(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン生成プロセスおよびエチレン回収プロセスのうちの少なくとも１つから、メタン、エチレンおよび窒素酸化物を含むエチレン含有ストリームを回収する回収工程と、
少なくとも１種類のＣ２＋炭化水素吸収剤を使用して抽出蒸留によって前記エチレン含有ストリームを分離し、メタンおよび窒素酸化物を含む塔頂留分と、前記少なくとも１種類のＣ２＋炭化水素吸収剤およびエチレンを含む底部留分と、を生成する分離工程と、
前記塔頂留分を凝縮して、エチレンの回収を増加させる凝縮工程と、を含み、
前記分離は、窒素酸化物のＮ２Ｏ３への実質的な転化を防ぐのに十分な温度および圧力にて前記抽出蒸留を操作することを含む、エチレンを回収する方法。
【請求項２】
前記エチレン含有ストリームが、流動接触分解システムからの流出液、熱分解システムからの流出液、水蒸気分解システムからの流出液、流動接触分解システムからのオフガス、熱分解システムからのオフガス、水蒸気分解システムからのオフガス、メタノールからオレフィンへの転化システムからのオフガスおよびそれらの組み合わせ、のうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１種類のＣ２＋炭化水素吸収剤が、エタン、プロパン、プロピレン、１種または複数種のブタン、１種または複数種のブテン、１種または複数種のペンタン、１種または複数種のペンテンおよびそれらの混合物、のうちの少なくとも１種類を含む請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１種類のＣ２＋炭化水素吸収剤が、プロパンからなる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
−９０℃以上のオーバーヘッド温度にて前記抽出蒸留を操作することをさらに含む請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
−４０℃以上のオーバーヘッド温度にて前記抽出蒸留を操作することをさらに含む請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
１〜４ＭＰａｇの範囲のオーバーヘッド圧力にて前記抽出蒸留を操作することをさらに含む請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記底部留分を分離して、エチレン留分と、前記少なくとも１種類のＣ２＋炭化水素吸収剤を含む炭化水素留分と、を形成することをさらに含む請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記炭化水素留分の少なくとも一部を、前記抽出蒸留に再循環させることをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記底部留分を分離して、エチレンおよびエタンを含む軽質炭化水素留分と、少なくとも１種類のＣ３＋炭化水素を含む炭化水素留分と、を形成することをさらに含む請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記分離工程に先立って、前記エチレン含有ストリームを苛性溶液と接触させて、前記エチレン含有ストリームに含有されている二酸化炭素の少なくとも一部を分離する工程、
前記分離工程に先立って、前記エチレン含有ストリームを分子ふるい乾燥剤と接触させて、前記エチレン含有ストリームに含有されている水の少なくとも一部を分離する工程、
二酸化炭素および水のうちの少なくとも１つの濃度が低減されているエチレン含有ストリームを回収する工程、
前記分離工程に供給されるエチレン含有ストリームとして、二酸化炭素および水のうちの少なくとも１つの濃度が低減されているエチレン含有ストリームを供給する工程、
のうちの少なくとも１つの工程をさらに含む請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記塔頂留分の少なくとも一部を凝縮し、還流として前記抽出蒸留に再循環する工程
をさらに含む請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法
【請求項１３】
前記少なくとも１種類のＣ２＋炭化水素がプロパンを含み、
前記塔頂留分がさらにプロパンを含み、
前記塔頂留分の少なくとも一部を燃料として使用することをさらに含む請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年１０月２９日出願の米国特許出願第１２／２６０，７５１号明細書の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１２０に従い、この出願の一部継続出願であり、この出願への利益を主張する。この出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本明細書に開示される実施形態は一般に、様々な石油化学プロセスで生じるストリームからエチレンを回収するプロセスに関する。より具体的には、本明細書に開示される実施形態は、エチレン生成またはエチレン回収プロセスから生じ得るエチレン含有ストリームからエチレンを回収するプロセスに関する。そのエチレン含有ストリームは、二酸化炭素、水および窒素酸化物のうちの１つまたは複数を含有し得る。さらに具体的には、本明細書に開示される実施形態は、Ｎ２Ｏ３の形成を十分に防ぐ条件で、メタンおよび窒素酸化物を含有するストリームからエチレンを回収することに関する。
【背景技術】
【０００３】
エチレンは、非常に多くの市販製品ならびに消費者製品および用途で使用される様々な化学製品およびポリマー製品の製造にとって非常に価値のある汎用化学製品である。エチレンは、メタノールからオレフィンを製造するプロセス（ＭＴＯ）、流動接触分解プロセス（ＦＣＣ）、ならびに熱および水蒸気分解プロセスなどの多くの石油化学プロセスにおいて製造することができる。これらのプロセスでは一般に、炭化水素の混合物だけでなく窒素、二酸化炭素、ニトロキシド、メタン、エタン、および他の炭化水素のうちの１つまたは複数を含有する流出液が生じる。
【０００４】
生成されたエチレンを販売及び使用する前に、他の成分および不純物からエチレンを分離することによって、望ましいエチレン豊富なストリーム内のエチレン成分を回収するプロセスを用いる必要がある。この分離はこれまで何度も既存のオレフィンプラントと一体化されているが、オフガス流量が十分に多い場合などは、独立型ユニットも運転されている。水素、窒素、およびメタンなどの軽質成分の量が多いので、供給ガスは、一般的に多段供給気体圧縮機において圧力１．１７〜１．３８ＭＰａゲージ（１７０〜２００ｐｓｉｇ）から圧力約３．４５ＭＰａゲージ（５００ｐｓｉｇ）に圧縮される。脱メタン化後に、供給ガスのメタンと軽質成分の機械的冷却と膨張の組み合わせを用いる圧縮工程において、供給ガスに含まれるエチレンと重質物質の９０〜９９％が回収される。しかしながら、供給気体圧縮機の資本経費と運転費が非常に高い。
【０００５】
さらに、窒素酸化物も精油装置のオフガスストリームに微量に存在するので、オレフィン回収のための精油装置のオフガスの処理は安全問題を伴う。窒素酸化物は容易に酸化し、二酸化窒素を形成する。窒素酸化物、例えばＮＯおよびＮＯ２は一般に、ＮＯｘと呼ばれる。窒素酸化物と二酸化窒素の混合物は、−２１℃未満の温度で三酸化二窒素（Ｎ２Ｏ３）を形成し得る。Ｎ２Ｏ３および重質ジオレフィン（Ｃ４＋）は、これらの低温で反応し、不安定であるとともに熱的または機械的な衝撃を受けると爆発し得る硝酸塩ガム（ｎｉｔｒａｔｅｄ  ｇｕｍ）を形成し得る。
【０００６】
流動接触分解装置（ＦＣＣ）のオフガスからの低圧オレフィン回収の一般的なプロセスは、米国特許第５，５０２，９７１号明細書に開示されている。その全体が参照により本明細書に組み込まれる。米国特許第５，５０２，９７１号明細書には、硝酸塩ガムが形成し得る温度を超える温度でＣ２および重質炭化水素の回収を維持しながら、供給気体圧縮および高圧を排除することによって、精油装置のオフガスからＣ２および重質炭化水素を回収する低圧極低温技術が記載されている。
【０００７】
プロセス流出液からエチレンを分離及び回収する１つのプロセスは、米国特許第７，１６６，７５７号明細書および米国特許第４，４９９，３２７号明細書に記載のように、極低温でのフラッシュ段階および蒸留の使用を含む。それらに記載されているように、この産業において優位である現況技術のエチレン回収および分離プロセスは、−９０℃より低くあり得る温度でのエチレンとメタンの極低温沸点分離を含む。極低温分離は、特殊容器の冶金および冷却装置の資本経費と、大量のエネルギーを消費する冷却トレイン（ｃｈｉｌｌ  ｔｒａｉｎ）の圧縮および冷却などの運転費の双方の原因により、非常に費用がかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のとおり、精油装置のオフガスまたはプロセス流出液を処理するプロセス中に極低温を使用することによって、運転条件が不安定となり、ともすれば危険が生じ得る。例えば、精油装置のオフガスに存在するＮＯｘが反応して、Ｎ２Ｏ３が形成し得る。さらに、Ｎ２Ｏ３の形成率は温度が低下するにしたがって著しく増加し、そのため極低温プロセスでは特に影響を受けやすくなることが判明している。Ｎ２Ｏ３は、酸化性が高い化合物である。Ｎ２Ｏ３は、ブタジエンなどの多価不飽和化合物と接触すると、非常に不安定であるとともに反応性が高いガムを形成し得る。極低温でｐｐｂレベルの濃度であっても、そのような不安定なガムは、蓄積され、危険な暴走反応を起こし、爆発さえも起こし得る。
【０００９】
したがって、メタンを分離して、精油装置のオフガスからエチレンおよび他の価値ある生成物を回収する向上した方法であって、資本経費および運転費を低減するとともに、運転の安全性および安定性を向上させる方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様において、本明細書に開示される実施形態は、エチレンを回収するプロセスに関する。そのプロセスは、エチレン生成プロセスおよびエチレン回収プロセスの少なくとも１つから、メタン、エチレン、および窒素酸化物を含むエチレン含有ストリームを回収する工程と、少なくとも１種類のＣ２＋炭化水素吸収剤を使用して、抽出蒸留によってエチレン含有ストリームを分離し、メタンと窒素酸化物を含む塔頂留分と、その少なくとも１種類のＣ２＋炭化水素吸収剤とエチレンを含む底部留分を生成する工程を含む。その分離は、窒素酸化物をＮ２Ｏ３へと実質的に転化するのに十分な温度および圧力にて抽出蒸留を操作することを含む。
【００１１】
他の一態様及び利点は、以下の明細書及び請求項の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図１は、本明細書に開示される実施形態について、エチレンを回収するプロセスを簡略に示した工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書で開示される実施形態は一般に、様々な石油化学プロセスで生じるストリームからエチレンを回収するプロセスに関する。さらに具体的には、本明細書で開示される実施形態は、エチレン生成またはエチレン回収プロセスから生じ得るエチレン含有ストリームからエチレンを回収するプロセスに関する。そのエチレン含有ストリームは、二酸化炭素、水、および窒素酸化物（ＮＯｘ）のうちの１つまたは複数を含有し得る。さらに具体的には、本明細書に開示される実施形態は、窒素酸化物のＮ２Ｏ３への実質的な転化を防ぐ条件で、メタンおよび窒素酸化物を含有するストリームからエチレンを回収することに関する。本明細書に開示される実施形態で使用される、窒素酸化物に関する「実質的な転化」という用語は、幾つかの実施形態では１０ｐｐｂを超えるレベル、他の実施形態では５ｐｐｂを超えるレベル、さらに他の実施形態では１ｐｐｂを超えるレベルでのＮ２Ｏ３の形成および／または蓄積を意味する。逆に、「実質的な転化の防止」等の専門用語は、幾つかの実施形態では１０ｐｐｂを超えるレベル、他の実施形態では５ｐｐｂを超えるレベル、さらに他の実施形態では１ｐｐｂを超えるレベルでのＮ２Ｏ３の形成および／または蓄積の防止を意味する。
【００１４】
本明細書で開示される実施形態において有用な、メタン、窒素酸化物、およびエチレンを含有するエチレン含有ストリームは、多くの石油化学プロセスで製造され、流動接触分解システム、熱分解システム、熱または水蒸気分解システム、メタノールからオレフィンを製造するプロセス、コークスプロセス、ビスブレーキングプロセスまたはその組み合わせからの流出液またはオフガスを含み得る。例えば、ＦＣＣユニットからの希薄エチレンは、ＦＣＣのオフガスの圧縮および蒸留によってＦＣＣ蒸気回収ユニットにおいてそれらが分離されない場合には、かなり多量の水素またはメタンを含有し得る。
【００１５】
上記の様々なエチレン生成および回収プロセスから、１つまたは複数のＣ２＋ストリームを含むストリームが生成され得る。一実施形態において、そのストリームは、Ｃ２〜Ｃ３０オレフィンおよび／またはジオレフィンで構成される。幾つかの実施形態において、これらのエチレン含有ストリームにおけるオレフィンは、Ｃ２〜Ｃ８オレフィンのうちの１種または複数種を含み得る。他の実施形態において、これらのエチレン含有ストリームにおけるオレフィンは、Ｃ２〜Ｃ６オレフィンのうちの１種または複数種を含み得る。さらに他の実施形態において、これらのエチレン含有ストリームにおけるオレフィンは、Ｃ２〜Ｃ４オレフィン、例えば、エチレンおよびプロピレンのうちの１種または複数種を含み得る。さらに他の実施形態において、これらのエチレン含有ストリームにおけるオレフィンは、エチレンから本質的になり得る。
【００１６】
幾つかの実施形態において、エチレン含有ストリームにおけるエチレンの濃度は、少なくとも約５モル％であり得る。他の実施形態において、エチレン含有ストリームにおけるエチレンの濃度は、少なくとも約１０モル％であり得る。さらに他の実施形態において、エチレン含有ストリームにおけるエチレンの濃度は、少なくとも約２０モル％であり得る。さらに他の実施形態において、エチレン含有ストリームにおけるエチレンの濃度は、少なくとも約３０モル％であり得る。
【００１７】
幾つかの実施形態において、エチレン含有ストリームにおけるメタンの濃度は、約９０モル％未満であり得る。他の実施形態において、エチレン含有ストリームにおけるメタンの濃度は、約８０モル％未満であり得る。さらに他の実施形態において、エチレン含有ストリームにおけるメタンの濃度は、約７０モル％未満であり得る。さらに他の実施形態において、エチレン含有ストリームにおけるメタンの濃度は、約５０、４０、３０、２０または１０モル％未満であり得る。他の実施形態において、エチレン含有ストリームにおけるメタンの濃度は、２モル％未満であり得る。
【００１８】
十分な純度のエチレンを回収するために、反応器流出液およびオフガスは、１つまたは複数の分離工程にかけられる。種々の反応物および生成物、例えば、限定されないが、エーテルおよびアルコール、二酸化炭素、水、メタン、窒素酸化物、および他の反応物、反応生成物および副生成物、および希釈剤などからエチレンを分離することが望ましい、または必要であり得る。
【００１９】
大部分の炭化水素生成物、副生成物、希釈剤および不純物は、非極低温での分留によって、反応器流出液およびオフガス中のエチレンから分離することができる。例えば、脱プロパン塔を使用して、Ｃ３および重質物質を分離することができる。脱エタン塔を使用して、エチレンおよび軽質物質からエタンおよび重質物質を分離することができる。幾つかの実施形態において、かかる非極低温分離の温度は、約−９０℃より高くてもよい。他の実施形態において、その温度は約−６０℃より高くてもよい。さらに他の実施形態において、その温度は約−４０℃より高くてもよい。
【００２０】
特に難しい分離は、反応器流出液およびオフガス内に沸点が低いために含有され得るメタンおよび他の軽質成分（水素、窒素等）からエチレンを分離することである。分留を用いるこれらの成分の分離は、場合によっては−９０℃または−１００℃未満の極低温を必要とすることがある。例えば、かかる温度は、特殊冷媒流体、追加の冷却圧縮機および冷却ループを用いた、閉ループ冷却システムによって達成することができる。
【００２１】
しかしながら、かかる精製プロセスで生成されるオレフィン含有ストリームは、必然的に、ＮＯおよびＮＯ２などの微量の窒素酸化物を含有し得る。一般に、窒素酸化物は不活性である。しかしながら、約−２１℃未満の温度などの適当な条件下では、これらの化合物はさらに反応して、反応性が高いＮ２Ｏ３を形成し得る。例えば、微量であってもＮ２Ｏ３は、オレフィン含有ストリーム内に存在するブタジエンなどの多価不飽和オレフィンと結合して反応し、非常に不安定なガム化合物を形成し得る。約−５０℃より高い温度では、Ｎ２Ｏ３形成の割合は無視できるほどである。しかしながら、本願の発明者らによって、ＮＯおよびＮＯ２などの窒素酸化物のＮ２Ｏ３への転化は、温度の低下にしたがって増加し、例えば−９０℃未満の極低温でかなりの量となり得ることが判明した。したがって、極低温フラッシュ段階および蒸留を用いたニトロキシド含有ストリームからエチレンを分離する従来の方法は、安全性および操作性の問題を起こし得る。ニトロキシドおよびＮ２Ｏ３の潜在的な形成は、極低温回収システムにおいて主要な安全性および操作性の問題であり、それらが暴走反応を起こし、爆発さえ起こし得ることから、そのシステムは約−１００℃未満の温度で操作される場合が多い。
【００２２】
Ｃ２＋炭化水素吸収剤などの炭化水素吸収剤を吸収剤として有効に使用し、非極低温にてエチレン含有ストリームからエチレンを分離および回収することができることが判明した。例えば、本明細書に開示される実施形態におけるエチレン含有ストリームを抽出蒸留システムにおいて炭化水素吸収剤と接触させ、それによってエチレンの少なくとも一部が炭化水素吸収剤によって吸収される。メタンおよび軽質物質は塔頂留分として回収され、エチレンおよびＣ２＋炭化水素吸収剤は底部留分として回収され得る。一部の実施形態において、炭化水素吸収剤は、例えば、エタン、プロパン、プロピレン、１種または複数種のブタン（ｎ−ブタン、イソブタン等）、１種または複数種のブテン、１種または複数種のペンテン、および１種または複数種のペンタンのうちの少なくとも１種類を含むＣ２＋炭化水素であり得る。他の実施形態において、炭化水素吸収剤は、実質的にプロパンからなり得る。
【００２３】
本明細書で開示される実施形態によると、Ｎ２Ｏ３の形成および蓄積を防止または低減するのに十分な温度において窒素酸化物含有ストリームからエチレンを分離するためにＣ２＋炭化水素吸収剤を使用することによって、従来の極低温分離プロセスの実行可能な代替方法が提供される。特に、Ｃ２＋炭化水素吸収剤を使用して、例えば、ＦＣＣプロセス、コークス器プロセス、メタノールからオレフィンを製造するプロセス、またはＮＯｘ、メタンおよび他の軽質ガスを含有する流出液またはオフガスを生成し得る他のプロセスを介して、生成されたエチレン含有ストリームを分離することができる。
【００２４】
幾つかの実施形態において、本明細書で開示される実施形態において有用なエチレン回収システムは、１つまたは複数の吸収段階を含み得る。例えば、エチレン含有ストリームは、１つのカラム内または連続した複数のカラム内に連続して配置される１つまたは複数の吸収段階において、炭化水素吸収剤と接触され得る。
【００２５】
幾つかの実施形態において、エチレン回収システムは、１つまたは複数の抽出蒸留および／または蒸留段階を含み得る。例えば、エチレン含有ストリームは、１つのカラム内に連続してまたは連続した複数のカラム内に連続して配置される１つまたは複数の抽出蒸留および／または蒸留段階において、炭化水素吸収剤と接触され得る。
【００２６】
１つまたは複数の抽出蒸留および／または蒸留段階は、接触に十分な表面積を提供するトレイおよび／またはパッキングを含み得る。幾つかの実施形態において、エチレン含有ストリームおよび炭化水素吸収剤は、分離システムにおいて向流で接触され得る。別の実施形態ではエチレン含有ストリームおよび炭化水素吸収剤は、分離システムにおいて並流で接触され得る。
【００２７】
幾つかの実施形態では、反応器流出液またはオフガスにおけるエチレンの少なくとも７０％が、炭化水素吸収剤と共に底部留分として抽出蒸留から吸収かつ回収され、他の実施形態ではエチレンの少なくとも８０％が吸収かつ回収され、さらに他の実施形態ではエチレンの少なくとも９０％が吸収かつ回収され得る。
【００２８】
底部留分をさらに分離して、Ｃ２＋炭化水素吸収剤などの炭化水素吸収剤からエチレン豊富な留分を回収し得る。例えば、分留を用いて、エチレン豊富な留分をＣ２＋炭化水素吸収剤から分離することができる。エチレン豊富な留分におけるエチレン濃度は、目的の最終用途に応じて異なる。幾つかの実施形態では、底部留分を分離して、エチレン留分と、エチレンよりも重いＣ２＋炭化水素のうちの少なくとも１種類を含む炭化水素留分とが形成され得る。他の実施形態では、底部留分を分離して、エチレンおよびエタンを含有する軽質炭化水素留分と、少なくとも１種類のＣ３＋炭化水素を含有する炭化水素留分とが形成され得る。
【００２９】
本明細書で使用される「豊富な」留分は、示される成分を少なくとも５０重量％含有する。エチレン豊富な留分は、幾つかの実施形態ではエチレンを少なくとも９０％、他の実施形態ではエチレンを少なくとも９５％、他の実施形態ではエチレンを少なくとも９８％、他の実施形態ではエチレンを少なくとも９９％、他の実施形態ではエチレンを少なくとも９９．５％、さらに他の実施形態ではエチレンを少なくとも９９．８％含有し得る。ストリーム中の指定成分の目標濃度は、ダウンストリームの必要条件に応じて異なる。例えば、エチレンが重合プロセスにおいて使用される場合には、９９重量％を超えるエチレンを含有する「ポリマーグレード」エチレンが必要とされる場合がある。
【００３０】
幾つかの実施形態において、抽出蒸留システムからメタンと共に塔頂留分において回収されるキャリーオーバーされた炭化水素吸収剤の濃度は、約３０モル％未満である。他の実施形態において、抽出蒸留システムからメタンと共に塔頂留分において回収されるキャリーオーバーされた炭化水素吸収剤の濃度は、約１５モル％未満である。さらに他の実施形態において、抽出蒸留システムからメタンと共に塔頂留分において回収されるキャリーオーバーされた炭化水素吸収剤の濃度は、約１０モル％未満である。さらに他の実施形態において、抽出蒸留システムからメタンと共に塔頂留分において回収されるキャリーオーバーされた炭化水素吸収剤の濃度は、約５モル％未満である。
【００３１】
本明細書に開示される実施形態では、吸収体または抽出蒸留システム内の圧力および温度は、エチレン含有ストリーム中に存在するＮＯおよびＮＯ２などの窒素酸化物からＮ２Ｏ３の著しく形成されることを防ぐのに十分なように維持される。上述のように、Ｎ２Ｏ３形成の割合は、約−９０℃未満の温度で著しくなることが判明している。したがって、約−９０℃以下の極低温プロセス温度を避けることによって、例えば本明細書に開示される実施形態に従って炭化水素吸収プロセスを用いることによって、Ｎ２Ｏ３の形成を防止または著しく低減することができる。
【００３２】
吸収体または抽出蒸留システムは、幾つかの実施形態ではオーバーヘッド温度−９０℃以上、他の実施形態ではオーバーヘッド温度−５０℃以上、他の実施形態では−４０℃以上、他の実施形態では−２０℃以上、他の実施形態では−１０℃以上、さらに他の実施形態ではオーバーヘッド温度０℃以上で運転され得る。
【００３３】
一般に、吸収体または抽出蒸留システム内のオーバーヘッド圧力は、蒸留に必要なレベルおよび炭化水素吸収剤にエチレンを吸収させるのに必要なレベルで維持され得る。吸収体または抽出蒸留システム内のオーバーヘッド圧力は、幾つかの実施形態では０．０１〜１０ＭＰａｇの範囲、他の実施形態では範囲０．１〜４ＭＰａｇの範囲、他の実施形態では０．５〜３ＭＰａｇの範囲であり、さらに他の実施形態では、吸収体または抽出蒸留システム内のオーバーヘッド圧力は約０．５〜１ＭＰａｇの範囲であり得る。
【００３４】
図１を参照すると、本明細書に開示される実施形態に従った抽出蒸留プロセスが図示されている。簡略化のために、補助装置は図から省略されている。当業者であれば、他の装置および器具、限定されないがポンプ、圧縮機、熱交換器、ドラム、容器、反応器、フローライン、バルブ、および制御ループなどを使用することができることは認識することができる。例えば、図１に図示されない他の特徴、限定されないが、抽出蒸留カラムの内部または外部熱交換ループならびに本明細書に開示される実施形態のプロセス及び計装図（Ｐｒｏｃｅｓｓ  ＆  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｄｉａｇｒａｍ（Ｐ＆ＩＤ））において使用及び現れ得る他の特徴等を、図示されていないが、本明細書に記載の実施形態に従って使用することができる。
【００３５】
エチレン含有ストリームは、フローライン１０２を介して抽出蒸留システム１０に供給され得る。抽出蒸留システム１０は、本発明の幾つかの実施形態における吸収カラムである。エチレン含有ストリーム１０２は、システムにおける適切な箇所で抽出蒸留システム１０に入り、フローライン１０４を介して供給されたＣ２＋炭化水素溶媒と所望の接触が行われる。例えば、炭化水素溶媒フローがメタンに対して向流であるように、すなわち、溶媒がエチレン含有ストリーム１０２と向流で接触するために抽出蒸留システムを下降するように、溶媒ストリーム１０４はストリーム１０２の入口の上の箇所で抽出蒸留システム１０に供給され得る。炭化水素吸収剤がカラムを横切ると、炭化水素吸収剤によってエチレンが吸収される。炭化水素吸収剤および吸収されたエチレンは、フローライン１０８を介して底部留分としてカラム１０から回収することができる。メタンは、フローライン１０６を介して塔頂留分としてカラム１０から回収することができる。幾つかの実施形態では、塔頂留分１０６の少なくとも一部は、フローライン１１２を介して還流としてカラム１０に戻され得る。
【００３６】
底部留分１０８をさらに処理して（図１には示されていない）、エチレンを含有するエチレン豊富な留分と炭化水素吸収剤を含有する炭化水素留分とを分離することができる。炭化水素留分の少なくとも一部は、炭化水素吸収剤１０４または炭化水素吸収剤補給ストリーム１１４としてカラム１０に再循環され得る。
【００３７】
炭化水素吸収剤がプロパンであり、カラム１０からの塔頂留分１０６がプロパンを含む幾つかの実施形態において、塔頂留分１０６の少なくとも一部を燃料として使用してもよい。例えば、塔頂留分１０６におけるメタンとプロパンの両方が燃料ヘッダーに送られる。他の実施形態において、塔頂留分１０６におけるプロパンの少なくとも一部が圧縮および再循環され得る。さらに他の実施形態において、塔頂留分１０６を給水加圧装置（図示せず）において処理し、オレフィン（エチレン）回収を増やすことができる。
【００３８】
上記のメタンおよびニトロキシドの他に、エチレン含有ストリームは、１種または複数種の更なる成分、例えば希釈剤および反応副生成物、例えばヘリウム、アルゴン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、水、メタン、エタン、およびプロパンなどのパラフィン、芳香族化合物、およびその混合物を含有し得る。さらに、例えば、部分真空条件で運転するために、または供給原料成分のうちの１つの不純物として、エチレン製造または回収プロセス内に空気が閉じ込められる。エチレン含有ストリームは、限定されないが、パラフィン、アセチレン、エーテル、アルコール、およびエステルなどの非オレフィン生成物も含み得る。
【００３９】
幾つかの実施形態において、エチレン含有ストリームの少なくとも一部が、水またはグリコールなどの水性溶媒を用いて、その中に含まれるメタノールおよび／またはエーテルなどの酸素化合物を除去する抽出システムに供給され得る。増加した濃度のメタノールおよびエーテルを有する水性留分が、抽出システムから回収され得る。メタンおよびエチレンを含み、かつメタノールおよびエーテル中で希薄な炭化水素相が、抽出システムにおいて反応器流出液から回収され得る。次いで、炭化水素相が更なる成分の分離に送られ得る。幾つかの実施形態において、エチレン含有ストリームをいずれかの分離前に圧縮してもよい。
【００４０】
エチレン含有ストリーム内に存在する二酸化炭素も除去が必要な場合がある。例えば、オレフィンの製品規格では、エチレン含有ストリームから二酸化炭素を除去することが必要とされ得る。さらに、昇華温度未満の温度に二酸化炭素含有ストリームを曝露すると、装置が損傷したり、配管が凍結することがある。苛性溶液処理またはアミン吸収などの業界で一般に知られており使用されている方法を用いて、エチレン含有ストリームからＣＯ２を除去してもよい。幾つかの実施形態では、エチレン含有ストリームを苛性溶液と接触させて、エチレン含有ストリームに存在する二酸化炭素の少なくとも一部を分離してもよい。必要な場合には、二酸化炭素の除去段階前に、エチレン含有ストリームを圧縮してもよい。
【００４１】
エチレン含有ストリームに水が存在すると、多くの問題が起こり得る。例えば、エチレン含有ストリームを冷却および／または圧縮することによって凝縮水が形成され、装置が損傷したり、配管が凍結し得る。したがって、業界で一般に使用されている多くの技術のうちの１つを用いて水を除去するためにエチレン含有ストリームの脱水が、必要とされるか、あるいは、用いられるプロセススキームおよび温度に基づいて任意に行われる。幾つかの実施形態では、水の少なくとも一部を分離してエチレン含有ストリームを乾燥させるために、分子ふるい乾燥剤を使用し得る。他の実施形態では、エチレン含有ストリームの乾燥に、グリコールなどの化学乾燥剤を使用し得る。さらに他の実施形態では、エチレン含有ストリーム中の水の一部を凝縮し、残りのエチレン含有ストリームを乾燥させ得る。業界で一般に知られており、使用されている他の脱水技術も用いることができる。必要な場合には、水の除去段階前に、エチレン含有ストリームを圧縮してもよい。
【００４２】
本明細書に開示される実施形態によるプロセスの利点は、窒素酸化物からＮ２Ｏ３が形成されることが最小限に抑えられるため、操作上の安全性および安定性の向上を含み得ることである。上述のように、エチレン含有ストリームに存在するＮＯおよびＮＯ２などの微量の窒素酸化物は、反応することによりＮ２Ｏ３、酸化性が高い化合物を形成し得る。次にそれが、エチレン含有ストリームに存在するブタジエンなどの重質不飽和化合物と反応して、不安定で反応性が高いガムを形成し得る。かかるガムは、極低温でｐｐｂ濃度であっても、蓄積して危険な暴走反応を起こし、爆発さえ起こし得る。Ｎ２Ｏ３形成の割合は温度が下がるに従って急激に増加するので、エチレン含有ストリームからメタンを分離するために現在用いられている約−９０℃未満の温度での極低温プロセスは、安全性に大きな問題がある。それに対して、出願人らは、−９０℃以上の温度でエチレン含有ストリームからメタンを分離するために炭化水素吸収を使用することが、Ｎ２Ｏ３形成の防止に十分であることを見出した。
【００４３】
本明細書で開示される実施形態によるプロセスの他の利点は、資本設備費用の低減を含み得る。例えば、「冷却トレイン」と一般に呼ばれる従来の極低温プロセスでは、特殊な冶金および複雑な冷却システムが必要であり、容器、圧縮機、熱交換器、循環パイプ、および冷媒費用を含んでいる。それに対して、本明細書のプロセスは、極低温で実行されないので、低費用の冶金を用いることができ、冷却トレインに関連する多くの装置を省くことができる。
【００４４】
本明細書に開示される実施形態によるプロセスは、運転費を有効に低減することもできる。例えば、極低温分離システムに伴う冷却圧縮のエネルギー費用は、非極低温抽出蒸留プロセスに伴う費用よりもかなり高い場合がある。
【００４５】
本明細書で開示される実施形態におけるエチレン含有ストリームからエチレンおよび／または重質オレフィンを回収するさらに他の可能性のある利点は、留出物と共に運ばれたプロパンなどのＣ２＋炭化水素吸収剤のいずれの部分についても、さらなる圧縮及び回収を行う必要がなく、その代わりに、プロセスプラントの燃料ヘッダーに直接送られるか、あるいは燃料として使用され得る。例えば、他の脱メタン塔プロセスにおいては、残留Ｃ２＋炭化水素の価値が燃料に送るには高価すぎる場合があり、その価値ある製品を回収するために更なる圧縮および回収設備が必要となることがある。それに対して、本発明のプロセスでは、Ｃ２＋炭化水素は更なる用途を持たず、したがって経済的に燃料に送られる。
【００４６】
実施形態におけるエチレン含有ストリームからのエチレンおよび／または重質オレフィンの回収は、エチレン含有ストリームに存在する他の非オレフィン成分の分離の必要性が減少するので、資本費用および運転費も低減し得る。例えば、−９０℃以上の運転温度、幾つかの実施形態では−４０℃以上の温度にプロセスデザインを制限することによって、極低温分離スキームで一般に使用される高価なメタン冷却ループの必要性を排除することができる。それに対して、本明細書に開示される実施形態におけるプロセスを冷却するためにプロパンおよび／またはプロピレン冷却を使用することは、大幅に設備投資費用を低減し、運転費を低減し、信頼性を向上させ得る。
【００４７】
この開示内容は限られた数の実施形態を含むが、この開示内容の利益を有する当業者は、本発明の開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を考案することができることは理解されよう。したがって、この範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図１】
0005676011.tif 000002