，选项1用作用于比较的基础案例。换句话说，选项2-9可以与作为基础案例的选项1进行比较。
开发并用AspenV10进行了工艺模拟。SR-POLAR状态方程用于模拟。对于模拟，在465千帕斯卡(kPa)下将进入ODH反应器102的进料入口温度(混合进料108)保持低于310℃，并且为了在可燃性区域之外，使进入反应器102的混合进料108中的氧浓度目标为10体积百分比(体积％)。混合进料108物流中的氧与乙烷的摩尔比为0.62。供给反应器102的总水含量为74体积％，这需要在反应器102之前加热以蒸发水，并且在反应器102之后冷却以冷凝水。表1显示了基于不同能量集成方面和策略，选项2-9相对于选项1对加热、冷却和功率的影响。本技术的其它方面落在这些示例结果之外。
表1.选项1-9的比较
以下基于工艺模拟的评述和表1中列出的结果作为实例给出。
选项1利用高的水循环和大量70psig下的LP蒸汽来稀释混合进料。选项1利用大量冷却水冷却反应器流出物。
选项2具有两个饱和塔，但相对于选项1，每个饱和器的水循环更少，这导致相同量但在60psig下的蒸汽。但是，选项2具有比选项1相对更高的冷却水需求。
选项3具有两个饱和塔，但具有来自反应器流出物的热回收模式。与选项1相比，选项3利用60psig下的LP蒸汽。但是，选项3对水循环没有太多的额外影响。选项3中的LP蒸汽需求比选项1小31％，并且与选项1相比冷却水需求减少21％。
选项4具有与选项3相对相同的能量结果，但是用一个饱和塔(用于乙烷进料)代替两个饱和塔，使得选项3更直接或更简单。但是，使用70psig下的LP蒸汽用于进料饱和，并且这导致与选项3相比更少的水循环。
与选项4相比，选项5包括附加的热交换器。与选项4相比，附加的热交换器预热用于乙烷饱和塔的再循环水。LP蒸汽需求比选项1少37％，与选项1相比冷却水需求减少29％。
选项6使用两个热交换器以便用60psig下的LP蒸汽完全饱和乙烷和氧气进料。这通常消除了对一个或多个饱和塔和相关的一个或多个塔水循环泵的需要。LP蒸汽需求比选项1少37％，与选项1相比冷却水需求减少25％。
选项7使用一个热交换器以完全饱和乙烷进料。由此，与选项6相比，热交换器可以大于用于乙烷部分饱和的热交换器和随后用于乙烷完全饱和的热交换器。但是，与采用乙烷饱和塔来完全饱和乙烷相比，使用热交换器以便用水完全饱和乙烷进料意味着更少的设备总量。LP蒸汽需求比选项1少37％，与选项1相比冷却水需求减少29％。
选项8是使用稀释蒸汽发生***稀释混合进料的最简单方式之一。这利用200psig下的MP蒸汽。MP蒸汽需求比选项1的LP蒸汽少34％，与选项1相比冷却需求减少24％。
选项9可以表征为选项1-9中用于稀释混合进料的最简单的技术。选项9类似于选项8，但除去了使用反应器流出物的乙烷和氧气进料的两个部分饱和器。MP蒸汽需求比选项1(LP蒸汽)少20％，与选项1相比冷却水需求减少12％。
图11是生产乙烯的方法1100。在方框1102处，该方法包括在ODH反应器中在氧气的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯。ODH反应器例如可以是固定床反应器或流化床反应器。乙酸可以在ODH反应器中作为将乙烷脱氢成乙烯的ODH反应的副产物而产生。
在方框1104处，该方法包括从ODH反应器中排出流出物。该流出物包含乙烯和水，并可以包含乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。在一些实施方式中，来自流出物的热量可以用于在热交换器中加热水(例如锅炉给水)以产生用于在具有ODH反应器的设施处消耗的蒸汽。
在方框1106处，该方法包括将包含乙烷的进料提供至ODH反应器。乙烷可以是由供应管线提供的乙烷气体，或者可以是来自下游C2分流器的再循环乙烷等。乙烷可以是从供应管线提供的液体乙烷，并且其被蒸发成乙烷气体。本文中使用的术语乙烷通常是指乙烷气体。如下文(方框1110)讨论的那样，可以将水(例如再循环水)添加到乙烷气体中用于用水稀释进料。在一些实施方式中，水添加可以用水饱和该乙烷气体。
在方框1108中，该方法包括将氧气(O2气体)添加至包含乙烷的进料中以获得供给ODH反应器的混合进料。本文中使用的术语氧气通常是指O2气体。氧气可以在单个添加点处添加到输送包含乙烷的进料的导管中，或在多个添加点处添加到输送包含乙烷的进料的导管中。在一些实施方式中，如讨论的那样(方框1110)，在将氧气加入到进料中之前，可以将水(例如再循环水)添加到氧气中用于用水稀释进料。到反应器的混合进料包含乙烷气体和氧气。混合进料可包含为进料稀释而添加的水(方框1110)。
在方框1110处，该方法包括从流出物回收水作为再循环水，以便用再循环水稀释供给ODH反应器的进料。如讨论的那样(方框1106)，该进料包含乙烷。稀释进料包括将再循环水添加到乙烷中。稀释进料可包括将再循环水添加到加入该进料的氧气中(方框1108)。从流出物中回收水以添加到进料中可以减少乙烯生产中的水消耗。换句话说，在不从流出物中回收水用于进料稀释的情况下，可能需要消耗外部水用于进料稀释。在一些实施方式中，从流出物中回收水用于进料稀释可以提供流出物与进料之间基本闭合回路的水的再循环。
从流出物中回收水可以包括冷凝流出物中的水和乙酸，如通过将流出物引导通过使用冷却水作为冷却介质的热交换器。冷凝的水和冷凝的乙酸可以例如在闪蒸罐中与剩余的流出物(气体)分离。冷凝的水和冷凝的乙酸的组合可以标记为粗乙酸。剩余的流出物(气体)可以包含乙烯、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。气体可以在乙酸洗涤器(或类似的塔)中洗涤以移除气体中的少量乙酸蒸气和水蒸气。洗涤的气体可以作为工艺气体转送用于进一步处理(方框1114)以回收乙烯作为乙烯产物。粗乙酸可以处理以获得乙酸产物，以及用于乙酸洗涤器的洗涤水。来自乙酸洗涤塔(或类似塔)的底部物流可以是用于进料稀释的再循环水。
将再循环水添加到进料中以便进行进料稀释可以包括在将氧气添加到进料中的上游，在导管中和/或在乙烷饱和塔中将再循环水添加到乙烷中，或在将氧气添加到进料中之前，在导管中和/或在氧气饱和塔中将再循环水添加到氧气中，或其任意组合。将再循环水添加到进料中以便进行进料稀释可包括在蒸汽稀释鼓中蒸发再循环水以获得用于添加到进料中的稀释蒸汽。将再循环水添加到进料中以便进行进料稀释可包括在将氧气添加到进料中的上游，将再循环水作为稀释蒸汽添加到乙烷中，或在将氧气添加到进料中的上游，将再循环水作为稀释蒸汽添加到氧气中，或其组合。
在方框1112处，该方法包括从流出物回收热量以便处理进料。参见以上关于方框1106、1108的例如对进料的讨论。进料的处理可包括加热进料。进料可以用流出物作为加热介质来加热，例如在热交换器(交叉热交换器)中。由此，可以从流出物中回收热并将其在热交换器中传递至进料。
进料的处理可包括进料的水稀释(例如方框1110)。从流出物中回收热量以进行水稀释可包括用来自流出物的热量加热再循环水，如在交叉热交换器中。在实施方式中，将再循环水(例如未被流出物加热)添加到乙烷中以获得混合物，所述混合物用来自流出物的热加热(例如在热交换器中)用于水稀释。在一些实施方式中，将再循环水(例如未被流出物加热)添加到氧气中以得到用流出物加热(例如在热交换器中)的混合物。在某些实施方式中，将再循环水添加到包含乙烷的进料中包括将再循环水添加到要加入到进料中的氧气中，并且其中从流出物中回收热量用于进行水稀释包括用来自流出物的热加热要加入到进料中的再循环水和氧气的混合物。
回收热量用于处理进料可以降低生产乙烯的能量消耗。例如，用流出物加热进料可以避免用蒸汽加热进料，这使能量消耗减少了与使用蒸汽相关的量。此外，用流出物加热再循环水(或具有再循环水的混合物)可避免用蒸汽加热再循环水或混合物，并因此避免与使用蒸汽加热再循环水相关的能量消耗。
在方框1114处，该方法包括处理对方框1110所提及的工艺气体。该处理可以包括提高该工艺气体的压力，如经由工艺气体压缩机。该处理可以包括从该工艺气体中移除轻质组分(例如CO)。该处理可以包括例如在C2分流器(蒸馏塔)中将乙烯与工艺气体的乙烷分离。工艺气体的处理可以获得用于分配或进一步处理的乙烯产物。
一个实施方案包括一种生产乙烯的方法。该方法包括将水添加到乙烷中以获得混合物，使该混合物流过进料热交换器以便用来自ODH反应器的流出物加热该混合物，并将氧气添加到该混合物中以获得用于ODH反应器的混合进料。该方法包括在ODH反应器中在氧气的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，和从ODH反应器中排出流出物，该流出物包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。该方法可包括将混合进料引入ODH反应器，其中添加到乙烷中的水包括来自流出物处理的再循环水，并且其中进料热交换器上游的混合物包含用水饱和的乙烷。将水添加到乙烷中可以包括在乙烷饱和塔中将水添加到乙烷中。如果这样的话，该方法可包括在乙烷饱和塔中将水添加到乙烷之前，在交叉热交换器中用流出物加热添加到乙烷中的水。将水添加到乙烷中可进一步包括在乙烷饱和塔上游的热交换器上游的导管中将水添加到乙烷中，其中热交换器是利用流出物作为加热介质的交叉热交换器。
将水添加到乙烷中可包括在热交换器上游的导管中将水添加到乙烷中，其中热交换器是利用流出物作为加热介质的交叉热交换器。如果这样的话，在将水添加到导管中的乙烷中之前，可以在第二交叉热交换器中用流出物加热水。
将水添加到乙烷中可包括将来自稀释蒸汽鼓的稀释蒸汽添加到输送乙烷的导管中。如果这样的话，该方法可包括在将水引入稀释蒸汽鼓之前在交叉热交换器中用流出物加热水。将水添加到乙烷中可进一步包括将水添加到接收稀释蒸汽的乙烷上游的热交换器上游的输送乙烷的导管中，其中热交换器是利用流出物作为加热介质的交叉热交换器。
该方法可包括在将氧气添加到混合物中之前将水添加到氧气中，其中将氧气添加到混合物中可包括将氧气添加到输送混合物的导管中，其中将水添加到氧气中可包括将水添加到热交换器上游的输送氧气的导管中，或在氧气饱和塔中将水添加到氧气中，或其组合，并且其中热交换器是利用流出物作为加热介质的交叉热交换器。将水添加到氧气中可包括将来自稀释蒸汽鼓的稀释蒸汽添加到输送氧气的导管中。
另一个实施方案是一种生产乙烯的方法，包括在ODH反应器中在氧气的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，其中在ODH反应器中形成乙酸，并从ODH反应器中排出包含乙烯、乙酸和水的流出物。该方法包括在闪蒸罐中将流出物分离成气体和粗乙酸，其中该气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中该粗乙酸包含乙酸和水。该方法包括在乙酸洗涤器容器中从气体中移除乙酸和水，并利用从乙酸洗涤器容器中排出的底部物流作为用于稀释供给ODH反应器的进料的再循环水。该方法可包括在交叉热交换器中用流出物加热再循环水。作为再循环水的来自乙酸洗涤器的底部物流除水之外还可以包含乙酸。利用底部物流作为再循环水以稀释供给ODH反应器的进料可包括将再循环水添加到乙烷中。如果这样的话，将再循环水添加到乙烷中可包括将再循环水添加到乙烷饱和塔中的乙烷中，或将再循环水添加到交叉热交换器上游的输送乙烷的导管中，或其组合，并且其中交叉热交换器利用流出物作为加热介质。利用底部物流作为再循环水稀释供给ODH反应器的进料可包括在氧气饱和塔中和/或在交叉热交换器上游的导管中将再循环水添加到氧气中，并且其中交叉热交换器利用流出物作为加热介质。
又一实施方案是一种乙烯生产***，其包括具有ODH催化剂以便将乙烷脱氢为乙烯并排出包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和乙烷的流出物的ODH反应器。该乙烯生产***包括闪蒸罐以便将来自ODH反应器的流出物分离成气体和粗乙酸，其中该气体包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和乙烷，并且其中该粗乙酸包含乙酸和水。该乙烯生产***包括乙酸洗涤器容器以便从气体中移除乙酸和水，并排出底部物流作为再循环水，用于稀释供给ODH反应器的进料，其中该底部流包含水和乙酸。该乙烯生产***可包括用于用流出物加热再循环水的交叉热交换器，和/或用于接收再循环水和乙烷的混合物以便用流出物加热该混合物的交叉热交换器。该乙烯生产***可以包括用于接收再循环水和氧气的混合物以便用流出物加热用于供给ODH反应器的进料的该混合物的交叉热交换器。
该乙烯生产***可以包括乙烷饱和塔，以接收再循环水并将再循环水添加到用于供给ODH反应器的进料的乙烷中。如果这样的话，乙烯生产***可以包括在乙烷饱和塔上游的交叉热交换器，以便在将再循环水添加到乙烷饱和塔中的乙烷之前用流出物加热该再循环水。在实施方式中，该乙烯生产***可包括在乙烷饱和塔上游的交叉热交换器，以便用流出物加热再循环水和乙烷的混合物，和用于将交叉热交换器加热的混合物输送到乙烷饱和塔的导管，其中接收再循环水的乙烷饱和塔包括接收该混合物的乙烷饱和塔，并且其中将再循环水添加到乙烷中的乙烷饱和塔涉及将混合物添加到与混合物分开接收的乙烷饱和塔中的乙烷中的乙烷饱和塔。该乙烯生产***可包括用于接收再循环水并将再循环水添加到用于供给ODH反应器的进料的氧气中的氧气饱和塔。
该乙烯生产***可包括蒸汽稀释鼓，用于接收再循环水并将再循环水蒸发为稀释蒸汽，用于将稀释蒸汽添加到用于供给ODH反应器的进料的乙烷中和/或用于将稀释蒸汽添加到用于供给ODH反应器的进料的氧气中。如果这样的话，乙烯生产***可包括在蒸汽稀释鼓上游的交叉热交换器，以便在将再循环水引入蒸汽稀释鼓之前用流出物加热再循环水。
又一实施方案是生产乙烯的方法，包括在ODH反应器中在氧气的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，从ODH反应器中排出流出物(包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷)，从流出物中回收热量用于处理ODH反应器的包含乙烷的进料，从流出物中回收水作为再循环水用于在进行进料的水稀释时添加到进料中，和将氧气添加到进料中以获得供给ODH反应器的包含乙烷和氧气的混合进料，其中该混合进料包含作为再循环水从流出物中回收并添加到该进料中的水。从流出物中回收热量用于处理进料可以降低乙烯生产中的能量消耗。从流出物中回收水用于添加到进料中可以减少乙烯生产中的水消耗。从流出物中回收热量用于处理进料可包括用来自流出物的热量加热该进料。从流出物中回收热量用于处理进料可包括在热交换器中用流出物作为加热介质加热该进料。
从流出物中回收水可以包括冷凝流出物中的水和乙酸以获得冷凝的水和冷凝的乙酸，和从流出物分离作为冷凝的水和冷凝的乙酸的粗乙酸以便从该流出物中获得包含乙烯、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷的气体。此外，从流出物中回收水可包括处理粗乙酸以获得乙酸产物和洗涤水，其中洗涤水用于从气体中移除乙酸的乙酸洗涤器，并且其中再循环水包含或者是从乙酸洗涤器排出的底部物流。
将再循环水添加到包含乙烷的进料中可以包括在将氧气添加到进料中之前将再循环水添加到乙烷中，或包括在将氧气添加到进料中之前将再循环水添加到氧气中，或其组合。将再循环水添加到包含乙烷的进料中可以包括在将氧气添加到进料中的上游将再循环水添加到乙烷饱和塔中的乙烷中，或包括在将氧气添加到进料中之前将再循环水添加到氧气饱和塔中的氧气中，或其组合。
将再循环水添加到包含乙烷的进料中可以包括在将氧气添加到进料中的上游将再循环水作为稀释蒸汽添加到乙烷中，或包括在将氧气添加到进料中的上游将再循环水作为稀释蒸汽添加到氧气中，或其组合。将再循环水添加到包含乙烷的进料中可以包括在蒸汽稀释鼓中蒸发再循环水以获得用于添加到进料中的稀释蒸汽。
进料的处理可以包括进行进料的水稀释。如果这样的话，从流出物中回收热量用于进行水稀释可包括用来自流出物的热量加热再循环水。将再循环水添加到包含乙烷的进料中可以包括将再循环水添加到乙烷中以获得混合物，其中从流出物中回收热量用于进行水稀释包括用来自流出物的热量加热该混合物。将再循环水添加到包含乙烷的进料中可以包括将再循环水添加到要添加到该进料中的氧气中，其中从流出物中回收热量用于进行水稀释包括用来自流出物的热量加热要添加到进料中的再循环水和氧气的混合物。
再一实施方案是生产乙烯的方法，包括从将乙烷脱氢成乙烯的ODH反应器中排出流出物(包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷)。该方法包括对ODH反应器的包含乙烷的进料进行水稀释。水稀释包括向乙烷中添加再循环水。该方法包括从流出物中回收水以获得回收水作为再循环水用于进行水稀释。该方法包括使水稀释下游的进料流经进料热交换器以便用流出物加热该进料，和将氧气添加到该进料中以获得作为ODH反应器的混合进料的进料。进行水稀释可进一步包括将再循环水添加到氧气中。该方法可包括从流出物中回收热量以便进行水稀释。从流出物中回收热量用于进行水稀释可包括在热交换器中用流出物作为加热介质加热再循环水。从流出物中回收热量用于进行水稀释可包括在热交换器中用流出物作为加热介质加热乙烷和再循环水的混合物，或包括在热交换器中用流出物作为加热介质加热氧气和再循环水的混合物，或包括两者。
已经描述了许多实施方式。然而，要理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。
工业适用性
本公开涉及用于通过氧化脱氢生产乙烯的方法和***。

Claims (47)

1.生产乙烯的方法，包括：
将水添加到乙烷中以获得混合物；
使所述混合物流过进料热交换器以便用来自氧化脱氢(ODH)反应器的流出物加热所述混合物；
将氧气添加到所述混合物中以获得用于ODH反应器的混合进料；
在ODH反应器中在氧气的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯；和
从ODH反应器中排出流出物，所述流出物包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷。
2.根据权利要求1所述的方法，包括将所述混合进料引入至ODH反应器，其中添加到乙烷中的水包含来自流出物的处理的再循环水，并且其中所述进料热交换器上游的混合物包含用水饱和的乙烷。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将水添加到乙烷中包括在乙烷饱和塔中将水添加到乙烷中。
4.根据权利要求3所述的方法，包括在乙烷饱和塔中将水添加到乙烷中之前，在交叉热交换器中用流出物加热添加到乙烷中的水。
5.根据权利要求3所述的方法，其中将水添加到乙烷中还包括在乙烷饱和塔上游的热交换器上游的导管中将水添加到乙烷中，并且其中所述热交换器包括利用流出物作为加热介质的交叉热交换器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中将水添加到乙烷中包括在热交换器上游的导管中将水添加到乙烷中，其中所述热交换器包括利用流出物作为加热介质的交叉热交换器。
7.根据权利要求6所述的方法，包括在所述导管中将水添加到乙烷中之前，在第二交叉热交换器中用流出物加热水。
8.根据权利要求1所述的方法，其中将水添加到乙烷中包括将来自稀释蒸汽鼓的稀释蒸汽添加到输送乙烷的导管中。
9.根据权利要求8所述的方法，包括在将水引入至稀释蒸汽鼓之前，在交叉热交换器中用流出物加热水。
10.根据权利要求8所述的方法，其中将水添加到乙烷中还包括将水添加到接收稀释蒸汽的乙烷上游的热交换器上游的输送乙烷的导管中，其中所述热交换器包括利用流出物作为加热介质的交叉热交换器。
11.根据权利要求1所述的方法，包括在将氧气添加到混合物中之前将水添加到氧气中，其中将氧气添加到混合物中包括将氧气添加到输送混合物的导管中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中将水添加到氧气中包括将水添加到热交换器上游的输送氧气的导管中，或在氧气饱和塔中将水添加到氧气中，或其组合，并且其中所述热交换器包括利用流出物作为加热介质的交叉热交换器。
13.根据权利要求11所述的方法，其中将水添加到氧气中包括将来自稀释蒸汽鼓的稀释蒸汽添加到输送氧气的导管中。
14.生产乙烯的方法，包括：
在氧化脱氢(ODH)反应器中在氧气的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯，其中在ODH反应器中形成乙酸；
从ODH反应器中排出包含乙烯、乙酸和水的流出物；
在闪蒸罐中将所述流出物分离成气体和粗乙酸，其中所述气体包含乙烯、水、乙酸、乙烷、二氧化碳和一氧化碳，并且其中所述粗乙酸包含乙酸和水；
在乙酸洗涤器容器中从气体中移除乙酸和水；和
利用从乙酸洗涤器容器中排出的底部物流作为用于稀释供给ODH反应器的进料的再循环水。
15.根据权利要求14所述的方法，包括在交叉热交换器中用流出物加热再循环水。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述底部物流包含水和乙酸，并且其中利用底部物流作为再循环水以稀释供给ODH反应器的进料包括将再循环水添加到乙烷中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中将再循环水添加到乙烷中包括将再循环水添加到乙烷饱和塔中的乙烷中，或将再循环水添加到交叉热交换器上游的输送乙烷的导管中，或其组合，并且其中交叉热交换器利用流出物作为加热介质。
18.根据权利要求14所述的方法，其中利用底部物流作为再循环水稀释供给ODH反应器的进料包括在氧气饱和塔中和/或在交叉热交换器上游的导管中将再循环水添加到氧气中，并且其中所述交叉热交换器利用流出物作为加热介质。
19.乙烯生产***，包括：
氧化脱氢(ODH)反应器，其包含ODH催化剂以便将乙烷脱氢为乙烯并排出包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和乙烷的流出物；
用于将来自ODH反应器的流出物分离成气体和粗乙酸的闪蒸罐，其中所述气体包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和乙烷，并且其中所述粗乙酸包含乙酸和水；和
乙酸洗涤器容器，以便从气体中移除乙酸和水并排出底部物流作为再循环水，以用于稀释供给ODH反应器的进料，其中所述底部物流包含水和乙酸。
20.根据权利要求19所述的***，包括交叉热交换器以便用流出物加热再循环水。
21.根据权利要求19所述的***，包括乙烷饱和塔，以接收再循环水并将再循环水添加到用于供给ODH反应器的进料的乙烷中。
22.根据权利要求21所述的***，包括在乙烷饱和塔上游的交叉热交换器，以便在将再循环水添加到乙烷饱和塔中的乙烷之前用流出物加热所述再循环水。
23.根据权利要求21所述的***，包括：
在乙烷饱和塔上游的交叉热交换器，以便用流出物加热再循环水和乙烷的混合物；和
用于将交叉热交换器加热的混合物输送到乙烷饱和塔的导管，其中接收再循环水的乙烷饱和塔包括接收所述混合物的乙烷饱和塔，并且其中将再循环水添加到乙烷中的乙烷饱和塔包括将所述混合物添加到与混合物分开接收的乙烷饱和塔中的乙烷中的乙烷饱和塔。
24.根据权利要求19所述的***，包括用于接收再循环水和乙烷的混合物的交叉热交换器以便用所述流出物加热所述混合物。
25.根据权利要求19所述的***，包括用于接收再循环水并将再循环水添加到用于供给ODH反应器的进料的氧气中的氧气饱和塔。
26.根据权利要求19所述的***，包括用于接收再循环水和氧气的混合物的交叉热交换器以便用所述流出物加热所述混合物以用于供给ODH反应器的进料。
27.根据权利要求19所述的***，包括蒸汽稀释鼓，以用于接收再循环水并将再循环水蒸发为稀释蒸汽，用于将稀释蒸汽添加到用于供给ODH反应器的进料的乙烷中和/或用于将稀释蒸汽添加到用于供给ODH反应器的进料的氧气中。
28.根据权利要求27所述的***，包括蒸汽稀释鼓上游的交叉热交换器，以便在将再循环水引入蒸汽稀释鼓之前用流出物加热再循环水。
29.生产乙烯的方法，包括：
在氧化脱氢(ODH)反应器中在氧气的存在下经由ODH催化剂将乙烷脱氢成乙烯；
从ODH反应器中排出流出物，所述流出物包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷；
从流出物中回收热量用于处理ODH反应器的包含乙烷的进料；
从流出物中回收水作为再循环水用于在进行进料的水稀释时添加到进料中；和
将氧气添加到进料中以获得供给ODH反应器的包含乙烷和氧气的混合进料，其中所述混合进料包含作为再循环水从流出物中回收并添加到所述进料中的水。
30.根据权利要求29所述的方法，其中回收热量用于处理进料降低乙烯生产中的能量消耗，并且其中回收水用于添加到进料中减少乙烯生产中的水消耗。
31.根据权利要求29所述的方法，其中从流出物中回收热量用于处理进料包括用来自流出物的热量加热所述进料。
32.根据权利要求29所述的方法，其中从流出物中回收热量用于处理进料包括在热交换器中用流出物作为加热介质加热所述进料。
33.根据权利要求29所述的方法，其中从流出物回收水包括冷凝流出物中的水和乙酸以获得冷凝的水和冷凝的乙酸，和从流出物分离包含冷凝的水和冷凝的乙酸的粗乙酸以便从所述流出物中获得包含乙烯、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷的气体。
34.根据权利要求33所述的方法，其中从流出物中回收水包括处理粗乙酸以获得乙酸产物和洗涤水，其中洗涤水用于从气体中移除乙酸的乙酸洗涤器，并且其中再循环水包含从乙酸洗涤器排出的底部物流。
35.根据权利要求29所述的方法，其中将再循环水添加到包含乙烷的进料中包括在将氧气添加到进料中之前将再循环水添加到乙烷中，或其中将再循环水添加到包含乙烷的进料中包括在将氧气添加到进料中之前将再循环水添加到氧气中，或其组合。
36.根据权利要求29所述的方法，其中将再循环水添加到包含乙烷的进料中包括在将氧气添加到进料中的上游将再循环水添加到乙烷饱和塔中的乙烷中，或其中将再循环水添加到包含乙烷的进料中包括在将氧气添加到进料中之前将再循环水添加到氧气饱和塔中的氧气中，或其组合。
37.根据权利要求29所述的方法，其中将再循环水添加到包含乙烷的进料中包括在将氧气添加到进料中的上游将再循环水作为稀释蒸汽添加到乙烷中，或其中将再循环水添加到包含乙烷的进料中包括在将氧气添加到进料中的上游将再循环水作为稀释蒸汽添加到氧气中，或其组合。
38.根据权利要求29所述的方法，其中将再循环水添加到包含乙烷的进料中包括在蒸汽稀释鼓中蒸发再循环水以获得用于添加到进料中的稀释蒸汽。
39.根据权利要求29所述的方法，其中进料的处理包括进行进料的水稀释。
40.根据权利要求39所述的方法，其中从流出物中回收热量用于进行水稀释包括用来自流出物的热量加热再循环水。
41.根据权利要求39所述的方法，其中将再循环水添加到包含乙烷的进料中包括将再循环水添加到乙烷中以获得混合物，并且其中从流出物中回收热量用于进行水稀释包括用来自流出物的热量加热所述混合物。
42.根据权利要求39所述的方法，其中将再循环水添加到包含乙烷的进料中包括将再循环水添加到要添加到所述进料中的氧气中，并且其中从流出物中回收热量用于进行水稀释包括用来自流出物的热量加热要添加到进料中的再循环水和氧气的混合物。
43.生产乙烯的方法，包括：
从将乙烷脱氢成乙烯的氧化脱氢(ODH)反应器中排出流出物，所述流出物包含乙烯、水、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和未反应的乙烷；
对ODH反应器的包含乙烷的进料进行水稀释，其中水稀释包括将再循环水添加到乙烷中；
从流出物中回收水以获得回收水作为再循环水用于进行水稀释；
使水稀释下游的进料流经进料热交换器以便用流出物加热所述进料，和
将氧气添加到所述进料中以获得作为ODH反应器的混合进料的进料。
44.根据权利要求43所述的方法，其中进行水稀释进一步包括将再循环水添加到氧气中。
45.根据权利要求43所述的方法，包括从流出物中回收热量以用于进行水稀释。
46.根据权利要求45所述的方法，其中从流出物中回收热量用于进行水稀释包括在热交换器中用流出物作为加热介质加热再循环水。
47.根据权利要求45所述的方法，其中从流出物中回收热量用于进行水稀释包括在热交换器中用流出物作为加热介质加热乙烷和再循环水的混合物，或在热交换器中用流出物作为加热介质加热氧气和再循环水的混合物，或二者。
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