优先权陈述
本申请要求2014年6月24日提交的美国申请No.14/313,539的优先 权，通过引用将其全部内容并入本文中。
技术领域
本发明的领域涉及将氧合物(oxygenate)转化成烯烃的方法。特别地， 本发明涉及从来自甲醇制烯烃反应器的流出物中回收提纯烯烃料流。
背景技术
塑料和橡胶的使用是目前世界上普遍的。这些塑料和橡胶的生产来自 通常由石油制备的单体的聚合。该单体通过较大分子分解成可改性的较小 分子而产生。然后使单体反应以产生包含单体链的较大分子。这些单体的 一个重要实例为轻烯烃，包括乙烯和丙烯，其代表石油化学工业中的全世 界需求的大部分。轻烯烃和其它单体用于借助聚合、低聚、烷基化和其它 熟知的化学反应制备大量化学产品。因此，以经济的方式制备大量轻烯烃 材料是石油化学工艺中的焦点。这些单体是现代石油化学和化学工艺的必 要结构单元。目前精炼中这些材料的主要来源为石油进料的蒸汽裂化。
随着需求的提高，提供了其它单体来源以提高供应，同时变得经济。 来源包括天然气和煤转化，其中将天然气和煤转化成氧合物，随后将氧合 物转化成轻烯烃。来自氧合物至烯烃转化方法的产物流需要提纯以回收轻 烯烃。由于来自石油原料转化成轻烯烃的不同化学，因此，来自氧合物至 烯烃转化方法的工艺流的分离和清洗是不同的。
产物分离和回收的改进可提供较纯的产物流和较经济的方法以回收较 纯的产物流。
发明内容
本发明为处理来自MTO工艺的工艺流的方法。MTO工艺中产生的 重质烃在一些再循环阶段和随后重质烃的下游通路中存在问题。通过除去 重质烃，下游设备不会由于重质污染物而积垢。
本发明第一实施方案为减少MTO工艺中的积垢的方法，其包括使来 自MTO反应器的工艺流进入骤冷塔中以产生包含烯烃的第一顶部料流和 包含废水的第一底部料流；使第一顶部料流进入产物分离装置中以产生包 含烯烃和水的第二顶部料流、包含水的第二底部料流以及包含水和烃的中 间料流；使第二顶部料流进入产物处理和回收系统中；将第二顶部料流在 压缩和分离步骤中分离成烃料流和水流；和使中间料流进入第二分离装置 中。
本发明第二实施方案为回收MTO工艺中产生的烯烃的方法，其包括 使来自MTO反应器的工艺流进入骤冷塔中以产生包含烯烃的第一顶部料 流和包含废水的第一底部料流；使第一顶部料流进入产物分离装置中以产 生包含烯烃的第二顶部料流、包含水的第二底部料流以及包含水和烃的中 间料流；使第二顶部料流进入产物处理和回收系统中；将中间料流在分离 步骤中分离成烃料流和水流；和使水流进入水汽提器中。
本发明第三实施方案为从氧合物转化反应器中回收烯烃的方法，其包 括使来自氧合物制烯烃反应器的反应器产物流进入骤冷塔中以产生第一废 水流和第一顶部蒸气流；使第一蒸气顶部料流进入产物分离器中以产生第 二废水流、包含轻烯烃的工艺顶部料流以及包含水和烃的中间料流；使工 艺顶部料流进入产物压缩和冷却装置中以产生压缩产物流和冷凝水料流； 使压缩产物流进入氧合物吸收器中以产生包含轻烯烃的产物流以及包含水 和氧合物的吸收器料流；和将中间料流分离以产生包含C4+烃的烃料流和 第三废水流。
本发明的其它目的、优点和应用由本领域技术人员从以下详细描述和 附图中获悉。
附图说明
图1为本发明第一实施方案，其中来自产物分离器的中间料流主要进 入水汽提器中；和
图2为本发明第二实施方案，其中将来自产物分离器的中间料流分离 成水流和烃料流。
具体实施方式
轻烯烃可通过氧合物至烯烃的转化产生。通常的方法是甲醇制烯烃 (MTO)转化方法。该方法涉及许多步骤，包括料流的再循环，例如由MTO 工艺产生的水的再循环。然而，该方法产生固体材料和重质烃，其可能存 在工艺装置中的积垢问题。
该方法包括产物分离器，这引起洗涤和分离水的过程中的能量损失。 产物分离的困难以及满足能量需求的困难导致MTO工艺的改进。MTO工 艺的改进导致运送至氧合物汽提器中的不可接受的污染物或重质组分含 量。换热器和下游装置的随后积垢通过随后的能量损失而提高成本，以及 需要提高的停机时间以刷新积垢的装置，特别是换热器。发现积垢问题是 高度取代的芳烃如六甲基苯(HMB)和五甲基苯(PMB)的形成。
本发明旨在通过除去积累在产物分离器上部分中的污染物来源而消除 氧合物吸收器中的起泡问题。这些污染物为由MTO工艺中运送的较重烃 组分。在它们到达氧合物吸收器以前，通过进一步分离循环回流料流以及 进一步分离较重烃，消除了起泡问题。这通过防止或消除产物分离器上部 分循环回流中重质物的形成而进行。
本发明提供保持能量效率的改进，同时除去导致下游装置如换热器积 垢的组分。
回收MTO工艺中产生的轻烯烃的方法显示于图1中。该方法包括使 来自MTO反应器的工艺流8进入骤冷塔10中以产生第一顶部料流12和 包含废水的第一底部料流14。第一顶部料流12进入产物分离器20中以产 生包含烯烃和水的第二顶部料流22、包含更多废水的第二底部料流24以 及包含水和烃的中间料流26。第二顶部料流22进入产物处理和回收系统 中以产生烃料流和水流。产物处理和回收系统包括压缩30和分离步骤。具 有级间冷却和分离罐的压缩产生水流32和烃料流34以及包含轻烯烃的轻 质烃料流36。该方法包括使中间料流26进入第二分离步骤中以进一步将 重质烃污染物与中间料流26分离。轻质烃料流36进入氧合物吸收器80 中以除去残余氧合物并使回收的氧合物再循环至MTO反应器中。氧合物 吸收器80产生包含轻烯烃的氧合物顶部料流82以及包含水和氧合物的氧 合物底部料流84。
在一个实施方案中，可使苛性碱料流6进入骤冷塔10中。苛性碱的加 入会降低工艺流8的酸度并产生会沉淀并用第一底部料流14洗出的材料。
烃料流34进入洗涤塔40中以产生第二烃料流42和洗涤料流44。洗 涤塔40包括溶剂进料46以从烃料流中吸收水。第二烃料流42包含C4和 较重烃，且洗涤料流44包含溶剂和水。优选的溶剂为甲醇，其可再循环至 MTO工艺中。也可使用容易吸收水的其它醇和氧合物。第二烃料流42可 进入下游加工装置中。一种该加工装置为烯烃裂化工艺装置以将较重烯烃 裂化并进一步提高来自MTO工艺的轻烯烃收率。洗涤料流44进入氧合物 汽提器50中以产生氧合物料流52和第二水流54。氧合物料流52可再循 环至MTO反应器中。水流54可在骤冷塔10中用于冷却和洗涤来自MTO 反应器的流出物流。水流55的一部分可进入氧合物吸收器80中以从轻烯 烃产物流中除去残余氧合物。
产物分离器20包含两个部分。第一部分或下部为第一顶部料流12通 过的位置。第一部分从第一顶部料流12中除去大多数热并将第一顶部料流 中的一部分水冷凝以产生第二底部料流24。第二底部料流24的一部分冷 却并进入产物分离器20的第一部分的顶部并用于执行第一顶部料流12的 冷却和洗涤功能。第二底部料流24中的第二部分进入水汽提器60中以将 废水浓缩并产生用于进入水处理装置中的料流62。水汽提器60产生水顶 部料流64，其进入产物分离器20的第一部分中并在产物分离器20的第一 部分中使用的。来自氧合物汽提器50的水流56的一部分可进入水汽提器 60中。
来自产物分离器20的第一部分的蒸气流进入产物分离器20的第二部 分或者上部。中间料流26的一部分冷却并作为回流进入产物分离器20的 第二部分的顶部。将中间料流26的其余部分取出并进入下游装置中。发现 中间料流26不能直接进入氧合物汽提器50中。可将中间料流26冷却，且 一部分作为回流进入产物分离器20的第二部分的顶部，而其余部分28作 为液体进入水汽提器60中。其余部分28可冷却或者不经冷却而进入。这 防止重质污染物进入下游装置中。
在一个实施方案中，在其余部分进入水汽提器60中以前，使液体的其 余部分28进入过滤器系统90中以除去中间料流中的固体。
可选方案为使中间体进入第二分离装置70中。第二分离装置70可包 括聚结装置以产生烃料流72和水流74。水流74可进入水汽提器60，且烃 料流72可进入洗涤塔40中。
在另一可选方案中，第二分离装置70可包括沉降装置以产生包含烃的 上部相和下部水相。将上部相72取出并进入洗涤塔40中，且下部相74 进入水汽提器60或氧合物汽提器50中。
在一个实施方案中，分离步骤可包括在产物分离器中或者在分离容器 中收集中间料流。然后容许中间料流足够的保持时间以撇去包含烃的顶层 并取出包含水的底层。
在一个变化方案中，第二分离装置70可包括使干净的烃料流进入产物 分离器20中以促进烃的聚集以及中间料流分离成烃相和水相。干净的烃料 流包含中间范围的烃，例如C4-C6烃，且容易在下游装置如水洗涤塔40中 回收。
本发明另一实施方案可在图2中看到。该方法用于回收甲醇制烯烃转 化方法中产生的烯烃。该方法包括使工艺流108进入骤冷塔110中以产生 包含烯烃和一些水的第一顶部料流112和包含废水的第一底部料流114。 第一顶部料流112进入产物分离装置120中以产生包含烯烃和一些水的第 二顶部料流122、包含水和一些氧合物的第二底部料流124以及包含水和 烃的中间料流126。第二顶部料流122进入产物处理和回收系统中。
中间料流126包含实质量的含有C4和较重烃的烃以及水。将中间料流 126分离成烃料流和水流。分离可在几个实施方案中进行。在一个实施方 案中，分离装置170为沉清槽，在其中将中间料流分离成烃料流172和水 流174。将烃料流172取出并进入水洗涤塔140中以产生包含C4和较重烃 的烃料流142以及包含水和氧合物的洗涤塔底部料流144。洗涤塔140使 用水和醇或其它氧合物以从烃料流172中除去残余水和其它氧合物。优选 的醇为甲醇。将水流174取出并进入水汽提器160中以回收较干净的水流 以用于氧合物吸收器180和水洗涤塔140中。水汽提器160还产生水顶部 料流164以进入和用于产物分离器120的第一部分中。
分离装置170可包含聚结器以使小烃滴聚集，或者已知用于分离烃和 水的混合物的其它装置。
产物处理和回收系统包括使第二顶部料流122进入压缩和冷却装置 130中以产生包含轻烯烃的压缩产物流136和包含水的冷凝料流132。压缩 产物流136进入氧合物吸收器180中以产生包含烯烃的氧合物顶部料流 182。汽提水流162中一部分进入氧合物吸收器180中以从压缩产物流136 中除去残余氧合物以产生包含水和氧合物的氧合物吸收器底部料流184。 氧合物吸收器底部料流184进入氧合物汽提器150中以产生氧合物蒸气流 152，其可再循环至MTO反应器中，和第二水流154。来自氧合物汽提器 150的水流156的一部分可进入水汽提器160中。水流154可在骤冷塔110 中用于冷却和洗涤来自MTO反应器的流出物流。水流155的一部分可进 入氧合物吸收器180中以从轻烯烃产物流中除去残余氧合物。
压缩产物流136可进一步冷却并进入二甲醚(DME)排料罐中，在那里 收集冷凝的DME。收集冷凝的DME并进入DME汽提器190中以产生包 含烯烃的DME顶部料流192以及包含DEM和其它氧合物的DME底部料 流194。DME底部料流进入水洗涤塔140中。
第二底部料流124进入水汽提器160中以产生汽提水流162以将再循 环水供入其它装置中。
实施例
连同具体实施方案描述下文，应当理解该描述意欲阐明且不限制先前 描述和所附权利要求书的范围。
本发明第一实施方案涉及减少MTO工艺中的积垢的方法，其包括使 来自MTO反应器的工艺流进入骤冷塔中以产生包含烯烃的第一顶部料流 和包含废水的第一底部料流；使第一顶部料流进入产物分离装置中以产生 包含烯烃和水的第二顶部料流、包含水的第二底部料流以及包含水和烃的 中间料流；使第二顶部料流进入产物处理和回收系统中；将第二顶部料流 在压缩和分离步骤中分离成烃料流和水流；和使中间料流进入第二分离装 置中。本发明一个实施方案为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实 施方案中的一个、任何或所有，其进一步包括使烃料流进入洗涤塔中以产 生包含C4和较高级烃的第二烃料流以及包含甲醇和水的洗涤料流。本发明 一个实施方案为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实施方案中的一 个、任何或所有，其进一步包括使第二烃料流进入烯烃裂化工艺装置中。 本发明一个实施方案为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实施方案 中的一个、任何或所有，其进一步包括使洗涤料流进入氧合物汽提器中以 产生氧合物料流和第二水流。本发明一个实施方案为从该段中第二实施方 案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或所有，其中第二分离步骤 包括使中间料流进入聚结装置中以产生烃料流和水流。本发明一个实施方 案为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或 所有，其中第二分离步骤包括使中间料流进入沉降装置中以产生烃料流和 水流。本发明一个实施方案为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实 施方案中的一个、任何或所有，其中第二分离装置产生第二分离水流和第 二分离烃料流，其进一步包括使第二分离水流进入水汽提器中。本发明一 个实施方案为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实施方案中的一 个、任何或所有，其中第二分离装置产生第二分离水流和第二分离烃料流， 其进一步包括使第二分离水流进入氧合物汽提器中。本发明一个实施方案 为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或所 有，其进一步包括使中间料流进入过滤系统中。本发明一个实施方案为从 该段中第二实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或所有， 其中分离步骤包括从产物分离器中收集中间料流并从收集的中间料流的顶 层中撇去烃料流，和将水流从收集的中间料流的底部取出。本发明一个实 施方案为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任 何或所有，其进一步包括将干净的烃料流加入产物分离器以促进将烃撇到 烃料流中。
本发明第二实施方案为回收MTO工艺中产生的烯烃的方法，其包括 使来自MTO反应器的工艺流进入骤冷塔中以产生包含烯烃的第一顶部料 流和包含废水的第一底部料流；使第一顶部料流进入产物分离装置中以产 生包含烯烃的第二顶部料流、包含水的第二底部料流以及包含水和烃的中 间料流；使第二顶部料流进入产物处理和回收系统中；将中间料流在分离 步骤中分离成烃料流和水流；和使水流进入水汽提器中。本发明一个实施 方案为从该段中第四实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何 或所有，其进一步包括使第二顶部料流进入压缩和冷却装置中以产生包含 烯烃的压缩产物流和包含水的冷凝料流。本发明一个实施方案为从该段中 第四实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或所有，其进一 步包括使压缩产物流进入氧合物吸收器中以产生包含轻烯烃的无氧合物产 物流和包含氧合物的底部料流。本发明一个实施方案为从该段中第四实施 方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或所有，其中使中间料流 进入分离装置中，且其中分离装置包含聚结装置以产生烃料流和水流。本 发明一个实施方案为从该段中第四实施方案开始的该段中先前实施方案中 的一个、任何或所有，其进一步包括使烃料流进入水洗涤塔中；和使甲醇 料流进入水洗涤塔中以产生C4+烃工艺流以及水和甲醇料流。
本发明第三实施方案为从氧合物转化反应器中回收烯烃的方法，其包 括使来自氧合物制烯烃反应器的反应器产物流进入骤冷塔中以产生第一废 水流和第一顶部蒸气流；使第一蒸气顶部料流进入产物分离器中以产生第 二废水流、包含轻烯烃的工艺顶部料流以及包含水和烃的中间料流；使工 艺顶部料流进入产物压缩和冷却装置中以产生压缩产物流和冷凝水流料 流；使压缩产物流进入氧合物吸收器中以产生包含轻烯烃的产物流以及包 含水和氧合物的吸收器料流；和将中间料流分离以产生包含C4+烃的烃料 流和第三废水流。本发明一个实施方案为从该段中第六实施方案开始的该 段中先前实施方案中的一个、任何或所有，其进一步包括使第二废水流进 入水汽提器中。本发明一个实施方案为从该段中第六实施方案开始的该段 中先前实施方案中的一个、任何或所有，其进一步包括使第三废水流进入 水汽提器中。本发明一个实施方案为从该段中第六实施方案开始的该段中 先前实施方案中的一个、任何或所有，其进一步包括使烃料流进入水洗涤 塔中以产生C4+烃料流以及包含甲醇和水的洗涤水流。
尽管以目前认为的优选实施方案描述了本发明，应当理解本发明不限 于所公开的实施方案，而是它意欲涵盖包括在所附权利要求书范围内的各 种改进和等效配置。