RU2796980C2 - Separation system for the return of hydrocarbons from the process of synthesis of polyethylene polymers - Google Patents
Separation system for the return of hydrocarbons from the process of synthesis of polyethylene polymers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2796980C2 RU2796980C2 RU2020142801A RU2020142801A RU2796980C2 RU 2796980 C2 RU2796980 C2 RU 2796980C2 RU 2020142801 A RU2020142801 A RU 2020142801A RU 2020142801 A RU2020142801 A RU 2020142801A RU 2796980 C2 RU2796980 C2 RU 2796980C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- kpa
- components
- light
- gas
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Разделительная система для возвращения углеводородов, в частности, для возвращения мономеров и конденсирующего средства, используемых в процессе газофазного синтеза полимеров полиэтиленового ряда и получаемых при этом олигомеров.Separation system for the recovery of hydrocarbons, in particular for the recovery of monomers and condensing agent used in the process of gas-phase synthesis of polymers of the polyethylene series and the resulting oligomers.
Уровень техникиState of the art
Олефины, такие как этилен, можно полимеризовать путем их соприкосновения при условиях полимеризации с катализатором, получая гранулированный полимер. Сразу из реактора полимеризации гранулированные полимеры содержат газы, такие как непрореагировавшие олефиновые мономеры, а также другие углеводороды, используемые и/или получаемые во время процесса полимеризации. Эти газы удаляют из гранулированного полимера в форме отходящих газов по многим причинам, в том числе, например, для возвращения непрореагировавших олефиновых мономеров и инертных конденсирующих средств, для контроля качества полимерного продукта и по соображениям безопасности. Само возвращение и надлежащая обработка отходящих газов из гранулированных полимеров представляет собой важный этап в процессе производства олефиновых полимеров.Olefins such as ethylene can be polymerized by contacting them under polymerization conditions with a catalyst to form a granular polymer. Immediately from the polymerization reactor, the granular polymers contain gases such as unreacted olefin monomers as well as other hydrocarbons used and/or produced during the polymerization process. These gases are removed from the polymer pellet in the form of off-gases for many reasons, including, for example, to recover unreacted olefin monomers and inert condensing agents, to control the quality of the polymer product, and for safety reasons. The actual recovery and proper treatment of off-gases from granular polymers is an important step in the production of olefin polymers.
Существуют различные технологии для удаления и обработки отходящих газов из гранулированных полимеров. Например, процесс дегазации с применением емкости для дегазации полимера или емкости для дегазации продукта представляет собой распространенный процесс, используемый для удаления отходящих газов, таких как алкены, из гранулированных полимеров. Процесс дегазации как правило включает подачу гранулированного полимера в емкость для дегазации полимера и соприкосновение указанного гранулированного полимера в емкости для дегазации с потоком инертного продувочного газа, выдувающего отходящие газы из гранулированных полимеров. Азот представляет собой наиболее распространенный газ, используемый в качестве инертного продувочного газа. Однако, возможно также использовать газ, насыщенный легкими углеводородами, для выдувания более тяжелых углеводородов на первой ступени, а затем использовать инертный газ на второй ступени для выдувания легких углеводородов, которые остались в гранулированном полимере и вокруг него после первой ступени.There are various technologies for the removal and treatment of off-gases from granular polymers. For example, a degassing process using a polymer degassing vessel or a product degassing vessel is a common process used to remove off-gases such as alkenes from granular polymers. The degassing process typically involves feeding the polymer granules into a polymer degassing vessel and contacting said granular polymer in the degassing vessel with an inert purge gas stream that blows off gases from the polymer granules. Nitrogen is the most common gas used as an inert purge gas. However, it is also possible to use a gas saturated with light hydrocarbons to blow off heavier hydrocarbons in the first stage, and then use an inert gas in the second stage to blow out light hydrocarbons that remain in and around the granular polymer after the first stage.
Затем, как правило, используют систему возвращения отходящих газов для возвращения углеводородов, таких как непрореагировавшие олефиновые мономеры, из отходящих газов и потока инертного продувочного газа, выходящего из емкости для дегазации. Существующие способы возвращения углеводородов из отходящих газов включают: (a) сжатие и конденсацию по меньшей мере с одним элементом из воды или воздуха, механическое охлаждение и расширение этилена; и (b) разделение посредством адсорбции с перепадом давления или мембран. В существующих установках для газофазного получения полиэтилена наиболее часто используют вариант (a), однако может также использоваться комбинация варианта (a) и варианта (b). An off-gas recovery system is then typically used to recover hydrocarbons, such as unreacted olefin monomers, from the off-gases and the inert purge gas stream exiting the degassing vessel. Existing methods for recovering hydrocarbons from exhaust gases include: (a) compression and condensation with at least one element from water or air, mechanical cooling and expansion of ethylene; and (b) separation by pressure swing adsorption or membranes. Option (a) is most commonly used in existing gas phase polyethylene plants, but a combination of option (a) and option (b) may also be used.
В системе сжатия и конденсации отходящие газы, содержащие инертный газ, такой как азот, олефиновые мономеры и другие углеводороды, обрабатывают в ходе ряда этапов, которые включают: (a) охлаждение для конденсации части отходящих газов; (b) отделение конденсированных жидкостей от остающихся неконденсируемых легких газов; (c) сжатие указанных неконденсируемых легких газов; (d) охлаждение сжатого потока, способствующее дополнительной конденсации; (e) дополнительное отделение конденсированных жидкостей от остающихся неконденсируемых легких газов; и (f) возвращение конденсированных жидкостей, содержащих олефиновый мономер.In the compression and condensation system, exhaust gases containing inert gas such as nitrogen, olefin monomers and other hydrocarbons are treated in a series of steps which include: (a) cooling to condense a portion of the exhaust gases; (b) separating condensed liquids from the remaining non-condensable light gases; (c) compressing said non-condensable light gases; (d) cooling the compressed stream to promote additional condensation; (e) additional separation of condensed liquids from the remaining non-condensable light gases; and (f) returning condensed liquids containing olefin monomer.
Традиционные системы возвращения отходящих газов со сжатием и охлаждением, использующие охлаждение окружающим воздухом или водой, могут возвращать большую часть тяжелых углеводородов, таких как 1-бутен, 1-метилбутан (изопентан), 1-гексен, гексан, октан, декан, додекан и другие тяжелые углеводороды и олефины, содержащиеся в отходящих газах. Однако степень возвращения углеводородов ограничена практическим ограничением температуры подаваемой окружающей охлаждающей среды. Кроме того, инертный газ, такой как азот, остающийся в отходящих газах после отделения конденсируемой жидкости, может еще содержать значительные количества тяжелых углеводородов, что препятствует его повторному использованию в качестве газа для сушки или очистки полимера. Для получения более высокого уровня возвращения олефиновых мономеров и достижения более высокого качества возвращаемого газа необходима дополнительная обработка. С этой целью для охлаждения отходящих газов можно использовать также холодильные системы, в том числе системы механического охлаждения и расширения олефинов. Холодильные системы имеют определенные преимущества по сравнению с обычным естественным охлаждением, такие как способность достигать конечной температуры конденсации ниже 0°C, и, таким образом, могут быть более эффективными для удаления углеводородов из отходящих газов. Однако, в неконденсированных отходящих газах может оставаться значительное количество этилена.Conventional compression and refrigeration exhaust gas recovery systems using ambient air or water cooling can recover most of the heavy hydrocarbons such as 1-butene, 1-methylbutane (isopentane), 1-hexene, hexane, octane, decane, dodecane and others heavy hydrocarbons and olefins contained in the exhaust gases. However, the degree of recovery of hydrocarbons is limited by the practical limitation of the temperature of the supplied ambient cooling medium. In addition, an inert gas, such as nitrogen, remaining in the off-gases after separation of the condensed liquid may still contain significant amounts of heavy hydrocarbons, which prevents its reuse as a gas for drying or purifying the polymer. Further processing is required to obtain a higher level of olefin monomer recovery and to achieve a higher quality of the returned gas. For this purpose, refrigeration systems, including mechanical cooling systems and olefin expansion systems, can also be used to cool off-gases. Refrigeration systems have certain advantages over conventional free cooling, such as the ability to achieve dew point temperatures below 0°C, and thus can be more efficient in removing hydrocarbons from flue gases. However, a significant amount of ethylene may remain in the non-condensed off-gases.
Поэтому по-прежнему существует потребность в усовершенствованной системе и способе отделения олефиновых мономеров от других углеводородов в отходящих газах, которые помогали бы возвращать и использовать больше олефиновых мономеров и инертных конденсирующих средств из отходящих газов (тем самым уменьшая сжигание невозвращенных углеводородов) и позволили бы повторно использовать отходящие газы, содержащие инертные газы, такие как азот (N2).Therefore, there continues to be a need for an improved system and method for separating olefin monomers from other hydrocarbons in off-gases that would help recover and use more olefin monomers and inert condensing agents from the off-gases (thereby reducing the burning of unrecovered hydrocarbons) and allow for the reuse of off-gases containing inert gases such as nitrogen (N2).
Сущность изобретенияThe essence of the invention
В данном изобретении предложены разделительная система и способ отделения олефиновых мономеров от инертных конденсирующих средств в отходящих газах, возвращаемых из емкости для дегазации продукта процесса газофазного реактора. Разделительная система и способ по данному изобретению могут отделять олефиновые мономеры от инертных конденсирующих агентов без использования дистилляционной колонны. Вместо этого разделительная система и способ по данному изобретению используют как отгоночную колонну, так и испарительную камеру в сочетании со ступенями сжатия, что способствует дополнительному извлечению и отделению олефиновых мономеров от инертных конденсирующих средств в отходящих газах, возвращаемых из емкости для дегазации продукта процесса газофазного реактора.The present invention provides a separating system and method for separating olefin monomers from inert condensing agents in off-gases recycled from a gas phase reactor process product degassing vessel. The separation system and process of this invention can separate olefin monomers from inert condensing agents without the use of a distillation column. Instead, the separation system and process of this invention uses both a stripper and a flash chamber in combination with compression stages to further recover and separate olefin monomers from inert condensing agents in the off-gases returned from the gas phase reactor process product degassing vessel.
Конкретно, в данном изобретении предложена разделительная система для отделения этилена, 2-метилбутана и по меньшей мере одного незамещенного углеводорода (C6-C12) в многокомпонентном смешанном конденсате, содержащем 2-метилбутан, этилен, мелкие частицы и по меньшей мере один незамещенный углеводород (C6-C12), указанная разделительная система содержит: подающий трубопровод, имеющий гидравлическое сообщение с источником многокомпонентного смешанного конденсата; отгоночную колонну, имеющую гидравлическое сообщение с подающим трубопроводом, содержащую верхнюю часть, нижнюю часть, отдаленную от верхней части, и от трех до десяти теоретических ступеней, указанная отгоночная колонна выполнена с возможностью получения через подающий трубопровод многокомпонентного смешанного конденсата при температуре в диапазоне от -13 градусов Цельсия (°C) до -5°C и давлении от 340 килопаскалей (кПа изб.) до 420 кПа изб., причем указанная отгоночная колонна дополнительно выполнена с возможностью эксплуатации при внутреннем давлении от 200 кПа до 1500 кПа для разделения указанного многокомпонентного смешанного конденсата на смесь компонентов тяжелых фракций с по меньшей мере одним незамещенным углеводородом (C6-C12) и смесь легких фракций, содержащую средние компоненты и легкие компоненты, причем средние компоненты включают по меньшей мере 2-метилбутан, а легкие компоненты включают по меньшей мере этилен, при этом верхняя часть отгоночной колонны выполнена с возможностью извлечения смеси легких фракций, а нижняя часть отгоночной колонны выполнена с возможностью извлечения смеси компонентов тяжелых фракций; испаритель для повторного испарения, имеющий гидравлическое сообщение с отгоночной колонной, выполненный с возможностью работы при температуре от 50°C до 200°C; конденсатор, имеющий гидравлическое сообщение с верхней частью отгоночной колонны, выполненный с возможностью охлаждения смеси легких фракций, поступающей из верхней части отгоночной колонны, до температуры от -19°C до 42°C; и испарительную камеру, содержащую верхнюю часть и нижнюю часть, отдаленную от верхней части, причем указанная испарительная камера имеет гидравлическое сообщение с конденсатором для получения охлажденной смеси легких фракций из конденсатора, при этом испарительная камера выполнена с возможностью эксплуатации при температуре от -19°C до 70°C и давлении от 240 кПа до 405 кПа для разделения смеси легких фракций на средние компоненты и легкие компоненты, причем верхняя часть испарительной камеры выполнена с возможностью извлечения легких компонентов смеси легких фракций, а нижняя часть испарительной камеры выполнена с возможностью извлечения средних компонентов смеси легких фракций, при условии, что между источником многокомпонентного смешанного конденсата и испарительной камерой не расположена дистилляционная колонна.Specifically, the present invention provides a separation system for separating ethylene, 2-methylbutane and at least one unsubstituted hydrocarbon (C6-C12) in a multicomponent mixed condensate containing 2-methylbutane, ethylene, fines and at least one unsubstituted hydrocarbon (C6 -C12), said separation system comprises: a supply pipeline in fluid communication with a source of multi-component mixed condensate; stripping column having hydraulic communication with the supply pipeline, containing the upper part, the lower part remote from the upper part, and from three to ten theoretical stages, the specified stripping column is made with the possibility of obtaining a multi-component mixed condensate through the supply pipeline at a temperature in the range from -13 degrees Celsius (°C) to -5°C and a pressure of 340 kilopascals (kPa g) to 420 kPa g, and the specified distillation column is additionally configured to operate at an internal pressure of 200 kPa to 1500 kPa to separate the specified multicomponent mixed condensate on a mixture of heavy fractions components with at least one unsubstituted hydrocarbon (C6-C12) and a mixture of light fractions containing medium components and light components, wherein the medium components include at least 2-methylbutane, and the light components include at least ethylene, while the upper part of the stripping column is configured to extract a mixture of light fractions, and the lower part of the stripping column is configured to extract a mixture of components of heavy fractions; a re-evaporator in fluid communication with the stripping column, configured to operate at a temperature of 50°C to 200°C; a condenser in fluid communication with the top of the stripping column, configured to cool the mixture of light ends coming from the top of the stripping column to a temperature of -19°C to 42°C; and a flash chamber comprising a top and a bottom spaced from the top, said flash chamber being in fluid communication with the condenser to produce a cooled light ends mixture from the condenser, the flash chamber operable at -19°C to 70°C and pressure from 240 kPa to 405 kPa to separate the mixture of light fractions into medium components and light components, wherein the upper part of the evaporation chamber is configured to extract the light components of the mixture of light fractions, and the lower part of the evaporation chamber is configured to extract the medium components of the mixture light fractions, provided that there is no distillation column between the source of multicomponent mixed condensate and the evaporation chamber.
Данное изобретение включает также систему газофазной полимеризации, которая содержит реактор газофазной полимеризации, емкость для дегазации продукта, имеющую последовательное гидравлическое сообщение с реактором газофазной полимеризации; и разделительную систему, описанную в данном документе, имеющую последовательное гидравлическое сообщение с емкостью для дегазации продукта и реактором газофазной полимеризации, в которой легкие компоненты, содержащие по меньшей мере этилен из верхней части испарительной камеры, возвращаются в реактор газофазной полимеризации.The invention also includes a gas phase polymerization system that comprises a gas phase polymerization reactor, a product degassing vessel in fluid communication with the gas phase polymerization reactor in series; and a separation system as described herein in fluid communication in series with the product degassing vessel and the gas phase polymerization reactor, in which light components containing at least ethylene from the top of the flash chamber are returned to the gas phase polymerization reactor.
Данное изобретение включает также способ отделения этилена, 2-метилбутана и по меньшей мере одного незамещенного углеводорода (C6-C12) в многокомпонентном смешанном конденсате, содержащем 2-метилбутан, этилен, мелкие частицы и по меньшей мере один незамещенный углеводород (C6-C12), включающий следующие этапы: подача многокомпонентного смешанного конденсата при температуре в диапазоне от -13 градусов Цельсия (°C) до -5°C и давлении от 340 килопаскалей (кПа изб.) до 420 кПа изб. в отгоночную колонну, содержащую верхнюю часть, нижнюю часть, отдаленную от верхней части, и от трех до десяти теоретических ступеней, указанная отгоночная колонна работает при внутреннем давлении от 200 кПа до 1500 кПа; разделение многокомпонентного смешанного конденсата с помощью отгоночной колонны на смесь компонентов тяжелых фракций с по меньшей мере одним незамещенным углеводородом (C6-C12) и смесь легких фракций, содержащую средние компоненты и легкие компоненты, причем средние компоненты включают по меньшей мере 2-метилбутан, а легкие компоненты включают по меньшей мере этилен, извлечение смеси легких фракций из верхней части отгоночной колонны, а смеси компонентов тяжелых фракций из нижней части отгоночной колонны; охлаждение смеси легких фракций до температуры от -19°C до 42°C; и разделение смеси легких фракций, охлажденной до температуры от -19°C до 42°C на средние компоненты и легкие компоненты в испарительной камере, содержащей верхнюю часть и нижнюю часть, отдаленную от верхней части, причем указанная испарительная камера работает при температуре от 15°C до 70°C и давлении от 240 кПа до 405 кПа, разделяя смесь легких фракций на средние компоненты и легкие компоненты, при этом легкие компоненты извлекают из верхней части испарительной камеры, а средние компоненты извлекают из нижней части испарительной камеры при условии, что способ не использует дистилляционную колонну между источником многокомпонентного смешанного конденсата и испарительной камерой.This invention also includes a process for separating ethylene, 2-methylbutane and at least one unsubstituted hydrocarbon (C6-C12) in a multi-component mixed condensate containing 2-methylbutane, ethylene, fine particles and at least one unsubstituted hydrocarbon (C6-C12), including the following steps: supply of multi-component mixed condensate at a temperature in the range from -13 degrees Celsius (°C) to -5°C and a pressure from 340 kilopascals (kPa g) to 420 kPa g. into a stripping column comprising an upper part, a lower part distant from the upper part, and three to ten theoretical stages, said stripping column operating at an internal pressure of 200 kPa to 1500 kPa; separation of the multi-component mixed condensate using a stripping column into a mixture of heavy ends components with at least one unsubstituted hydrocarbon (C6-C12) and a mixture of light ends containing medium components and light components, wherein the medium components include at least 2-methylbutane, and light the components include at least ethylene, extracting the mixture of light ends from the top of the stripper and the mixture of heavy ends components from the bottom of the stripper; cooling the mixture of light fractions to a temperature from -19°C to 42°C; and separating the light ends mixture cooled to -19° C. to 42° C. into medium components and light components in a flash chamber comprising a top and a bottom spaced from the top, said flash chamber operating at a temperature of 15° C to 70°C and a pressure of 240 kPa to 405 kPa, separating the mixture of light fractions into medium components and light components, while the light components are removed from the top of the evaporation chamber, and the average components are removed from the bottom of the evaporation chamber, provided that the method does not use a distillation column between the source of multi-component mixed condensate and the flash chamber.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
Фиг. 1 иллюстрирует вариант реализации разделительной системы согласно данному изобретению. Fig. 1 illustrates an embodiment of a separation system according to the present invention.
Фиг. 2 иллюстрирует вариант реализации системы газофазной полимеризации с разделительной системой согласно данному изобретению.Fig. 2 illustrates an embodiment of a gas phase polymerization system with a separation system according to the present invention.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
В данном изобретении предложены разделительная система и способ отделения олефиновых мономеров от инертных конденсирующих средств в отходящих газах, возвращаемых из емкости для дегазации продукта системы газофазной полимеризации. Разделительная система и способ по данному изобретению могут отделять олефиновые мономеры от инертных конденсирующих агентов без использования дистилляционной колонны. Вместо этого разделительная система и способ по данному изобретению используют как отгоночную колонну, так и испарительную камеру в сочетании со ступенями сжатия, что способствует дополнительному извлечению и отделению олефиновых мономеров от инертных конденсирующих средств в отходящих газах, возвращаемых из емкости для дегазации продукта системы газофазной полимеризации.The present invention provides a separating system and method for separating olefin monomers from inert condensing agents in off-gases returned from a product degassing tank of a gas phase polymerization system. The separation system and process of this invention can separate olefin monomers from inert condensing agents without the use of a distillation column. Instead, the separation system and process of this invention utilizes both a stripper and a flash chamber in combination with compression stages to further recover and separate olefin monomers from inert condensing agents in the off-gases returned from the product degassing tank of the gas phase polymerization system.
Если в данном документе не указано иное, химико-технологические термины соответствуют Perry’s Chemical Engineer’s Handbook (6-е изд.) и Separation Process Principles by Seader, Henley, and Roper (3-е изд.). Отгоночная колонна, емкость, которая охватывает процесс переноса масс при отгонке. Отгоночная колонна по данному изобретению выполняет отгонку с повторным испарением, в отличие от газовой отгонки или противоточной отгонки, которая представляет собой газовую отгонку, но с противотоком. Отгонка, селективное извлечение компонентов путем переноса масс из жидкой фазы в газообразную фазу без использования наружного орошения. Испаритель для повторного испарения, теплообменник, используемый для образования пара путем нагрева жидкости в нижней части колонны и возвращения образованного пара обратно в колонну. Повторное испарение, действие образования отгоночного пара путем нагрева жидкости в нижней части колонны и возвращения образованного пара обратно в колонну. Испарительная камера, емкость, предназначенная для отделения жидкой фазы от парообразной фазы в результате изменения температуры и/или давления, происходящего либо выше по потоку от указанной емкости, либо внутри нее. Парообразование, действие парожидкостной смеси, достигающей нового состояния равновесия путем разделения жидкой и парообразной фазы. Дистилляционная колонна, также называемая ректификационной колонной, емкость, которая предназначена для охвата процесса переноса масс при дистилляции. Дистилляция, действие разделения путем отгонки и перегонки смеси исходных материалов из двух или большего количества компонентов на два или большее количество продуктов, включающих как минимум головной дистиллят и кубовой продукт, при этом указанные продукты имеют состав, отличающийся от смеси исходных материалов. Отгоночная колонна отличается от дистилляционной колонны в силу того, что отгоночная колонна не имеет наружного орошения, не связана с ним, и способ ее использования не включает его, за исключением случая газовой отгонки с орошением. Испарительная камера отличается от отгоночной колонны и от дистилляционной колонны в силу того, что испарительная камера предоставляет только одно новое состояние равновесия, в то время как отгоночная колонна отгоночная колонна предоставляет несколько новых состояний равновесия, и дистилляционная колонна предоставляет несколько новых состояний равновесия.Unless otherwise noted in this document, chemical engineering terms refer to Perry's Chemical Engineer's Handbook (6th ed.) and Separation Process Principles by Seader, Henley, and Roper (3rd ed.). Stripping column, a vessel that captures the mass transfer process during stripping. The stripping column of the present invention performs stripping with re-evaporation, as opposed to gas stripping or countercurrent stripping, which is gas stripping but with countercurrent. Stripping, selective extraction of components by mass transfer from the liquid phase to the gaseous phase without the use of external irrigation. Re-evaporator, a heat exchanger used to generate steam by heating the liquid at the bottom of the column and returning the generated steam back to the column. Reevaporation, the act of generating stripping vapor by heating the liquid at the bottom of the column and returning the generated vapor back to the column. Evaporation chamber, a container designed to separate the liquid phase from the vapor phase as a result of a change in temperature and / or pressure occurring either upstream from the specified container or inside it. Vaporization, the action of a vapor-liquid mixture reaching a new state of equilibrium by separating the liquid and vapor phases. A distillation column, also called a distillation column, is a vessel that is designed to capture the mass transfer process of distillation. Distillation, the act of separating by distillation and distillation of a mixture of starting materials from two or more components into two or more products, including at least a head distillate and a bottoms product, these products having a composition different from the mixture of starting materials. The stripping column differs from the distillation column in that the stripping column does not have external reflux, is not associated with it, and its use does not include it, except for the case of gas stripping with reflux. The flash chamber differs from the stripping column and from the distillation column in that the flash chamber provides only one new equilibria, while the stripping column provides several new equilibria, and the distillation column provides several new equilibria.
Конкретно, варианты реализации данного изобретения предлагают разделительную систему для отделения этилена, 2-метилбутана и по меньшей мере одного незамещенного углеводорода (C6-C12) в многокомпонентном смешанном конденсате, содержащем 2-метилбутан, этилен, мелкие частицы и по меньшей мере один незамещенный углеводород (C6-C12). Указанный по меньшей мере один незамещенный углеводород (C6-C12) может представлять собой нормальный алкан (C6-C12), выбранный из гексана, октана, декана и додекана; а также в качестве варианта альфа-олефин, выбранный из 1-бутена, 1-гексена и 1-октена. Многокомпонентный смешанный конденсат может дополнительно содержать пропен и по меньшей мере один нормальный алкан (C5-C11), выбранный из пентана, гептана, нонана и ундекана. В альтернативном варианте многокомпонентный смешанный конденсат может не содержать пропен и по меньшей мере один нормальный алкан (C5-C11), выбранный из пентана, гептана, нонана и ундекана, в альтернативном варианте не содержать циклический углеводород (C3-C12); в альтернативном варианте не содержать пропен, пентан, гептан, нонан, ундекан и циклический углеводород (C3-C12). Specifically, embodiments of this invention provide a separation system for separating ethylene, 2-methylbutane, and at least one unsubstituted hydrocarbon (C6-C12) in a multi-component mixed condensate containing 2-methylbutane, ethylene, fine particles, and at least one unsubstituted hydrocarbon ( C6-C12). Said at least one unsubstituted hydrocarbon (C6-C12) may be a normal alkane (C6-C12) selected from hexane, octane, decane and dodecane; and optionally an alpha olefin selected from 1-butene, 1-hexene, and 1-octene. The multicomponent mixed condensate may additionally contain propene and at least one normal alkane (C5-C11) selected from pentane, heptane, nonane and undecane. Alternatively, the multicomponent mixed condensate may be free of propene and at least one normal alkane (C5-C11) selected from pentane, heptane, nonane and undecane, alternatively free of a cyclic hydrocarbon (C3-C12); alternatively be free of propene, pentane, heptane, nonane, undecane and cyclic hydrocarbon (C3-C12).
В большинстве каталитических систем, используемых в реакторе, вся жидкость, конденсируемая при возвращении отходящих газов, возвращается в реактор. Однако недавно разработанные каталитические системы, используемые при производстве бимодальных полиэтиленовых полимеров, используют более крупные алканы, такие как изооктан, для подачи каталитической системы в виде суспензии в реактор газофазной полимеризации. Однако новые катализаторы могут производить небольшие количества более тяжелых углеводородов, таких как углеводороды С10 и С12. Эти более тяжелые соединения конденсируются на различных ступенях возвращения отходящих газов и направляются обратно в реактор вместе с олефиновыми мономерами и инертными конденсирующими средствами. Однако возвращение этих тяжелых углеводородов в реактор вызывает трудности в эксплуатации. Современный способ предотвращения чрезмерного накопления этих тяжелых углеводородов в реакторе заключается в отбросе части жидкости, возвращаемой при возвращении отходящих газов. Это отбрасывание жидкостей, возвращаемых из отходящих газов, приводит к потере части восстановленного мономера и индуцированного конденсирующего средства, причем большая часть потерь приходится на конденсирующее средство, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов. Варианты реализации данного изобретения решают эти и другие проблемы, как обсуждается в данном документе.In most catalyst systems used in a reactor, all of the liquid condensed from the return of the off-gases is returned to the reactor. However, recently developed catalyst systems used in the production of bimodal polyethylene polymers use larger alkanes such as isooctane to feed the catalyst system in slurry to the gas phase polymerization reactor. However, the new catalysts can produce small amounts of heavier hydrocarbons such as C 10 and C 12 hydrocarbons. These heavier compounds are condensed in the various off-gas return stages and sent back to the reactor along with olefin monomers and inert condensing agents. However, the return of these heavy hydrocarbons to the reactor causes operational difficulties. The current way to prevent excessive accumulation of these heavy hydrocarbons in the reactor is to discard some of the liquid returned when the off-gases are returned. This rejection of the liquids returned from the exhaust gases results in the loss of part of the reduced monomer and the induced condensing agent, with most of the losses occurring in the condensing agent, resulting in increased operating costs. Embodiments of the present invention solve these and other problems, as discussed in this document.
В интересах ясности некоторые насосы, теплообменники, регулирующие клапаны, системы управления и элементы вспомогательного оборудования для практической и безопасной эксплуатации рассматриваемых в данном документе систем, но которые не обязательны для освещения принципов данного изобретения, были исключены из графических материалов. Специалист в данной области техники понимает, что удаленное оборудование входит в состав практичных и безопасных функциональных блоков. Соответственно, удаленные элементы не ограничивают объем данного изобретения.In the interests of clarity, certain pumps, heat exchangers, control valves, control systems, and ancillary equipment for the practical and safe operation of the systems discussed herein, but which are not essential for illuminating the principles of this invention, have been omitted from the drawings. One skilled in the art understands that remote equipment is part of practical and safe functional units. Accordingly, the removed elements do not limit the scope of the present invention.
Фигуры в данном документе следуют системе нумерации, в которой первая цифра или цифры соответствуют номеру фигуры в графических материалах, а остальные цифры идентифицируют элемент в графических материалах. Аналогичные элементы среди различных фигур могут быть идентифицированы с помощью аналогичных цифр. Например, 354 может обозначать элемент «54» на фиг. 3, а аналогичный элемент может быть обозначен как 454 на фиг. 4. Подчеркнем, что цель фигур заключается в иллюстрации, и фигуры не предназначены для каких-либо ограничений. Фигуры в данном документе могут не соответствовать масштабу, а соотношения элементов на фигурах могут быть преувеличены. Фигуры используются для иллюстрации принципиальных конструкций и способов, описываемых в данном документе.The figures in this document follow a numbering system in which the first digit or numerals correspond to the figure number in the drawings, and the remaining numerals identify the element in the drawings. Similar elements among different figures can be identified using similar numbers. For example, 354 may represent element "54" in FIG. 3, and a similar element may be designated as 454 in FIG. 4. We emphasize that the purpose of the figures is to illustrate and the figures are not intended to be limiting in any way. The figures in this document may not be to scale, and the ratios of the elements in the figures may be exaggerated. The figures are used to illustrate the principal structures and methods described in this document.
Согласно фиг. 1, показан вариант реализации разделительной системы 100 согласно данному изобретению. Разделительная система 100 позволяет отделять этилен, 2-метилбутан и по меньшей мере один незамещенный углеводород (C6-C12) в многокомпонентном смешанном конденсате, содержащем 2-метилбутан, этилен, мелкие частицы и по меньшей мере один незамещенный углеводород (C6-C12), как обсуждается в данном документе. Разделительная система 100 содержит подающий трубопровод 102, имеющий гидравлическое сообщение с источником 104 многокомпонентного смешанного конденсата. Разделительная система 100 дополнительно содержит отгоночную колонну 106 с испарителем 108 для повторного испарения, причем отгоночная колонна 106 имеет гидравлическое сообщение с подающим трубопроводом 102. Отгоночная колонна 106 дополнительно содержит верхнюю часть 110, содержащую верхний выход 112, который обеспечивает гидравлическое сообщение через верхний трубопровод 114 с конденсатором 116.According to FIG. 1 shows an embodiment of a
Разделительная система 100 дополнительно содержит верхний впускной патрубок 118, имеющий гидравлическое сообщение с подающим трубопроводом 102, причем подающий трубопровод 102 подает многокомпонентный смешанный конденсат в разделительную систему 100. Как обсуждается в данном документе, многокомпонентный смешанный конденсат может представлять собой смесь углеводородов и продувочных сред (например, азота), причем смесь углеводородов может содержать, но без ограничения, олефиновый мономер (например, этилен), инертное конденсирующее средство (например, 2-метилбутан), олефиновый сомономер, отличающийся от олефинового мономера (например, n-гексен) и более крупные незамещенные углеводороды, такие как, например, n-гексан, n-октан, изооктан, n-декан и n-додекан, среди прочего, как обсуждается в данном документе. Отгоночная колонна 106 выполнена с возможностью получения через подающий трубопровод 102 многокомпонентного смешанного конденсата при температуре в диапазоне от -13 градусов Цельсия (°C) до -5°C и давлении от 340 килопаскалей избыточного давления (кПа изб.) до 420 кПа изб., как обсуждается в данном документе.
Отгоночная колонны 106 дополнительно содержит нижнюю часть 120, отдаленную от верхней части 110, причем нижняя часть 120 содержит испаритель 108 для повторного испарения. Испаритель 108 для повторного испарения образует поток пара из компонентов многокомпонентного смешанного конденсата в нижней части 120 отгоночной колонны 106, действующий в качестве отгоночного средства в отгоночной колонне 106. В отгоночной колонне 106 поток пара из компонентов многокомпонентного смешанного конденсата, поступающий из испарителя 108 для повторного испарения, способствует разделению многокомпонентного смешанного конденсата на смесь компонентов тяжелых фракций и смесь легких фракций, как обсуждается в данном документе. The
Отгоночная колонна 106, как показано на фиг. 1 работает со встречным потоком, причем жидкий многокомпонентный смешанный конденсат поступает в верхнюю часть 110 отгоночной колонны 106 через верхний впускной патрубок 118, а поток пара образует испаритель 108 для повторного испарения. В одном варианте реализации изобретения испаритель 108 для повторного испарения может представлять собой встроенный испаритель пакетного типа. Возможны испарители других типов. Отгоночная колонна 106 выполнена с размерами и возможностью содержать от трех до десяти теоретических ступеней. Предпочтительно отгоночная колонна 106 выполнена с размерами и возможностью содержать от шести до восьми теоретических ступеней. Ступени в отгоночной колонне 106 могут быть образованы насадками или лотками. Предпочтительно отгоночная колонна 106 представляет собой насадочную колонну. Для различных вариантов реализации изобретения насадка может представлять собой неструктурную насадку или структурную насадку, известную в данной области техники. Примеры материалов насадки включают среди прочих кольца Raschig, седла Berl, кольца Pall, кольца Zbigniew Bialecki и седла Intalox.
Отгоночная колонна 106 может иметь диаметр от пятнадцати (15) сантиметров (см) до около девяносто одного (91) см и высоту от шести (6) метров (м) до тринадцати (13) м. Испаритель 108 для повторного испарения отгоночной колонны 106 работает при температуре от 50°C до 200°C, обеспечивая давление внутри отгоночной колонны 106 от 200 кПа до 1500 кПа. Предпочтительно испаритель 108 для повторного испарения отгоночной колонны 106 работает при температуре от 110°C до 200°C. В предпочтительном варианте реализации изобретения отгоночная колонна 106 работает при давлении, которое как можно ближе соответствует давлению, создаваемому на второй ступени сжатия многоступенчатого компрессора, как будет более полно обсуждаться в данном документе. Давлением внутри отгоночной колонны 106 можно управлять с помощью противодавления смеси легких фракций, выходящей из верхнего выхода 112 отгоночной колонны 106, используя управляющий клапан, регулирующий противодавление. Температура внутри отгоночной колонны 106 может составлять от 50°C до 200°C. Все отдельные значения и поддиапазоны температуры от 50°C до 200°C включены и представлены в данном документе; например, температура может составлять от нижнего значения 50, 55, 60 и 65°C до верхнего значения 130, 150, 180 и 200°C. Предпочтительно отгоночная колонна 106 работает при температуре от 60°C до 180°C, а наиболее предпочтительно отгоночная колонна 106 работает при температуре от 68°C до 150°C. Аналогичным образом все отдельные значения и поддиапазоны давления от 200 кПа до 1500 кПа включены и представлены в данном документе; например, давление может составлять от нижнего значения 200, 300, 400 и 500 кПа до верхнего значения 800, 900, 1100 и 1500 кПа. Предпочтительно отгоночная колонна 106 работает при давлении от 300 кПа до 500 кПа, а наиболее предпочтительно отгоночная колонна 106 работает при давлении от 350 кПа до 400 кПа. Предпочтительно отгоночная колонна 106 работает при давлении, которое соответствует давлению, под которым многокомпонентный смешанный конденсат поступает в отгоночную колонну 106 через подающий трубопровод 102, или немного ниже его. Для различных вариантов реализации изобретения отгоночная колонна 106 может работать с молярной скоростью выкипания от 15 до 30. The
Как отмечено в данном документе, испаритель 108 для повторного испарения может представлять собой встроенный испаритель, нагреваемый паром или другим подходящим теплоносителем, но он может представлять собой теплообменник любого другого подходящего типа, например, термосифонный или многоходовой кожухотрубный теплообменник как того требует конструкция и размер отгоночной колонны 106. Предпочтительно испаритель 104 для повторного испарения отгоночной колонны 106 работает, обеспечивая температуру и давление внутри отгоночной колонны 106 для отделения смеси легких фракций от смеси компонентов тяжелых фракций и выведения смеси легких фракций из отгоночной колонны 106 через верхний выход 112 в виде пара. В качестве варианта (не показан на фиг. 1), отгоночная колонна 106 может быть оборудована наружным испарителем для повторного испарения.As noted herein, the
Оказавшись внутри отгоночной колонны 106, многокомпонентный смешанный конденсат разделяется на смесь компонентов тяжелых фракций и смесь легких фракций. Смесь компонентов тяжелых фракций содержит по меньшей мере один незамещенный углеводород C6, C8, C10 или C12. Смесь компонентов тяжелых фракций извлекают из разделительной системы 100 по трубопроводу 122, откуда ее можно отправлять на другую следующую переработку или на сжигание. Многие из этих углеводородов образуются в ходе побочных реакций во время процесса в полиолефиновом газофазном реакторе. Разделительную систему и способ по данному изобретению можно без труда адаптировать для использования с различными реакторами и способами газофазной полимеризации, такими как упомянутые в документах WO2006026493A1, WO2007075615A2, WO2015022025A1, US20080234448A1, US9745389B2 и US9790293B2.Once inside the
Отгоночная колонна 106 также отделяет от многокомпонентного смешанного конденсата смесь легких фракций, причем указанная смесь легких фракций содержит как средние компоненты, так и легкие компоненты. Для различных вариантов реализации изобретения средние компоненты включают по меньшей мере инертное конденсирующее средство (например, 2-метилбутан), а легкие компоненты включают по меньшей мере олефиновый мономер (например, этилен). Например, при использовании в процессах газофазного реактора, рассматриваемых в данном документе, средние компоненты включают по меньшей мере 2-метилбутан, а легкие компоненты включают по меньшей мере этиленовые мономеры. The
Разделительная система 100 дополнительно содержит конденсатор 116, имеющий гидравлическое сообщение с верхней частью 110 отгоночной колонны 106. Как проиллюстрировано, конденсатор 116 имеет гидравлическое сообщение с верхней частью 110 отгоночной колонны 106 через трубопровод 114 посредством верхнего выхода 112. Конденсатор 116 выполнен с возможностью охлаждения смеси легких фракций, поступающей из верхней части 110 отгоночной колонны 106, до температуры от -19°C до 42°C. Конденсатор 116 может быть выполнен с размерами, обеспечивающими его способность к передаче тепла от смеси легких фракций в достаточной степени для необходимой тепловой нагрузки. Конденсатор 116 может иметь кожухотрубную или оребренную воздушную конструкцию с охлаждением водой или хладагентом. Возможны также конденсаторы других типов. The
Как проиллюстрировано на фиг. 1, разделительная система 100 дополнительно содержит испарительную камеру 124, причем испарительная камера 124 имеет гидравлическое сообщение с конденсатором 116 посредством трубопровода 126 для получения охлажденной смеси легких фракций из конденсатора 116. Испарительная камера 124 содержит верхнюю часть 128 и нижнюю часть 130, отдаленную от верхней части 128. Испарительная камера 124 содержит подающий впускной патрубок 132, соединенный с конденсатором 116 посредством трубопровода 126. Впускной патрубок 132 содержит также регулировочный клапан, который регулирует перепад давления смеси легких фракций, поступающей из конденсатора 116. После поступления в испарительную камеру 124 смесь легких фракций разделяется на средние компоненты и легкие компоненты. Как отмечено ранее, легкие компоненты включают олефиновые мономеры из отходящих газов, поступающих из процесса полимеризации, причем эти компоненты смеси легких фракций являются более летучими, чем инертное конденсирующее средство из процесса полимеризации. Испарительная камера 124 получает смесь легких фракций непосредственно из верхней части 110 отгоночной колонны 106 через конденсатор 116 и разделяет смесь легких фракций на средние компоненты и легкие компоненты. Средние компоненты извлекают в виде нижнего потока через нижний трубопровод 134 из испарительной камеры 124, а легкие компоненты извлекают в виде верхнего потока через верхний трубопровод 136 из испарительной камеры 124. Поскольку средние компоненты содержат большей частью инертные конденсирующие средства (например, 2-метилбутан), их можно возвращать в систему газофазной полимеризации для дополнительного использования. Аналогичным образом, поскольку легкие компоненты содержат по меньшей мере олефиновый мономер (например, этилен), их можно либо возвращать в систему газофазной полимеризации (например, систему возврата отходящих газов) для дополнительного использования, либо подвергать дополнительному разделению для увеличения концентрации олефинового мономера. As illustrated in FIG. 1,
Для различных вариантов реализации изобретения, представленных в данном документе, изотермичность камера 124 работает по существу в изотермическом режиме при температуре от 15°C до 70°C и давлении от 240 кПа до 405 кПа. Все отдельные значения и поддиапазоны температуры от 15°C до 70°C включены и представлены в данном документе; например, температура может составлять от нижнего значения 15°C, 20°C, 25°C и 30°C до верхнего значения 45°C, 55°C, 65°C и 70°C. Предпочтительно испарительная камера 124 работает при температуре от 25°C до 55°C, а наиболее предпочтительно испарительная камера 124 работает при температуре от 30°C до 40°C. Аналогичным образом все отдельные значения и поддиапазоны давления от 240 кПа до 405 кПа включены и представлены в данном документе; например, давление может составлять от нижнего значения 350 кПа, 360 кПа, 370 кПа и 375 кПа до верхнего значения 380 кПа, 385 кПа, 395 кПа и 405 кПа. Предпочтительно испарительная камера 124 работает при давлении от 360 кПа до 380 кПа, а наиболее предпочтительно испарительная камера 124 работает при давлении от 370 кПа до 375 кПа. В различных вариантах реализации изобретения испарительная камера 124 по данному изобретению может быть заключена в оболочку, позволяющую теплоносителю (например, воде или хладагенту) способствовать управлению температурой внутри объема испарительной камеры 124. Испарительная камера может иметь вертикальное или горизонтальное исполнение по желанию. Испарительная камера 124 может содержать внутренние элементы, состоящие из перегородок или каплеотбойников, обеспечивающие надлежащее разделение пара и жидкости.For the various embodiments of the invention presented herein, the
Как обсуждается в данном документе, подающий трубопровод 102 подает многокомпонентный смешанный конденсат в отгоночную колонну 106 разделительной системы 100 через верхний впускной патрубок 118. Для различных вариантов реализации изобретения отгоночная колонна 106 получает многокомпонентный смешанный конденсат через подающий трубопровод 102 при температуре в диапазоне от -13°C до -5°C и давлении от 340 кПа изб. до 420 кПа изб. Все отдельные значения и поддиапазоны температуры от -13°C до -5°C включены и представлены в данном документе; например, температура может составлять от нижнего значения -13°C, -11°C, -10°C и -9°C до верхнего значения -8°C, -7°C, -6°C и -5°C. Предпочтительно отгоночная колонна 106 получает многокомпонентный смешанный конденсат при температуре от -12°C до -9°C, а наиболее предпочтительно отгоночная колонна 106 получает многокомпонентный смешанный конденсат при температуре от -11°C до -10°C. Аналогичным образом все отдельные значения и поддиапазоны давления от 340 кПа изб. до 420 кПа изб. включены и представлены в данном документе; например, давление может составлять от нижнего значения 340 кПа изб., 350 кПа изб., 360 кПа изб. и 370 кПа изб до верхнего значения 380 кПа изб., 390 кПа изб., 400 кПа изб. и 420 кПа изб. Предпочтительно отгоночная колонна 106 получает многокомпонентный смешанный конденсат при давлении от 380 кПа изб. до 420 кПа изб., а наиболее предпочтительно отгоночная колонна 106 получает многокомпонентный смешанный конденсат при давлении от 410 кПа изб. до 420 кПа изб.As discussed herein,
Для достижения желательных значений температуры и давления многокомпонентного смешанного конденсата разделительная система по данному изобретению может дополнительно содержать многоступенчатый компрессор. Как видно на фиг. 2, разделительная система 200 показана с многоступенчатым компрессором 240, который содержит первую ступень 242 сжатия и вторую ступень 244 сжатия. Разделительная система 200 содержит отгоночную колонну 206, содержащую испаритель 208 для повторного испарения, испарительную камеру 224 и связанные с ними компоненты, как ранее описано для фиг. 1, что не будет повторяться здесь.To achieve the desired temperatures and pressures of the multi-component mixed condensate, the separation system of this invention may further comprise a multi-stage compressor. As seen in FIG. 2, separation system 200 is shown with a multi-stage compressor 240 that includes a first compression stage 242 and a second compression stage 244. Separation system 200 includes a stripper column 206 comprising a reevaporator 208, a flash chamber 224, and associated components, as previously described with respect to FIG. 1, which will not be repeated here.
Согласно фиг. 2, первая ступень 242 сжатия содержит впускной патрубок 246 для газообразной фазы и выпускной патрубок 248 для газообразной фазы, причем впускной патрубок 246 для газообразной фазы имеет гидравлическое сообщение с первым накопителем 250. Первый накопитель 250 имеет гидравлическое сообщение с первой конденсаторной системой 252 и емкостью 254 для дегазации продукта системы газофазной полимеризации 256. Выпускной патрубок 248 для газообразной фазы первой ступени 242 сжатия имеет гидравлическое сообщение со второй конденсаторной системой 258. Вторая ступень 224 сжатия содержит впускной патрубок 260 для газообразной фазы и выпускной патрубок 262 для газообразной фазы, причем впускной патрубок 260 для газообразной фазы имеет гидравлическое сообщение со вторым накопителем 264. Второй накопитель 264 имеет гидравлическое сообщение со второй конденсаторной системой 258, а выпускной патрубок 262 для газообразной фазы имеет гидравлическое сообщение с третьей конденсаторной системой 266, которая имеет гидравлическое сообщение с третьим накопителем 268.According to FIG. 2, the first compression stage 242 includes a gaseous phase inlet 246 and a gaseous phase outlet 248, the gaseous phase inlet 246 being in fluid communication with the first accumulator 250. The first accumulator 250 is in fluid communication with the first condenser system 252 and vessel 254 for degassing the product of the gas phase polymerization system 256. The gaseous phase outlet 248 of the first compression stage 242 is in fluid communication with the second condenser system 258. The second compression stage 224 includes an inlet 260 for the gaseous phase and an outlet 262 for the gaseous phase, wherein the inlet 260 for the gaseous phase is in fluid communication with the second accumulator 264. The second accumulator 264 is in fluid communication with the second condenser system 258, and the gaseous phase outlet 262 is in fluid communication with the third condenser system 266, which is in fluid communication with the third accumulator 268.
Первая конденсаторная система 252 получает и охлаждает отходящие газы из гранул полимера в емкости 25 для дегазации продукта системы 256 газофазной полимеризации до температуры от -10°C до 60°C при давлении от 110 кПа изб. до 150 кПа изб. для получения первой газовой смеси. Как обсуждается в данном документе, отходящие газы отделяют от гранул полимера, пропуская продувочную среду через емкость 254 для дегазации продукта. Продувочная среда может представлять собой инертный газ, такой как азот или аргон, или любой газ с низким содержанием углеводородов, предназначенных для удаления из гранул полимера, например, олефинового мономера. Выходящий поток реакции полимеризации часто содержит непрореагировавший олефиновый мономер, захваченный гранулами полимера. Отходящие газы могут содержать мономеры и сомономеры, такие как олефины и диены C2 - C12; реакторные разбавители, такие как углеводороды C1 - C10; и инертные вещества, такие как азот или аргон. В некоторых вариантах реализации изобретения отходящие газы содержат этиленовый мономер. Отходящие газы могут содержать также сомономеры C4 - C12. Отходящие газы могут содержать также побочные продукты реакции, такие как линейные углеводороды С6, С8, С10 и/или С12, которые могут быть вредными для реакции полимеризации, если их вернуть в систему 256 газофазной полимеризации. Отходящие газы могут содержать также инертное конденсирующее средство, такое как, например, циклоалкан, 2-метилпропан, 2-метилбутан и n-гексан, которое может использоваться для повышения молекулярной массы или удельной теплоемкости вентиляционных газов, способствуя конденсации более легких компонентов, таких как этиленовый мономер.The first condenser system 252 receives and cools off-gases from the polymer pellets in the tank 25 for degassing the product of the gas-phase polymerization system 256 to a temperature of -10°C to 60°C at a pressure of 110 kPa g. up to 150 kPa g to obtain the first gas mixture. As discussed herein, off-gases are separated from the polymer pellets by passing a purge medium through vessel 254 to degas the product. The purge medium may be an inert gas such as nitrogen or argon, or any gas with a low content of hydrocarbons, intended to remove from the polymer pellets, for example, olefin monomer. The polymerization reaction effluent often contains unreacted olefin monomer entrained in the polymer beads. Off-gases may contain monomers and comonomers such as olefins and dienes C 2 - C 12 ; reactor diluents such as C 1 - C 10 hydrocarbons; and inert substances such as nitrogen or argon. In some embodiments of the invention, the exhaust gases contain ethylene monomer. The exhaust gases may also contain C 4 -C 12 comonomers. Off-gases may also contain reaction by-products such as C 6 , C 8 , C 10 and/or C 12 linear hydrocarbons, which can be detrimental to the polymerization reaction if recycled to the gas phase polymerization system 256 . The off-gases may also contain an inert condensing agent, such as, for example, cycloalkane, 2-methylpropane, 2-methylbutane and n-hexane, which can be used to increase the molecular weight or specific heat of the ventilation gases, facilitating the condensation of lighter components such as ethylene monomer.
Фиг. 2 также предоставляет иллюстрацию системы 256 газофазной полимеризации, которая содержит реактор 270 газофазной полимеризации, содержащий линию 272 подачи катализатора и линию 274 подачи олефинового мономера, которые подают катализатор и олефиновые мономеры, соответственно, в реактор 270 газофазной полимеризации. Реактор 270 газофазной полимеризации дополнительно содержит возвратный поток 276, возвращающий непрореагировавшие компоненты из реактора (например, олефиновые мономеры) обратно в реактор 270 газофазной полимеризации. Гранулы полимера наряду с некоторыми реакторными газами выводят из реактора 270 газофазной полимеризации через трубопровод 278 и проводят в камеру 280 для продукта. Содержимое реактора проходит через камеру 280 для продукта и подается через трубопровод 282 и в качестве варианта резервуар для продувки продукта (не проиллюстрирован) в емкость 254 для дегазации продукта, обеспечивая последовательное гидравлическое сообщение емкости для дегазации продукта с реактором 270 газофазной полимеризации. Внутри емкости 254 для дегазации продукта гранулы полимера отделяют от реакторных газов. Гранулы полимера продувают инертным газом, как обсуждается в данном документе, подаваемым через линию 284, а полученные отходящие газы подают через трубопровод 286 и клапан 288 в линию 290 подачи продукта. Как видно на фиг. 2, разделительная система 200 имеет последовательное гидравлическое сообщение с емкостью 254 для дегазации продукта и реактором 270 газофазной полимеризации. Как обсуждается в данном документе, легкие компоненты, содержащие по меньшей мере этилен из верхней части 228 испарительной камеры 224 возвращают в реактор 270 газофазной полимеризации.Fig. 2 also provides an illustration of a gas phase polymerization system 256 that includes a gas phase polymerization reactor 270 comprising a catalyst feed line 272 and an olefin monomer feed line 274 that feed catalyst and olefin monomers, respectively, to the gas phase polymerization reactor 270. The gas phase polymerization reactor 270 further comprises a return stream 276 returning unreacted components from the reactor (eg, olefin monomers) back to the gas phase polymerization reactor 270 . The polymer pellets, along with some of the reactor gases, are removed from the gas phase polymerization reactor 270 via conduit 278 and passed into the product chamber 280. The contents of the reactor pass through the product chamber 280 and are fed through conduit 282 and optionally a product purge tank (not illustrated) into the product degassing vessel 254, providing serial hydraulic communication between the product degassing vessel and the gas phase polymerization reactor 270. Within the product degassing vessel 254, the polymer pellets are separated from the reactor gases. The polymer beads are purged with an inert gas, as discussed herein, through line 284, and the resulting exhaust gases are fed through conduit 286 and valve 288 into product line 290. As seen in FIG. 2, the separation system 200 is in fluid communication with the product degassing vessel 254 and the gas phase polymerization reactor 270 in series. As discussed herein, light components containing at least ethylene from the top 228 of the flash chamber 224 are returned to the gas phase reactor 270.
Затем отходящие газы в линии 290 подачи продукта направляют в первую конденсаторную систему 252, которая получает и охлаждает отходящие газы из гранул полимера в емкости 254 для дегазации продукта системы 256 газофазной полимеризации до температуры от -10°C до 60°C при давлении от 110 кПа изб. до 150 кПа изб. для получения первой газовой смеси и продувочного конденсата. Продувочный конденсат содержит смесь тяжелых компонентов с по меньшей мере одним замещенным углеводородом C6, C8, C10 или C12 из отходящих газов. Продувочный конденсат может содержать также другие углеводороды, такие как n-бутен и 2-метилпропан среди прочих углеводородов. Продувочный конденсат извлекают по трубопроводу 251 из разделительной системы для сжигания или дополнительной переработки.The off-gases in the product supply line 290 are then sent to the first condenser system 252, which receives and cools the off-gases from the polymer pellets in the tank 254 to degas the product of the gas-phase polymerization system 256 to a temperature of -10°C to 60°C at a pressure of 110 kPa. izb. up to 150 kPa g to obtain the first gas mixture and purge condensate. The purge condensate contains a mixture of heavy components with at least one substituted C 6 , C 8 , C 10 or C 12 hydrocarbon from the exhaust gases. The blowdown condensate may also contain other hydrocarbons such as n-butene and 2-methylpropane among other hydrocarbons. The blowdown condensate is removed via line 251 from the separation system for incineration or further processing.
В отличие от первого конденсата, первая газовая смесь проходит через первый накопитель 250 во впускной патрубок 246 для газообразной фазы первой ступени 242 сжатия, причем первая ступень 242 сжатия сжимает первую газовую смесь до давления от 375 кПа изб. до 404 кПа изб. и температуры от 100°C до 150°C. Вторая конденсаторная система 258 получает и охлаждает первую газовую смесь из выпускного патрубка 248 для газообразной фазы первой ступени 242 сжатия до температуры от -10°C до 60°C при давлении от 375 кПа изб. до 404 кПа изб. Затем первая газовая смесь из второй конденсаторной системы 258 поступает во второй накопитель 264. Во втором накопителе 264 получают вторую газовую смесь и первый конденсат.Unlike the first condensate, the first gas mixture passes through the first accumulator 250 into the gaseous phase inlet 246 of the first compression stage 242, with the first compression stage 242 compressing the first gas mixture to a pressure of 375 kPa g. up to 404 kPa g and temperatures from 100°C to 150°C. The second condenser system 258 receives and cools the first gas mixture from the outlet 248 for the gaseous phase of the first stage 242 compression to a temperature of -10°C to 60°C at a pressure of 375 kPa g. up to 404 kPa g The first gas mixture from the second condenser system 258 then enters the second accumulator 264. In the second accumulator 264, the second gas mixture and the first condensate are produced.
Вторая газовая смесь проходит через второй накопитель 264 во впускной патрубок 260 для газообразной фазы второй ступени 244 сжатия, причем вторая ступень 244 сжатия сжимает вторую газовую смеси до давления от 1300 кПа изб. до 10300 кПа изб. Третья конденсаторная система 266 получает и охлаждает вторую газовую смесь из выпускного патрубка 262 для газообразной фазы второй ступени 244 сжатия до температуры от -10°C до 60°C при давлении от 1300 кПа изб. до 10300 кПа изб. Вторая газовая смесь поступает в третий накопитель 268, который производит как возвращаемую газовую смесь, так и второй конденсат. Третий накопитель 268 имеет гидравлическое сообщение с системой газофазной полимеризации, позволяющее возвращаемой газовой смеси, обогащенной инертным продувочным газом (например, азотом), возвращаться в систему 256 газофазной полимеризации, способствуя подаче гранул полимера из реактора 270 газофазной полимеризации в емкость 254 для дегазации продукта. The second gas mixture passes through the second accumulator 264 into the gaseous phase inlet 260 of the second compression stage 244, with the second compression stage 244 compressing the second gas mixture to a pressure of 1300 kPa g. up to 10300 kPa g The third condenser system 266 receives and cools the second gas mixture from the gaseous phase outlet 262 of the second compression stage 244 to a temperature of -10°C to 60°C at a pressure of 1300 kPa g. up to 10300 kPa g The second gas mixture enters a third accumulator 268 which produces both a return gas mixture and a second condensate. The third accumulator 268 is in fluid communication with the gas phase polymerization system allowing a return gas mixture enriched with an inert purge gas (e.g., nitrogen) to be returned to the gas phase polymerization system 256, facilitating the supply of polymer pellets from the gas phase polymerization reactor 270 to the product degassing vessel 254.
Как первая ступень 242 сжатия, так и вторая ступень 244 сжатия может представлять собой центробежный компрессор, поршневой компрессор или винтовой компрессор. Специалист в данной области техники должен понимать, что можно использовать также компрессоры других типов. Для различных вариантов реализации изобретения первая конденсаторная система 252, вторая конденсаторная система 258 и третья конденсаторная система 266 могут охлаждаться окружающим воздухом, охлаждающей водой или системой охлаждения (например, механической системой охлаждения). В дополнение к системе, показанной на фиг. 2, специалист в данной области техники поймет, что к описанной выше системе можно добавить дополнительные компрессоры, сепараторы жидкости/газа, теплообменники и т.п. Третья конденсаторная система 266 представляет пример использования двух последовательных конденсаторов, причем каждый конденсатор может охлаждаться одинаково или различными способами. Например, как видно на фиг. 2 третья конденсаторная система 266 может содержать конденсатор 267 с водяным охлаждением, имеющий последовательное гидравлическое сообщение с охлаждаемым конденсатором 269.Both the first compression stage 242 and the second compression stage 244 may be a centrifugal compressor, a reciprocating compressor, or a screw compressor. One skilled in the art will appreciate that other types of compressors may also be used. For various embodiments of the invention, the first condenser system 252, the second condenser system 258, and the third condenser system 266 may be cooled by ambient air, cooling water, or a cooling system (eg, a mechanical cooling system). In addition to the system shown in FIG. 2, one skilled in the art will appreciate that additional compressors, liquid/gas separators, heat exchangers, and the like can be added to the system described above. The third capacitor system 266 is an example of using two capacitors in series, each capacitor being cooled in the same or different ways. For example, as seen in FIG. 2, the third condenser system 266 may include a water-cooled condenser 267 in fluid communication with the water-cooled condenser 269 in series.
Для различных вариантов реализации изобретения первый конденсат, получаемый во втором накопителе 264, подают в отгоночную колонну 206 посредством подающего трубопровода 202, причем он представляет собой по меньшей мере часть источника многокомпонентного смешанного конденсата. В дополнительном варианте реализации изобретения как первый конденсат, получаемый во втором накопителе 264, так и второй конденсат, получаемый в третьем накопителе 268 подают в отгоночную колонну 206 посредством подающего трубопровода 202 в качестве по меньшей мере части источника многокомпонентного смешанного конденсата. Как обсуждается в данном документе, отгоночная колонна 206 получает многокомпонентный смешанный конденсат при температуре в диапазоне от -13°C до -5°C и давлении от 340 кПа изб. до 420 кПа изб. посредством подающего трубопровода 202.For various embodiments of the invention, the first condensate obtained in the second accumulator 264 is fed into the stripper column 206 through the supply line 202, and it represents at least part of the source of multi-component mixed condensate. In a further embodiment of the invention, both the first condensate produced in the second accumulator 264 and the second condensate obtained in the third accumulator 268 are fed to the stripper 206 via the feed line 202 as at least part of the source of the multicomponent mixed condensate. As discussed herein, stripper 206 receives a multicomponent mixed condensate at a temperature in the range of -13°C to -5°C and a pressure of 340 kPa g. up to 420 kPa g through the supply pipeline 202.
Другие необязательные элементы и компоненты, которые можно включить в разделительную систему 100, 200, включают добавление второй испарительной камеры после испарительной камеры 124, 224, при этом верхний трубопровод 136, 236 из испарительной камеры 124, 224 вводят во вторую испарительную камеру при температуре и давлении, позволяющих дополнительно возвращать олефиновый мономер. Эта вторая испарительная камера может охлаждаться механической системой охлаждения, обеспечивающей рабочую температуру не более около 17°C, способствующую возвращению олефинового мономера. Предусмотрено также наличие одноступенчатого компрессора по ходу трубопровода 126, 226 в испарительную камеру 124, 224, позволяющего смеси легких фракций, поступающей из отгоночной колонны 106, 206, достигать давления по меньшей мере 900 кПа изб., способствующего возвращению олефинового мономера.Other optional elements and components that can be included in the
Каждый из вариантов реализации разделительной системы (например, 100 и 200), представленных в данном документе, включает условие, что между источником многокомпонентного смешанного конденсата (например, 104, 204) и испарительной камерой (например, 124 или 224) не расположена дистилляционная колонна. Это обеспечивает преимущество уменьшенного количества компонентов для достижения желаемого разделения, обсуждаемого в данном документе, со связанным с ним уменьшением затрат как на строительство, так и на эксплуатацию разделительной системы 100, 200, представленной в данном документе. Each of the embodiments of the separation system (for example, 100 and 200) presented in this document includes the condition that no distillation column is located between the source of multi-component mixed condensate (for example, 104, 204) and the flash chamber (for example, 124 or 224). This provides the advantage of a reduced number of components to achieve the desired separation discussed herein, with an associated cost reduction in both construction and operation of the
В данном изобретении предложен также способ отделения этилена от изопентана в многокомпонентном смешанном конденсате с помощью разделительной системы, представленной в данном документе, и описанной на любой из фиг. 1 и/или фиг. 2. Как отмечено в данном документе, разделительная система 100, 200 не содержит дистилляционную колонну. Точнее, способ по данному изобретению позволяет отделять этилен, 2-метилбутан и по меньшей мере один незамещенный углеводород (C6-C12) в многокомпонентном смешанном конденсате, содержащем 2-метилбутан, этилен, мелкие частицы и по меньшей мере один незамещенный углеводород (C6-C12), с помощью разделительной системы 100, 200, обсуждаемой в данном документе. Способ включает подачу многокомпонентного смешанного конденсата при температуре в диапазоне от -13°C до -5°C и давлении от 340 кПа изб. до 420 кПа изб. в отгоночную колонну 100, 200, содержащую верхнюю часть 110, 210, нижнюю часть 120, 220, отдаленную от верхней части 110, 210, и от трех до десяти теоретических ступеней, как обсуждается в данном документе. Как отмечено ранее в данном документе, отгоночная колонна 106, 206 работает при внутреннем давлении от 200 кПа до 1500 кПа. Многокомпонентный смешанный конденсат разделяют с помощью отгоночной колонны 106, 206 на смесь компонентов тяжелых фракций с по меньшей мере одним незамещенным углеводородом (C6-C12) и смесь легких фракций, содержащую средние компоненты и легкие компоненты, причем средние компоненты включают по меньшей мере 2-метилбутан, а легкие компоненты включают по меньшей мере этилен. Смесь легких фракций извлекают из верхней части 110, 210 отгоночной колонны 106, 206, а смесь компонентов тяжелых фракций из нижней части 120, 220 отгоночной колонны 106, 206. Смесь легких фракций охлаждают до температуры от -19°C до 42°C, а затем смесь легких фракций, охлажденную до температуры от -19°C до 42°C разделяют на средние компоненты и легкие компоненты в испарительной камере 124, 224, содержащей верхнюю часть 128, 228 и нижнюю часть 130, 230, отдаленную от верхней части 128, 228. Как обсуждается в данном документе, испарительная камера работает при температуре от 15°C до 70°C и давлении от 240 кПа до 405 кПа, разделяя смесь легких фракций на средние компоненты и легкие компоненты. Легкие компоненты извлекают из верхней части 128, 228 испарительной камеры 124, 224 а средние компоненты извлекают из нижней части 130, 230 испарительной камеры 124, 224 при условии, что, как отмечено выше, система и способ по данному изобретению не используют дистилляционную колонну между источником многокомпонентного смешанного конденсата и испарительной камерой 124, 224.The present invention also provides a process for separating ethylene from isopentane in a multi-component mixed condensate using the separation system presented herein and described in any of the FIGS. 1 and/or FIG. 2. As noted herein, the
Способ может дополнительно включать по меньшей мере один из этапов (i), (ii), (iii) и/или (iv), при этом (i) включает подачу средних компонентов, выходящих из нижней части 130, 230 испарительной камеры 124, 224, в реактор 270 газофазной полимеризации; (ii) включает подачу легких компонентов, выходящих из верхней части 128, 228 испарительной камеры 124, 224, в реактор 270 газофазной полимеризации; (iii) включает работу отгоночной колонны 106, 206 без наружного орошения; и (iv) включает работу испарительной камеры 106, 206 при температуре от -19°C до 70°C.The method may further include at least one of steps (i), (ii), (iii) and/or (iv), while (i) includes the supply of middle components coming from the bottom 130, 230 of the
Способ может дополнительно включать по меньшей мере один из этапов (i), (ii) и/или (iii): при этом (i) включает получение с помощью разделительной системы 200 многокомпонентного смешанного конденсата по меньшей мере частично из отходящих газов из гранул полимера в емкости 254 для дегазации продукта системы 256 газофазной полимеризации; (ii) включает подачу гранул полимера из реактора 270 газофазной полимеризации в емкость 254 для дегазации продукта с помощью возвращаемой газовой смеси, получаемой в разделительной системе 200, которая содержит многоступенчатый компрессор 240; и (iii) включает фильтрование многокомпонентного смешанного конденсата для удаления мелких частиц из многокомпонентного смешанного конденсата, как обсуждается в данном документе.The method may further include at least one of the steps (i), (ii) and/or (iii): wherein (i) includes obtaining, using the separation system 200, a multi-component mixed condensate at least partially from the off-gases from the polymer pellets in containers 254 for degassing the product of the gas-phase polymerization system 256; (ii) includes feeding polymer pellets from the gas phase polymerization reactor 270 to a vessel 254 for degassing the product with the return gas mixture obtained in the separation system 200, which contains a multi-stage compressor 240; and (iii) includes filtering the multi-component mixed condensate to remove fines from the multi-component mixed condensate as discussed herein.
Способ может дополнительно включать по меньшей мере один из элементов (i), (ii) и/или (iii), при этом (i) включает подачу легких компонентов, извлекаемых из верхней части 128, 228 испарительной камеры 124, 224, в компрессор, выполненный с возможностью и выполняющий функции сжатия этилена; (ii) включает испарение легких компонентов из верхней части 128, 228 испарительной камеры 124, 224 во второй испарительной камере; (iii) включает сжатие смеси легких фракций из верхней части 110, 210 отгоночной колонны 106, 206 перед охлаждением смеси легких фракций до температуры от -19°C до 42°C; и (iv) включает сжатие легких компонентов из верхнего потока испарительной камеры 124, 224 перед испарением легких компонентов из верхнего потока испарительной камеры 124, 224 во второй испарительной камере.The method may further include at least one of the elements (i), (ii) and/or (iii), while (i) includes the supply of light components extracted from the
Claims (48)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62/685,403 | 2018-06-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020142801A RU2020142801A (en) | 2022-06-24 |
| RU2796980C2 true RU2796980C2 (en) | 2023-05-30 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5741350A (en) * | 1995-01-20 | 1998-04-21 | Air Products And Chemicals, Inc. | Recovery of hydrocarbons from polyalkene product purge gas |
| WO2012006387A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Univation Technologies, Llc | Ethylene expansion for low temperature refrigeration in polyethylene vent recovery |
| RU2475297C2 (en) * | 2007-12-06 | 2013-02-20 | Базелль Полиолефин Италия С.Р.Л. | Method and device for separating gas from solid matter and their use for polymerisation reactions |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5741350A (en) * | 1995-01-20 | 1998-04-21 | Air Products And Chemicals, Inc. | Recovery of hydrocarbons from polyalkene product purge gas |
| RU2475297C2 (en) * | 2007-12-06 | 2013-02-20 | Базелль Полиолефин Италия С.Р.Л. | Method and device for separating gas from solid matter and their use for polymerisation reactions |
| WO2012006387A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Univation Technologies, Llc | Ethylene expansion for low temperature refrigeration in polyethylene vent recovery |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10435487B2 (en) | Method for optimizing energy efficiency in a polymerization process | |
| RU2619940C2 (en) | Method for producing (hydro)fluoropropene | |
| JP6686130B2 (en) | Recovery of unreacted monomer from olefin polymerization process | |
| CN109715678B (en) | Integrated propane dehydrogenation process | |
| US11058987B2 (en) | Membrane and pressure swing adsorption hybrid INRU process | |
| RU2569085C2 (en) | Ethylene expansion for low temperature cooling during recuperation of off-gas of plyethylene production | |
| WO2005044872A1 (en) | Process and apparatus for separating polymer solids hydrocarbon fluids and purge gas | |
| WO2006061148A1 (en) | Process for the dehydration of gases | |
| CN102389643B (en) | Exhaust gas recycling method and device for olefin polymer production | |
| RU2616626C2 (en) | Method for extracting hydrocarbons from device for producing polyolefin and device suitable for this purpose | |
| CA3164169A1 (en) | Extractive distillation column system and the use thereof in the separation of butenes from c4-hydrocarbon streams | |
| RU2796980C2 (en) | Separation system for the return of hydrocarbons from the process of synthesis of polyethylene polymers | |
| US11851518B2 (en) | Separations system for recovering hydrocarbons from synthesis of polyethylene polymers | |
| TW201531456A (en) | Method for processing a product stream of a dimethyl ether reactor by separation technology | |
| CN108602904B (en) | Olefin polymerization process | |
| CN116745255A (en) | Process for preventing three-phase separation of butenes from C4 hydrocarbon streams | |
| BR112020023797B1 (en) | SEPARATION SYSTEM FOR SEPARATING ETHYLENE, 2-METHYLBUTANE AND AT LEAST ONE UNSUBSTITUTED HYDROCARBON (C6-C12), GAS PHASE POLYMERIZATION SYSTEM AND METHOD FOR SEPARATION OF ETHYLENE, 2-METHYLBUTANE AND AT LEAST ONE UNSUBSTITUTED HYDROCARBON (C6-C12 ) | |
| RU2653536C2 (en) | Polymerisation process | |
| CN108431050B (en) | Improved gas phase olefin polymerization process operating in condensed mode | |
| JP2024506791A (en) | Method for removing butene from a C4-hydrocarbon stream and two-stage evaporation | |
| JP2024506788A (en) | Method for separating butenes from a C4 hydrocarbon stream and subsequent oligomerization | |
| CN114080400A (en) | Polymerization process | |
| RU2020142801A (en) | SEPARATION SYSTEM FOR THE RETURN OF HYDROCARBONS FROM THE PROCESS OF SYNTHESIS OF POLYETHYLENE POLYMERS |