[发明专利]具有多级热泵压缩机和中间再沸器的分离器

说明书

技术领域

本公开一般涉及烃(或称碳氢化合物)的处理。更具体地，本公开涉及含烃材料的初始处理，其将含烃材料处理成包括两种具有近似沸点的材料(例如丙烯和丙烷)的中间流，还涉及这两种材料的分离或分流。

背景技术

轻质烯烃在众多化学制品的生产中用作进料。传统上，通过对例如从石油源获得的烃进行蒸汽裂化或催化裂化处理而生产出轻质烯烃。重烃流的流化催化裂化(FCC)通常是通过使相对较高沸点的烃与由细碎的或颗粒状的固体材料组成的催化剂相接触来实现的。通过将气体或蒸汽以足够的速度传送通过催化剂，催化剂以类似流体的方式被运送，从而产生期望的流体运送机制。重烃与流化催化剂的接触导致了裂化反应。

在US 5,360,533、US 5,584,985、US 5,858,206和US 6,843,906中FCC处理更全面地进行了描述。各种接触区域、再生区域和剥离区域以及用于在各个区域之间运送催化剂的装置是本领域技术人员熟知的。

FCC反应器用于将柴油或较重的进料分离成宽范围的产品。从FCC单元中分离的蒸汽进入分离区域，该分离区域典型地为主塔形式，提供气体流、汽油馏分、轻循环油(LCO)、重循环油(HCO)和澄清油(CO)组分。气体流可包括氢和C₁和C₂烃，以及液化石油气(“LPG”)，即C₃和C₄烃。

对诸如丙烯的轻质烯烃的需求正在增加，用于生产聚丙烯、丙苯、异丙基苯等。各种研究工作已促进了FCC处理工艺的发展，产生或获得了更大相对产量的轻质烯烃(诸如丙烯)。这种处理工艺在US 6,538,169中进行了更全面的描述。

传统的FCC处理工艺产生混合的丙烯/丙烷流。从混合的丙烯/丙烷中恢复和纯化丙烯需要通过一系列蒸馏操作实现。这一系列操作包括用蒸馏塔从丙烯中分离出较低和较高沸点的组分，并且通常包括蒸馏操作以将混合的丙烷和丙烯流分离成丙烯产品或“聚合物级”丙烯，该“聚合物级”丙烯可在下游操作中用于制造聚合物。由于有待分离的物品的相对挥发性、进料的构成和对“聚合物级”丙烯的产品纯度的要求，通过蒸馏进行丙烷/丙烯的分离对能量和资金敏感。

总之，由于分离塔的能量消耗的要求，考虑到能量成本的增加和对减少与矿物燃料消耗有关的CO₂排放的基本要求，用于沸点相近材料的能够减小动力消耗的分离塔配置是人们所期望的。

发明内容

本发明公开了一种分离器系统，用于从第一和第二材料的混合物中分离出第一材料。该系统包括塔，该塔具有进料入口以将第一和第二材料的混合物引入塔中。使用两个再沸器热交换器和两个相关的循环回路。中间回路被连接到所述塔位于所述进料入口之下。所述中间回路经过中间再沸器热交换器。作为中间回路的一种替代方案，中间再沸器可以是布置在所述塔内位于进料之下的刺入式热交换器。底部回路被连接到塔的底部，其中底部回路穿过底部再沸器热交换器。作为该底部回路的一种替代方案，在所述塔的底部内可使用刺入式热交换器。

塔的顶部包括被连接到第一塔顶回路和第二塔顶回路的塔顶出口。第一塔顶回路将所述塔顶出口连接到第一热泵压缩机和第二热泵压缩机。第二热泵压缩机将第一塔顶回路连接到第二热泵压缩机。

第一热泵压缩机使来自第一塔顶回路的蒸汽以升高的压力通过中间再沸器热交换器，以加热并且至少部分地蒸发中间再沸器中的中间材料。第二热泵压缩机将来自第二塔顶回路的蒸汽以升高的压力通过底部再沸器热交换器，从而加热和至少部分地蒸发暴露于底部再沸器的底部材料。第一和第二热泵压缩机作用以增加第一和第二塔顶回路蒸汽流的压力，从而增加它们各自的冷凝温度，使得第一和第二塔顶回路流能够将热输送到中间和底部再沸器。

两个热泵、两个塔顶蒸汽回路以及额外的中间再沸器的使用极大地的节省了能量，如下面所示的那样。能量的节省使得用刺入式热交换器作为中间再沸器和底部再沸器成为可能，这取决于正在执行的分离。

在一种改进中，第一热泵压缩机和第二热泵压缩机是两级热泵压缩机中的第一和第二级。

在另一改进中，当塔工作在低压下时，可在两级压缩和微调冷凝器(或称调温冷凝器，trim condenser)之间采用小流量的第三级压缩，从而消除塔工作温度与微调冷凝器工作温度之间的相互影响。在这种改进中，第三塔顶回路被提供，其将第二塔顶回路连接到布置在微调冷凝器上游的第三热泵压缩机。在这种设计中，可采用三级热泵压缩机。