(57)【要約】      （修正有）【課題】炭化水素供給原料および酸素含有ガスからオレフィン類を効率的に製造する方法を提供する。【解決手段】炭化水素供給原料および酸素含有ガスを自熱分解機に供給して、オレフィンを製造する方法であって、この方法は自熱分解プロセスにより発生した廃エンタルピー源を用いてアンモニア吸収冷凍システムを少なくとも部分的に駆動させ、炭化水素生成物流からのオレフィン類の分離および／または精製における少なくとも１のプロセス流を冷凍する。さらに、自熱分解反応器からの分解ガスの冷却により発生したクエンチ水；自熱分解反応器からの分解ガスの冷却により発生した水蒸気；自熱分解プロセスから製造されたエチレンを利用するプロセスから派生する十分に暖かい流；および自熱分解反応器近くの化学もしくは精製プロセスユニットからの十分に暖かい流からなる群より選択される少なくとも１のエンタルピー源を含むアンモニア吸収冷凍プロセスを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
オレフィン類の製造および回収のための自熱分解プロセスであって、
(a)実質的に炭化水素供給原料および酸素含有ガスを自熱分解機に供給して、オレフィン類を含む炭化水素生成物流を与える工程；
(b)自熱分解プロセスにより発生した廃エンタルピー源を利用して、アンモニア吸収冷凍システムを少なくとも部分的に駆動させて、炭化水素生成物流からのオレフィン類の分離および／または精製における少なくとも１のプロセス流を冷凍する工程
を含む方法。
【請求項２】
廃エンタルピー源は少なくとも約95℃の温度で与えられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
廃エンタルピー源は少なくとも約110℃の温度で与えられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
廃エンタルピー源はクエンチ水流の形態で与えられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
廃エンタルピー源は水蒸気の形態で与えられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
廃エンタルピー源は水蒸気およびクエンチ水流の組み合わせの形態で与えられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
実質的に炭化水素供給原料は、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテン類、ジエンおよびアセチレン化合物群および炭化水素不純物から本質的になる炭化水素類を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
工程(b)における分離工程および精製工程はエチレンの回収を生じさせる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
工程(b)は10℃よりも低い温度での冷凍を与える、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
冷凍は、(i)炭化水素生成物流の冷凍および一部凝縮；(ii)１以上の蒸留塔用の還流液体を発生させるために冷凍すること；(iii)低温冷凍システムの作動流体を少なくとも部分的に凝縮させるために冷凍することを含む分離工程および精製工程のために与えられる、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
工程(a)の自熱分解機は約5barg〜約40bargの間の圧力範囲で運転される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
工程(a)の自熱分解機は約20barg〜約30bargの間の圧力範囲で運転される、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１３】
炭化水素含有供給原料および 酸素含有ガスは、炭化水素を二酸化炭素および水へ完全燃焼させるために必要な酸素含有ガスに対する炭化水素の化学量論的比率の約5〜約16倍の酸素含有ガスに対する炭化水素の比率で、自熱分解機に供給される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
水素は、炭化水素含有供給原料および酸素含有ガスと一緒に自熱分解機に供給される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
酸素含有ガスに対する水素のモル比は約0.2〜約4の範囲にある、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
周囲温度以下で利用可能な１以上のプロセス流に熱を与えるためにAARシステムが利用されてもよい、請求項１に記載にプロセス。
【請求項１７】
１以上のプロセス流に与えられる熱は、周囲温度以下での水溶液へのアンモニア含有蒸気の吸収から生じる溶解熱から得られる、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項１８】
１以上のプロセス流に与えられる熱は、１以上の液体アンモニア含有流の周囲温度以下への過冷却により得られる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
１以上のプロセス流に与えられる熱は、周囲温度以下での１以上のアンモニア含有蒸気流の少なくとも一部凝縮により得られる、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項２０】
自熱分解反応器からの分解ガスの冷却を通して発生したクエンチ水；自熱分解反応器からの分解ガスの冷却を通して発生した水蒸気；自熱分解プロセスから製造されたエチレンを利用するプロセスから得られる充分に暖かい流；および自熱分解反応器近くに配置された他の化学プロセスまたは精製プロセスでの充分に暖められた流からなる群より選択される少なくとも1のエンタルピー源を含むアンモニア吸収冷凍プロセス。
【請求項２１】
エンタルピー源は少なくとも約95℃の温度を有する、請求項２０に記載のプロセス。
【請求項２２】
エンタルピー源は少なくとも約110℃の温度を有する、請求項２０に記載のプロセス。
【請求項２３】
エンタルピー源は、アンモニア発生塔へ熱を提供するために用いられる、請求項２０に記載のプロセス。
【請求項２４】
エンタルピー源は、アンモニア発生塔に入る１以上の供給物に熱を提供するために用いられる、請求項２３に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
自熱分解は、炭化水素供給物が酸素と混合され、自熱分解触媒の上方を通過するオレフィン類の製造プロセスである。自熱分解触媒は、燃焼限界の燃料富限界（fuel rich limit）超過での燃焼を支援することができる。燃焼は触媒表面上で開始され、反応物をプロセス温度まで昇温させるためにおよび吸熱分解プロセスを行うために必要な熱はその場で発生する。一般に、炭化水素供給物および酸素は、担持触媒上方を通過してオレフィン生成物を製造する。自熱分解プロセスは、欧州特許EP 332289B公報；欧州特許EP 529793B公報；欧州特許公開EP A 0709446公報および国際特許公開パンフレットWO 00/14035に記載されている。
【０００２】
慣用の炉型分解でのように、自熱反応器を出る生成物流は、典型的には水との接触により急冷され、一連の分離工程および精製工程を逐次的に通過する。生成物流は、通常、分離工程および精製工程を経て、水素、メタンおよびCO2を取り除く。次いで、C2含有流を重質炭化水素類から分離するために残りの生成物流を処理する前に、反応生成物はメタン、水素および一酸化炭素を分離するように処理される。C2含有流は、エタンからエチレンを分離するために処理される。C3および高級炭化水素類を含む残りの生成物流は、例えばプロパンおよびプロピレンを分離するためにさらに処理されてもよい。
【０００３】
アンモニア吸収冷凍(以後「AAR」と称す)システムは、高レベルエネルギーよりもむしろ比較的低レベルのエンタルピー源だけを要求する点で、圧縮機型冷凍システム(慣用のC3冷凍システムなど)とは異なる。例えば、AARシステムは95℃程度に低い温度で利用可能なエネルギーにより駆動されてもよいが、一方、圧縮機を駆動するために圧縮機型冷凍システムは典型的には過熱された高圧水蒸気または電気のいずれかを必要とする。このエンタルピーは、一般に、周囲に失われるはずの廃熱源である。したがって、AARシステムは、C3冷凍システムよりもエネルギー効率的であり得る。AARは、中温冷凍を与えるために用いられ得る費用効果的エネルギー節約プロセスである。
【０００４】
比較的単純なAARシステムにおいて、廃熱などのエンタルピー源は、水中に比較的高濃度のアンモニアを含む富アンモニア水流を供給するアンモニア分別器を再沸する。分別器は、強い水性流を高純度のアンモニア蒸気塔頂流と、強い水性流に比べてより低濃度のアンモニアを含む塔底流とに分離する。アンモニア蒸気塔頂流は典型的には空冷または水冷により凝縮されて、液体アンモニア冷媒を発生させる。液体アンモニア冷媒は、次いで、冷媒ユーザーに送られる。エンタルピーが冷凍されている物質から間接的に移動する際に、液体アンモニア冷媒は蒸発して、アンモニア冷媒蒸気を発生する。アンモニア蒸気は、吸収熱を解放しながらアンモニア蒸気を吸収する分別器からの塔底流と一緒に吸収塔に送られる。吸収熱は典型的には吸収塔を水冷することにより除かれる。オレフィン類製造におけるプロパンもしくはプロピレン冷凍システムを置換するためにAARシステムを用いる種々の試みは、一般に成功していない。AARシステムを慣用のオレフィン類プラントに用いることに関する２つの基本的な問題がある。第一に、慣用のオレフィン類プラントで利用可能なクエンチ水熱は、AARシステムを駆動させるための充分高い温度では利用できない。第二に、慣用の炉は、炉燃料ガスから高温エネルギーを回収することにより、比較的多量の高圧水蒸気を発生させる。慣用のC3冷凍システムは、この高圧水蒸気の大部分を消費し、こうしてオレフィン類プラント内での水蒸気バランスを達成することを援助する。C3冷凍システムよりむしろAARシステムを利用する慣用のオレフィン類プラントは、水蒸気バランスが顕著にずれているようである。自熱分解に基づくオレフィン類プラントは、慣用のオレフィン類プラントよりも大幅に少量の高圧水蒸気を発生させるので、自熱分解プロセス内でC3冷凍システムではなくAARシステムを用いることはプロセス水蒸気バランスの影響を少なくするであろう。さらに、プロセス流を冷却するために冷凍を与えることに加えて、慣用のオレフィン類プラントにおけるC3冷凍システムは、プロピレン冷媒に対して冷たいプロセス流を暖めることによりプロセス流から冷凍価（refrigeration value）を回収する。従来のAARシステムは、典型的には、冷たいプロセス流から冷凍をも回収することができるようには設計されていなかった。よって、これらのプロセスは、慣用のオレフィン類製造プロセスにおいてプロピレン冷凍システムを置換するために有用ではない。
【０００５】
AARシステムは、Panoらの米国特許4,143,521号明細書に記載されているように、エチレン製造プロセスに用いることが提案されている。しかし、水蒸気分解炉などのオレフィン類製造用の慣用の分解プロセスは、一般に低圧で運転され、これは得ることができる液体クエンチ水の温度を制限する。典型的には、この水の最高温度は約80℃〜約99℃(およそ180゜F〜210゜F)の範囲にある。この比較的低温の水は、アンモニア冷媒を比較的暖かい冷凍温度、典型的には約21℃(70゜F)で利用可能とし、したがってオレフィン類プラントにおけるAARの適用を妨害する。
【０００６】
エチレンプラントにおけるAARシステムの使用は、D. SohnsおよびC. Fugeの"Reducing Consumption of Energy Is Possible in Olefin Plants," Oil & Gas Journal、September 13,1976,pp 72〜77によっても示唆された。この文献では、AARシステムを駆動するための熱源は、付着する傾向がありすべてのオレフィン類プラントで利用できるわけではないクエンチオイル流であった。著者は、慣用のオレフィン類プラントにおけるクエンチ水流が冷凍を与えるための有用性がほとんどないと述べている。
【０００７】
得ることができる液体水の温度は理論的には分解プロセスを高圧で運転することにより増加し得るが、これは慣用の炉型分解プロセスに望ましくない。なぜなら炉型分解反応に対する最適圧力は一般に約2bar未満であるからである。よって、慣用の炉型分解プロセスは典型的には、周囲温度〜約-45℃の間の温度で冷凍を与えるためにC3冷凍システムまたはその変形例を用いる。米国特許6,637,237号明細書に記載されているようなC3冷凍システムは、一般に炉型分解プロセスにおいて発生した高圧水蒸気により電力が与えられる。これらはAARシステムよりもエネルギー効率は低いが、このことは大きな問題ではない。なぜなら、慣用の炉型分解プロセスがC3冷凍システムのために用いることができる多量の高圧水蒸気を発生させるからである。
【０００８】
オレフィン類を製造するプロセスで利用可能な比較的低温のプロセス流から冷凍価を回収しながら、例えば約-45℃(-50゜F)まで低下した大幅な低温で利用できるアンモニア冷凍を作ることが非常に望ましい。
【０００９】
驚くべきことに、我々は、オレフィン類を製造するための生成物流の精製用のAAR冷凍システムを駆動するために自熱分解生成物流のクエンチからの水を利用する比較的高圧での炭化水素類の自熱分解によりオレフィン類を有利に発生させることができることを知見した。特に、本発明の有利な特徴は、アンモニア冷凍を従来のプロセスにおけるよりも低温で利用可能とすることであり、炭化水素類の比較的高圧の自熱分解に基づくオレフィン類製造プラント内で、慣用のC3冷凍システムをAARシステムで完全に置換できることである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の概要
本発明の一側面は、オレフィン類の製造および回収用の自熱分解プロセスである。本プロセスは、実質的に炭化水素供給原料および酸素含有ガスを自熱分解機に供給して、オレフィン類を含む炭化水素生成物流を与えることを含む。自熱分解プロセスにより発生した廃エンタルピー源は、アンモニア吸収冷凍システムを少なくとも部分的に駆動して、炭化水素生成物流からのオレフィン類の分離および／または精製において少なくとも１のプロセス流を冷凍するために用いられる。
【００１１】
本発明の別の側面は、自熱分解反応器からの分解ガスの冷却により発生するクエンチ水；自熱分解反応器からの分解ガスの冷却により発生する水蒸気；自熱分解プロセスから発生したエチレンを利用するプロセスから得られる充分に暖かい流；および自熱分解反応器近くに位置づけられた他の化学もしくは精製プロセスユニットからの充分に暖かい流からなる群より選択される少なくとも１のエンタルピー源を含むアンモニア吸収冷凍プロセスである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図1はオレフィン類の製造用の自熱分解プロセスのダイアグラムである。
【図２】図2は自熱分解プロセスに組み込まれたアンモニア吸収冷凍システムのダイアグラムである。
【図３】図3は自熱分解プロセスに組み込まれたアンモニア吸収冷凍システムの別のダイアグラムである。［発明の詳細な記載］  本発明は、自熱分解反応器により発生した分解ガス流からエチレンを含むオレフィン類を回収するためにAARシステムを用いることを記載する。分解ガス流からのエチレンの回収のための多くの設計オプションがある。本発明のプロセスは、液体およびガス状炭化水素類の両者をオレフィン類に転化するために用いることができる。適切な液体炭化水素類としては、ナフサ、ガスオイル、真空ガスオイルおよびこれらの混合物を挙げることができる。しかし、好ましくは、エタン、プロパン、ブタンおよびこれらの混合物などのガス状炭化水素類が用いられる。
【００１３】
図1は、自熱分解を介してエチレンの製造のための一般的なプロセスを示す。このプロセスは、このようなプロセス内でAARシステムの使用をよりよく理解するために記載されている。当業者は図1に示したプロセス構成の多くの変形例、特にプロセスの分離および精製区域における変形例を考えつくことを認めるであろう。図1に示した特定の構成は本発明を限定するものではない。
【００１４】
プロセスへの実質的に炭化水素供給原料は流1として示される。本明細書において、用語「実質的に炭化水素供給原料」とは、一般に、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブチレン、ジエンおよびアセチレン化合物群、および炭化水素不純物から本質的になる炭化水素類を含む炭化水素供給原料をいう。炭化水素供給原料は流2として示される酸素含有ガスと組み合わされる。適切には、酸素含有ガスは、分子状酸素、空気および／またはこれらの混合物である。酸素含有ガスは、窒素またはアルゴンなどの不活性ガスと混合されてもよい。場合によっては、流3として示される再循環流および流4として示される水素含有流は、自熱反応器5に入ることができる。自熱反応器5において、流1〜4を予備加熱して、反応させて、流6として示される熱い分解ガスを形成することができる。好ましくは、実質的に炭化水素供給原料および酸素含有ガスは、炭化水素を二酸化炭素および水に完全燃焼するために必要な酸素含有ガスに対する炭化水素の化学量論的比率の約5〜約16倍、好ましくは約5〜約13.5倍、より好ましくは約6〜約10倍の酸素含有ガスに対する炭化水素の比率で、自熱反応器5に供給される。
【００１５】
自熱分解触媒は、燃焼限界の燃料富限界（fuel rich limit）超過での燃焼をサポートすることができる。触媒は、触媒成分として、通常、VIII族金属を含む。適切なVIII族金属としては、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウムおよびイリジウムを挙げることができる。ロジウム、特に白金およびパラジウムが好ましい。典型的なVIII族金属配合量は、触媒の乾燥質量全体を基準として約 0.01〜約100wt%、好ましくは約0.01〜約20wt%、より好ましくは約0.01〜約10wt%の範囲である。
【００１６】
VIII族触媒が利用される場合には、好ましくは助触媒と一緒に利用される。助触媒はIIIA族、IVA族および／またはVA族金属であってもよい。あるいは、助触媒は遷移金属であってもよく；遷移金属助触媒はVIII族遷移金属触媒成分として用いることができる金属とは異なる金属である。
【００１７】
好ましいIIIA族金属としては、Al、Ga、InおよびTIを挙げることができる。もちろん、GaおよびInが好ましい。好ましいIVA族金属としては、Ge、SnおよびPbを挙げることができる。もちろん、GeおよびSnが好ましい。好ましいVA族金属はSbである。VIIIB族金属：IIIA族、IVA族またはVA族金属の原子比は約1：約0.1〜50.0、好ましくは約1：約0.1〜12.0であってもよい。
【００１８】
遷移金属列における適切な金属としては、周期表IB族〜VIII族の遷移金属を挙げることができる。特に、周期表IB族、IIB族、VIB族、VIIB族およびVIII族から選択される遷移金属が好ましい。このような金属の例としては、Cr、Mo、W、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、CdおよびHgを挙げることができる。好ましい遷移金属助触媒は、Mo、Rh、Ru、Ir、Pt、CuおよびZnである。VIII族金属：遷移金属助触媒の原子比は約1：約0.1〜約50.0、好ましくは約1：約0.1〜約12.0であろう。
【００１９】
好ましくは、触媒は、IIIA族、IVA族、VB族および遷移金属列から選択された１種だけの助触媒を含む。例えば、触媒はロジウム、白金およびパラジウムから選択された金属と、Ga、In、Sn、Ge、Ag、AuおよびCuからなる群より選択された助触媒とを含むものでもよい。このような触媒の好ましい例としては、Pt/Ga、Pt/In、Pt/Sn、Pt/Ge、Pt/Cu、Pd/Sn、Pd/Ge、Pd/CuおよびRh/Snを挙げることができる。Rh、PtまたはPdは、触媒の総量の約0.01〜約5.0wt%の間、好ましくは約0.01〜約2.0wt%の間、より好ましくは約0.05〜約1.0wt%の間を構成することができる。Rh、PtまたはPd：IIIA族、IVA族または遷移金属助触媒の原子比は、約1：約0.1〜約50.0、好ましくは約1：約0.1〜約12.0であってもよい。例えば、Rh、PtまたはPd：Snの原子比は約1：0.1〜約50、好ましくは約1：0.1〜約12.0、より好ましくは約1：約0.2〜約3.0、最も好ましくは約1：約0.5〜約1.5であってもよい。一方、PtまたはPd：Geの原子比は約1：約0.1〜約50、好ましくは約1：約0.1〜約12.0、より好ましくは約1：約0.5〜約8.0であってもよい。PtまたはPd：Cuの原子比は約1：約0.1〜約3.0、好ましくは約1：約0.2〜約2.0、より好ましくは約1：約0.5〜約1.5であってもよい。
【００２０】
あるいは、助触媒はIIIA族、IVA族および遷移金属列から選択される少なくとも２種の金属を含むものでもよい。例えば触媒が白金を含む場合、白金は遷移金属列からの２種の金属、例えばパラジウムおよび銅で促進され得る。このようなPt/Pd/Cu触媒は、乾燥触媒の総量を基準として約0.01〜約5wt%、好ましくは約0.01〜約2wt%、より好ましくは約0.01〜約1wt%の量でパラジウムを含むものでもよい。Pt：Pdの原子比は約1：約0.1〜約10.0、好ましくは約1：約0.5〜約8.0、より好ましくは約1：約1.0〜約5.0であってもよい。白金：銅の原子比は好ましくは約1：約0.1〜約3.0、より好ましくは約1：約0.2〜約2.0、最も好ましくは約1：約0.5〜約1.5である。あるいは、触媒が白金を含む場合、１種の遷移金属と、周期表IIIA族もしくはIVA族から選択される別の金属と、により促進され得る。このような触媒において、パラジウムは、触媒の総質量を基準として約0.01〜約5wt%、好ましくは約0.01〜約2.0wt%、より好ましくは約0.05〜約1.0wt%の量で存在し得る。Pt：Pdの原子比は、約1：約0.1〜約10.0、好ましくは約1：約0.5〜約8.0、より好ましくは約1：約1.0〜約5.0であってもよい。Pt：IIIA族もしくはIVA族金属の原子比は、約1：約0.1〜約60、好ましくは約1：約0.1〜約50.0であってもよい。好ましくはIIIA族もしくはIVA族金属はSnまたはGeであり、最も好ましくはSnである。
【００２１】
誤解を避けるために、触媒中のVIII族金属および助触媒は、金属などの任意の形態または酸化物などの金属化合物の形態で存在し得る。
触媒は、金網の形態など担持されていなくてもよいが、好ましくは担持されている。セラミックまたは金属担体など適宜の担体を用いてもよいが、セラミック担体が一般に好ましい。セラミック担体を用いる場合、セラミック担体の組成は、例えば約600℃〜約1200℃の間の高温で安定である任意の酸化物または複数の酸化物の組み合わせでもよい。担体物質は、好ましくは低い熱膨張率を有し、高温での相分離に耐性がある。
【００２２】
適切なセラミック担体としては、コルデライト（corderite）、リチウムアルミニウムシリケート(LAS)、アルミナ(α-Al2O3)、イットリア安定化ジルコニア、アルミナチタネート、ナイアスコン（niascon）およびカルシウムジルコニルホスフェートを挙げることができる。セラミック担体は、例えばγ-Al2O3で洗浄被覆されていてもよい。
【００２３】
燃焼限界の燃料富限界（fuel rich limit）超過での燃焼をサポート可能な触媒は当該分野で公知の任意の方法によって調製することができる。例えば、ゲル法および湿式含侵技術を用いてもよい。典型的には、担体を金属を含む１以上の溶液に含侵させ、乾燥させ、次いで空気中で焼成する。担体を１以上の工程で含侵させてもよい。好ましくは、複数の含侵工程が用いられる。担体を好ましくは各含侵の間に乾燥させ焼成し、次いで好ましくは空気中で最終焼成に供する。次いで、焼成した担体を例えば水素雰囲気中での熱処理により還元してもよい。
【００２４】
炭化水素含有供給原料は、約10,000h-1を超える、好ましくは約20,000h-1よりも大きな、最も好ましくは約100,000h-1よりも大きなガス時間当たり空間速度で自熱分解触媒上を通過する。しかし、最適なガス時間あたり空間速度は供給組成物の圧力および性質に依存するであろうことは理解される。
【００２５】
水素、一酸化炭素、二酸化炭素または水蒸気などの追加の供給物成分を自熱分解反応器5に共に供給してもよい。好ましくは、自熱分解反応器5に炭化水素含有供給原料および酸素含有ガスと一緒に供給された水素の反応混合物を、触媒と接触する前に予備加熱する。適切には、水素：酸素含有ガスのモル比は約0.2〜約4の範囲にある。触媒の存在下で、水素は炭化水素よりも優先的に燃焼し、プロセス全体のオレフィン類選択性を増加させるので、水素共供給物は有利である。一般に、反応混合物は、反応混合物の自動発火温度以下の温度まで予備加熱される。
【００２６】
触媒との接触前に反応混合物を予備加熱するために熱交換器を用いてもよい。熱交換器の使用は、反応混合物の自動発火温度以上の温度などの高い予備加熱温度まで反応混合物を加熱させてもよい。高い予備加熱温度の使用は、少量の酸素反応物が必要になり、経済的に節約をもたらすという点で有利である。さらに、高い予備加熱温度の使用は、オレフィン生成物に対する選択率を改良することができる。高い予備加熱温度の使用は、触媒内での反応の安定性を増強し、こうして持続可能性がより高い面積供給速度を導き、触媒を横断してみられる熱傾斜をも減少させることもまた知見した。
【００２７】
自熱分解プロセスは、適切には約600℃〜約1200℃、好ましくは約850℃〜約1050℃、最も好ましくは約900℃〜約1000℃の範囲にある触媒出口温度で行われてもよい。さらなる反応が生じるのを避けるために、生成物流は、好ましくは熱い分解ガス流6を形成するための形成の20ミリ秒以内に約600℃〜約750℃の間まで冷却される。有利には、自熱分解プロセスが約20bargよりも高い圧力で行われる場合には、生成物は、形成の10ミリ秒以内に約600℃〜約750℃の間まで冷却される。本発明の自熱分解は約5bargよりも高い圧力で行われる。好ましくは、自熱分解プロセスは約5〜約40bargの間の圧力で、好ましくは約10〜約30bargの間の圧力で行われる。
【００２８】
流6として示される熱い分解ガスは、典型的には、エチレン、メタン、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、エタンおよびエタンよりも重い炭化水素類を含む。工程7として示されるように、熱い分解ガス流6は、一次冷却系内でボイラー供給水との間接熱交換によって冷却される。この系は、一般に、１以上の熱交換器を有し、流8として示される高圧水蒸気および冷却分解ガスを発生させる。
【００２９】
冷却分解ガス流8は、工程9として示されるクエンチ区域内でさらに冷却される。用いられる冷却プロセスは、エチレン製造の当業者には周知であり、典型的には、分解ガスと循環する冷却された水流との直接接触が生じる少なくとも1の接触容器を含む。循環する冷却された炭化水素流との直接接触の追加の工程は、場合によってはクエンチ区域9内で用いられてもよい。接触運転は、流10として示される冷却分解ガスと、暖められたクエンチ水流とを発生させる。この暖められたクエンチ水は、典型的には、１以上の交換器内で冷却され、直接接触容器に再循環される(クエンチ水回路は図1には示されていない)。
【００３０】
流10は圧縮および汚染物除去工程11に送られてもよい。この工程内で、冷却分解ガス流10は下流分離区域のために適切な圧力まで圧縮され、汚染物質は取り除かれる。例えば、アミンまたは苛性スクラバーを用いて、 二酸化炭素および他の酸性ガスを分解ガスから取り除いてもよい。水もまた典型的には凝縮および／または吸収乾燥機により分解ガスから取り除かれる。自熱分解反応が充分に高圧で行われる場合、分解ガスを工程11内で圧縮する必要はない。この場合、単に汚染物除去だけが工程11内で生じる。
【００３１】
流12として示される高圧で汚染物質を本質的に含まない分解ガスは、次いで交換器13内で冷凍され一部凝縮される。実際、交換器13は典型的には、一連の交換器および蒸気/液体分離容器を表し、ここで種々の冷たいプロセス流および徐々に冷たくなるレベルの外部冷凍によって、分解ガスは徐々に冷却され一部凝縮される。典型的なオレフィン類プラントにおいて、この冷凍は、プロピレン冷凍システムおよびエチレンもしくは混合冷媒冷凍システムにより供給される。流14として示される冷凍された分解ガスは、典型的には約-35℃未満の温度で脱メタン塔15に入る。簡単にするために、流14は図1において単一の流として示されている。実際には、流14は、種々の冷凍／一部凝縮工程および蒸気/液体分離工程からの多数の異なる蒸気流および液体流からなる。
【００３２】
脱メタン塔15は、メタンおよび軽質成分を分解ガス中のエチレンおよび重質成分から分離する。塔は、一部凝縮器16を用いて還流される。脱メタン塔の正味塔頂生成物である流17は主としてメタン、水素および一酸化炭素を含み、もしあればエチレンおよび重質成分をごくわずか含む。流17は、所望により、水素および／またはCO回収区域に送ることも、燃料として使用することもできる。脱メタン塔15は交換器18で再沸される。脱メタン塔の塔底生成物である流19は、主としてエチレンおよび重質成分を含み、もしあればメタンおよび軽質成分をわずかに含む。
【００３３】
流19は、エタンおよび軽質成分をエタンよりも重い成分から分離する脱エタン塔20に入る。脱エタン塔20は凝縮器21で還流され、交換器22で再沸される。流23として示される塔底生成物は、主としてエタンよりも重い炭化水素類を含む。所望により、流23をさらに処理して、重質炭化水素類の１以上を回収してもよい。流24として示される脱エタン塔正味塔頂生成物は、工程25として示されるアセチレン転化系に入る。この系は、典型的には、脱エタン塔頂流24が最初に加熱され、次いで流中のアセチレンの本質的に全量が外部水素流26と反応して、このとき流が再び冷却されるように、多数の交換器および反応器を含む。
【００３４】
本質的にアセチレンを含まない冷却された流27は、商業的な生成物として販売されるに充分な程度にエチレンを精製するC2スプリッター塔28に入る。C2スプリッターは、凝縮器31で還流され、交換器29で再沸される。正味塔頂生成物は、典型的には交換器32内で再加熱され、次いで流33として示される最終精製エチレン生成物として抜き出される。当業者に周知であるように、加圧区域はC2スプリッター塔28の頂部区域上で利用され得る。この場合、最終エチレン生成物は塔28の中間ステージから液体として抜き出され、頂部蒸気流は軽質ガス用の排気として作用する。塔底生成物30は主としてエタンを含み、反応器区域へ再循環されてもあるいは生成物として販売されてもよい。
【００３５】
図1に代表されるオレフィン類製造プロセスに基づく自熱分解は、AARシステムとの驚異的な相乗効果を示すことが開示される。特に、工程9からのクエンチ水の形態での廃エンタルピー源、および例えば交換器列13および凝縮器21および31内での周囲温度〜約-45℃の範囲にある冷凍の必要性がある。本明細書において、「廃エンタルピー源」とは、周囲温度もしくは周囲温度近傍で環境中に排出されるはずの適宜の熱エネルギー源であり、自熱分解プロセスもしくは隣接するプロセス内で経済的に用いることができないか、またはエネルギーの異なる有用な形態にまで経済的に変換することができない適宜の熱エネルギー源であると考えることができる。例えば、クエンチ水流内での熱エネルギーの大部分は冷却水または空気などの別の周囲冷媒に排出されるはずである。この文脈において、「廃エンタルピー源」とは、自熱分解プロセスまたは隣接するプロセスへのエネルギー入力として必要とされるよりも蒸気が過剰であるか、または電気または機械的力などの異なる有用なエネルギー形態にまで経済的に変換することができない自熱分解ユニットにより発生した水蒸気をも含む。
【００３６】
この相乗効果は、自熱分解反応器5およびしたがってクエンチ工程9が約5bar（絶対圧）を上回る比較的高圧で運転される場合に示される。この場合、AARシステムの運転に効率的に寄与するに充分に高温で、工程9からのクエンチ水を回収することができる。
【００３７】
図2は、本発明の一実施例を示し、この場合、工程9のクエンチ水からの熱である廃エンタルピー源を使用して、分解ガス流からのオレフィン類の分離および／または精製それ自身に利用されるAARシステムを少なくとも部分的に駆動する。本明細書において、「少なくとも部分的に駆動」とは、アンモニア発生塔107に入る前および／またはアンモニア発生塔自身を再沸するための熱を与える前に、廃エンタルピー源からの熱を用いてアンモニアが豊富な水性流の少なくとも一部を予備加熱することを意味する。流100はアンモニアが豊富な水性流である。流100は15bar付近まで揚水され、２つの流に分割される。一部分である流101は、交換器102内で加熱され、次いで交換器103内で 図1の工程9からのクエンチ水流104に対してさらに加熱される。このクエンチ水流の温度は少なくとも約95℃であり、好ましくは少なくとも約110℃である。アンモニアが豊富な水性流は場合によっては、交換器105内で低圧水蒸気(典型的には2〜10bar)に対してさらに加熱されてもよく、その後、アンモニア発生塔107の比較的低い位置に流106として入る。
【００３８】
流100の第2の部分は、アンモニア発生塔107に比較的高い位置に流108として入る。場合によっては、流100の第3の部分である流109は、交換器110内で部分的に冷却されたクエンチ水流111に対して加熱されてもよい。得られる加熱された流112はアンモニア発生塔107に中間位置で入る。冷却されたクエンチ水流の少なくとも一部113は、工程9に直接戻されてもよいし、あるいは工程9に戻る前にさらに冷却されてもよい。
【００３９】
アンモニアが豊富な水性流100を加熱してアンモニア発生塔に供給するための多くの他のタイプの配置は、プロセス設計および最適化の当業者により想定可能である。最適な塔供給設計は、経済性（例えば資本コスト）および運転因子ばかりでなく入手可能なユーティリティに依存するであろう。本発明は、限定されるものではないが多数の供給位置、多数のアンモニア濃度および多数の予備加熱レベルを含むこのような設計変形例のすべてを含む。
【００４０】
アンモニア発生塔107は、交換器114内の中圧水蒸気(典型的には6〜25bar)で再沸される。他の高温度の好ましくは廃エンタルピー源も、塔107を再沸するために用いることができる。正味塔底生成物流115は、比較的低濃度のアンモニア水性流(アンモニアが豊富な水性流100に比べて水が豊富である)からなる。典型的には、水と、50wt%未満のアンモニア、好ましくは20wt%未満のアンモニアとからなるであろう。正味塔底生成物流115はアンモニアが豊富な水性流101との接触により交換器102内で冷却され、場合によっては交換器116内で冷却水に対してさらに冷却され、次いで吸収区域に流117として送られる。
【００４１】
アンモニア発生器の全体塔頂生成物である流118は、純アンモニアから本質的になり、交換器119内で凝縮される。この流は、典型的には少なくとも95wt%のアンモニア、好ましくは少なくとも99wt%のアンモニアからなるであろう。この凝縮されたアンモニアの少なくとも一部は、一般に、自熱分解オレフィン製造プロセス内で１以上の流からの熱の間接移動により気化されて、凝縮アンモニアとなる。間接熱移動とは、冷媒が冷却されつつある物質と直接接触せず、むしろ冷媒および冷却されつつある物質が熱移動表面の両側にあることを意味する。液体アンモニア生成物は、アンモニアアキュムレーター120に送られる。液体アンモニアの一部は、アンモニア発生器の頂部に還流液体として戻される。残りのアンモニア発生器の正味液体塔頂生成物は、およそ15bargで流121として抜き出される。流121の一部である流122は、交換器123内で、オレフィン類分離プロセスからの冷たい流、例えば約10℃以下の温度での流に対して過冷却されてもよい。例えば、図1を参照すれば、交換器123内での過冷却は、交換器32内でのエチレン生成物流の再加熱により、あるいは流17から分割された軽質ガスの再加熱により、与えられてもよい。流121の残りである流124は、戻ってくる冷たいアンモニア蒸気流132に対して交換器125内で過冷却される。２種の過冷却流126および127は、流128内に一緒にされる。
【００４２】
流128の圧力は、バルブ129又は他の減圧手段によってより低い圧力、例えば0.5〜1.0bargに減圧される。フラッシュされた少なくとも部分的に液体である流130は、交換器131に送られ、気化されて、オレフィン類分離および精製プロセスに約-45℃程度に低い冷凍を与える。交換器131は、一般に、オレフィン類分離および精製プロセスの別個のポイントに冷凍を与える多数の個々独立の交換器を代表する。例えば、図1を参照すれば、この冷凍は、中でも、交換器列13により代表される冷凍トレイン内の交換器、凝縮器21および31に送られてもよい。
【００４３】
気化された低圧アンモニア流132は交換器125内で再加熱される。得られる加熱された流133は次いで、２種の部分、流134と138に分割される。流134は、周囲温度吸収塔135に送られる。この吸収塔135において、アンモニアは、貧アンモニア水性流117中に吸収される。水へのアンモニアの吸収は発熱性である。よって、冷却水は、吸収塔を冷却して吸収を行わせるために用いられる。吸収塔135内の吸収熱は、冷却水または他の周囲温度冷却媒体によって除かれる。
【００４４】
吸収塔135からの中間濃度水性流136は、周囲温度以下の吸収塔137に送られ、気化されたアンモニアの残りである流138と接触する。吸収塔137内の吸収熱は、周囲温度以下の冷媒によって除かれる。例えば、図1を参照すれば、周囲温度以下の冷媒は、リボイラー18、22および／または29内で炭化水素気化により与えられてもよい。アンモニアは、吸収塔135および137に吸収され、吸収塔137からの富アンモニア水性流100を製造する。
【００４５】
貧アンモニア水性流117中に加熱されたアンモニア流133を吸収させるための他の多くの配置のタイプは当業者により描かれ得る。最適な吸収塔システム設計は、入手可能な周囲温度冷却源および周囲温度以下の冷却源並びに経済性（例えば資本投資）および運転因子に依存するであろう。本発明は、限定されるものではないが多重吸収工程、多重圧力での吸収および個々独立の吸収工程の多重列／平行配置を含むこのような設計の変形例のすべてを含む。
【００４６】
図2の実施形態は、単一の温度レベル、この場合は-30℃〜-45℃付近での冷凍を与える。本発明のプロセスは多数の温度レベルでの冷凍を与えるために容易に適合する点に留意すべきである。図3は、２種の個別の温度での冷凍を与える本発明のプロセスの配置を示す。図3内の多くの工程および流は、図2の工程および流と同じであるから同じ符号で示す。
【００４７】
図3のプロセスにおいて、流121の一部は流200として抜き出され、交換器201内で過冷却されて過冷却液体202を製造する。この液体はバルブ203を横切って、流130の圧力よりも高いが流202の圧力よりは低い圧力にフラッシュされる。例えば、フラッシュされた流204は2bargの圧力であり、冷凍交換器205内で気化され、約-9℃の温度でのエチレンプロセスへの冷凍を与える。気化されたアンモニア流206は２種の流に分割される。一方の流207は、交換器201内で再加熱され、流208として中圧吸収塔209に送られる。ここで、アンモニアは、中間濃度水性流136の一部である流210内に吸収される。貧アンモニア水性流117の一部もまた吸収液体として用いられ得る。吸収塔209内の吸収熱は適切な冷却媒体、この場合は冷却水によって除かれる。
【００４８】
得られた富アンモニア水性流211は揚水され、富アンモニア水性流100と一緒になり、続いて上述のようにアンモニア発生塔107に供給される。あるいは、富アンモニア水性流211は、アンモニア発生塔107の１以上の部分に直接供給されてもよい。一般に、選択された設計に依存して、流211もまた低圧吸収塔135および／または137に供給され、吸収塔135および／または137からの富水性流と一緒になり、または別個にアンモニア発生塔107に供給される。このような変形例のすべては本発明のコンセプト内に包含される。
【００４９】
本発明の一側面と、オレフィン類を製造するための自熱分解プロセスとの一体化は、オレフィン類回収および精製プロセスからの１以上の周囲温度以下の流が加熱され、こうして本発明のアンモニア吸収プロセスの１以上のパートに対する冷却負荷を提供することである。各場合において、プロセス流に関連するこれらのオレフィン類の加熱は、本発明のAARシステムの性能または効率を改良する。図2に示したように、液体アンモニアは、交換器123内でオレフィン類回収および精製プロセスからの１以上の周囲温度以下の流に対して過冷却されてもよく、液体の量を増加させ、したがって冷凍交換器131の利用可能な冷凍負荷を増加させる。この実施形態において、１以上のプロセス流に対して与えられた熱は、１以上の液体アンモニア含有流を周囲温度以下まで過冷却することにより誘導される。
【００５０】
図2にさらに示すように、アンモニアの吸収は、オレフィン類回収および精製プロセスからの１以上の周囲温度以下の流でアンモニアを冷却することにより、吸収塔137内で周囲条件以下で行われる。このような周囲条件以下のアンモニア吸収は、貧アンモニア水性流(流117)の所要再循環を削減し、こうしてリボイラー114により必要とされるエネルギーを減少させ、したがってAARシステムによって使用される総エネルギーを削減する。この実施形態において、１以上のプロセス流に対して与えられた熱は、周囲温度以下での水溶液中へのアンモニア含有蒸気の吸収から発生する溶解熱により誘導される。
【００５１】
図3は、オレフィン類回収および精製プロセスからAARシステムへの周囲温度以下の流からの冷凍価（refrigeration value）の回収の別の実施形態を示す。中圧気化されたアンモニア流206の一部は流212として交換器213に送られる。そこで、エチレン回収および精製プロセスからの１以上の周囲温度以下のプロセス流との熱交換により完全に凝縮される。得られる液体流214は次いで図示するように揚水されてもよく、過冷却された流126および127と一緒になって流128を形成する。結果として、比較的エネルギー集約的な吸収／アンモニア発生シーケンスを通して循環させる必要なく、追加の液体アンモニア冷媒を発生させることができる。この実施形態において、１以上のプロセス流に対して与えられた熱は、１以上のアンモニア含有蒸気流の周囲温度以下での少なくとも一部凝縮から誘導される。
【００５２】
本発明において、オレフィン類回収および精製プロセス内の流は凝縮され、場合によってはアンモニア冷媒との交換によって過熱戻しされる（desuperheated）。アンモニア蒸発温度は、典型的には約10℃〜約-45℃の範囲にある。アンモニアは、図1〜3で議論した関連する工程から間接的に交換された熱により気化される。間接熱移動とは、冷媒が冷却されつつある物質と直接接触せず、むしろ冷媒および冷却されつつある物質が熱移動表面の両側にあることを意味する。
【００５３】
典型的なオレフィン類回収および精製プロセスにおいて、冷凍は、C3またはAAR冷凍システムにより与えられ得る温度以下の温度で要求される。実際、これらのより冷たい温度での冷凍は、典型的には別個のエチレン冷凍システムまたは混合冷凍システムにより与えられる。約-45℃程度に低いアンモニア蒸発温度は、アンモニア冷媒を含むAARシステム内で容易に達成され得る。これは、典型的なエチレン冷凍圧縮機流出圧力でエチレン冷媒を凝縮するに充分である。さらに、混合冷凍流に凝縮負荷を与えるためにも充分である。よって、AARとエチレン冷凍システムの組み合わせまたはAARと混合冷凍システムとの組み合わせは、エチレン回収および精製プロセス内での正味冷凍ニーズのすべてを提供するために充分である。
【００５４】
米国特許5,097,676号明細書、米国特許5,966,948号明細書、EricksonおよびTangの"Evaluation of Double-Lift cycles for Waste Heat Powered Refrigeration," Intl. Adsorption Conf., Montreal、Canada、Sept. 17-22 (1996)、Erickson、PotnisおよびTangの"Triple Effect Adsorption Cycles," Proc. Intersoc. Energy Convers. Eng. Conf. (1996),31st,1072-1077、RaneおよびEricksonの"Advanced adsorption cycle： vapor exchange GAX," Am. Soc. Mech. Eng. (1994) 25-32、およびRichterの"Multi-Stage Adsorption Refrigeration Systems," Journal of Refrigeration、September/October 1962に記載されているような多工程吸収冷凍システム、多リフト冷凍サイクル、改良吸収蒸気交換GAXサイクルおよび多効果吸収サイクルを含む改良型AARサイクルは参照として本願明細書に組み込まれる。改良型AARサイクルは、より単純なAARプロセスよりも低温で冷凍を提供しながら、より少量の熱および低温熱源を用いることができる。さらに、改良型AARサイクルは、多数の温度レベルでの冷凍および多レベルでの熱源に適応することができる。改良型AARサイクルは、多数の吸収塔および多数のアンモニア分別器を有していてもよい。
【００５５】
エネルギー集約的なC3圧縮機、凝縮器、フラッシュドラムその他の回路に関連する設備を完全に排斥することができ、C3圧縮機を運転することに関連するユーティリティ消費を排除することができるので、プロパンもしくはプロピレン冷凍回路をAAR回路で完全に先行または置換することが一般に最も好ましい。蒸発器は一般に冷凍回路とプロセスとの間の界面である。冷却されつつあるプロセス流は蒸発器の熱いサイドにあり、蒸発する冷媒は蒸発器の冷たいサイドにある。よって、C3冷凍回路の代わりにAARシステムを用いる場合には、蒸発器はこれらの機能を保持し、アンモニア冷媒の沸騰が蒸発器の冷たいサイドでのC3冷媒の沸騰に取って代わる。
【００５６】
自熱分解プロセスのC3冷凍回路をAARシステムで置換することは、一般に、より低いエネルギー消費およびより高い廃熱利用をもたらす。慣用のC3冷凍サイクルへの主要パワー入力は、圧縮機モーターを賦活させるために用いられる電気または高圧水蒸気の形態である。AARユニットへの主要パワーは、アンモニア分別器への供給物を予熱するためおよび／またはアンモニア分別器を再沸させるために用いられる廃エンタルピー源である。廃エンタルピー源は、空冷または水冷によって環境中に損失されるはずのものであるから、本質的に自由エネルギーである。よって、C3冷凍サイクルをAAR冷凍サイクルで置換することは、AARに関連するポンプの駆動体を賦活させるために少量の電気または水蒸気だけが必要とされるから、一般に、プロパンまたはプロピレン圧縮機の駆動体を賦活させるために必要とされる少なくとも電気または水蒸気を節約する。
【００５７】
AARシステムを用いることで、慣用のC3システムを排斥し、よりエネルギー効率的な冷凍システムを提供する。よって、AARシステムは、自熱分解オレフィン類プラント用の約-45℃と周囲温度との間の正味冷凍負荷のすべてを提供するために用いることができる。さらに、AARシステムを用いることは、損失されるはずの廃エンタルピー源(クエンチ水からの)を利用し、AARシステムを用いることはオレフィン類プラント全体に必要な高圧水蒸気を減少させる。これは自熱分解プロセスにとって特に有益である。なせなら、このようなプロセスは慣用の炉型分解装置よりも大幅に少量の高圧水蒸気を発生するからである。
【００５８】
本発明にとって、AAR分別器内で用いられる廃エンタルピー源の少なくとも一部は、自熱分解プロセスから利用可能な熱源から、自熱分解プロセス用の供給物を製造するユニットから、または自熱分解プロセスに近い位置にあるユニットから誘導されたものであることが好ましい。適切なAARアンモニア分別器に対する熱源は、少なくとも95℃、最良の結果のために好ましくは少なくとも110℃の供給温度で得られる熱源である。一般により高いAARプロセス効率をもたらすので、より高い廃エンタルピー源流温度が好ましい。
【００５９】
自熱分解ユニットの適切な廃エンタルピー源の一つは、自熱分解反応器からの分解ガスの冷却により発生したクエンチ水である。
別の適切な廃エンタルピー源は、自熱分解反応器からの分解ガスの冷却により発生した飽和高圧水蒸気、または自熱分解プロセスからの低圧もしくは中圧の廃水蒸気であってもよい。
【００６０】
また別の適切な廃エンタルピー源は、ポリエチレンまたはエチレン酸化物製造などの自熱分解プロセスから製造されたエチレンを利用するプロセスから誘導されてもよい。
AAR用の廃エンタルピー源は、記載されたこれらのものに限定されない。これらは、他の近くの化学もしくは精製プロセスユニットで得られる熱源、およびこれらのユニットまたは敷地付帯施設ユニットから得られる水蒸気をも含み得る。自熱分解プロセス流からの廃熱エンタルピー源、自熱分解プロセス用の供給物流を製造するプロセスからの熱もしくは自熱分解プロセスの近くに位置づけられている他の化学もしくは精製プロセスユニットで得られる熱源の使用は、自熱分解プロセスとこれらの他のプロセスとの間の相乗効果を提供する。
【００６１】
本発明のプロセスは、別の自熱分解プロセスを凌駕する実質的な利点を結果的に与える。一つの利点は、本発明による自熱分解プロセス用のAARを利用することで、慣用の自熱分解プロセスで一般に用いられているプロパンまたはプロピレン冷凍ループを排斥できることである。これは、高価なC3圧縮機、凝縮器、フラッシュドラムおよび回路に関連するその他の設備を排除し、C3圧縮機を運転することに関連する資本投資型ユーティリティを排斥する。本発明による適切なAARの費用は、慣用のプロパンまたはプロピレン蒸気再圧縮システムよりも実質的に低い。
【００６２】
自熱分解プロセス内でAARを利用することの別の利点は、C3冷凍サイクルを置換することで、慣用の自熱分解プロセスのプロパンまたはプロピレン圧縮機の駆動体を賦活させるために必要とされる電気または水蒸気にほぼ等しいエネルギーを節約することである。なぜなら、AARシステムに関連するポンプの駆動体を賦活させるために、およびAARシステムにより必要とされる他のプロセス熱を提供するために、比較的少量の電気および／または水蒸気が必要とされるからである。
【００６３】
別の利点は、本発明による自熱分解プロセス内でAARを利用することがアンモニア分別器に対する供給物を予熱するために自熱分解プロセスからの廃熱エンタルピーを消費することである。廃エンタルピー源は、空冷または水冷によって環境中に損失するはずのものであるから、本質的に自由エンタルピー源である。
【００６４】
別の利点は、ガスを搬送するための冷凍圧縮機と比較して、液体を搬送するためのポンプによってAARシステムが駆動されることである。冷凍圧縮機は運転するために、液体を搬送するポンプよりももっと費用がかかり、より多量のエネルギーを必要とする。圧縮機の能率の悪さゆえに圧縮はしばしば圧縮されたガスの温度を上昇させるから、不可避的に追加の冷却ユーティリティを必要とし、エネルギーを損失する。
【００６５】
別の利点は、本発明による自熱分解プロセスにAARを利用することで、温室効果ガス放出をも削減することである。自熱分解プロセスにおいて廃熱で賦活されたAARを使用することは、一般に、AARポンプによる蒸気再圧縮冷凍圧縮機の全体置換により電気または高圧水蒸気消費を大幅に削減する。増分電気または高圧水蒸気は、ほとんど化石燃料燃焼型電力プラントまたはプラント炉から派生するので、電気または高圧水蒸気消費の削減は、一般にCO2排出を低下させる。
【００６６】
プロセスは、いくつかの実施形態に関して説明のためだけに記載されている。しかし、説明した実施形態に対する種々の変化、追加、改良および変形が当業者によってなされてもよく、すべて本発明の範囲に含まれることが認められる。
【実施例１】
【００６７】
本実施例は、自熱分解反応器の流出物から派生した混合炭化水素流から、オレフィン類、特にエチレンを回収するための本発明のプロセスを記載する。本実施例のアンモニア吸収プロセスは、市販のプロセスシミュレーションパッケージを用いて模した。本実施例において模されたプロセスは、交換器105、110および116を用いず、流109がゼロ流量であった点を除いて、図2の実施形態と同じである。所与流情報は、流を図2の参照符号で示した上でTable 1に示す。実施例に対する交換器および吸収塔負荷(MW)はTable2に示す。
【００６８】
本発明のアンモニア吸収冷凍システムにより供給された正味冷凍負荷、交換器131は、図2において単一の交換器として示されている。本実施例において、エチレン回収および精製プロセス中のC2スプリッター凝縮器負荷、分解ガス冷凍負荷および低温冷凍凝縮負荷に対応する３個の別個の冷凍交換器を用いた。Table2に示された交換器131に対する負荷は、これら３個の交換器の合計である。交換器123内でのアンモニア流122の冷却はエチレン回収プロセスからの冷たい燃料ガスの再加熱により与えられ、吸収塔137内での周囲条件以下の冷却はエチレン回収および精製プロセスにおける脱エタン塔リボイラー負荷およびC2スプリッターリボイラー負荷の一部の組み合わせにより与えられる。塔107は、中圧(13bar)水蒸気を用いて再沸され、冷却水に対して凝縮される。
【００６９】
【表１】
2006193522.tif 000002
【００７０】
交換器103内で富アンモニア水溶液を予熱するために高温クエンチ水流104が用いられないならば、リボイラー114内での追加の中圧水蒸気もしくは、交換器105内での低圧(5bar)水蒸気のいずれかとして、アンモニア発生器内で追加の12MWの水蒸気熱エネルギーが必要とされる。これは、約20,500kg/hrの中圧もしくは低圧水蒸気に対応する。したがって、クエンチ水中の廃熱の使用により、より高い値の水蒸気エネルギーを大幅に節約できる。
【００７１】
【表２】
2006193522.tif 000003
【実施例２】
【００７２】
本実施例は、自熱分解反応器の流出物から派生した混合炭化水素流からオレフィン類、特にエチレンを回収する本発明のプロセスを記載する。本実施例において、低温および中温のアンモニア冷凍回路の両者を用い、交換器213内でアンモニア 冷媒の直接復熱がある。本実施例で模したプロセスは、交換器105、110および116を用いず、流109がゼロ流量であった点を除いて図3の好ましい実施形態と同じである。本実施例の所与流情報は、流を図3での参照符号で示した上で、Table3に示す。本実施例に対する交換器負荷および吸収塔負荷(MW)はTable4に示す。
【００７３】
実施例1でのように、交換器131は図3において単一の交換器として示されるが、本実施例において、オレフィン類回収および精製プロセスでのC2スプリッター凝縮器負荷、分解ガス冷凍負荷および低温冷凍凝縮負荷に対応する３個の別個の冷凍交換器を示す。Table4に示された交換器131に対する負荷は、これら３個の交換器の合計である。交換器205内での中温冷凍は約-9℃で与えられ、交換器205内で発生したアンモニア蒸気の一部の復熱は交換器213内で行われる。中圧吸収塔209は冷却水で冷却される。他の交換器および吸収塔内での冷媒及び加熱媒体は実施例1に記載したものと同じである。
【００７４】
本実施例は、多数の温度における冷凍を与える本発明のプロセスの自由度および例えば交換器123および213および吸収塔137にて冷たいプロセス流を用いて冷凍を復熱する能力を示す。
【００７５】
本実施例において、交換器103内で富アンモニア水溶液を予熱するために高温クエンチ水流104を用いなかった場合、リボイラー114内での追加の中圧水蒸気として、または交換器105内での低圧(5bar)水蒸気として、アンモニア発生器内で追加の15-〜16MWの水蒸気熱エネルギーが必要とされる。これは中圧または低圧の水蒸気の約26,000〜27,000kg/hrに対応する。したがって、クエンチ水中廃熱の使用は、高い値の水蒸気エネルギーを大幅に節約することを可能とする。
【００７６】
【表３】
2006193522.tif 000004
【００７７】
【表４】
2006193522.tif 000005
【図１】
2006193522.tif 000006
【図２】
2006193522.tif 000007
【図３】
2006193522.tif 000008
【外国語明細書】
2006193522000001.pdf