способ извлечения этилена из газообразных углеводородов

Формула изобретения

1. Способ извлечения этилена из газообразных углеводородов, содержащих этилен, метан и водород, путем подачи потока этих газообразных углеводородов и потока растворителя углеводородов в деметанизирующую абсорбционную колонну с получением на выходе верхнего газового потока, разделения в устройстве для извлечения с самоохлаждением, содержащим ректификационную колонну, с получением потока, содержащего этилен, и получением на выходе из деметанизирующей абсорбционной колонны нижнего потока, состоящего из растворителя углеводородов и этилена, который подают в колонну регенерации растворителя для получения верхнего потока, содержащего этилен, и нижнего потока, содержащего растворитель углеводородов, отличающийся тем, что используют деметанизирующую абсорбционную колонну, включающую в себя взаимный охладитель или повторный испаритель, верхний газовый поток этой колонны, состоящий из метана, водорода, растворителя углеводородов и этилена, разделяют на две части, одну из которых, называемую потоком горючего газа, подают на разделение в устройство для извлечения с самоохлаждением, где его охлаждают посредством турбодетандера, клапана снижения давления или теплообменника с последующим разделением в указанной ректификационной колонне, в результате которого дополнительно получают поток горючего газа, включающего в себя метан и водород, а другую часть верхнего газового потока деметанизирующей абсорбционной колонны, называемую потоком водорода, подают в метановую абсорбционную колонну, в которой получают верхний поток, содержащий водород, и нижний поток, содержащий метан и растворитель углеводорода, и этот нижний поток затем подают в деметанизирующую абсорбционную колонну, кроме того, получают нижний поток деметанизирующей абсорбционной колонны, который содержит этилен в количестве 75 99% от содержащегося в потоке газообразных углеводородов, а нижний поток колонны регенерации растворителя делят на две части, одну из которых возвращают в деметанизирующую абсорбционную колонну, а другую подают в метановую абсорбционную колонну, при этом растворитель углеводородов выбирают из парафиновых углеводородов, имеющих 4 10 атомов углерода, нафтеновых углеводородов, имеющих 4 10 атомов углерода, ароматических углеводородов, выбираемых из бензола, толуола, ароматических соединений С₈ С₁₀, имеющих алифатические группы метила, этила или пропила, конкретно образующих группу, содержащую о-ксилол, м-ксилол, п-ксилол, гемимеллитол, псевдокумол, мезитилен, кумол, о-этилтолуол, м-этилтолуол, п-этилтолуол, н-пропилбензол, изопропилбензол, индан, дурол, изодурол, пренитол, неочищенных ксилолов, продуктов реакции трансалкилирования толуола, фракций С₉, экстрагированных из реформатов нефтяных фракций, фракций С₉ указанных реформатов, которые обогащены С₉-алкилбензолами, С₇ С₉алкилароматических соединений и их смесей и смесей одного или нескольких парафиновых углеводородов, нафтеновых углеводородов и ароматических углеводородов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулируют скорость подачи потока растворителя в деметанизирующую абсорбционную колонну для обеспечения получения нижнего потока деметанизирующей абсорбционной колонны, содержащего 75 99% этилена, первоначально содержащегося в указанном потоке газообразных углеводородов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулируют разделение верхнего потока деметанизирующей абсорбционной колонны на поток водорода и поток горючего газа для обеспечения извлечения определенного количества водорода с потоком горючего газа.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что регулируют скорость подачи потока растворителя углеводорода в метановую абсорбционную колонну и скорость подачи потока растворителя углеводородов в деметанизирующую абсорбционную колонну для получения соответственно определенной концентрации водорода в верхнем потоке метановой абсорбционной колонны и извлечения при абсорбции определенного количества этилена от содержащегося в потоке газообразных углеводородов, с нижним потоком деметанизирующей абсорбционной колонны.

5. Способ извлечения этилена из газообразных углеводородов, содержащих этилен, метан и водород, путем подачи потока этих газообразных углеводородов и потока растворителя углеводородов в деметанизирующую абсорбционную колонну с получением на выходе верхнего газового потока с разделением в устройстве для разделения с самоохлаждением, содержащем ректификационную колонну, с получением потока, содержащего этилен, и нижнего потока, состоящего из растворителя углеводородов и этилена, который подают в колонну регенерации растворителя для получения верхнего потока, содержащего этилен, и нижнего потока, содержащего растворитель углеводородов, отличающийся тем, что используют деметанизирующую абсорбционную колонку, включающую в себя взаимный охладитель или повторный испаритель, верхний газовый поток этой колонны, состоящий из метана, водорода, растворителя углеводородов и этилена, подают в метановую абсорбционную колонну для образования верхнего потока, содержащего водород, и нижнего потока, содержащего растворитель углеводорода, этилен и метан, разделяют этот нижний поток на поток, который подают в деметанизирующую абсорбционную колонну, и поток, который подают в метановую отпарную колонну с образованием в последней нижнего потока, содержащего растворитель углеводорода, подаваемого затем в метановую абсорбционную колонну, и верхнего потока, подаваемого на разделение в устройство для извлечения с самоохлаждением, в котором поток охлаждают посредством турбодетандера, клапана снижения давления или теплообменника с последующим разделением в указанной ректификационной колонне, в результате которого дополнительно получают поток горючего газа, содержащего метан, кроме того, получают нижний поток деметанизирующей абсорбционной колонны, который содержит этилен в количестве 75 99% от содержащегося в потоке газообразных углеводородов, а нижний поток колонны регенерации растворителя направляют в метановую абсорбционную колонну, при этом растворитель выбирают из парафиновых углеводородов, имеющих от 4 до 10 атомов углерода, нафтеновых углеводородов, имеющих от 4 до 10 атомов углерода, ароматических углеводородов, выбираемых из бензола, толуола, ароматических соединений С₈ С₁₀, имеющих алифатические группы метила, этила или пропила, конкретно образующие содержащую о-ксилол, м-ксилол, п-ксилол, гемимеллитол, псевдокумол, мезитилен, кумол, о-этилтолуол, м-этилтолуол, п-этилтолуол, н-пропилбензол, изопропилбензол, индан, дурол, изодурол, пренитол, неочищенных ксилолов; продуктов реакции трансалкилирования толуола, фракций С₉, экстрагированных из реформаторов нефтяных фракций, фракций С₉ указанных реформаторов, которые обогащены С₉ -алкилбензолами, С₇ С₉-алкилароматических соединений и их смесей и смесей одного или нескольких парафиновых углеводородов, нафтеновых углеводородов и ароматических углеводородов.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что регулируют скорость течения потока из колонны регенерации растворителя в метановую абсорбционную колонну для получения определенной концентрации водорода в верхнем потоке от этой колонны.

7. Способ по п. 5 или 6, отличающийся тем, что регулируют скорость течения потока, входящего в деметанизирующую абсорбционную колонну из метановой абсорбционной колонны для извлечения определенного количества этилена, содержащегося в потоке газообразных углеводородов, при абсорбции с нижним потоком этой деметанизирующей абсорбционной колонны.

8. Способ по пп. 5 7, отличающийся тем, что метановая отпарная колонна состоит из устройств, выбираемых из колонн дистилляции, аппаратов для однократного испарения и комбинации колонн дистилляции и аппаратов однократного испарения.

9. Способ по любому из пп. 1 8, отличающийся тем, что поток газообразных углеводородов выбирают из верхнего потока предшествующего деэтанизатора с тепловым насосом, и верхнего потока предшествующего депропанизатора с тепловым насосом.

10. Способ по любому из пп. 1 9, отличающийся тем, что поток газообразных углеводородов в основном свободен от С₄₊ углеводородов, ацетилена, диолефинов и воды.

11. Способ по любому из пп. 1 10, отличающийся тем, что поток газообразных углеводородов представляет собой термически расщепленный газ или поток отходящего газа нефтеочистки.

12. Способ по любому из пп. 1 11, отличающийся тем, что любой растворитель углеводорода, сконденсировавшийся в устройстве для извлечения с самоохлаждением, возвращают в деметанизирующую абсорбционную колонну.

13. Способ по любому из пп. 1 12, отличающийся тем, что поток газообразных углеводородов готовят путем обработки сырьевого потока углеводородов в депропанизаторе с тепловым насосом и соединенном с ним реакторе гидрирования ацетилена.

14. Способ по любому из пп. 1 12, отличающийся тем, что поток газообразных углеводородов готовят путем обработки сырьевого потока углеводородов в деэтанизаторе с тепловым насосом и соединенном с ним реакторе гидрирования ацетилена.

15. Способ по любому из пп. 1 14, отличающийся тем, что включает в себя дополнительные этапы смешения потока из устройства для извлечения с самоохлаждением, содержащего этилен, и верхнего потока из колонны регенерации растворителя, содержащего этилен, с образованием потока, который подают в деэтанизатор, полученный верхний поток деэтанизатора, содержащий этилен и этан, подают затем в разделитель этилена, из которого отводят верхний поток, содержащий этилен.

16. Способ по любому из пп. 1 12, отличающийся тем, что поток газообразных углеводородов готовят путем обработки сырьевого потока, не содержащего ацетиленов, в деэтанизаторе с тепловым насосом или депропанизаторе с тепловым насосом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке содержащих углеводороды газов, например крекированных газов и побочных газов после нефтеочистки, для извлечения одного или нескольких желаемых компонентов.

Термическое крекирование исходного сырья, содержащего углеводород, в пиролизных печах для получения этилена известно как технология с 1940-х годов. Газы в пиролизной печи охлаждались, сжимались, очищались от серы, высушивались и направлялись в секцию извлечения (регенерации) установки для получения этилена, в которой первая ректификационная колонна являлась первым деметанизатором, работающим при температуре около -150^oC. Донные газы деметанизитора подавались в деэтанизатор, а верхние газы деметанизатора, обогащенные водородом, подавались на криогенную установку, в которой из потока горючего газа извлекался дополнительный этилен. Задняя система для извлечения ацетилена, например ряд ацетиленовых реакторов, обычно размещалась между деэтанизатором и разделителем С2. Реактор метил ацетилена и пропадиена размещался между депропанизатором и разделителем С3. Такая установка производила большое количество зеленого масла, полимера, образованного олефинами и диолефинами, который скорее всего замораживался (застывал) в разделителе C2 или накапливался в этановом испарителе. Проблема, связанная с наличием зеленого масла, решалась благодаря обработке верхних газов, выходящих из деэтанизатора или депропанизатора с тепловым насосом, который соединялся с передним каталитическим реактором для гидрирования ацетилена.

В области абсорбции с помощью растворителей известны многочисленные процессы изолирования олефинов от крекированных, полученных после нефтеочистки и синтетических газов, содержащих эти ненасыщенные соединения, с их извлечением.

В некоторых процессах в качестве абсорбционного масла используются конкретные соединения парафина, а в других - в качестве растворителя применяется ароматическое абсорбционное масло внутри абсорбционной колонны или абсорбционно-отпарной колонны, снабженной повторным испарителем.

В патенте [1] описывается процесс обработки крекированных газов, которые были сжаты, охлаждены, очищены от серы и осушены с получением продукта, содержащего углеводы С₂=+, обогащенные метаном газового продукта и обогащенного H₂ газового продукта посредством последовательного извлечения путем противотока с помощью двух ненасыщенных растворителей в отдельных обводных линиях.

В патенте США N 4832718 Й.Р.Мера описывает способ очистки водорода путем противоточного и последовательного извлечения содержащего олефины газового потока при давлении, не превышающем 3.448 кПа, в экстрагирующей этилен колонне при наличии потока растворителя в виде каолиновой суспензии, появляющегося в результате, как минимум, одного этапа мгновенного парообразования, а затем с помощью обработки ненасыщенным растворителем в экстрагирующей метан колонне.

В патенте [2] описывается непpеpывный процесс контактирования содержащего водород потока отходящего газа, при любом давлении в деметанизирующей абсорбционной колонне, имеющей, как минимум, один повторный испаритель, с основным потоком прошедшего десорбцию физического растворителя, а потом прочищающим потоком ненасыщенного растворителя.

Водород присутствует в больших количествах в термически или каталитически крекированных газовых потоках или в побочных газах после нефтеочистки, и он обычно ассоциируется с олефинами, такими, как этилен и пропилен. Кроме водорода, эти газы обычно содержат метан, окись углерода, двуокись углерода, этилен, этан, ацетилен, метил ацетилен, пропадиен, пропилен, пропан, бутадиены, бутены, бутаны, C₅, C₆-C₈ неароматические соединения, бензол, толуол, ксилолы, этил бензол, стирен, C₉ - 204^oC газолин (бензин), 204+^oC топливная нефть и воду.

На симпозиуме KTI, проводившемся в Нидерландах 3 октября 1991 г., изобретатели процесса извлечения этилена KTI/AET описали реализацию своего изобретения, включающую в себя передний депропанизатор с тепловым насосом, за которым следует компрессор четвертой стадии, передняя система селективного каталитического реактора гидрирования ацетилена, и устройство высушивания до подачи газа в абсорбционную отпарную колонну, которая абсорбирует C₂ и C₃ и образует верхние газы, в небольшой деметанизатор с самоохлаждением (посредством детандера), в котором, в основном, извлекаются все С₂. Обогащенный растворитель подается в регенератор растворителя, где диметанизированные C₂ и С₃ извлекаются как верхний продукт с получением обедненного растворителя, который возвращается в абсорбционную отпарную колонну после термического восстановления. В этом способе не требуется замораживания этилена. Затем C₂ и C₃ разделяются в обычном деэтанизаторе с получением фракции C₂ и фракции С₃, которые обрабатываются в соответствующих супер-ректификационных колоннах в качестве донных продуктов, подвергаются циклической переработке и крекируются до высыхания в пиролизных печах.

О симпозиуме сообщалось в European Chemical News, 14 октября 1991 г., стр. 26, но эта статья дает очень мало информации об абсорбционной части процесса - только приблизительно блок-схему.

Однако описанный на симпозиуме KTI процесс не создает средства для изолирования и извлечения даже части больших количеств водорода, который обычно присутствует в термически или каталитически крекированных газах и в побочных газах после нефтеочистки. Весь водород выпускается как часть горючего газопродукта. Соответственно имеется дополнительная необходимость в создании способа и средства для извлечения этого водорода.

Задачей настоящего изобретения являлось создание способа, обеспечивающего более полное извлечение этилена из газообразных углеводородов, а также получение в протекающем процессе водорода.

Осуществление задач, стоящих перед данным изобретением, начинается с извлечения этилена посредством обработки охлажденного, очищенного от серы и сжатого газового потока углеводорода, содержащего водород, метан, окись углерода, этилен, этан, ацетилен и C₃ и более тяжелые углеводороды, характерные для потока крекированного газа, выходящего из установки или/и потока побочного газа после нефтеочистки, путем пропускания этого газа через колонну депропанизатора с тепловым насосом, которая соединена с передней системой селективного каталитического реактора гидрирования ацетилена, с получением C₃ и более легкого верхнего потока, который подается в деметанизирующую абсорбционную колонну в качестве газового потока исходного сырья.

В качестве альтернативы, обработка может начинаться с пропускания охлажденного, очищенного от серы и сжатого газового потока углеводородов через колонну деэтанизатора с тепловым насосом, которая соединена с передней системой селективного каталитического реактора гидрирования ацетилена для получения C₂ и более легкого верхнего потока, который подается в деметанизирующую абсорбционную колонну в качестве газового потока исходного сырья.

Посредством обработки верхних газов, выходящих из деэтанизатора или депропанизатора с тепловым насосом, которые соединены с передним каталитическим реактором гидрирования ацетилена, в деметанизирующей абсорбционной колонне, способной извлекать от 75 до 95% содержащегося этилена из выходящих из реактора газов, и посредством последующей обработки верхних газов, выходящих из деметанизирующей абсорбционной колонны с извлечением комбинированного растворителя и остающихся от 5 до 25% этилена в самоохлаждающемся устройстве для извлечения, реализуются все цели этого изобретения в отношении получения этилена.

Способ согласно этому изобретению может быть применим к исходном сырью для любой обычной этиленовой установки, имеющей передний деэтанизатор или передний депропанизатор. В описании он будет пояснен примерами при использовании полного диапазона исходного сырья из сырой нефти в отношении установки, имеющей передний депропанизатор.

Сырая нефть испаряется и направляется в пиролизные печи, а выходящие из печей газы быстро охлаждаются в теплообменниках, расположенных на линии переноса, до непосредственного быстрого охлаждения в башне тушения масел. Система тушения дает фракции топливной нефти. Тепловое извлечение из горячих выходящих из печи газов совершается в системе гашения масел посредством теплообмена с другими загрузочными веществами процесса и образования разбавленного пара.

Далее, верхние газы из башни тушения масел охлаждаются в системе водяного охлаждения, где разбавленный пар конденсируется. Тепло регенерируется из циркулирующей охлаждающей воды посредством теплообмена с другими загрузками процесса, особенно с загрузкой повторного испарителя регенерационной колонны, так что во всей системе существует энергетическая синергетика.

Охлажденные водой верхние фракции газа, выходящие из башни тушения, подвергаются сжатию в три этапа до оптимального давления, которое прежде всего обусловливается рабочим давлением переднего депропанизатора. Когда происходит выпуск из компрессора третьего этапа крекированного газа, кислотные газы удаляются с помощью комбинации систем аминов и каустика. Затем свободный от кислотных газов крекированный газ осушается перед подачей в ректификационную секцию установки.

Работающая при низком давлении дебутанизирующая отпарная колонна размещается в последовательности компрессоров для удаления C₅ и более тяжелых фракций из крекированного газа. В последовательности компрессоров не требуется использование работающей при высоком давлении отпарной колонны.

В процессе согласно этому изобретению применяется схема с передним депропанизатором с тепловым насосом, соединенным с передней системой селективного каталитического реактора гидрирования ацетилена. Передний депропанизатор с тепловым насосом позволяет производить ректификацию при низком давлении, а конденсацию при высоком давлении. Если депропанизатор работает при низком давлении, образование накипи сводится к минимуму.

Энергия для теплового насоса депропанизатора обеспечивается четвертым этапом компрессора крекированного газа. При выпуске газов из компрессора ацетилен селективно гидрируется до этилена в передней системе реактора. Кроме того, более тяжелые ацетилены и диолефины C₃ и C₄, содержащиеся в верхних выходящих из депропанизатора газах, селективно гидрируются до соответствующих им олефинов, что приводит к общему повышению олефинов во всей системе реактора и в ней не образуется зеленого масла.

Свободная от ацетилена C₃ и более легкая часть крекированного газа покидает реактор и высушивается в сушилке с удалением из нее остаточного количества влаги. C₃ и более легкая фракция покидает обратный поток депропанизатора и поступает в систему извлечения с растворителем для извлечения C₂ - плюс углеводороды.

C₃ и более легкая фракция подается в деметанизирующую абсорбционную колонну. C₂ и C₃ абсорбируются растворителем, тогда как метан и более легкие компоненты вместе с некоторым количеством этилена выходят из верхней части деметанизирующей абсорбционной колонны. Этот верхний поток подается в небольшое устройство для извлечения с самоохлаждением, где, в основном, извлекается все C₂.

Кроме того, любой растворитель, присутствующий в верхних фракциях деметанизирующей абсорбционной колонны, извлекается с помощью средства, не показанного на прилагаемых чертежах, и возвращается в деметанизирующую абсорбционную колонну. Система извлечения с детандером самоохлаждается посредством использования турбодетандеров или/и клапанов снижения давления, что не требует внешнего охлаждения ниже - 55^oC.

Обогащенный растворитель с днища деметанизирующей абсорбционной колонны подается в колонну регенерации растворителя, где деметанизированные C₂ и C₃ извлекаются в качестве верхних фракций. Обедненный растворитель возвращается в деметанизирующую абсорбционную колонну после термического извлечения.

Далее C₂ и C₃ разделятся в обычной деэтанизирующей колонне с получением фракции C₂ и C₃. Затем эти две фракции обрабатываются в соответствующих суперректификационных колоннах с получением этилена и пропилена уровня полимера. Этан и пропан, покидающие соответствующие суперректификационные колонны (т. е. разделительные колонны для C₂ и C₃) в качестве нижних фракций, подвергаются повторной циклической переработке и крекируются до полного высушивания в пиролизных печах. Здесь исключены задние реакторы гидрирования ацитилена.

Фракция C₄₊, покидающая донную часть колонны деэтанизатора с тепловым насосом или колонну депропанизатора с тепловым насосом, подается в обычную колонну дебутанизатора с получением смеси C₄ в качестве продукта верхних фракций. Нижние фракции, выходящие из колонны дебутанизатора, смешиваются с донными фракциями, выходящими из работающей при низком давлении отпарной колонны в последовательности компрессоров и направляются в газолиновое устройство гидрообработки пиролизом.

Внешнее охлаждение для процесса извлечения этилена согласно этому изобретению создается только компрессором охлаждения пропилена. В процессе извлечения этилена согласно этому изобретению не требуется никакого охлаждения этилена. Следует понимать, что для способа согласно этому изобретению пригоден любой хладагент, способный создать внешнее охлаждение не ниже - 55^oC.

Это изобретение характеризуется также тем, что углеводородный растворитель выбирается из группы, состоящей из парафинных углеводородов, имеющих от 4 до 10 атомов углерода, нафтенических углеводородов, имеющих от 4 до 10 атомов углерода, ароматических углеводородов, выбираемых из группы, состоящих из бензола, толуола, C₈-C₁₀ ароматических соединений, имеющих метиловые, этиловые или пропиловые алифатические группы, конкретно образующие подгруппы o-ксилена, m-ксилена, p-ксилена, гемимеллитена, псевдодокумена, мезитилена, кюмена, o-этилтолуола, m-этилтолуола, p-этилтолуола, n-пропилбензола, изопропилбензола, индана, дюрена, изодюрена, пенитена, необработанных ксиленов, выходных продуктов реакции трансалкилации толуола, извлеченных реформатов сырой нефти C₉, средних фракций дистиллята C₉ реформатов, которые обогащены алкилбензолами C₉, ароматических соединений алкила C₇-C₉ и их смесей и смесей парафиновых углеводородов, нафтенических углеводородов или/и ароматических углеводородов.

Далее, это изобретение характеризуется взаимным охлаждением и повторным испарением в деметанизирующей абсорбционной колонне, в которую подается исходное сырье в виде газообразных углеводородов с соответствующим регулированием скорости циркулирования обедненного растворителя для получения верхнего газового потока и для абсорбирования от 75 до 99% этилена, присутствующего в потоке газообразных углеводородов, в потоке донного обогащенного растворителя, который подается в колонну регенерации растворителя с образованием верхнего потока углеводородов этилена и более тяжелых углеводородов и потока обедненного растворителя.

Кроме того, это изобретение характеризуется тем, что верхний газовый поток подается в устройство для извлечения с самоохлаждением с получением потока горючего газа, содержащего всего лишь 0,1% этилена, присутствующего в потоке газообразных углеводородов, для извлечения от 1 до 25% этилена, присутствующего в газовом потоке исходного сырья в качестве компонента потока C₂₊, и для извлечения избыточного растворителя, присутствующего в верхнем газовом потоке, с последующей поворотной циклической переработкой избыточного растворителя при его движении к деметанизирующей абсорбционной колонне.

Верхний поток углеводородов этилена и более тяжелых углеводородов смешиваются с потоком C₂₊ с получением комбинированного обогащенного этиленом потока, который подается в колонну деэтанизатора с получением донного потока пропилена и более тяжелых углеводородов и верхнего потока этилена и этана.

Верхний поток этилена и этана подается в колонну разделения C₂ с получением донного потока этана и верхнего потока этилена, что составляет, как минимум, 99% этилена в потоке газообразных углеводородов.

Этот процесс извлечения этилена равным образом пригоден как для обработки побочных газов после нефтеочистки, так и для обработки крекированных газов, поскольку универсальность позволяет легко адаптировать его для самых разнообразных видов исходного сырья для нефтеочистки.

На практике крекированные газы и побочные газы нефтеочистки неизменно содержат водород, так что газовый поток исходного сырья, подаваемый в деметанизирующую абсорбционную колонну, и верхний газовый поток, выходящий из нее, содержат водород в дополнение к этилену и более тяжелым углеводородам.

Если требуется извлечь до 50% водорода из газового потока исходного сырья, верхний газовый поток селективно разделяется на часть потока с водородом и на часть потока с горючим газом, причем первая часть потока подается в метаноловую абсорбционную колонну, а часть потока с горючим газом подается в устройство для извлечения с самоохлаждением.

В метановой абсорбционной колонне образуется верхний поток с водородом, содержащий до 50% водорода в газовом потоке исходного сырья, и нижний поток обогащенного растворителя, который подается в деметанизирующую абсорбционную колонну.

При селективном извлечении до 50% водорода из входящего газового потока исходного сырья растворитель циркулирует как один растворитель в замкнутом контуре, скорость циркулирования которого определяется содержанием C₂ в газовом потоке исходного сырья.

Если требуется извлечь от 20 до 100% водорода из газового потока исходного сырья, верхний газовый поток, выходящий из деметанизирующей абсорбционной колонны, подается в метаноловую абсорбционную колонну с получением потока водорода, содержащего от 20 до 100% водорода в газовом потоке исходного сырья, и нижнего потока обогащенного растворителя.

Донный поток обогащенного растворителя, выходящий из этой колонны, селективно разделяется на часть потока абсорбционной колонны и часть потока отпарной колонны, причем часть потока абсорбционной колонны подается в деметанизирующую колонну, а часть потока отпарной колонны подается в отпарную колонну метана.

Отпарная колонна метана производит нижний поток растворителя, который повторно циклически перерабатывается, направляясь в метаноловую абсорбционную колонну, и верхний поток, который подается в устройство для извлечения с самоохлаждением.

При селективном извлечении от 20 до 100% водорода из входящего газового потока углеводородов растворитель циркулирует в двух замкнутых контурах, один из которых является меньшим замкнутым контуром, где растворитель циркулирует через метановую абсорбционную колонну, деметанизирующую абсорбционную колонну и колонну регенерации растворителя, а второй - большим замкнутым контуром, где растворитель циркулирует через отпарную колонну для метана и через метановую абсорбционную колонну. Скорость циркулирования в меньшем замкнутом контуре растворителя определяется содержанием С и более тяжелым содержанием газового потока исходного сырья, а скорость циркулирования в большем замкнутом контуре определяется разностью общей скорости циркулирования, необходимой для абсорбирования метана, содержащегося в верхнем газовом потоке, выходящем из деметанизирующей абсорбционной колонны, и скорости потока донного обедненного растворителя, выходящего из колонны регенерации растворителя.

Донный поток обедненного растворителя, выходящий из колонны регенерации растворителя, селективно разделяется на часть потока с метаном и часть потока с этиленом, причем вторая часть потока подается в деметанизирующую абсорбционную колонну, а первая часть потока подается в метановую абсорбционную колонну.

Эти разделения создают возможность перевода установки в режим извлечения требуемого в процентном отношении водорода, причем изменяется только состав потока горючего газа и не оказывается никакого влияния на производство и состав комбинированного потока, обогащенного этиленом.

Если охлажденный, очищенный от серы и сжатый газовый поток исходного сырья представляет собой поток крекированного газа, самоохлаждение достигается путем использования турбодетандеров, которые, в свою очередь, обеспечивают охлаждение для деметанизации и для извлечения до 25% этилена, присутствующего в газовом потоке углеводородов, подаваемом в деметанизирующую абсорбционную колонну в качестве потока C₂₊.

Если охлажденный, очищенный от серы и сжатый газовый поток углеводородов представляет собой побочный газ нефтеочистки FCC, который дополнительно содержит азот и окислы азота, самоохлаждение обеспечивается благодаря использованию клапанов понижения давления, которые, в свою очередь, обеспечивают охлаждение для достижения эффекта Джоуля-Томпсона, одновременно ограничивая это охлаждение температурой не ниже -110^oC, что не дает возможность конденсироваться окислам азота.

Если охлажденный, очищенный от серы и сжатый газовый поток исходного сырья содержит водород, метан, окись углерода, этилен, этан и C₃ и более тяжелые углеводороды, характерные для потока побочного газа нефтеочистки, но, в основном, не содержит ацетилен, его можно обрабатывать в диэтанизаторе с тепловым насосом или в колонне депропанизатора с тепловым насосом без каталитического гидрирования для получения соответственно верхнего потока С₂- и более легких фракций или C₃ и более легких фракций, которые подаются в деметанизирующую абсорбционную колонну в качестве газового потока исходного сырья.

Во взаимоохлаждаемых и имеющих повторное испарение деметанизирующей абсорбционной и метановой абсорбционной колоннах согласно этому изобретению в качестве абсорбента для углеводородов пригоден любой растворитель.

Способ согласно этому изобретению в равной степени применим для обработки побочных газов нефтеочистки и для обработки крекированных газов, поскольку его универсальность дает возможность легко адаптировать его для самых разнообразных видов исходного сырья. Например, некоторые побочные газы нефтеочистки не содержат ацетилена и могут пропускаться мимо ацетиленового реактора, сушилки, а также мимо устройства охлаждения и фазового разделения.

В отношении представленных чертежей на фиг. 1, 2 и 3 нужно понимать, что фактически трубопроводы обозначены по потокам газа и что потоки предполагаются, если не указываются, когда упоминается их состав. Более того, необходимо понять, что управляющими потоком клапаны, регулирующие температуру устройства, насосы и т.п. предполагаются установленными и работающими в обычной взаимосвязи с основными единицами оборудования, которые представлены на чертежах, и обслуживаются ниже со ссылкой на непрерывно действующий процесс согласно этому изобретению. Все эти клапаны, устройства, насосы, а также теплообменники, смесительные устройства, газоохладители и т.п. включаются в понятие "вспомогательное оборудование". Понятие "абсорбционная колонна или устройство" обычно применяется в отношении устройств, абсорбирующих газ или растворитель, однако когда этот термин используется относительно процесса согласно этому изобретению, где предпочтителен физический растворитель, считается, что этот термин означает "экстрактор". Абсорбирующее устройство также должно пониматься как абсорбционная колонна, а отпарная колонна должна пониматься как дистилляционная колонна.

Необходимо также понять, что понятия "абсорбционная отпарная колонна" и "деметанизирующая абсорбционная колонна" относятся к одному и тому же оборудованию и что "извлечение с помощью детандера" и "устройство извлечения с самоохлаждением" относятся к одному и тому же оборудованию.

На фиг. 1 представлено схематическое решение системы, где в деметанизирующую абсорбционную колонну входят газы, выходящие из депропанизатора с тепловым насосом или деэтанизатора с тепловым насосом, и входят их верхние фракции в небольшое устройство извлечения с самоохлаждением, что, в основном, устраняет все потери олефинов и растворителя.

На фиг. 2 показано схематическое решение протекания процесса с потоком суспензии для извлечения до 50% водорода из верхнего потока газов, выходящего из переднего деэтанизатора с тепловым насосом или из депропанизатора, или с потоком побочных газов нефтеочистки.

На фиг. 3 показано схематическое решение протекания процесса с полным потоком для извлечения от 20 до 100% водорода из того же самого газового потока.

Процесс, показанный схематически на фиг. 1, включает в себя деэтанизатор с тепловым насосом или депропанизатор 1, ацетиленовый реактор 2, сушилку 3, систему охлаждения и фазового разделения 4, деметанизирующую и абсорбционную колонну со взаимным охлаждением и повторным испарением 5, устройство извлечения с самоохлаждением 6, колонну регенерации растворителя 7, колонну деэтанизатора 8 и колонну разделителя С₂ 9.

Крекированный впускной газовый поток 10, сухой и свободный от CO₂ и от содержащих серу газов, охлаждается и подается в колонну депропанизатора 1, имеющую повторный испаритель и удаляющую C₄₊ углеводороды в качестве потока 11. При использовании колонны деэтанизатора 1 поток 11 содержит углеводороды C₃₊. Его верхние фракции 12 подаются в ацетиленовый реактор 2. Прореагировавший верхний поток 13 подается в сушилку 3, от которой выходит осушенный поток 14, подаваемый в систему охлаждения и фазового разделения 4. Жидкий поток 15 проходит циклическую переработку, переходя от системы 4 к колонне депропанизатора 1. Газовый поток 16 подается в деметанизирующую абсорбционную колонну 5.

Из деметанизирующей абсорбционной колонны 5 верхний поток 17 подается в устройство извлечения с самоохлаждением 6, а нижний поток 18 подается в колонну регенерации растворителя 7.

В устройстве извлечения с самоохлаждением 6 образуется поток восстановленного растворителя 19, который проходит циклическую переработку, проходя к деметанизирующей абсорбционной колонне 5, и поток горючего газа 20, а также лишенный метана поток С₂₊ 21.

Регенерационная колонна 7 производит нижний поток с обедненным растворителем 22, который подается в верхнюю часть деметанизирующей абсорбционной колоны 5, и верхний поток 23, который смешивается с потоком C₂₊ 21 и подается как поток 24 в колонну деэтанизатора 8. Донный поток 25, выходящий из колонны деэтанизатора 8, направляется в колонну разделителя C₃, а верхний поток 26 подается в колонну разделения C₂ 9, которая производит поток этиленового продукта 27 в качестве его верхних фракций и поток этана для переработки 28 в качестве его нижних фракций. Если в схематическом представлении этого процесса используется колонна деэтанизатора 1, поток 24 обходит колонну деэтанизатора 8 и входит в колонну разделения C₂ 9.

Процесс согласно этому изобретению обеспечивает новый способ снижения потерь растворителя, потому что деметанизирующая абсорбционная колонна 5 перерабатывает поток исходного сырья минус C_4+s, удаляет из него C_2s и C_3s и направляет, в принципе, только водород и метан в устройство для извлечения с самоохлаждением 6, что требует криогенного охлаждением этих газов, но не конденсации любых соединений, за исключением небольшой части (например, 11%) этилена и мельчайшей части (например, 1%) пропилена. Кроме того, устройство для извлечения с самоохлаждением 6, работающее как конечный деметанизатор и содержащее деметанизирующую колонну и либо турбодетандеры, либо клапаны Джоуля-Томпсона, регенерирует весь растворитель, так что только очень малая величина (например, 0,008%) покидает процесс вместе с потоком пропана для повторной циклической переработки, что приводит к крекированию. В способе не требуется никакой другой подпитки растворителем.

Использование устройства для извлечения с самоохлаждением 6 совместно с детандером дает возможность согласно этому изобретению не иметь больших расходов, связанных с максимальным восстановлением растворителя и с обеспечением минимума потерь этилена, т.е. избежать проблемы, имеющейся в процессах абсорбции предыдущих разработок. Это происходит от того, что деметанизирующая абсорбционная колонна 5 может извлекать только основную часть этилена (от 75 до 99%), а затем устройство для извлечения с детандером действует как раскислитель для оставшейся части этилена (от 25 до 1%) и для любого сопутствующего ему растворителя. Величина этой основной части восстановленного или извлеченного этилена, проходящего через деметанизирующую абсорбционную колонну 5, зависит от конкретных задач, стоимости и состава исходного сырья, от факторов капитальных вложений и стоимости эксплуатации и т.п.

Пример 1. В таблицах 1A, 1B, 1C и 1D приведены значения материального баланса в кгмолях на час для 24 компонентов 19 потоков, как указано в фиг. 1, переднего депропанизирующего абсорбционного процесса согласно этому изобретению для извлечения этилена из потока крекированного газа, который свободен от CO₂ и соединений серы и приготовлен путем крекирования целого набора исходного сырья из сырой нефти. Эти 19 потоков процесса связаны с депропанизатором 1, ацетиленовым реактором 2, сушилкой 3, с устройством охлаждения и фазового разделения 4, с деметанизирующей абсорбционной колонной 5, с устройством для извлечения с самоохлаждением 6, деэтанизирующей колонной 8, колонной разделения C₂ 9 и с колонной регенерации растворителя 7.

Просматривая таблицы 1A - 1D можно увидеть, что депропанизатор 1 удаляет в потоке 11 большую часть соединений C₄₊, полученных из потоков 10 и 15.

Ацетиленовый реактор 2 удаляет весь ацетилен, уменьшает количество пропадиена, удаляет большую часть бутадиена и увеличивает количество этилена, этана, пропена и 1-бутена. Благодаря этому получению этилена с его незначительными потерями в потоке горючего газа, количество этиленового продукта превышает количество этилена во входящем потоке исходного сырья 10.

Реакционная способность реактора 2 в высшей степени значительна, поскольку пропадиен и, в особенности, бутадиен имеют тенденцию полимеризоваться внутри и закупоривать деметанизирующую абсорбционную колонну 5. Как показано в таблице 1A, реактор 2 снижает количество 1,3-бутадиена с 9,34 кгмолей в час в потоке 12 до 0,93 кгмолей в час в потоке 13, причем это сокращение достигается посредством последовательного размещения реактора 2 и деметанизирующей абсорбционной колонны 5, что и составляет основное решение этого изобретения.

Если рассмотреть то, что позволяет осуществить это изобретение, как показано в таблицах 1A - 1D, сушилка 3 удаляет любые остатки воды в потоке 13 и гарантирует отсутствие влаги в потоке 14. В потоке 15 повторной циклической переработки система охлаждения и фазового разделения 4 удаляет 14% этилена, 57% М-ацетилена, 50% пропадилена, 42% пропена, 72% винилацетилена, 35% 1,3-бутадиена, 71% i-бутена и 72% I-бутена, которые находятся в обезвоженном потоке 14.

В потоке обогащенного растворителя 18 деметанизирующая абсорбционная колонна 5 удаляет 89% этилена, 99% m-ацетилена, 99% пропена, 99% 1,3-бутадиена, 99% i-бутена и 99% I-бутена, которые находятся в потоках 16, 19 и 22.

Такие результаты абсорбции были достигнуты уже давно, однако итоговые результаты процесса были негодными с экономической точки зрения из-за потерь в потоке горючего газа. Однако благодаря пропусканию этого потока через устройство для извлечения с самоохлаждением 6 процесс согласно этому изобретению, как это показано в таблицах IA - ID, имеет потери в потоке горючего газа 20 1,76% приходящего этилена из потока 17 и 0,20% приходящего этилена из потока 19, но не имеет потерь никаких других компонентов, кроме горючих газов, водорода, метана, окиси углерода, причем этот процесс поддерживает необходимую циркуляцию растворителя, n-гексана, на уровне 42% от суммарного количества подающегося газа в молярном отношении. В потоке 21 устройство для извлечения с самоохлаждением 6 удаляет 98,0% этилена, 99,6% этана и 99,2% пропена, поступающих из потока 17, причем оставшиеся компоненты возвращаются в деметанизирующую абсорбционную колонну 5 в потоке 19.

Тем самым деметанизирующая абсорбционная колонна 5 работает в ослабленном режиме и не использует до предела свои технические возможности и, соответственно, требует относительно небольших капиталовложений и малых эксплуатационных расходов. Самоохлаждающееся устройство для извлечения 6, принимающее 48,5% приходящего потока в молярном отношении и 26,9% от этого отношения по весу, согласно примеру 1, показанному в таблицах IA - ID, и не требующее внешнего криогенного охлаждения для конденсирования соединений донного потока (около 4% в молярном отношении от входящего газового потока углеводородов в данном примере), также нуждается в малых капиталовложениях и поразительно низких эксплуатационных затратах.

Если, кроме того, желательно извлечь водород, верхний газовый поток, выходящий из деметанизирующей абсорбционной колонны, может селективно разделяться на часть потока водорода и часть потока горючего газа, из которой в качестве продукта извлекается часть содержащегося водорода. Благодаря разделению газового потока соответственно ограничивается процентное отношение извлекаемого водорода. С целью функционального различия между потоком суспензии и полным потоком согласно этому изобретению, причем из любого из них можно селективно получить водород, будем считать, что поток суспензии позволяет извлекать до 50% водорода. Однако нужно понимать, что это практический выбор, а не ограничение процесса.

Нужно также иметь в виду, что чистота водорода увеличивается при увеличении циркуляции растворителя для одного и того же уровня извлечения водорода. Соответственно, для данной степени чистоты извлечения водорода можно повысить при увеличении циркуляции растворителя.

Для реализации процесса с потоком суспензии для водорода верхний поток из деметанизирующей абсорбционной колонны может селективно разделяться на часть потока водорода и часть потока горючего газа для получения в качестве продукта до 50% содержащегося водорода. Более конкретно, часть разделенного потока с водородом подается в метановую абсорбционную колонну, в которой водород получается в качестве верхнего потока, а в качестве донного потока образуется растворитель, обогащенный метаном, который подается в верхнюю часть деметанизирующей абсорбционной колонны.

Оставшаяся часть разделенного верхнего потока, поступающего из деметанизирующей абсорбционной колонны, подается непосредственно в устройство для извлечения с самоохлаждением, в котором поток горючего газа, содержащий метан и окись углерода, отделяется от нижнего потока C₂/C₃ и от небольшого бокового потока, обогащенного растворителем, который подвергается циклической переработке на пути к деметанизирующей абсорбционной колонне.

Нижний поток, обогащенный растворителем, из деметанизирующей абсорбционной колонны подается в колонну регенерации растворителя, в котором образуется верхний поток, содержащий все компоненты углеводородов C₂₊, и нижний поток, обедненный растворителем, который подается в верхнюю часть метановой абсорбционной колонны. Этот верхний поток смешивается с нижним потоком C₂/C₃ из устройства для извлечения с самоохлаждением с образованием потока этилена/пропилена для подачи в колонну деэтанизатора и в колонну разделения C₂.

При реализации процесса с потоком суспензии функционирует один замкнутый контур растворителя, скорость циркулирования которого определяется содержанием C₂₊ входного газа, поступающего в деметанизирующую абсорбционную колонну, начиная с того, что обедненный растворитель входит в верхнюю часть метановой абсорбционной колонны, затем он поступает в деметанизирующую абсорбционную колонну и наконец входит в колонну регенерации растворителя, из которой выходит обедненный растворитель.

Было обнаружено, что в реализации процесса с полным потоком водорода, при начальной обработке всего верхнего потока, выходящего из деметанизирующей абсорбционной колонны, в метановой абсорбционной колонне верхний поток может эффективно образовываться в виде потока водорода.

Обедненный водородом поток обогащенного растворителя в качестве нижнего потока из метановой абсорбционной колонны селективно разделяется на меньший и больший потоки; меньший поток растворителя подается в деметанизирующую абсорбционную колонну, а больший поток подается в метановую отпарную колонну. Нижний поток, выходящий из метановой отпарной колонны, подвергается повторной циклической переработке как основной растворитель на пути к метановой абсорбционной колонне, а верхний, обогащенный метаном и обедненный водородом, поток из метановой отпарной колоны подается в устройство для извлечения с самоохлаждением, которое функционирует также, как и в реализации процесса с потоком суспензии. Однако в противоположность предыдущей реализации, когда верхний поток из деметанизирующей абсорбционной колонны разделяется между метановой абсорбционной колонной и устройством для извлечения с самоохлаждением, в реализации с полным потоком нижний обогащенный растворителем поток из метановой абсорбционной колонны разделяется между деметанизирующей абсорбционной колонной и метановой отпарной колонной.

Очистка в колонне регенерации обогащенного растворителя, поступающего из деметанизирующей абсорбционной колонны, также осуществляется тем же самым образом, что и в реализации процесса с потоком суспензии, причем весь обедненный растворитель подвергается повторной циклической переработке на пути к верхней части метановой абсорбционной колонны, а нижний поток из системы извлечения с детандером и верхний поток из колонны регенерации растворителя также смешиваются аналогичным образом.

Процессы реализации с полным потоком функционируют на двух замкнутых контурах растворителя, причем меньший замкнутый поток циркулирует через метановую абсорбционную колонну, деметанизирующую абсорбционную колонну и колонну регенерации растворителя, а большой замкнутый поток циркулирует через метановую отпарную колонну и метановую абсорбционную колонну.

Скорость потока для меньшего замкнутого потока растворителя определяется содержанием C₂₊ во входящем газе деметанизирующей абсорбционной колонны. Скорость потока большего замкнутого потока растворителя определяется посредством вычитания скорости меньшего потока обедненного растворителя, выходящего из колонны регенерации растворителя, из скорости суммарного циркулирования, требуемого для абсорбирования метана, содержащегося в верхнем потоке деметанизирующей абсорбционной колонны.

Процесс с потоком суспензии может использоваться для селективного получения до 50% поступающего водорода, а реализация с полным потоком может использоваться для селективного получения от 20 до 100% поступающего водорода. Если метановая отпарная колонна стационарна и подведены трубопроводы для подачи любых требуемых количеств верхних фракций деметанизирующей абсорбционной колонны в метановую абсорбционную колонну или в устройство для извлечения с самоохлаждением или/и для подачи донных фракций метановой абсорбционной колонны частично или полностью в деметанизирующую абсорбционную колонну или частично в метановую отпарную колонну или/и для подачи донных фракций колонны регенерации растворителя частично или целиком в метановую абсорбционную колонну или частично в деметанизирующую абсорбционную колонну, то имеется возможность перевести всю установку на производство водорода, например, от 5% до 100% от поступающего водорода, в зависимости от необходимого выхода газообразного водорода или реформата-водорода, гидрокрекирующегося водорода и т.п. в соседнем нефтеочистительном или нефтехимическом предприятии, причем меняется только состав потока горючего газа и не нарушается поток продукта C₂/C₃.

Средство для осуществления этого перевода в производстве водорода в соответствии с запросами и без влияния на производство олефинов включает в себя: (1) селективное разделение верхнего газового потока, поступающего из деметанизирующей абсорбционной колонны, между метановой абсорбционной колонной и устройством для извлечения с самоохлаждением; (2) селективное разделение донного потока, обогащенного растворителем, поступающего из метановой абсорбционной колонны, между деметанизирующей абсорбционной колонной и метановой отпарной колонной и (3) селективное разделение донного обедненного растворителем потока, поступающего из колонны регенерации растворителя, между деметанизирующей абсорбционной колонной и метановой абсорбционной колонной. Когда процент извлечения водорода приближается к нулю, первое (газовое) разделение приближается к 100% потока, направляющегося в устройство для извлечения с самоохлаждением, второе (обогащенный растворитель) разделение приближается к 100% потока, направляющегося в деметанизирующую абсорбционную колонну, а третье (обедненный растворитель) разделение также приближается к 100% потока, направляющегося в деметанизирующую абсорбционную колонну. Когда процент извлечения водорода приближается к 100%, первое разделение приближается к 100% потока в метановую абсорбционную колонну, второе разделение приближается к от 65 до 85% потока в метановую отпарную колонну, а третье разделение приближается к 100% потока, идущего в метановую абсорбционную колонну.

На фиг. 2 схематически представлен вариант реализации с потоком суспензии согласно этому изобретению для получения селективных процентных соотношений, до 50% водорода в потоке исходного сырья 16 с сохранением полного извлечения олефинов C₂/C₃. Результат достигается путем использования деметанизирующей абсорбционной колонны 5 со взаимным охлаждением и повторным испарением, метановой абсорбционной колонны 29, колонны регенерации растворителя 7 и устройства для извлечения с самоохлаждением 6. Этот процесс конкретно включает в себя подачу верхнего пара из переднего деэтанизатора или депропанизатора или побочного газа нефтеочистки, например, из устройства FCC, в качестве потока 16, который состоит из очищенных от серы, сжатых и осушенных насыщенных и ненасыщенных газов углеводородов, в деметанизирующую абсорбционную колонну 5, также принимающую потоки 19 и 30. Ее нижний поток 18 подается в колонну регенерации растворителя 7, из которой выходит верхний поток 23 и нижний поток 22 обедненного растворителя.

При извлечении водорода до 50% верхний поток 17, поступающий из деметанизирующей абсорбционной колонны 5, селективно разделяется на часть потока водорода 31 и часть потока горючего газа 32 в соответствии с экономическими соображениями. Метановая абсорбционная колонна 29 принимает, как минимум, часть нижнего потока 22 в качестве потока 33 из колонны регенерации растворителя 7. Оставшаяся часть в качестве потока 34 подается непосредственно в деметанизирующую абсорбционную колонну 5, особенно при работе в режиме низкого извлечения водорода.

Метановая абсорбционная колонна 29 производит верхний поток 35 в качестве потока водородного продукта и нижний поток 30 обогащенного растворителя, который подается непосредственно в верхнюю часть деметанизирующей абсорбционной колонны 5 при работе в режиме относительно низкого извлечения водорода, определяемого здесь как извлечение до 50%.

Поток 32 подается в устройство для извлечения с самоохлаждением 6, которое производит поток 20 в качестве потока горючего газа, поток 19 регенерированного растворителя, который подвергается повторной циклической переработке, направляясь в деметанизирующую абсорбционную колонну 5, и поток 21 деметанизированных этилен-плюс углеводороды, который смешивается с верхним потоком 23 из регенератора растворителя 7 с образованием потока 24 продукта лишенных метана ненасыщенных и насыщенных C₂ и C₃ углеводородов для подачи в колонну деэтанизатора 8, а потом в колонну разделения C₂ 9.

На фиг. 3 схематически представлен вариант реализации с полным потоком согласно этому изобретению для получения выбранных процентных соотношений, от 20 до 100%, водорода в приходящем потоке 16 с сохранением полного извлечения олефинов C₂ и C₃. Этот результат достигается путем использования метановой отпарной колонны 36 в сочетании с той же самой деметанизирующей абсорбционной колонной 5, метановой абсорбционной колонной 29, колонной регенерации растворителя 7 и с устройством для извлечения с самоохлаждением 6, как и в варианте реализации с потоком суспензии, показанном на фиг.2.

Реализация с полным потоком конкретно включает в себя подачу верхнего пара из переднего диэтанизатора или депропанизатора или побочного газа нефтеочистки, такого, как газ и устройства FCC, в качестве потока 16 в деметанизирующую абсорбционную колонну 5, которая также принимает потоки 19 и 37. Нижний поток 18 подается в регенератор растворителя, из которого выходит верхний поток 23 и нижний поток 22 обедненного растворителя.

Верхний поток 17 не разделяется, но направляется непосредственно в метановую абсорбционную колонну 29, в которую также поступают нижний поток 22 обедненного растворителя из регенератора растворителя 7 и поток 38 регенерированного растворителя из нижних фракций метановой отпарной колонны 36. Верхний поток 35, поступающий из метановой абсорбционной колонны 29, покидает устройство в качестве водородного продукта.

Донный обогащенный растворителем поток 30 разделяется на две части: часть абсорбционного потока 37, которая проходит циклическую переработку на пути в деметанизирующую абсорбционную колонну 5, и часть потока 39 отпарной колонны, которая подается в метановую отпарную колонну 36, причем относительное количество потока 39 определяется в соответствии с потребностями абсорбции в метановой абсорбционной колонне 29, а количество потока 37 определяется в соответствии с потребностями абсорбции в деметанизирующей абсорбционной колонне 5.

Верхний поток 40 из метановой отпарной колонны 36 подается в устройство для извлечения с самоохлаждением 6, которое производит поток 20 горючего газа, поток 19 регенерированного растворителя, проходящего циклическую переработку по пути к деметанизирующей абсорбционной колонне 5, и поток 21 лишенных метана этилен-плюс углеводородов, который смешивается с верхним потоком 23 из колонны регенерации растворителя 7 для образования потока 24 продукта деметанизированных ненасыщенных и насыщенных C₂ и C₃ углеводородов для подачи в колонну деэтанизатора 8 и в колонну разделения C₂ 9.

Процесс обеспечивает новый способ ограничения циркулирования растворителя, потому что деметанизирующая абсорбционная колонна 5 извлекает около 75-99% содержащегося этилена из питающегося раствора 16, который в основном свободен от C₄₊, углеводородов, извлекает из него только C₂ и C₃ и направляет водород и метан в метановую абсорбционную колонну 29. Это требует внутреннего криогенного охлаждения только остающихся газов, идущих в устройство для извлечения с самоохлаждением 6 для того, чтобы, во-первых, регенерировать избыточный растворитель в качестве потока 19, а также извлечь остающийся этилен, что составляет до 1-25% от этилена во входящих питающих газах, в качестве лишенного метана потока 21.

Кроме того, деметанизирующая колонна внутри устройства для извлечения с самоохлаждением 6 регенерирует весь остающийся растворитель, который покидает процесс в потоке 24 и, в конце концов, проходит повторную циклическую переработку с потоком этана, при использовании деэтанизатора с тепловым насосом, или с потоком пропана, при использовании депропанизатора с тепловым насосом. Поскольку парафиновые и нафтенические растворители, используемые в этом процессе, также считаются исходным сырьем для этиленовой установки, любой растворитель, содержащийся в потоках переработанного этана или пропана, в основном обеспечивает дополнительный этилен из операции крекирования.

Эта основная часть извлечения этилена посредством деметанизирующей абсорбционной колонны 5 зависит от конкретной экономической конъюнктуры, от состава и стоимости исходного сырья, от факторов капиталовложения и эксплуатационных расходов и т.п.

Поток 30, идущий к потоку 39, а от него к потоку 38, образует большой замкнутый контур для растворителя, в котором растворитель обходит деметанизирующую абсорбционную колонну 5 и регенератор 7. Метановая отпарная колонна может быть образована ректификационной колонной или рядом этапов мгновенного парообразования или любой их комбинацией. Растворитель в этом дополнительном контуре достаточно регенерирован в метановой отпарной колонне 36 для абсорбции метана и не должн поступать в регенератор растворителя 7. Даже если весь обедненный растворитель из регенератора растворителя 7 подается в метановую абсорбционную колонну 29 для того, чтобы абсорбировать намного увеличившееся количество метана в потоке 17, как показано на фиг. 3 и в сравнении с количеством в потоке 31 на фиг. 2 для варианта с потоком суспензии, большое количество достаточно обедненного растворителя в потоке 38 существенно помогает удовлетворить требование по дополнительной абсорбции.

Это изобретение можно полнее понять, рассмотрев следующий пример 2, который относится к фиг. 2 и таблицам IIA, IIB, IIC, и следующий пример 3, который относится к фиг. 3 и к таблицам IIIA, IIIB, и IIIC. Все нижеследующие пропорции и процентные отношения выражены в кгмолях.

В этих примерах n-пентан является иллюстративным растворителем, однако следует понимать, что для использования в процессе пригоден любой физический растворитель - углеводород, - имеющий от 4 до 10 атомов углерода. Более того, для осуществления этого изобретения применимы любые парафиновые, нафтенические или более легкие ароматические растворители, но без ограничений, касающихся молекулярных весов или/и факторов характеризации UOP.

Пример 2. Когда верхний поток 17 разделяется таким образом, что 21, 24% подается в метановую абсорбционную колонну 29 в качестве потока 31, а оставшаяся часть подается непосредственно в устройство для извлечения с самоохлаждением 6 в качестве потока 32, причем весь обогащенный растворителем поток 30 подается в верхнюю часть деметанизирующей абсорбционной колонны 5, этот вариант реализации с потоком суспензии извлекает в потоке 35 19,89% приходящего водорода в потоке 16 и 92,2% водорода, входящего в метановую абсорбционную колонну 29 в потоке 31. Частота водорода в потоке 35 составляет около 98 молярных процентов. Никакая доля из 2106,10 кгмоль/час водорода, находящего в абсорбционную колонну 5, не теряется из потока обогащенного растворителя 18.

Как видно из таблицы IIA - IIC, выбранная пропорция разделения для потока 17 от потока 32 до потока 31 составляет 3,7:1,0.

Следует также отметить, что абсорбционная колонка 5 работает при 46^oC в своей донной части и при 33^oC в своей верхней части, обрабатывая 5781,85 кгмоль/час исходного сырья и извлекая более 91% этилена, присутствующего в потоке исходного сырья 16 вместе с 2563,64 кгмоль/час чистого n-пентана, который используется здесь в качестве иллюстрации одного из пригодных растворителей.

Продолжая рассматривать характеристики этого изобретения в отношении потока продукта - горючего газа 20, как это проиллюстрированно в таблицах IIA - IIC для этого примера с потоком суспензии, можно видеть, что устройство для извлечения с самоохлаждением 6 извлекает 95,63% этилена, присутствующего в потоке 32 в качестве потока 21, который деметанизируется до снижения метана 0,08 молярных процентов. Общие потери растворителя для процесса согласно этому примеру составляют 0,52 кгмоль/час и они существуют в потоках 35 и 24. В потоке 20 горючего газа не происходит никаких потерь растворителя. С коммерческой точки зрения важно, что поток продукта 24 из углеводородов C₂ и C₃ только 231 частицу на миллион по молярному объему метана в этилене.

Повторно циркулирующий поток растворителя 22 представляет собой n-пентан с 97,00 молярными процентами. Для того, чтобы иметь суммарное извлечение этилена 99,84%, пропорция пентана в потоке растворителя 22 относительно входного потока газа 16 составляет 0,44 в молярном отношении. Для этого примера течение растворителя в потоке 33 идентично потоку 22, а течение растворителя в потоке 34 равно нулю.

Пример 3. Этот пример показывает селективное извлечение водорода при полном потоке на уровне 100%. Когда весь верхний поток 17 подается в метановую абсорбционную колонну 29, а поток обогащенного растворителя 30 разделяется на поток 37, идущий в деметанизирующую абсорбционную колонну 5, и поток 39, идущий в метановую отпарную колонну 36, этот вариант реализации с полным потоком извлекает в потоке 35 94,65% приходящего водорода в потоке 16 и 93,12% водорода, поступающегося в метановую абсорбционную колонну 29 в потоке 17. Извлечение водорода в метановой абсорбционной колонне 29 ниже, потому что поток 27 вводит дополнительный водород в деметанизирующую абсорбционную колонну 5. Чистота водорода в потоке 35 составляет 80,15%.

При рассмотрении таблиц IIIA - IIIC видно, что выбранная пропорция разделения для потока 30 в поток 39 и поток 37 составляет 3,5:1,0. Следует также отметить, что деметанизирующая абсорбционная колонна 5 работает при -33^oC в своей верхней части и при 53^oC в своей донной части, обрабатывал 5696,89 кгмоль/час исходного сырья и используя 3167,96 кгмоль/час n-пентана для извлечения 97,4% этилена в потоке в качестве компонента потока 18. Отношение n-пентана в потоке 38 к n-пентану в потоке 32 составляет 3,5:1,0. Эта пропорция разделения идентична пропорции разделения обогащенного растворителя потока 30 в потоки 37 и 39.

При рассмотрении характеристики этого изобретения в отношении потока продукта-горючего газа 20, как показано в таблицах IIIA - IIIC, для примера с полным потоком видно, что устройство для извлечения с самоохлаждением 6 дает возможность войти в поток 20 горючего газа только 0,22% этилена в питающем потоке 16.

Повторно циркулирующий поток растворителя 22 является на 97,00% чистым растворителем. В молярном отношении растворитель в этом потоке составляет 55,61% от входящих материалов в потоке 16, а весь процесс позволяет извлекать около 99,7% входящего этилена в поток 24.

Устройство для извлечения с самоохлаждением 6, не требующее внешнего охлаждения для конденсации и деметанизации этилена плюс углеводороды в своем нижнем потоке 21, также не нуждается в относительно больших капиталовложениях благодаря своим значительно уменьшенным размерам. В этой иллюстрации скорость течения питающих газов в молярном отношении, направляющихся в устройство для извлечения с самоохлаждением 6, составляет 48% от скорости течения в деметанизирующую абсорбционную колонку 5 в примере 2 и 31% в примере 3. Однако хладагент, обеспечивающий температуру не ниже -55^oC, может использоваться внутри устройства для извлечения с самоохлаждением 6, если это понизит общую скорость циркуляции растворителя, требуемую для абсорбирования этилена плюс углеводороды через деметанизирующую абсорбционную колонну 5.

Для крекированных газов самоохлаждение достигается посредством использования турбодетандеров, которые, в свою очередь, обеспечивают охлаждение для процесса деметанизации и извлечения 1-25% извлеченного этилена через деметанизирующую абсорбционную колонну 5. Если побочные газы нефтеочистки FCC подаются в деметанизирующую абсорбционную колонну 5, турбодетандеры в устройстве для извлечения с самоохлаждением 6 заменяются клапанами понижения давления для получения эффекта Джоуля-Томпсона, ограничивая охлаждение до температуры не ниже -110^oC.

Это ограничение обеспечивает аспекты безопасности процесса, в частности, предотвращая конденсацию окислов азота внутри системы.

Большинство побочных газов нефтеочистки содержит азот, который обычно отсутствует в потоке крекированного газа. Если в газе, направляющемся в деметанизирующую абсорбционную колонну 5, присутствует азот, чистота водорода в потоке 35 ограничивается содержанием азота в питающем газе, поскольку процесс согласно этому изобретению не отделяет азот от водорода.

Поскольку большинство побочных газов нефтеочистки используются в качестве топлива внутри нефтеочистительного устройства, эти газы в общем случае находятся при более низком давлении, согласующемся с давлением внутри системы горючего газа. В зависимости от необходимого извлечения водорода в добавлении к извлечению олефинов и от требуемого давления водорода, может отпасть необходимость сжимать FCC-газы. Соответственно, можно применять простой деэтанизатор или депропанизатор без верхней системы с тепловым насосом. Если эти газы не содержат ацетилен, верхние газы могут непосредственно входить в деметанизирующую абсорбционную колонну 5.