[发明专利]用于烯烃制备的方法和系统

说明书

优先权陈述

本申请要求2011年11月18日提交的美国申请No.13/299,656的优先权。

发明领域

本发明的领域包括制备烯烃的方法，包括通过脱氢方法制备烯烃的方法。另一领域是丙烯的制备。

发明背景

烯烃对多种材料，包括许多石油化学品的生产而言是有价值的。在一些脱氢方法中，将短链饱和烃改性以形成相应的烯烃。特别有用的烯烃是丙烯，其通过丙烷的脱氢而制备。丙烯是需求稳定增长的非常有用的石油化学商品。丙烯用于制备聚丙烯、丙烯腈、丙烯酸、丙烯醛和许多其它有用化合物。聚丙烯广泛用于许多消费和工业产品中。

生产烯烃如丙烯的丙烷脱氢方法可包括将丙烷供入脱氢装置中，在那里使用催化剂将它脱氢以形成丙烯。压缩机将来自脱氢装置的流出物压缩至高压以在回收段中回收未反应的丙烷和丙烯。将压缩的反应器流出物冷却以使丙烷和丙烯回收最大化。

烃产物流可从回收装置输送至脱乙烷器蒸馏塔中，在那里作为顶部气体回收乙烷和较轻组分，并将丙烷和丙烯和重沸点化合物作为底部产物除去。然后将这些底部产物输送至丙烯分离器蒸馏塔，在那里作为顶部液体回收丙烯，且来自底部产物的未反应丙烷可再循环回脱氢装置中。

这些方法通常要求显著的能量输入以沸腾、加压和加工各个步骤。显著的能量需求导致高成本和其它缺点。

发明概述

本发明的一个示例性方法包括制备烯烃的方法，所述方法包括步骤：将包含链烷烃的进料流输送至蒸馏段，将蒸馏段输出流输送至反应器中，并使蒸馏段输出流在反应器中反应以产生包含烯烃的反应器输出流。将与反应器输出流连通且在反应器输出流下游的分离器进料流输送至烯烃分离器，并将分离器输出流输送至热泵压缩机。将热泵压缩机输出流输送至蒸馏段并使用来自热泵压缩机输出流的热将包含未反应链烷烃的蒸馏段料流预热。在许多但不是所有本发明实施方案中，烯烃为丙烯，链烷烃为丙烷。本发明实施方案通过提取来自热泵压缩机输出流的热而实现显著节约，所述热先前未开发使用。

附图简述

图1为用于阐述本发明一个示例性方法的工艺流程图；

图2为用于阐述本发明示例性方法的蒸馏段的工艺流程图；

图3为用于阐述本发明示例性方法的可选蒸馏段的工艺流程图；

图4为用于阐述本发明示例性方法的又一蒸馏段的工艺流程图；和

图5为阐述本发明另一示例性方法的工艺流程图。

发明详述

本发明实施方案通过显著降低丙烯制备所需能量输入而实现重要的益处和优点。许多本发明实施方案通过利用在现有技术方法中通常损失到大气中的热能的新方法而实现这一点。在考虑本文所述各本发明实施方案中，应当理解本发明会用于通常由链烷烃制备烯烃的应用中，且不限于丙烯制备。然而，当本发明实施方案用丙烯实践时，存在显著的效率，结果是在本文中选择相应的典型实施方案用于阐述。

现在参考附图，图1为制备丙烯的方法的一个示例性本发明实施方案的示意图。将进料流10供入蒸馏段12中，在那里除去进料流10中的污染物。进料流10可包含各种组分，其中一个实例为至少95％丙烷(重量)，其中杂质包括乙烷、各种四碳链烃。将可能主要为丙烷的蒸馏段输出流14输送至反应器16中，在那里使它与催化剂反应以制备丙烯。可将反应器流出物冷却以增强烃回收(未阐述)。

将包含丙烯(具有一些乙烷和可能其它杂质)的反应器输出流18输送至脱乙烷塔20中，在那里将杂质如氢气、甲烷、乙烷和乙烯作为顶部蒸气22除去。产物丙烯和未反应的丙烷视为脱乙烷器底部料流24到烯烃分离器26(其可以为丙烯分离器，为了方便，可称为“分离器26”)中。分离器顶部料流27包含高百分数的丙烯。包含未反应丙烷和至少一些重沸点组分的分离器底部料流28再循环回蒸馏段12中以除去重沸点组分。