СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ 1,3-БУТАДИЕНА
METHODS AND SYSTEMS FOR PURIFYING 1,3-BUTADIENE

Ссылка на родственные заявки
[0001] Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США № 62/245,333, поданной 23 октября 2015 года. Содержание вышеупомянутой заявки включено в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники настоящего изобретения
[0002] Настоящее изобретение относится к способам и системам очистки 1,3-бутадиена.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
[0003] 1,3-Бутадиен представляет собой ценный углеводород. Он также известен как бута-1,3-диен, эритрен и винилэтилен и является простейшим 1,3-диеновым соединением. 1,3-Бутадиен может быть использован в качестве мономерного исходного материала для получения разнообразных полимер, включая синтетические каучуки. 1,3-Бутадиен может быть использован в качестве исходного материала для получения адипонитрила. 1,3-Бутадиен может быть также использован в качестве субстрата в определенных реакциях Дильса-Альдера.
[0004] 1,3-Бутадиен может быть получен из различных источников, включая дегидрирование н-бутана и реакцию этанола. 1,3-Бутадиен может быть также выделен из смесей C4-углеводородов, например, C4-фракций, получаемых в процессах парового крекинга. Неочищенный 1,3-бутадиен, содержащий по массе от приблизительно 89% до приблизительно 99% 1,3-бутадиена и в меньших количествах 1,2-бутадиен, 2-бутены (цис- и транс-изомеры), пропин и/или C5-углеводороды, может быть получен известными из уровня техники способами экстракционной дистилляции,. Неочищенный 1,3-бутадиен может быть дополнительно очищен с получением 1,3-бутадиена, имеющего чистоту 99,6 мас.% или более.
[0005] Определенные способы очистки неочищенного 1,3-бутадиена могут предусматривать двухстадийную дистилляцию посредством двух отдельных дистилляционных колонн. Согласно таким способам, неочищенный 1,3-бутадиен, содержащий пропин, 1,2-бутадиен и C5-углеводороды, а также другие соединения, может быть введен в первую дистилляционную колонну. Пропин может быть удален в форме потока газа (пара) из верхней части первой дистилляционной колонны, в то время как поток жидкости, содержащий 1,3 -бутадиен, 1,2-бутадиен и C5-углеводороды, проходит из первой дистилляционной колонны во вторую дистилляционную колонну. 1,3-Бутадиен может затем быть удален в форме потока жидкости из верхней части второй дистилляционной колонны, в то время как 1,2-бутадиен и C5-углеводороды удаляются в форме потока жидкости из нижней части колонны.
[0006] Недостаток определенных способов очистки неочищенного 1,3-бутадиена может представлять собой неудовлетворительную эффективность, когда неочищенный 1,3-бутадиен содержит значительные количества цис- и/или транс-2-бутена. Существует потребность в способах и системах очистки 1,3-бутадиена до устойчиво высокой чистоты даже в присутствии 2-бутена на относительно высоких уровнях.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
[0007] Настоящее изобретение предлагает системы и способы очистки 1,3-бутадиен. Согласно одному варианту осуществления примерная система очистки 1,3-бутадиена содержит первую дистилляционную колонну и вторую дистилляционную колонну, причем каждая колонна имеет верхнюю часть, нижнюю часть и среднюю часть. Система включает первое взаимное соединение между верхней частью первой дистилляционной колонны и верхней частью второй дистилляционной колонны. Первое взаимное соединение выполнено с возможностью подачи потока жидкости из второй дистилляционной колонны в первую дистилляционную колонну. Система дополнительно включает второе взаимное соединение между нижней частью первой дистилляционной колонны и нижней частью второй дистилляционной колонны. Второе взаимное соединение выполнено с возможностью подачи потока газа из второй дистилляционной колонны в первую дистилляционную колонну.
[0008] Согласно определенным вариантам осуществления первая дистилляционная колонна может представлять собой колонну предварительного фракционирования, имеющую первый размер, и вторая дистилляционная колонна может представлять собой дистилляционную колонну, имеющую второй размер. Второй размер может составлять более чем первый размер.
[0009] Согласно определенным вариантам осуществления система может дополнительно содержать подающий 1,3-бутадиен трубопровод, выполненный с возможностью подачи жидкого 1,3-бутадиена в первую дистилляционную колонну. Подающий 1,3-бутадиен трубопровод может быть выполненный с возможностью подачи жидкого 1,3-бутадиена в среднюю часть первой дистилляционной колонны.
[0010] Согласно определенным вариантам осуществления система может дополнительно содержать выпускающий продукт трубопровод, выполненный с возможностью удаления очищенного 1,3-бутадиена из средней части второй дистилляционной колонны.
[0011] Согласно определенным вариантам осуществления первая дистилляционная колонна может иметь приблизительно 30 теоретических тарелок.
[0012] Согласно одному варианту осуществления примерный способ очистки 1,3-бутадиена предусматривает установку первой дистилляционной колонны и второй дистилляционной колонны, причем каждая колонна имеет верхнюю часть, нижнюю часть и среднюю часть. Способ включает в себя подачу жидкого 1,3-бутадиена в первую дистилляционную колонну, удаление потока газа из верхней части первой дистилляционной колонны в верхнюю часть второй дистилляционной колонны и удаление потока жидкости из нижней части первой дистилляционной колонны в нижнюю часть второй дистилляционной колонны. Способ дополнительно включает удаление фракции орошающей жидкости из второй дистилляционной колонны и подачу фракция орошающей жидкости в первую дистилляционную колонну, удаление фракции газовой фазы из второй дистилляционной колонны и подачу фракции газовой фазы в первую дистилляционную колонну, а также удаление очищенного 1,3-бутадиена из второй дистилляционной колонны.
[0013] Согласно определенным вариантам осуществления жидкий 1,3-бутадиен может представлять собой неочищенный 1,3-бутадиен, содержащий цис-2-бутен и/или транс-2-бутен. Согласно определенным вариантам осуществления очищенный 1,3-бутадиен может иметь чистоту, составляющую по меньшей мере 99,6% по массе.
[0014] Согласно определенным вариантам осуществления способы очистки 1,3-бутадиена могут дополнительно включать в себя удаление потока газа, содержащего пропин, из второй дистилляционной колонны.
[0015] Согласно определенным вариантам осуществления способы очистки 1,3-бутадиена могут дополнительно включать в себя удаление потока жидкости, содержащей 1,2-бутадиен, цис-2-бутен, транс-2-бутен и/или C5-углеводороды из второй дистилляционной колонны.
[0016] Согласно определенным вариантам осуществления давление внутри второй дистилляционной колонны может составлять от 3 бар до 8 бар. Согласно определенным вариантам осуществления температура внутри второй дистилляционной колонны может составлять от 30°C до 50°C.
Краткое описание фигур
[0017] На фиг. 1 представлена схематическая диаграмма, иллюстрирующая примерную систему очистки 1,3-бутадиена в соответствии с одним неограничительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
[0018] Настоящее изобретение предлагает системы и способы очистки 1,3-бутадиена. 1,3-Бутадиен, очищенный системами и способами согласно настоящему изобретению, может представлять собой неочищенный 1,3-бутадиен. Неочищенный 1,3-бутадиен может быть получен посредством фракционирования фракции C4-углеводородов. Например, неочищенный 1,3-бутадиен может быть получен посредством двухстадийной экстракционной дистилляции фракции C4-углеводородов, получаемой в результате парового крекинга. Неочищенный 1,3-бутадиен может быть также получен посредством целевой технологии получения 1,3-бутадиена, такой как дегидрирование н-бутана. Неочищенный 1,3-бутадиен может иметь чистоту в диапазоне от приблизительно 89% до приблизительно 99% по массе, например, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% или 99% по массе. Неочищенный 1,3-бутадиен может содержать разнообразные примеси, который могут включать в себя 1,2-бутадиен, цис-2-бутен, транс-2-бутен, пропин и C5-углеводороды (например, изомеры пентана и изомеры пентена).
[0019] Для цели иллюстрации, но не ограничения, на фиг. 1 представлена схематическая диаграмма, иллюстрирующая примерную систему очистки 1,3-бутадиена в соответствии с одним неограничительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Примерная система 100 может содержать первую дистилляционную колонну 101 и вторую дистилляционную колонну 102, причем каждая колонна имеет верхнюю часть, нижнюю часть и среднюю часть. Первая дистилляционная колонна 101 и вторая дистилляционная колонна 102 могут быть ориентированы вертикально, как представлено на фиг. 1. Первая дистилляционная колонна 101 и вторая дистилляционная колонна 102 может в каждом случае иметь высоту, обозначенную на фиг. 1 как h101 и h102, соответственно.
[0020] В качестве неограничительного примера, верхняя часть каждой колонны может быть приблизительно определена как верхняя четверть каждой колонны, т. е. часть каждой колонны 101, 102 проходящая от верха колонны вниз на одну четверть (1/4) расстояния от верха колонны до низа колонны по высоте h10l, h102. Средняя часть каждой колонны может быть приблизительно определена как следующая четверть каждой колонны, т. е. часть каждой колонны 101, 102, проходящая от одной четверти (1/4) расстояния до двух четвертей (2/4) расстояния от верха колонны до низа колонны по высоте h101, h102. Нижняя часть каждой колонны может быть приблизительно определена как нижняя половина каждой колонны, т. е. часть каждой колонны 101, 102, проходящая от двух четвертей (2/4) расстояния от верха колонны до низа колонны по высоте h10l, h102 до низа колонны.
[0021] В качестве альтернативы, верхняя часть, нижняя часть и средняя часть каждой колонны 101, 102 могу быть определены числом теоретических тарелок каждой колонны. Согласно определенным вариантам осуществления теоретические тарелки могут быть разделены равными расстояниями по высоте каждой колонны. Как представлено на фиг. 1, примерная первая дистилляционная колонна 101 имеет 30 теоретических тарелок. Первая (1-я), двенадцатая (12-я) и тридцатая (30-я) из теоретических тарелок первой дистилляционной колонны 101 обозначены на фиг. 1 как TP1, TP12 и TP30, соответственно. Верхняя часть первой дистилляционной колонны 101 может быть определена как проходящая от первой (1-й) теоретической тарелки до приблизительно восьмой (8-й) теоретической тарелки. Средняя часть первой дистилляционной колонны 101 может быть определена как проходящая от приблизительно девятой (9-й) теоретической тарелки до приблизительно 16-й теоретической тарелки. Нижняя часть первой дистилляционной колонны 101 может быть определена как проходящая от приблизительно 17-й теоретической тарелки до 30-й теоретической тарелки. Как представлено на фиг. 1, примерная вторая дистилляционная колонна 102 имеет 87 теоретических тарелок. Первая (1-я), 17-я, 25-я, 46-я и 87-я из теоретических тарелок второй дистилляционной колонны 102 обозначены на фиг. 2 как TP1, TP17, TP25, TP46 и TP87, соответственно. Верхняя часть второй дистилляционной колонны 102 может быть определена как проходящая от первой (1-й) теоретической тарелки до приблизительно 20-й теоретической тарелки. Средняя часть второй дистилляционной колонны 102 может быть определена как проходящая от приблизительно 21-й теоретической тарелки до приблизительно 40-й теоретической тарелки. Нижняя часть второй дистилляционной колонны 102 может быть определена как проходящая приблизительно от 41-й теоретической тарелки до 87-й теоретической тарелки.
[0022] Как представлено на фиг. 1, система 100 может дополнительно содержать первое взаимное соединение 103 между верхней частью первой дистилляционной колонны 101 и верхней частью второй дистилляционной колонны 102. Первое взаимное соединение 103 может быть выполнено с возможностью подачи потока жидкости из второй дистилляционной колонны 102 в первую дистилляционную колонну 101. Другими словами, первое взаимное соединение 103 может удалять фракцию орошающей жидкости из второй дистилляционной колонны 102 и подавать фракцию орошающей жидкости в первую дистилляционную колонну 101. Система 100 может также содержать второе взаимное соединение 104 между нижней частью первой дистилляционной колонны 101 и нижней частью второй дистилляционной колонны 102 и может быть выполнена с возможностью подачи потока газа из второй дистилляционной колонны 102 в первую дистилляционную колонну 101. Другими словами, второе взаимное соединение 104 может удалять фракцию газовой фазы из второй дистилляционной колонны 102 и подавать фракцию газовой фазы в первую дистилляционную колонну 101.
[0023] Как представлено на фиг. 1, система 100 может дополнительно содержать третье взаимное соединение 105 между верхней частью первой дистилляционной колонны 101 и верхней частью второй дистилляционной колонны 102. Третье взаимное соединение 105 может быть выполнено с возможностью подачи потока газа из первой дистилляционной колонны 101 во вторую дистилляционную колонну 102. Другими словами, третье взаимное соединение 105 может удалять поток газа из верхней части первой дистилляционной колонны 101 в верхнюю часть второй дистилляционной колонны 102. Система 100 может также содержать четвертое взаимное соединение 106 между нижней частью первой дистилляционной колонны 101 и нижней частью второй дистилляционной колонны 102. Четвертое взаимное соединение 106 может быть выполнено с возможностью подачи потока жидкости из первой дистилляционной колонны 101 во вторую дистилляционную колонну 102. Другими словами, четвертое взаимное соединение 106 может удалять поток жидкости из нижней части первой дистилляционной колонны 101 в нижнюю часть второй дистилляционной колонны 102.
[0024] Как представлено на фиг. 1, система 100 может содержать подающий 1,3-бутадиен трубопровод 107 выполненный с возможностью подачи жидкого 1,3-бутадиена в первую дистилляционную колонну 101. Подающий 1,3-бутадиен трубопровод 107 может подавать 1,3-бутадиен в среднюю часть первой дистилляционной колонны 101. Подающий 1,3-бутадиен трубопровод 107 может подавать 1,3-бутадиен из источника неочищенного 1,3-бутадиена, например, неочищенный 1,3-бутадиен, полученный из фракции C4-углеводородов, как описано выше.
[0025] Как представлено на фиг. 1, система 100 может содержать выпускающий продукт трубопровод 108, выполненный с возможностью удаления очищенного 1,3-бутадиена из средней части второй дистилляционной колонны 102. Система 100 может содержать линию 109 верхнего потока, выполненную с возможностью удаления потока газа из верхней части второй дистилляционной колонны 102. Линия 109 верхнего потока может быть присоединена к теплообменнику 110. Теплообменник 110 может представлять собой конденсатор, выполненный с возможностью охлаждения потока газа, поступающего из линии 109 верхнего потока. Теплообменник 110 может конденсировать фракцию низколетучих компонентов в составе потока газа из линии 109 верхнего потока и может возвращать низколетучие компоненты во вторую дистилляционную колонну 102 через возвратную линию 112. Низколетучие компоненты, возвращаемые во вторую дистилляционную колонну 102, могут содержать 1,3-бутадиен. Высоколетучие компоненты в составе потока газа из линии 109 верхнего потока, например, пропин, могут оставаться в газообразном состоянии после прохождения через теплообменник 110 и могут быть отделены, когда поток газа проходит через линию 111 выпуска пара. Пропин и другие высоколетучие компоненты могут быть извлечены из линии 111 выпуска пара. Система 100 может также содержать линию 113 нижнего потока, выполненную с возможностью удаления потока жидкости из нижней части второй дистилляционной колонны 102. Линия 113 нижнего потока может быть присоединена к теплообменнику 114. Теплообменник 114 может нагревать поток жидкости, поступающий из линии 113 нижнего потока. Теплообменник 114 может испарять фракцию высоколетучих компонентов в составе потока жидкости из линии 113 нижнего потока и может возвращать высоколетучие компоненты во вторую дистилляционную колонну 102 через возвратную линию 116. Высоколетучие компоненты, возвращаемые во вторую дистилляционную колонну 102, может содержать некоторое количество 1,3-бутадиена. Низколетучие компоненты в составе потока жидкости из линии 113 нижнего потока, например, 1,2-бутадиен, цис-бутен, транс-бутен и C5-углеводороды, могут оставаться в жидком состоянии после прохождения через теплообменник 114 и могут быть отделены как поток жидкости, проходящий через линию 115 выпуска жидкости.
[0026] Согласно определенным вариантам осуществления один или оба из теплообменников 110, 114 могут содержать газожидкостные сепараторы. Согласно другим вариантам осуществления один или оба из теплообменников 110, 114 могут быть присоединены к отдельным газожидкостным сепараторам. В качестве неограничительного примера, теплообменник 110 может быть присоединен к емкости для орошения, которая может разделять поток жидкости (например, поток жидкости, направляемый через возвратную линию 112) и поток газа (например, поток газа, направляемый через линию 111 выпуска пара). В качестве неограничительного примера, теплообменник 114 может представлять собой ребойлер типа котла или термосифона, который может разделять поток жидкости (например, поток жидкости, направляемый через линию 115 выпуска жидкости) и поток газа (например, поток газа, направляемый через возвратную линию 116).
[0027] Как представлено на фиг. 1, первая дистилляционная колонна 101 представляет собой колонну предварительного фракционирования, имеющую первый размер, и вторая дистилляционная колонна 102 представляет собой дистилляционную колонну, имеющую второй размер. Второй размер может составлять более чем первый размер. Например, как представлено на фиг. 1, высота h102 второй дистилляционной колонны 102 может составлять более чем высота h101 первой дистилляционной колонны 101. Согласно определенным вариантам осуществления вторая дистилляционная колонна 102 может содержать конденсатор и ребойлер для поступления тепла, в то время как первую дистилляционную колонну 101 можно эксплуатировать без конденсатора или ребойлера. Таким образом, первая дистилляционная колонна 101 может служить в качестве колонны предварительного фракционирования, в то время как вторая дистилляционная колонна 102 может служить в качестве главной дистилляционной колонны. Эксплуатация первой дистилляционной колонны 101 без конденсатора или ребойлер может улучшать энергопотребление системы 100.
[0028] Одна или обе из первой дистилляционной колонны 101 и второй дистилляционной колонны 102 могут быть оборудованы одним или несколькими лотками. В качестве дополнения или в качестве альтернативы, одна или обе из первой дистилляционной колонны 101 и второй дистилляционной колонны 102 могут быть наполнены насадочным материалом.
[0029] Согласно определенным вариантам осуществления давление внутри первой дистилляционной колонны 101 и второй дистилляционной колонны 102 может находиться в диапазоне от приблизительно 3 бар до приблизительно 8 бар. Давление внутри колонн 101, 102 можно регулировать таким образом, чтобы давление внутри всех колонн было одинаковым. В качестве неограничительного примера, давление внутри колонн 101, 102 может составлять приблизительно 3 бар, приблизительно 4 бар, приблизительно 5 бар, приблизительно 6 бар, приблизительно 7 бар, или приблизительно 8 бар. Согласно определенным вариантам осуществления давление в обеих из первой дистилляционной колонны 101 и второй дистилляционной колонны 102 может составлять приблизительно 4 бар, например, 3,5 бар, 3,6 бар, 3,7 бар, 3,8 бар, 3,9 бар, 4,0 бар, 4,1 бар, 4,2 бар, 4,3 бар, 4,4 бар или 4,5 бар.
[0030] Температуры внутри первой дистилляционной колонны 101 и второй дистилляционной колонны 102 могут быть одинаковыми или различными. Температуры в верхней части, средней части и нижней части каждой колонны 101, 102 могут быть различными. Например, температура верхней части второй колонны 102 может быть ниже, чем температура нижней части второй колонны 102. Согласно определенным вариантам осуществления температура внутри первой дистилляционной колонны 101 может находиться в диапазоне от приблизительно 20°C и приблизительно 70°C. температура внутри второй дистилляционной колонны 102 может находиться в диапазоне от приблизительно 20°C до приблизительно 70°C. Согласно определенным вариантам осуществления температура внутри второй дистилляционной колонны 102 может составлять от приблизительно 30°C до приблизительно 50°C. В качестве неограничительного примера, температура в верхней части второй дистилляционной колонны 102 может составлять приблизительно 35°C (например, 34°C), и температура в нижней части второй дистилляционной колонны 102 может составлять приблизительно 45°C (например, 46°C).
[0031] Первая дистилляционная колонна 101, вторая дистилляционная колонна 102 и взаимные соединения 103, 104, 105, 106 могут быть описаны как составляющие термически соединенную дистилляционную систему.
[0032] Согласно одному варианту осуществления примерный способ очистки 1,3-бутадиена посредством системы 100 на фиг. 1 предусматривает установку первой дистилляционной колонны 101 и второй дистилляционной колонны 102, причем каждая колонна имеет верхнюю часть, нижнюю часть и среднюю часть, как определено выше. Жидкий 1,3-бутадиен можно подавать в первую дистилляционную колонну 101 через подающий 1,3-бутадиен трубопровод 107. 1,3-Бутадиен и другие присутствующие разнообразные компоненты можно затем дефлегмировать в первой дистилляционной колонне 101. Поток газа можно удалять из верхней части первой дистилляционной колонны 101 в верхнюю часть второй дистилляционной колонны 102 через третье взаимное соединение 105. Поток газа, удаляемый через третье взаимное соединение 105, может содержать пропин и 1,3-бутадиен (например, приблизительно от 5 до 15% пропина и вплоть до приблизительно 85%-95% 1,3-бутадиена по массе). Поток жидкости может быть удален из нижней части первой дистилляционной колонны 101 в нижнюю часть второй дистилляционной колонны 102 через четвертое взаимное соединение 106. Поток жидкости, удаляемый через четвертое взаимное соединение 106, может содержать 1,3-бутадиен (например, вплоть до приблизительно 85-95% 1,3-бутадиена по массе). 1,3-Бутадиен и другие присутствующие разнообразные компоненты можно затем дефлегмировать во второй дистилляционной колонне 102. Фракция орошающей жидкости во второй дистилляционной колонне 102 может быть удалена через первое взаимное соединение 103 и направлена в первую дистилляционную колонну 101. Поток жидкости, удаляемый через первое взаимное соединение 103, может содержать 1,3-бутадиен (например, приблизительно 90 мас.% или более). Удаляемая фракция орошающей жидкости может составлять от приблизительно 5% до приблизительно 80% орошающей жидкости, например, приблизительно 5%, приблизительно 10%, приблизительно 15%, приблизительно 20%, приблизительно 25%, приблизительно 30%, приблизительно 35%, приблизительно 40%, приблизительно 45%, приблизительно 50%, приблизительно 55%, приблизительно 60%, приблизительно 65%, приблизительно 70%, приблизительно 75%, или приблизительно 80%. Фракция газовой фазы во второй дистилляционной колонне 102 может быть удалена через второе взаимное соединение 104 и направлена в первую дистилляционную колонну 101. Поток газа, удаляемый через второе взаимное соединение 104, может содержать 1,3-бутадиен, а также другие компоненты, включая 1,2-бутадиен, цис-2-бутен, транс-2-бутен и C5-углеводороды. Поток газа, удаляемый через второе взаимное соединение 104, может содержать 1,3-бутадиен в количестве, составляющем приблизительно 90 мас.% или более. Удаляемая фракция газовой фазы может составлять от приблизительно 5% до приблизительно 80% газовой фазы, например, приблизительно 5%, приблизительно 10%, приблизительно 15%, приблизительно 20%, приблизительно 25%, приблизительно 30%, приблизительно 35%, приблизительно 40%, приблизительно 45%, приблизительно 50%, приблизительно 55%, приблизительно 60%, приблизительно 65%, приблизительно 70%, приблизительно 75%, или приблизительно 80%. Очищенный 1,3-бутадиен может быть удален как поток жидкости из второй дистилляционной колонны 102 через выпускающий продукт трубопровод 108.
[0033] Способы очистки 1,3-бутадиена может дополнительно включать удаление потока газа, содержащий пропин из второй дистилляционной колонны 102 через линию 111 выпуска пара. Пропин может быть извлечен и, если это желательно, может быть дополнительно очищен согласно способам, известным из уровня техники, например, путем дополнительной дистилляции.
[0034] Способы очистки 1,3-бутадиена могут дополнительно включать в себя удаление потока жидкости, содержащий 1,2-бутадиен, цис-2-бутен, транс-2-бутен и/или C5-углеводороды (например, изомеры пентана и изомеры пентена) из второй дистилляционной колонны 102 через линию 115 выпуска жидкости. Указанные соединения могут быть извлечены и, если это желательно, могут быть отделены друг от друга и дополнительно очищены согласно способам, известным из уровня техники, например, путем дополнительной дистилляции.
[0035] Чистота 1,3-бутадиена, получаемого способами и системами согласно настоящему изобретению, может составлять более чем 99% по массе. Например, согласно определенным вариантам осуществления чистота очищенного 1,3-бутадиена может составлять 99%, 99,1%, 99,2%, 99,3%, 99,4%, 99,5%, 99,6%, 99,7%, 99,8%, 99,9% или более чем 99,9% по массе. Очищенный 1,3-бутадиен, получаемый способами и системами согласно настоящему изобретению, может быть использован в приложениях, где требуется 1,3-бутадиен высокий чистоты, например, в полимеризации.
[0036] Способы и системы согласно настоящему изобретению могут иметь многочисленные преимущества по сравнению с определенными существующими технологиями, включая улучшенную надежность и однородность очищенного 1,3-бутадиена в качестве продукта. Способы и системы согласно настоящему изобретению могут также расходовать меньше энергии и требовать меньшего дистилляционного оборудования, что может улучшать эффективность и снижать затраты.
[0037] При использовании в настоящем документе термин "примерно" или "приблизительно" означает нахождение в пределах приемлемого диапазона ошибок для конкретного значения, что определяет обычный специалист в данной области техники, и это будет отчасти зависеть от способа измерения или определения значения, т. е. от ограничений измерительной системы. Например, "приблизительно" может означать диапазон, составляющий вплоть до 20%, вплоть до 10%, вплоть до 5% и/или вплоть до 1% данного значения.
[0038] Хотя настоящее изобретение и его преимущества подробно описаны, следует понимать, что в настоящем документе могут быть произведены разнообразные изменения, замещения и альтернативы без выхода за пределы идеи и объема настоящего изобретения, которое определено прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, не предусмотрено ограничение объема настоящего изобретения конкретными вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем описании. Соответственно, предусмотрено, что прилагаемая формула изобретения включает в свой объем такие альтернативы.
Примеры
[0039] Следующие неограничительные примеры представлены исключительно в качестве иллюстрации настоящего изобретения. Следующие примеры представляют собой результаты стационарного компьютерного моделирования, выполненного с помощью версий 2006.5 и V8.2 программного обеспечения ASPENTECH ASPEN PLUS.
Пример 1. Параметры в примерной системе
[0040] Получена система 100 в соответствии с фиг. 1. Параметры системы 100 представлены в таблице 1.
Таблица 1
Параметры
Значение
Рабочее давление, бар
3,9
Число стадий (теоретических тарелок) первой дистилляционной колонны 101 (колонна предварительного фракционирования)
30
Число стадий (теоретических тарелок) второй дистилляционной колонны 102 (главная дистилляционная колонна)
87
Стадия подачи, первая дистилляционная колонна 101 (колонна предварительного фракционирования)
12
Стадия удаления продукта, вторая дистилляционная колонна 102 (главная дистилляционная колонна)
25
Стадии соединения потоков жидкости и пара, вторая дистилляционная колонна 102 (главная дистилляционная колонна)
17,46
Скорость дефлегмации через вторую дистилляционную колонну 102 (главная дистилляционная колонна), кг/ч
64677
Коэффициент деления жидкости, вторая дистилляционная колонна 102 (главная дистилляционная колонна), кг/кг
0,2
Коэффициент деления пара, вторая дистилляционная колонна 102 (главная дистилляционная колонна), кг/кг
0,26
Мощность ребойлера, кВт
6856
Мощность конденсатора, кВт
-6841
[0041] Значения мощности ребойлера и мощности конденсатора в таблице 1 представляют собой меру поступления энергии во вторую дистилляционную колонну 102 (главную дистилляционную колонну). Эти значения показывают, что системы и способы в соответствии с настоящим изобретением могут быть энергоэффективными.
Пример 2. Способ очистки 1,3-бутадиена
[0042] Поток 15750 кг/ч неочищенного 1,3-бутадиена поступает в систему 100 в соответствии с фиг. 1. Поток неочищенного 1,3-бутадиена имеет состав, представленный в таблице 2.
Таблица 2
Компонент
Концентрация (мас.%)
1,3-бутадиен
99,0
пропин
0,003
цис-2-бутен
0,9
транс-2-бутен
0,06
1,2-бутадиен
0,017
C5-углеводороды
0,02
[0043] Неочищенный 1,3-бутадиен вводят в жидкой форме через подающий 1,3-бутадиен трубопровод 107 на 12-ю теоретическую тарелку первой дистилляционной колонны 101, которая имеет 30 теоретических тарелок. Верхний поток пара первой дистилляционной колонны 101 вводят на 17-ю теоретическую тарелку второй дистилляционной колонны 102 через третье взаимное соединение 105. Нижний поток жидкости первой дистилляционной колонны 101 вводят на 46-ю теоретическую тарелку второй дистилляционной колонны 102 через четвертое взаимное соединение 106. Часть орошающей жидкости из второй дистилляционной колонны 102 удаляют с 17-й теоретической тарелки и направляют на 1-ю теоретическую тарелку первой дистилляционной колонны 101 через первое взаимное соединение 103. Коэффициент деления жидкости (т. е. доля удаляемой орошающей жидкости) составляет 0,2 кг/кг. В нижней части второй дистилляционной колонны 102 поток пара (газа) удаляют с 46-й теоретической тарелки и вводят на 30-ю теоретическую тарелку первой дистилляционной колонны 101 через второе взаимное соединение 104. Коэффициент деления пара (т. е. доля удаляемой газовой фазы) составляет 0,26 кг/кг. Очищенный 1,3-бутадиен удаляют из второй дистилляционной колонны 102 как побочный поток с 25-й теоретической тарелки через выпускающий продукт трубопровод 108 в количестве 15655 кг/ч. Очищенный 1,3-бутадиен имеет чистоту 99,6% по массе. Пропин и другие низколетучие компоненты удаляют из второй дистилляционной колонны 102 как поток газа через линию 109 верхнего потока и линию 111 выпуска пара в количестве 35 кг/ч. C5-углеводороды, 1,2-бутадиен, цис-бутен, транс-бутен и другие тяжелые компоненты удаляют из второй дистилляционной колонны 102 как поток жидкости через линию 113 нижнего потока и линию 115 выпуска жидкости в количестве 60 кг/ч.
[0044] Давление внутри обеих колонн 101, 102 составляет 4 бар. Первую дистилляционную колонну 101 эксплуатируют при температуре 37°C в верхней части и температуре 42°C в нижней части. Вторую дистилляционную колонну 102 эксплуатируют при температуре 34°C в верхней части и температуре 46°C в нижней части.