EA027453B1

EA027453B1 - Способ удаления загрязняющих оксигенатов из потока этилена

Info

Publication number: EA027453B1
Application number: EA201490294A
Authority: EA
Inventors: Бабуа Дас; Мануэла Арратиа; Катерине Бутрот
Original assignee: Тотал Ресерч & Технолоджи Фелай; Ифп Энергиес Нувеллес
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2017-07-31
Also published as: US9963409B2; US20170334810A1; US20140303422A1; US9701598B2; DK2736861T3; CO6960526A2; CN103827063A; EA201490294A1; WO2013014002A1; KR101972754B1; CA2842328A1; AR087318A1; US10093596B1; BR112014001901A2; CA2842328C; US20180273447A1; EP2736861B1; EP2736861A1; CN103827063B; BR112014001901B1

Abstract

Изобретение в первом варианте его реализации представляет процесс удаления загрязняющих оксигенатов из потока этилена, включающий а) подачу потока сухого этилена (А), содержащего в основном этилен, до 1 мас.% оксигенатов, этан, СО, CO, Н, СНи углеводороды C; b) направление указанного потока (А) в десорбер (называемый также деметанизатором) для формирования потока головного погона, включающего в основном СО, Ни СН, и донного потока, содержащего этилен, оксигенаты, этан, COи углеводороды C; с) направление донного потока, указанного в шаге b), в деэтанизатор для образования донного потока, включающего в основном этан, оксигенаты и углеводороды C, потока головного погона, содержащего преимущественно этилен и CO; d) направление головного погона, указанного в шаге с), в зону адсорбции COнеподвижного слоя для формирования этиленового потока, в основном свободного от CO. В другом варианте реализации изобретения зона адсорбции COможет быть расположена на входе деэтанизатора. В другом варианте реализации деметанизатор заменён двумя деметанизаторами. В другом варианте реализации деэтанизатор заменён двумя отделителями C.

Description

Изобретение относится к способу удаления насыщенных кислородом загрязняющих оксигенатов из потока этилена.

Олефины традиционно получают из нефтяного сырья в процессе каталитического или парового крекинга. Продуктами крекинга, в особенности парового, различных видов углеводородного сырья являются лёгкие олефины, такие как этилен, пропилен и т.п. Этилен и пропилен - важные продукты нефтехимии, применяемые в технологиях производства пластмасс и химических материалов. Ограниченность поставок и рост цены на сырую нефть побуждают к поиску альтернативных технологий производства углеводородных материалов.

Олефины могут быть получены дегидратацией соответствующих спиртов. Этиловый спирт (этанол) может быть синтезирован ферментацией углеводов. Биомасса, состоящая из органического вещества и продуктов жизнедеятельности живых организмов - глобальный лидер среди возобновляемых источников энергии. Эффлюент (жидкие и твёрдые продукты) дегидратации этанола содержит в значительной степени непрореагировавший этиловый спирт, воду, этилен, уксусный альдегид. Уксусный альдегид (ацетальдегид) может затруднить выход этилена. Кроме того, эффлюент может включать очень небольшие количества этана, СО, СО₂, Н₂, СН₄ и С₃+ углеводороды. Весовое соотношение этан+СО+СО₂+Н₂+СН₄+С₃+ углеводороды к этилену чаще всего составляет меньше чем 20/80.

Предшествующий уровень техники

В публикации И8 20030098281 А1 описан способ контроля концентраций воды и/или оксигенатов (кислородсодержащих компонентов) в потоке олефинов. Способ включает контактирование потока олефинов с жидким абсорбентом. Жидкий абсорбент выбирают из группы соединений полиола (высокомолекулярного спирта), амина, амида, нитрила, гетероциклического азота и их смесей. Газовый поток, содержащий в основном пар, этилен, пропилен и меньше 2 мас.% оксигенатов, конденсируют в охлаждающей колонне. Верхний погон из указанной охлаждающей колонны промывают раствором каустической соды для удаления СО2 и затем приводят в контакт с жидким абсорбентом для удаления оксигенатов.

В публикации \УО 03/020670 А1 представлен способ удаления таких оксигенатов, как ацетальдегид, СО₂ и/или вода, из потока олефинов. Необходимость удаления таких кислородсодержащих компонентов объясняется тем, что они способны отравлять катализаторы, предназначенные для дальнейшей обработки олефиновых композиций. Вдобавок, присутствие определённых насыщенных кислородом соединений, таких как уксусный альдегид, может вызвать засорение других аппаратов очистки олефинов, например, устройств очистки кислых газов. В способ входит получение олефинового потока, содержащего этилен, пропилен, С4+ олефины и ацетальдегид. Олефиновый поток разделяют на первую фракцию и вторую фракцию, из которых первая фракция включает по крайней мере большую часть этилена и/или пропилена, присутствующих в потоке олефинов, а вторая фракция включает по крайней мере большую часть С₄+ олефинов и ацетальдегида, присутствующих в потоке олефинов. Затем первая фракция проходит очистку кислых газов (нефтяных газов, содержащих сероводород) гидроокисью натрия (едким натром) или гидроокисью калия (едким кали). Поток олефинов сепарируют перегонкой, предпочтительно экстрактивной перегонкой с использованием экстрагирующего агента. Предпочтительным экстрагентом является полярное соединение, имеющее среднюю точку кипения как минимум 38°С при 1 атм. Одним из предпочтительных типов экстрагента является метанол.

Публикация \УО 03/020672 А1 описывает способ удаления диметилового эфира из потока, содержащего этилен и/или пропилен. Поток олефинов подают в водопоглотительную колонну, где абсорбентом воды служит метанол. Метанол и увлекаемую воду с включением некоторых насыщенных кислородом углеводородов отводят с потоком донных остатков водопоглотительной колонны, а извлечённый олефин головного погона направляют в дистилляционную колонну. В дистилляционной колонне диметиловый эфир разделяют на этилен и пропилен, а также более лёгкие и более тяжёлые компоненты в зависимости от точки кипения, включая компоненты С4+ и метанол, оставшийся от метаноловой промывки. В дистилляционную колонну дополнительно вводят метанол для снижения образования клатрата и/или свободной воды. Поток, содержащий этилен и пропилен, покидает дистилляционную колонну как верхний погон, а более тяжелые по точке кипения фракции, содержащие диметиловый эфир и компоненты С₄₊, выводятся из дистилляционной колонны как донные остатки. Затем, этилен и пропилен направляют в колонну промывки каустической содой.

В публикации \УО 03/033438 А1 описан способ обработки потока олефинов, содержащего оксигенаты и воду, включающий: формирование потока олефинов, содержащего оксигенаты и воду; обезвоживание потока олефинов; сжатие обезвоженного потока олефинов; промывку потока олефинов метанолом для удаления хотя бы части оксигенатов; контакт промытого метанолом потока олефинов с водой и фракционирование проконтактировавшего с водой потока олефинов. Поток извлечённых олефинов (последовательно промытых метанолом и водой) далее направляют на прохождение стадий щелочной промывки и высушивания. Олефиновый поток с содержанием оксигенатов и воды представляет собой эффлюент процесса МТО (преобразования метанола в олефины).

В патенте И8 6444869 описан способ получения этилена из потока эффлюента конверсии оксигенатов (остатков крекинга кислородсодержащих компонентов). Поток эффлюента конверсии оксигенатов

- 1 027453 включает водород, метан, этилен, этан, пропилен, пропан и олефины С₄+. Этот эффлюент последовательно подвергают сжатию, извлечению оксигенатов, абсорбции двуокиси углерода в зоне контактирования с раствором каустической соды или с раствором амина в сочетании с раствором каустической соды в обычных условиях выделения углекислоты, сушке, после чего фракционируют пропусканием через деэтанизатор и деметанизатор.

В публикации И8 20050283038 А1 описан способ, при котором поток олефинов получают из первого парового погона эффлюента реакции конверсии оксигенатов в олефины [ОТО], содержащего олефины С₂ и С₃, углеводороды С₄, и карбонильные соединения С₂-С₆. В ходе процесса температуру и давление первого потока паровой фракции эффлюента регулируют таким образом, чтобы сформировать второй поток парового эффлюента, имеющего давление в диапазоне примерно от 100 до 350 фунт/кв. дюйм инд. (манометрических фунтов на квадратный дюйм) (790-2514 кПа) и температуру в пределах примерно от 70 до 120°Р (21-49°С), при этом второй поток парового эффлюента содержит около 50 или более мас.% углеводородов С₄ первого потока парового эффлюента. Затем, второй поток парообразного эффлюента промывают в потоке жидкости, содержащей алкоголь, формируя третий поток парообразного эффлюента, после чего третий поток парообразного эффлюента промывают жидкой водой с выходом четвертого потока парообразного эффлюента, содержащего олефины С₂ и С₃ и приблизительно 1,0 мас.% или менее карбонильных соединений С₂-С₆. Один из вариантов осуществления такой технологии извлечения предусматривает контактирование по меньшей мере части четвёртого потока паровой фракции с основным (щелочным) реагентом, таким как каустическая сода или амин, для извлечения из четвертого потока парообразного эффлюента большей части двуокиси углерода (удаления благодаря этому кислого газа), после чего поток, очищенный от СО₂, сушат.

Главным недостатком описанных выше примеров из предшествующего уровня техники является засорение щелочного скруббера. Газ на входе щелочного скруббера содержит активные оксигенаты, такие как альдегиды и кетоны. Эти альдегиды вступают в реакцию альдольной конденсации (взаимодействия двух молекул альдегида с образованием альдегидоспирта) в среде колонны щелочной промывки с формированием значительных полимеров олеиновой кислоты. Это вызывает ощутимые проблемы с засорением щелочной колонны, влияющие на сроки эксплуатации установки. Переработка отработанной щёлочи со значительным содержанием полимеров олеиновой кислоты также представляет значительные технические сложности, как и переработка и утилизация отработанной щёлочи. Возникают дополнительные трудности с переработкой и утилизацией полимеров олеиновой кислоты.

Разработан способ удаления насыщенных кислородом загрязняющих примесей из потока этилена без использования промывки едкой щёлочью для удаления СО2 и промывной колонны для удаления оксигенатов.

Сущность изобретения

Первый вариант реализации настоящего изобретения представляет способ удаления из потока этилена кислородсодержащих загрязнителей, включающий:

a) подачу потока сухого этилена (А), содержащего в основном этилен, до 1 мас.% оксигенатов, этан, СО, СО₂, Н₂, СН₄ и углеводороды С₃+;

b) направление указанного потока (А) в отгонную колонну (называемую также деметанизатором) для образования потока головного погона, включающего в основном СО, Н₂ и СН₄, при этом донный поток несёт в основном этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+, и (ί)

c) направление донного потока, указанного в шаге Ь), в деэтанизатор для формирования донного потока, включающего в основном этан, оксигенаты и углеводороды С₃+, при этом поток головного погона содержит преимущественно этилен и СО2,

6) направление головного погона, указанного в шаге с), в зону адсорбции СО₂ неподвижного слоя для формирования этиленового потока, в значительной мере свободного от СО₂, или (ίί) с1) направление донного потока, указанного в шаге Ь), в зону адсорбции СО2 неподвижного слоя для образования потока, в значительной мере свободного от СО2, с последующим перенаправлением этого потока в деэтанизатор для формирования донного потока, содержащего в основном этан, оксигенаты и углеводороды С₃+, при этом поток головного погона содержит преимущественно этилен, в значительной степени свободный от СО₂.

Назовём вышеописанный способ вариантом реализации 1.

Во втором варианте реализации деэтанизатор из варианта реализации 1 заменён двумя отделителями С₂. Второй вариант реализации настоящего изобретения представляет способ удаления из потока этилена кислородсодержащих загрязнителей, включающий:

a) подачу потока сухого этилена (А), содержащего, главным образом, этилен, до 1 мас.% оксигенатов, этан, СО, СО₂, Н₂, СН₄ и углеводороды С₃+,

b) направление указанного потока (А) в десорбер (называемый также деметанизатором) для получения потока головного погона, включающего в основном СО, Н2 и СН4, при этом донный поток несёт в основном этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+, и (ί)

c) направление донного потока, указанного в шаге Ь), в первичный отделитель С₂ для формирования донного потока, несущего в основном этан, оксигенаты, углеводороды С₃+ и некоторое количество эти- 2 027453 лена, при этом поток головного погона содержит преимущественно этилен и СО₂,

ά) направление головного погона, указанного в шаге с), в зону адсорбции СО₂ в неподвижном слое для образования потока этилена, в значительной степени свободного от СО₂,

е) направление донного потока, указанного в шаге с), во вторичный отделитель С₂ для формирования донного потока, включающего в основном этан, оксигенаты и углеводороды С₃+, при этом поток головного погона содержит преимущественно этилен, который произвольно может быть рециркулирован в зону продуктообразования потока (А), или (ίί) с1) направление донного потока, указанного в шаге Ь), в зону адсорбции СО₂ в неподвижном слое для отгона потока, в основном не содержащего СО2, с последующим перенаправлением указанного потока в первичный отделитель С2 для формирования донного потока, включающего в основном этан, оксигенаты, углеводороды С₃+ и некоторое количество этилена, при этом поток головного погона содержит преимущественно этилен, в значительной степени свободный от СО2, е1) направление донного потока, указанного в шаге с1), во вторичный отделитель С2 для формирования донного потока, включающего преимущественно этан, оксигенаты и углеводороды С₃+, при этом поток головного погона содержит преимущественно этилен, произвольно рециркулируемый в зону продуктообразования потока (А).

В третьем варианте реализации деметанизатор (отгонная колонна) из варианта реализации 1 заменена двумя деметанизаторами. Третий вариант реализации представляет способ удаления из потока этилена насыщенных кислородом загрязнителей, включающий:

a) подачу потока сухого этилена (А), содержащего в основном этилен, до 1 мас.% оксигенатов, этан, СО, СО₂, Н₂, СН₄ и углеводороды С₃+,

b) направление указанного потока (А) в первичный деметанизатор для формирования потока головного погона, включающего в основном СО, Н2, СН4 и некоторое количество этилена и этана, при этом донный поток содержит этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+,

c) направление потока головного погона, указанного в шаге Ь), по усмотрению - через компрессор, во вторичный деметанизатор для образования потока головного погона, включающего в основном СО, Н₂ и СН₄, при этом донный поток несёт в основном этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+, и (1)

ά) направление донного потока, указанного в шаге Ь), и донного потока, указанного в шаге с), в отделитель С₂ с образованием донного потока, включающего в основном этан, оксигенаты и углеводороды С₃+, потока головного погона, содержащего преимущественно этилен и СО₂,

е) направление головного погона, указанного в шаге ά), в зону адсорбции СО₂ в неподвижном слое для отгона потока этилена с незначительным содержанием СО₂, или (ίί) ά1) направление донного потока, указанного в шаге Ь), и донного потока, указанного в шаге с), в зону адсорбции СО2 в неподвижном слое для формирования потока с незначительным содержанием СО2 с последующим направлением указанного потока в отделитель С₂ для формирования донного потока, включающего в основном этан, оксигенаты и углеводороды С₃+, и головного погона, содержащего этилен, в значительной степени свободный от СО₂.

При реализации весовое отношение этан+СО+СО₂+Н₂+СН₄+С₃+ углеводороды к этилену в потоке (А) составляет меньше, чем 10/90. При реализации весовое отношение этан+СО+СО₂+Н₂+СН₄+С₃+ углеводороды к этилену в (А) составляет меньше чем 10/90 и больше чем 0,1/99,9. При реализации весовое отношение этан+СО+СО₂+Н₂+СН₄+С₃+ углеводороды к этилену в (А) составляет меньше чем 5/95. При реализации содержание оксигенатов в (А) составляет от 50 вмд (весовых миллионных долей) до 7000 вмд. При реализации содержание оксигенатов в (А) составляет до 3000 вмд. При реализации содержание оксигенатов в (А) составляет до 2000 вмд.

При реализации содержание Н2 в (А) составляет от 5 до 1000 вмд. При реализации содержание Н2 в (А) составляет до 800 вмд. При реализации содержание Н₂ в (А) составляет до 500 вмд.

Преимущественно, выражение поток сухого этилена в описании шага а) означает содержание воды менее 5 вмд, преимущественно меньше 3 вмд и предпочтительно меньше 1 вмд.

При реализации, когда поток сухого этилена (А) получен дегидратацией этанола, указанный поток (А) в основном не содержит ацетилен.

Этилен, переработанный по способу данного изобретения, применим, в частности, как сырьё для получения альфа-олефинов, этилбензола/стирола, окиси этилена/этиленгликоля, дихлорэтана и соответствующих полимеров, таких как гомо- или сополимеры полиэтилена (ПЭ, ЭПК (этиленпропиленовый каучук), ЭПДМ/этилен-пропилен-диеновый мономер) и т.п.), полистирола (ПС), сополимеров стирола с бутадиеном, изопреном, акрилонитрилом или их комбинациями (таких как СБС (полистиролполибутадиен-полистирол), СИС (стирол-изопрен-стирол), БСК (бутадиен-стирольный каучук), АБС (акрилонитрилбутадиенстирол), САН (стиролакрилонитрил)), полиэфиров (ПЭТФ (полэтилентерефталата)) и поливинилхлоридов (ПВХ).

- 3 027453

Подробное описание изобретения

Что касается насыщенных кислородом загрязняющих компонентов, называемых также оксигенатами, к ним можно отнести: этанол, спирты С₃; эфиры типа диэтилового и метилэтилового; карбоновые кислоты типа уксусной; альдегиды типа уксусного; кетоны типа ацетона и сложные эфиры типа сложных метиловых. Особенно проблематичными оксигенатами-загрязнителями являются альдегиды при гидратации спиртов.

Что касается потока этилена (А) на шаге а), он может быть получен дегидратацией этанола. Дегидратация этанола может быть выполнена в одном или более реакторах. Процесс дегидратации спиртов описан в публикациях \УО 2009098262, \УО 2009098267, \УО 2009098268 и \УО 2009098269, материал которых включён в заявляемое изобретение. Предлагаемое изобретение особенно эффективно для очистки этилена, полученного дегидратацией этанола.

Выход реактора дегидратации включает преимущественно этилен и пар, а также незначительные количества оксигенатов, этан, СО, СО₂, Н₂, СН₄ и углеводороды С₃+. Незначительные количества означает, что весовое отношение этан+СО+СО₂+Н₂+СН₄+С₃+ углеводороды к этилену составляет меньше чем 20/80, а чаще всего меньше 10/90.

Отгон реактора дегидратации сначала охлаждают, обычно - в охлаждающей колонне, где охлаждающей средой служит вода. В охладительной колонне большая часть воды, содержащаяся в отгоне реактора дегидратации, конденсируется и отводится из донной области колонны как донный поток жидкой воды. Часть донного водяного потока охлаждается в теплообменнике и рециркулируется в качестве охладителя в верхнюю область охлаждающей колонны. Часть воды донного водяного потока, не рециркулируемой в качестве охладителя, может содержать некоторое количество оксигенатов, главным образом, непрореагировавшего этанола. Такой поток воды может быть переработан в отгонной колонне с получением потока чистой воды. Этилен, оксигенаты, этан, СО, СО₂, Н₂, СН₄ и углеводороды С₃+, называемые обычно потоком загрязнённого этилена, выводят через вершину колонны охлаждения при абсолютном давлении от 1 до 16 бар. Предпочтительно, указанный поток загрязнённого этилена последовательно сжимают и охлаждают в один или более этапов для удаления основной массы воды, после чего направляют в зону сушки в неподвижном слое и, наконец, используют в процессе осуществления изобретённого способа.

На предшествующих этапах сжатия извлечённая вода содержит в растворённом виде некоторое количество загрязняющих оксигенатов и углеводородов. Поток углеводородов с примесными загрязнителями также может быть охлаждён перед первым этапом сжатия и дегидратирован. При реализации способа воду, регенерируемую на каждом этапе охлаждения после сжатия и после охлаждения, если таковое применялось, перед первым этапом сжатия, направляют в отгонную колонну для формирования потока из верхней части колонны (головного погона) со значительным содержанием загрязняющих оксигенатов и углеводородов и донный поток существенно очищенной воды. Произвольно поток головного погона может выжигаться для разрушения кислородсодержащих загрязнителей с выделением теплоты.

После этапа компрессии (сжатия) поток этилена с загрязняющими примесями направляют в зону сушки в неподвижном слое и, наконец, используют в способе по настоящему изобретению. Зона сушки неподвижного слоя известна на существующем уровне техники.

Что касается зоны адсорбции СО₂ в неподвижном слое, в ней может быть использован любой компонент, селективно поглощающий СО₂. Для практического примера использовали коммерчески доступный тип адсорбента неподвижного слоя (Р8А - для адсорбции при переменном давлении или Т8А - для адсорбции при переменной температуре) с применением молекулярных сит или основных окисей, основных окисей на носителе, углерода с большой площадью поверхности, компонентов с металлорганическим каркасом (МОР) или смесей из них. Молекулярные сита предпочтительно представляют собой цеолиты с низким содержанием двуокиси кремния, имеющие 8- (среди которых цеолит А) или 12членные (среди которых цеолит X) кольца и замещаемые щелочными, щелочн-оземельными или лантаноидными (редкоземельными) катионами. Другие молекулярные сита являются кристаллическими титаносиликатами (семейства ЕТ8). Оксидами основного характера на носителе преимущественно являются оксиды щелочей, щелочно-земельных или редкоземельных элементов на носителе с большой площадью поверхности на основе углерода, глинозёма, кремнезёма, двуокиси циркония или двуокиси титана. Удаление СО₂ может выполняться потоком жидкости или потоком газообразного этилена в зависимости от давления и температуры. Очищенный поток в значительной степени свободен от СО₂. Поскольку удалению из этилена подлежат лишь ничтожно малые количества СО₂, предпочтительным процессом является цикл типа адсорбции при переменной температуре (Т8А). В силу того, что адсорбирующее вещество неподвижного слоя после насыщения СО2, может быть восстановлено, в процессе регенерации десорбцией формируется поток, который так или иначе подлежит утилизации. При прохождении цикла Т8А регенерация насыщенного адсорбента проходит в атмосфере инертного газа при увеличении температуры до осуществления десорбции СО2. В конечном счёте, насыщенный адсорбент может быть заменён новым адсорбентом и подвергнут или изъятию или восстановлению внешними средствами для дальнейшего использования. Значение выражений в значительной степени/существенно/в основном/преимущественно в свете дальнейшего использования этилена требует пояснения. Если этилен бу- 4 027453 дет использован для полимеризации, содержание СО₂ должно составлять 1 миллионную долю по объему или меньше (ррт), предпочтительно 0,5 или менее.

Что касается деметанизатора (метаноотгонной колонны), в первом и втором вариантах реализации под этим названием также имеется в виду десорбер, что также относится к первичному и вторичному деметанизаторам в третьем варианте реализации. Целью применения деметанизатора является регенерация головного погона, содержащего в основном Н₂, СН₄ и СО. Преимущественно, это дистилляционная (перегонная) колонна.

Что касается эксплуатационных условий, деметанизатор должен быть рассчитан на работу при достаточно высоких давлениях на не чрезмерно низких температурах. Деметанизатор для регенерации верхнего погона колонны, содержащего Н2, СН4 и СО, и преимущественно жидкого этилена в донном погоне работает под давлением в 40 бар ман. при температуре верхнего погона от 0 до -10°С и температуре донного потока около 0°С. В том же деметанизаторе при рабочем давлении в 21 бар ман. температура верхнего погона составляет -30°С, а температура донного погона около -24°С. Эти значения температуры и давления являются функциями соотношения Н₂, СН₄ и СО в этиленовом потоке (А), а главное - доли Н₂.

При реализации давление в отделителе С₂, называемом также деэтанизатором, выбирают, исходя из температуры донного потока, в силу отсутствия какой-либо олигомеризации или полимеризации оксигенатов. На практике эта температура не должна превышать 150°С, предпочтительно, превышать 100°С. Эта температура является функцией давления и пропорции оксигенатов в смеси оксигенаты+этан+углеводороды С₃+. Чем выше пропорция оксигенатов, тем выше температура. Чем выше давление, тем выше температура. Отделитель С₂/деэтанизатор преимущественно представляет собой дистилляционную колонну.

Что касается первого варианта реализации и десорбера, здесь фактически рассматривается дистилляционная колонна. Головной погон представляет собой в основном смесь СО, Н₂ и СН₄. Деэтанизатор преимущественно представляет собой дистилляционную колонну. Зона адсорбции СО₂ неподвижного слоя может быть коммерчески доступным адсорбционным материалом неподвижного слоя (ΤδΑ адсорбции при переменной температуре или ΡδΆ - адсорбции при переменном давлении) как сказано выше. Очищенный поток в значительной степени свободен от СО₂. При реализации десорбер (деметанизатор) и отделитель С2/деэтанизатор работают при одном и том же давлении, за исключением перепада давления между деметанизатором и отделителем С2/деэтанизатором с целью транспорта текучих сред. Предпочтительно, давление находится в пределах 15-45 бар манометрических.

Способ по первому варианту реализации описан со ссылкой на фиг. 1, где 1 - десорбер (деметанизатор), 2 и 3 - адсорберы СО₂ и 4 - деэтанизатор. В вершине десорбера расположены не отображённые на фиг. 1 конденсатор (холодильник), декантатор (фильтр-отстойник), формирующие жидкую фазу, рециркулируемую для орошения данного десорбера, и газовую фазу, образующую головной погон. В основание десорбера помещён кипятильник (ребойлер), не показанный на фиг. 1. Деэтанизатор оборудован аналогичными компонентами, не показанными на фиг. 1. Поток осушенного этилена (А) с загрязнителями, включающий в основном этилен, до 1 мас.% оксигенатов, этан, СО, СО₂, Н₂, СН₄ и углеводороды С₃+, поступает в десорбер 1 (деметанизатор) для формирования потока головного погона, содержащего в основном СО, Н₂ и СН₄, и донного потока десорбера 1, содержащего в основном этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+, направляемого в деэтанизатор 4 для формирования донного потока, содержащего преимущественно этан, оксигенаты и углеводороды С₃+, при этом образующийся в деэтанизаторе 4 поток верхнего погона, состоящий преимущественно из этилена и СО₂, направляют в зону адсорбции СО2 неподвижного слоя 2 и 3 для очистки этиленового потока в значительной степени от СО2.

В типичном примере давление в десорбере находится в диапазоне от 15 до 30 бар ман., при этом давление в деэтанизаторе и адсорберах СО2 примерно на 1 или 2 бар ман. меньше, что соответствует перепаду давления за счёт трубной обвязки и оборудования. В этом диапазоне давлений температура в верхней части десорбера и после конденсатора (холодильника) находится в пределах от -20 до -30°С, при этом температура в донной части десорбера колеблется от -15 до -25°С, в то время как температура в верхней части деэтанизатора и после конденсатора находится в пределах от -30 до -20°С, а температура в нижней части деэтанизатора варьируется от 75 до 85°С.

Предпочтительно, давление в десорбере составляет 20-25 бар ман., а давление в деэтанизаторе и адсорберах СО₂ примерно на 1 или 2 бар ман. ниже, что соответствует перепаду давления за счёт трубной обвязки и оборудования. В этом диапазоне давлений температура в верхней части десорбера и после конденсатора находится в пределах от -22 до -26°С, температура в донной части десорбера находится в пределах от -20 до -24°С, в то время как температура в верхней части деэтанизатора и после конденсатора составляет от -27 до -22°С, а температура в нижней части деэтанизатора варьируется от 78 до 82°С.

В другом типичном примере давление в десорбере составляет от 35 до 45 бар ман., а давление в деэтанизаторе и адсорберах СО₂ примерно на 15-25 баров манометрических ниже. Предпочтительно, давление в деэтанизаторе поддерживается на уровне 15-25 бар ман. В этом диапазоне давлений температура в вершине десорбера составляет -10-0°С, после конденсации - от -35 до -45°С, а температура в донной области десорбера составляет от -5 до 5°С, при этом температура в вершине деэтанизатора находится в пределах от -25 до -35°С, после конденсации - от -25 до -35°С, а температура в основании деэтанизатора

- 5 027453 варьируется от 75 до 85°С.

Предпочтительно, давление в десорбере составляет 38-42 бар ман., а давление в деэтанизаторе и адсорберах СО₂ 17-22 бар ман. В этом диапазоне давлений температура в вершине десорбера находится в интервале от -8 до -2°С, после конденсации от -38 до -42°С, температура в основании десорбера при этом составляет от 0 до 5°С, а температура в верхней части деэтанизатора варьируется от -28 до -32°С, после конденсации - от -28 до -32°С, при этом температура в нижней части деэтанизатора 78-82°С.

Что касается второго варианта реализации и деметанизатора, здесь также фактически рассматривается дистилляционная колонна. Как первичный, так и вторичный отделитель, каждый представляет собой дистилляционную колонну. Зона адсорбции СО₂ неподвижного слоя уже описана выше. Очищенный поток в значительной степени свободен от СО2.

При реализации деметанизатор, а также первичный и вторичный отделители С₂/деэтанизаторы работают при одном и том же давлении, кроме перепада давления, создаваемого для транспорта текучих сред. Предпочтительно, давление находится в пределах 15-45 баров манометрических.

Способ по второму варианту осуществления описан со ссылкой на фиг. 2, где 1 - деметанизатор, 2 и 3 - адсорберы СО₂, 4 - первичный отделитель С₂ и 5 -вторичный отделитель С₂. В вершине деметанизатора размещены не отображённые на фиг. 2 конденсатор (холодильник), декантатор (фильтр-отстойник), формирующие жидкую фазу, рециркулируемую для орошения данного деметанизатора, и газовую фазу, образующую головной погон. В основании деметанизатора установлен кипятильник (ребойлер), не показанный на фиг. 2. Первичный отделитель С₂ и вторичный отделитель С₂ оснащены аналогичным оборудованием, не показанным на фиг. 2.

Поток осушенного этилена (А) с загрязнителями, включающий, главным образом, этилен, до 1 мас.% оксигенатов, этан, СО, СО₂, Н₂, СН₄ и углеводороды С₃+, направляют в деметанизатор 1 для формирования потока головного погона, включающего в основном СО, Н₂ и СН₄, и донного потока деметанизатора 1, содержащего этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+, направляемого в первичный отделитель С2 4 для образования донного потока, включающего, преимущественно, этан, оксигенаты, углеводороды С₃+ и некоторое количество этилена, и потока головного погона, содержащего преимущественно этилен и СО₂, при этом головной погон первичного отделителя С₂ 4 направляют в зону адсорбции СО₂ неподвижного слоя 2 и 3 для получения очищенного этиленового потока, в целом, не содержащего СО₂, донный поток первичного отделителя С₂ 4 направляют во вторичный отделитель С₂ 5 для образования донного потока, включающего в основном этан, оксигенаты и углеводороды С₃+, при этом поток головного погона содержит преимущественно этилен, произвольно рециркулируемый в зону продуктообразования потока (А).

В типичном примере давление в деметанизаторе поддерживается на уровне 35-45 бар манометрических, а давление в первичном отделителе С2 и адсорберах СО2 - примерно на 1 или 2 бар ман. ниже в силу перепада давления за счёт трубной обвязки и оборудования. Давление во вторичном отделителе С₂поддерживается в пределах 15-25 бар ман. В этих диапазонах давлений интервал температур в верхней части деметанизатора составляет от -10 до 0°С, после конденсации от -35 до -45°С, в нижней части деметанизатора интервал температур составляет от -5 до 5°С, при этом в вершине отделителя С₂ интервал температур составляет от -5 до 5°С, после конденсации от -5 до 5°С, в донной части первичного отделителя С₂ интервал температур от 75 до 85°С, в вершине отделителя С₂ интервал температур составляет от -25 до -35°С, после конденсации от -25 до -35°С, при этом температура в донной части вторичного отделителя С₂ варьируется от 75 до 85°С. Предпочтительно давление в деметанизаторе поддерживают на уровне от 38 до 42 бар ман., при этом давление в первичном отделителе С₂ и адсорбере СО₂ - примерно на 1 или 2 бара ман. ниже из-за перепада давления за счёт трубной обвязки и оборудования. Давление во вторичном отделителе С2 поддерживают в диапазоне от 18 до 22 бар ман. В этих диапазонах давления температура в верхней части деметанизатора находится в диапазоне от -8°С до -2°С, после конденсации от -38 до -42°С, температура в нижней части деметанизатора составляет от 0 до 4°С, температура в вершине первичного отделителя С2 находится в диапазоне от -4 до 0°С, после конденсации от -4 до 0°С, интервал температур в донной части первичного отделителя С₂ составляет от 78 до 82°С, температура в вершине вторичного отделителя С₂ находится в диапазоне от -28 до -32°С, после конденсации от -28 до -32°С, а температура в донной части вторичного отделителя С₂ варьируется от 78 до 82°С.

Что касается третьего варианта реализации и первичного и вторичного деметанизаторов, каждый из них представляет собой дистилляционную колонну. Отделитель С₂ также представляет собой дистилляционную колонну. Зона адсорбции СО₂ неподвижного слоя была описана выше. Очищенный поток в значительной степени свободен от СО2.

При реализации первичный, вторичный деметанизаторы и отделитель С2/деэтанизатор работают при одинаковом давлении, не считая перепада давления для транспорта текучих сред. Предпочтительно, давление находится в пределах 15-45 бар манометрических.

Способ по третьему варианту реализации описан со ссылкой на фиг. 3, где 1 - первичный деметанизатор, 2 и 3 - адсорберы СО₂, 4 - вторичный деметанизатор, 5 -отделитель С₂ и 6 - компрессор. В верхней части первичного деметанизатора установлены не отображённые на фиг. 3 конденсатор, декантатор, формирующие жидкую фазу, направляемую для орошения данного первичного деметанизатора, и газо- 6 027453 вую фазу, образующую головной погон. Головной погон первичного деметанизатора поступает в компрессор. В донной части первичного деметанизатора установлен кипятильник, не показанный на фиг. 3. Вторичный деметанизатор и отделитель С₂ оснащены одинаковым оборудованием, не показанным на фиг. 3.

Поток осушенного этилена (А) с загрязнителями, включающий в основном этилен, до 1 мас.% оксигенатов, этан, СО, СО₂, Н₂, СН₄ и углеводороды С₃+, направляют в первичный деметанизатор 1 для формирования потока головного погона, включающего в основном СО, Н₂, СН₄ и некоторое количество этилена и этана, и донного потока, содержащего этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+, поток головного погона деметанизатора 1, проходя через компрессор 6, поступает во вторичный деметанизатор 4 для образования потока головного погона, включающего в основном СО, Н₂ и СН₄, и донного потока, содержащего этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+, при этом указанный донный поток вторичного деметанизатора 4 и указанный донный поток первичного деметанизатора 1 поступают в отделитель С₂ 5 для формирования донного потока, включающего в основном этан, оксигенаты и углеводороды С₃+, потока головного погона отделителя С₂ 5, содержащего преимущественно этилен и СО₂, который поступает в зону адсорбции СО₂ неподвижного слоя 2-3 для получения на выходе потока очищенного этилена с чрезвычайно низким содержанием СО₂.

В типичном примере давление в первичном деметанизаторе составляет 15-25 бар ман., давление во вторичном деметанизаторе составляет 40-50 бар ман., давление в отделителе С₂ фактически равно давлению в первичном деметанизаторе, не считая перепада давления для передачи транспорта текучих сред, и составляет 15-25 бар ман., при этом давление в адсорберах СО₂ примерно на 1 или 2 бар ман. ниже, что соответствует перепаду давления за счёт трубной обвязки и оборудования. В этих диапазонах давления температура в верхней части первичного деметанизатора находится в диапазоне от -25 до -35°С, после конденсации от -25 до -35°С, температура в нижней части первичного деметанизатора находится в диапазоне от -30 до -20°С, при этом температура в верхней части вторичного деметанизатора находится в диапазоне от -10 до 0°С, после конденсации от -30 до -40°С, интервал температур в нижней части вторичного деметанизатора составляет от 0 до 10°С, при этом температура в вершине отделителя С₂ составляет от -25 до -35°С, после конденсации от -25 до -35°С, температуре в донной части отделителя С₂ варьируется от 75 к 85°С.

Предпочтительно, давление в первичном деметанизаторе поддерживают в диапазоне 18-22 бар ман., давление во вторичном деметанизаторе в диапазоне 43-47 бар ман., давление в отделителе С₂, по существу, равно давлению в первичном деметанизаторе, не считая перепада давления для транспорта текучих сред, и находится в диапазоне 18-22 бар ман., при этом давление в адсорберах СО₂ примерно на 1 или 2 бара ман. ниже, что соответствует перепаду давления за счёт трубной обвязки и оборудования. В этих диапазонах давления температура в верхней части первичного деметанизатора находится в диапазоне от -25 до -31°С, после конденсации от -27 до -32°С, температура в нижней части первичного деметанизатора составляет от -28 до -22°С, при этом температура в верхней части вторичного деметанизатора находится в диапазоне от -6 до -2°С, после конденсации от -30 до -35°С, температура в нижней части вторичного деметанизатора составляет 3-8°С, при этом температура в вершине отделителя С₂ находится в диапазоне от -28 до -32°С, после конденсации от -28 до -32°С, температура в донной части отделителя С₂варьируется от 78 до 82°С.

Примеры

Осуществляли способ согласно фиг. 4. Фиг. 4 является модификацией фиг. 1 с отображением конденсаторов (холодильников) и кипятильников (ребойлеров). Результаты сведены в таблицу ниже.

№ потока на фигуре 4	Ед. изм.	1	2	3	4	5	6
		Загрузка десорбера	Донный поток десорбера	Отходы десорбции	Донный поток деэтанизатора	Паровой дистиллят деэтанизатора	Этилен
Температура	°С	15	-20	-24	80	-24	20
Давление	бар ман.	22	22	22	21	21	20
Н2	кг/час	ОД		0,1
СО	кг/час	1		1
СО2	кг/час	1	1			1
Этан	кг/час	5	5			5	5
Этилен	кг/час	25091	25013	78	18	24995	24995
Ацетальдегиды	кг/час	18	18		18
СЗ+	кг/час	325	325		325
Всего	кг/час	25441,1	25362	79,1	361	25001	25000

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims

1. Способ удаления загрязняющих оксигенатов из потока этилена, включающий:

- 7 027453

a) подготовку потока сухого этилена (А), содержащего этилен, до 1 мас.% оксигенатов, этан, СО, СО₂, Н₂, СН₄ и углеводороды С₃+,

b) подачу указанного потока (А) в десорбер (называемый также деметанизатором) для формирования потока головного погона, включающего СО, Н₂ и СН₄, и донного потока, содержащего этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+, и

c) подачу донного потока, указанного в стадии Ь), в деэтанизатор для образования донного потока, включающего этан, оксигенаты и углеводороды С₃+, и потока головного погона, содержащего этилен и СО2,

ά) подачу головного погона, указанного в стадии с), в зону адсорбции СО₂ в неподвижном слое для образования потока этилена, свободного от СО2.

2. Способ удаления загрязняющих оксигенатов из потока этилена, включающий:

b) подачу указанного потока (А) в десорбер (называемый также деметанизатором) для формирования потока головного погона, включающего СО, Н₂ и СН₄, и донного потока, содержащего этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+, с1) подачу донного потока стадии Ь) в зону адсорбции СО2 в неподвижном слое для образования потока, свободного от СО2, с последующей переподачей его в деэтанизатор для формирования донного потока, включающего этан, оксигенаты и углеводороды С₃+, и головного погона, содержащего этилен, свободный от СО2.

3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что зона адсорбции СО₂ в неподвижном слое расположена на входе деэтанизатора.

4. Способ удаления загрязняющих оксигенатов из потока этилена, включающий:

c) подачу донного потока стадии Ь) в первичный отделитель соединений С₂ для формирования донного потока, включающего этан, оксигенаты, углеводороды С₃+ и некоторое количество этилена и поток головного погона, содержащего этилен и СО₂,

ά) подачу головного погона стадии с) в зону адсорбции СО₂ в неподвижном слое для образования потока этилена, свободного от СО2,

е) подачу донного потока стадии с) во вторичный отделитель С₂ соединений для образования донного потока, включающего этан, оксигенаты и углеводороды С₃+ и поток головного погона, содержащий этилен.

5. Способ удаления загрязняющих оксигенатов из потока этилена, включающий:

b) подачу указанного потока (А) в десорбер (называемый также деметанизатором) для формирования потока головного погона, включающего в основном СО, Н₂ и СН₄, и донного потока, содержащего этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+, и с1) подачу донного потока стадии Ь) в зону адсорбции СО2 в неподвижном слое для отгона потока, не содержащего СО2, с последующей переподачей указанного потока в первичный отделитель С2 соединений для формирования донного потока, включающего этан, оксигенаты, углеводороды С₃+ и некоторое количество этилена, при этом поток головного погона содержит этилен, свободный от СО2, е1) подачу донного потока, указанного в стадии с1), во вторичный отделитель С2 соединений для формирования донного потока, включающего этан, оксигенаты и углеводороды С₃+, и поток головного погона, содержащий этилен.

6. Способ по п.5, характеризующийся тем, что зона адсорбции СО₂ в неподвижном слое расположена на входе вторичного отделителя С₂ соединений.

7. Способ удаления загрязняющих оксигенатов из потока этилена, включающий:

b) подачу указанного потока (А) в первичный деметанизатор для формирования потока головного погона, включающего СО, Н2, СН4 и некоторое количество этилена и этана, и донного потока, содержащего этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+,

c) подачу потока головного погона, указанного в стадии Ь), во вторичный деметанизатор для образования потока головного погона, содержащего СО, Н2 и СН4, и донного потока, содержащего этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+, и

ά) подачу донного потока, указанного в стадии Ь), и донного потока, указанного в стадии с), в отделитель С₂ соединений с образованием донного потока, включающего этан, оксигенаты и углеводороды

- 8 027453

С₃+, и потока головного погона, содержащего этилен и СО₂,

е) подачу головного погона, указанного в стадии ά), в зону адсорбции СО₂ в неподвижном слое для отгона потока этилена, свободного от СО₂.

8. Способ удаления загрязняющих оксигенатов из потока этилена, включающий:

b) подачу указанного потока (А) в первичный деметанизатор для формирования потока головного погона, включающего СО, Н₂, СН₄ и некоторое количество этилена и этана, и донного потока, содержащего этилен, оксигенаты, этан, СО₂ и углеводороды С₃+,

c) подачу потока головного погона, указанного в стадии Ь), во вторичный деметанизатор для образования потока головного погона, содержащего СО, Н2 и СН4, и донного потока, содержащего этилен, оксигенаты, этан, СО2 и углеводороды С3+, и ά1) подачу донного потока, указанного в стадии Ь), и донного потока, указанного в стадии с), в зону адсорбции СО2 в неподвижном слое для формирования потока, свободного от СО2, с последующей подачей указанного потока в отделитель С₂ соединений для формирования донного потока, включающего этан, оксигенаты и углеводороды С3+, и головного потока, содержащего этилен, свободный от СО2.

9. Способ по п.8, где зона адсорбции СО₂ неподвижного слоя расположена на входе отделителя С₂соединений.

10. Способ по пп.1-9, характеризующийся тем, что весовое отношение этан+СО+СО₂+Н₂+СН₄+С₃+ углеводороды к этилену в потоке (А) составляет меньше чем 10/90.

11. Способ по п.10, характеризующийся тем, что весовое отношение этан+СО+СО₂+Н₂+СН₄+С₃+ углеводороды к этилену в потоке (А) составляет меньше чем 10/90 и больше чем 0,1/99,9.

12. Способ по пп.10, 11, характеризующийся тем, что весовое отношение этан+СО+СО₂+Н₂+СН₄+С₃+ углеводороды к этилену в потоке (А) составляет меньше чем 5/95.

13. Способ пп.1-12, характеризующийся тем, что содержание оксигенатов в потоке (А) составляет от 50 вмд (весовых миллионных долей) до 7000 вмд.

14. Способ пп.1-13, характеризующийся тем, что содержание оксигенатов в потоке (А) составляет до 3000 вмд.

15. Способ по п.14, характеризующийся тем, что содержание оксигенатов в потоке (А) составляет до 2000 вмд.

16. Способ пп.1-15, характеризующийся тем, что содержание Н₂ в потоке (А) составляет от 5 до 1000 вмд.

17. Способ пп.1-16, характеризующийся тем, что содержание Н₂ в потоке (А) составляет до 800 вмд.

18. Способ по п. 17, характеризующийся тем, что содержание Н₂ в потоке (А) составляет до 500 вмд.

19. Способ пп.1-18, характеризующийся тем, что источником потока сухого этилена (А) является процесс дегидратации этанола.