СОЧЕТАНИЕ МЕМБРАННОГО СПОСОБА И АДСОРБЦИИ С ПЕРЕМЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ В УСТАНОВКЕ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБУТАНА И АЗОТА
COMBINATION OF MEMBRANE METHOD AND ADSORPTION WITH ALTERNATING PRESSURE IN ISOBUTANE AND NITROGEN RECOVERY UNIT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение в целом относится к производству полиэтилена. Более конкретно, это изобретение относится к способу разделения углеводородов в процессе производства полиэтилена.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В типичной полиэтиленовой установке продувочный газ, выходящий из продувочного сосуда после продувания полиэтиленового полимерного продукта, может содержать значительные количества ценных углеводородов, включая этилен, изобутан и сомономеры. Существуют экономические и экологические стимулы для извлечения этих углеводородов из продувочного газа. Обычно для извлечения углеводородов из продувочного газа может быть использован способ разделения на основе селективных мембран или способ адсорбции с переменным давлением (PSA). Продувочный газ, выходящий из продувочного сосуда, обычно направляется через компрессор для повышения эффективности разделения после компрессора, независимо от того, осуществляется разделение селективной мембраной или при помощи PSA. Возвратные потоки технологического процесса разделения могут быть отправлены обратно в компрессор; однако это увеличивает нагрузку на компрессор, что может ограничивать количество продувочного газа, которое может быть пропущено через технологический процесс разделения. Таким образом, существует постоянная потребность в разработке эффективных способов извлечения углеводородов при производстве полиэтилена.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] В данном документе раскрыт способ разделения компонентов в системе производства полимера, включающий: (а) разделение потока продукта полимеризации на поток газа и поток полимера, при этом поток полимера содержит полиэтилен, изобутан, этилен и этан, (b) контактирование по меньшей мере части потока полимера с продувочным газом в продувочном сосуде для производства потока продуваемого полимера и потока отработанного продувочного газа, при этом поток продуваемого полимера содержит полиэтилен, а поток отработанного продувочного газа содержит продувочный газ, изобутан, этилен и этан, (с) введение по меньшей мере части потока отработанного продувочного газа в компрессор для производства потока сжатого газа, (d) введение по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения для производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока, при этом первый поток углеводородов содержит не менее чем около 50% изобутана в потоке сжатого газа и при этом сырьевой поток мембранного блока содержит не менее чем около 95% продувочного газа в потоке сжатого газа, (е) введение по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока в мембранный блок для производства первого потока извлекаемого продувочного газа и потока ретентата, причем поток ретентата содержит менее чем около 30% продувочного газа в сырьевом потоке мембранного блока, (f) введение по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения для производства второго потока углеводородов и сырьевого потока установки адсорбции с переменным давлением (PSA), при этом сырьевой поток установки PSA содержит не менее чем около 97% продувочного газа потока ретентата, и (g) введение по меньшей мере части сырьевого потока установки PSA в установку PSA для производства второго потока извлекаемого продувочного газа и потока хвостового газа, причем молярная концентрация продувочного газа во втором потоке извлекаемого продувочного газа превышает молярную концентрацию продувочного газа в первом потоке извлекаемого продувочного газа.
[0004] Также в данном документе раскрыт способ разделения компонентов в системе получения полимера, включающий (а) разделение потока продукта полимеризации на поток газа и поток полимера, при этом поток полимера содержит полиэтилен, изобутан, этилен и этан и при этом поток газа содержит этилен, этан и изобутен, (b) контактирование по меньшей мере части потока полимера с потоком азота в продувочном сосуде для производства потока продуваемого полимера и потока отработанного азота, при этом поток продуваемого полимера содержит полиэтилен и при этом отработанный азот содержит азот, изобутан, этилен и этан, (с) введение по меньшей мере части потока отработанного азота в компрессор для производства потока сжатого газа, (d) введение по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения для производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока, при этом первый поток углеводородов содержит не менее чем около 50% изобутана в потоке сжатого газа, причем сырьевой поток мембранного блока содержит не менее чем около 95% азота в потоке сжатого газа, (е) введение по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока в мембранный блок азота для производства первого потока извлекаемого азота и потока ретентата, причем поток ретентата содержит менее чем около 30% азота в сырьевом потоке мембранного блока, (f) возврат первой части первого потока извлекаемого азота в компрессор и возврат второй части первого потока извлекаемого азота в продувочный сосуд, (g) введение по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения для производства второго потока углеводородов и сырьевого потока установки адсорбции при переменном давлении (PSA), причем сырьевой поток установки PSA содержит не менее чем около 97% азота в потоке ретентата, (h) введение по меньшей мере части сырьевого потока установки PSA в установку PSA для производства второго потока извлекаемого азота и потока хвостового газа, при этом молярная концентрация азота во втором потоке извлекаемого азота превышает молярную концентрацию азота в первом потоке извлекаемого азота, и (i) возврат по меньшей мере части потока хвостового газа в компрессор.
[0005] Кроме того, в настоящем документе раскрыт способ полимеризации этилена, включающий (а) полимеризацию этилена в системе суспензионного циркуляционного реактора для получения потока продукта полимеризации, (b) разделение по меньшей мере части потока продукта полимеризации в испарительной камере на поток газа и поток полимера, содержащий полиэтилен, изобутан, этилен и этан, (с) контактирование по меньшей мере части потока полимера с потоком азота в продувочном сосуде для производства потока продуваемого полимера и потока отработанного азота, при этом поток продуваемого полимера содержит полиэтилен и при этом отработанный азот содержит азот, изобутан, этилен и этан, (d) введение по меньшей мере части потока отработанного азота в компрессор для производства потока сжатого газа, (е) введение по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения для производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока, при этом первый поток углеводородов содержит не менее чем около 50% изобутана в потоке сжатого газа и при этом сырьевой поток мембранного блока содержит не менее чем около 95% азота в потоке сжатого газа, (f) введение по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока в мембранный блок азота для производства первого потока извлекаемого азота и потока ретентата, причем поток ретентата содержит менее чем около 30% азота в сырьевом потоке мембранного блока, (g) возврат первой части первого потока извлекаемого азота в компрессор (h) возврат второй части первого потока извлекаемого азота в продувочный сосуд, (i) введение по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения для получения второго потока углеводородов и сырьевого потока установки адсорбции при переменном давлении (PSA), причем сырьевой поток установки PSA содержит не менее чем около 97% азота в потоке ретентата, (j) введение по меньшей мере части сырьевого потока установки PSA в установку PSA для производства второго потока извлекаемого азота и потока хвостового газа, при этом молярная концентрация азота во втором потоке извлекаемого азота превышает молярную концентрацию азота в первом потоке извлекаемого азота, и (к) возврат по меньшей мере части потока хвостового газа в компрессор.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0006] Для подробного описания раскрытых способов и систем теперь будет сделана ссылка на прилагаемые чертежи, на которых:
[0007] на фиг. 1А проиллюстрирована схема системы производства полиэтилена 1000;
[0008] на фиг. 1 В проиллюстрирована схема установки получения изобутана и азота (INRU) 500;
[0009] на фиг. 1С проиллюстрирована схема установки получения изобутана и азота (INRU) 501;
[0010] на фиг. 2 проиллюстрирована блок-схема способа производства полиэтилена; и
[0011] на фиг. 3 проиллюстрирована схема системы суспензионного циркуляционного реактора.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0012] Прежде всего, следует понимать, что хотя ниже приведена иллюстративная реализация одного или нескольких вариантов реализации изобретения, раскрытые системы, способы или и то, и другое могут быть осуществлены с использованием любого количества методов, известных в настоящее время или существующих. Описание изобретения никоим образом не должно быть ограничено иллюстративными реализациями, чертежами и методиками, проиллюстрированными ниже, включая примеры конструкций и реализаций, проиллюстрированные и описанные в данном документе, но могут быть изменены в рамках объема прилагаемой формулы изобретения вместе с их полным объемом эквивалентов.
[0013] В данном документе раскрыты системы, устройства и способы, связанные со способами нефтехимического производства, например, производства полиэтилена. Системы, устройства и способы обычно относятся к отделению углеводородов (например, изобутана) от состава, получаемого в результате способов нефтехимического производства, например, производства полиэтилена, и содержащего углеводороды и один или несколько других химических компонентов, соединений, или т.п.
[0014] Как раскрыто в данном документе, способ разделения компонентов в системе производства полимера (например, в системе производства полиэтилена) может обычно включать этапы (а) разделения потока продукта полимеризации на поток газа и поток полимера, при этом поток полимера содержит полиэтилен, изобутан, этилен (например, непрореагировавший этилен) и этан; (b) контактирования по меньшей мере части потока полимера с продувочным газом (например, азотом) в продувочном сосуде для производства потока продуваемого полимера и потока отработанного продувочного газа, при этом поток продуваемого полимера содержит полиэтилен, а поток отработанного продувочного газа содержит продувочный газ, изобутан, этилен и этан; (с) введения по меньшей мере части потока отработанного продувочного газа в компрессор для производства потока сжатого газа; (d) введения по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения для производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока, при этом первый поток углеводородов содержит не менее чем около 50% изобутана в потоке сжатого газа и при этом сырьевой поток мембранного блока содержит не менее чем около 95% продувочного газа в потоке сжатого газа; (е) введения по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока в мембранный блок для производства первого потока извлекаемого продувочного газа и потока ретентата, причем поток ретентата содержит менее чем около 30% продувочного газа в сырьевом потоке мембранного блока; (f) введения по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения для производства второго потока углеводородов и сырьевого потока установки адсорбции с переменным давлением (PSA), при этом сырьевой поток установки PSA содержит не менее чем около 97% продувочного газа в потоке ретентата; и (g) введения по меньшей мере части сырьевого потока установки PSA в установку PSA для получения второго потока извлекаемого продувочного газа и потока хвостового газа, причем молярная концентрация продувочного газа во втором потоке извлекаемого продувочного газа превышает молярную концентрацию продувочного газа в первом потоке извлекаемого продувочного газа. Способ может дополнительно включать (i) возврат по меньшей мере части первого потока извлекаемого продувочного газа в компрессор; и (ii) возврат по меньшей мере части потока хвостового газа в компрессор; причем компрессор имеет объемный поток, который снижен по меньшей мере на около 20% по сравнению с объемным потоком в компрессоре в другой аналогичной системе производства полимера, которая имеет либо мембранный блок, либо установку PS А, но не и то, и другое вместе.
[0015] Как раскрыто в данном документе, способ разделения компонентов в системе производства полимера (например, в системе производства полиэтилена) может обычно включать селективное отделение углеводородов (например, изобутана) из отработанного продувочного газа (например, отработанного азота, используемого для продувания полимерного продукта), при этом отработанный продувочный газ может быть извлечен из процесса производства полимера. Хотя настоящее описание изобретения будет подробно обсуждаться в контексте способа селективного отделения углеводородов от продувочного газа в системе производства полиэтилена, следует понимать, что такой способ или любые его этапы могут применяться в любом подходящем нефтехимическом производственном процессе, требующем селективного разделения углеводородов. Углеводороды могут содержать любые подходящие углеводороды, совместимые с раскрытыми способами и материалами.
[0016] Следующие определения приведены для того, чтобы помочь специалистам в данной области техники понять подробное описание настоящего изобретения. Если иное не определено в данном документе, научные и технические термины, используемые в связи с настоящим изобретением, должны иметь значения, которые обычно понимаются специалистами в данной области техники, к которой относится это изобретение. Кроме того, если иное не требуется контекстом, термины в единственном числе включают множественное число, а термины во множественном числе включают единственное число.
[0017] Если явно не указано иное в определенных обстоятельствах, все проценты, части, соотношения и подобные количества, используемые в данном документе, определяются по массе.
[0018] Кроме того, определенные признаки настоящего изобретения, которые для ясности описаны в данном документе в контексте отдельных вариантов реализации изобретения, также могут быть предоставлены в комбинации в одном варианте реализации изобретения. И наоборот, различные признаки изобретения, которые для краткости описаны в контексте одного варианта реализации, также могут быть предусмотрены отдельно или в любой субкомбинации.
[0019] Если в данном описании изобретения применяется термин, который не определен конкретно в данном документе, может быть использовано определение из IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 2nd Ed (1997), если это определение не противоречит любому другому раскрытию или определению, применяемому в данном документе, либо не делает неопределенным или недействительным любой пункт формулы изобретения, к которому это определение применяется. В тех случаях, когда любое определение или применение, представленное любым документом, включенным в данный текст посредством ссылки, вступает в противоречие с определением или применением, представленным в данном тексте, определение или применение, представленное в данном тексте, имеет преимущественную силу.
[0020] Что касается заявленных переходных терминов или фраз, то переходный термин «содержащий», который является синонимом «включающий», «содержащий», «имеющий» или «характеризующийся», является всеохватывающим или неисчерпывающим и не исключает дополнительных неупомянутых элементов или этапов способа. Переходная фраза «состоящий из» исключает любые элементы, этапы или ингредиенты, не указанные в формуле изобретения. Переходная фраза «состоящий главным образом из» ограничивает объем формулы изобретения указанными материалами или этапами, а также теми, которые не оказывают существенного влияния на основную и новую характеристику(и) формулы изобретения. Пункт формулы изобретения «состоит главным образом из» занимает промежуточное положение между закрытыми пунктами, которые написаны в формате «состоящий из», и полностью открытыми пунктами, которые составлены в «содержащем» формате. При отсутствии указания на обратное, описание соединения или состава как «состоящего главным образом из» не следует истолковывать как «содержащего», а предназначено для описания упомянутого компонента, который включает материалы, которые существенно не изменяют состав или способ, к которым термин применяется. Например, исходное сырье, состоящее главным образом из материала А, может включать примеси, обычно присутствующие в коммерчески производимом или коммерчески доступном образце перечисленного соединения или состава. Когда формула изобретения включает различные признаки и/или классы объектов (например, этап способа, признаки исходного сырья и/или характеристики продукта, среди других возможностей), переходные термины "включающий", "состоящий главным образом из" и "состоящий из", относятся только к классу признаков, для которого он используется, и можно иметь разные переходные термины или фразы, используемые с различными характеристиками, не отходя от формулы изобретения. Например, способ может включать несколько перечисленных этапов (и других неописанных этапов), но использовать каталитическую систему, состоящую из конкретных компонентов; в ином случае, состоять главным образом из конкретных компонентов; или в ином случае, содержать конкретные компоненты и другие неупомянутые компоненты.
[0021] В этом описании изобретения, составы и способы, часто описываемые в терминах «включения» различных компонентов или этапов, составов и способов, также могут «состоять главным образом из» или «состоять из» различных компонентов или этапов, если не указано иное.
[0022] Термин «около» в контексте данного документа означает, что количества, размеры, составы, параметры и другие значения и характеристики не являются и не должны быть точными, но могут при желании быть приблизительными и/или большими или меньшими, отражая допуски, переводные коэффициенты, округления, ошибки измерения и тому подобное, а также другие факторы, известные специалистам в данной области техники. В общем, количество, размер, состав, параметр или другое количество или характеристика являются «примерными» или «приблизительными», независимо от того, явно или неявно они указаны. Термин «около» также охватывает количества, которые отличаются из-за различных условий равновесия для состава, получаемого из конкретной исходной смеси. Независимо от того, изменены ли термином «около», пункты формулы изобретения включают эквиваленты количествам. Термин «около» может означать в пределах 10% от сообщенного числового значения, предпочтительно в пределах 5% от сообщенного числового значения.
[0023] Хотя любые способы, приборы и материалы, подобные или эквивалентные тем, которые описаны в данном тексте, могут использоваться при практическом применении или испытании изобретения, в данном тексте описаны типичные способы, приборы и материалы.
[0024] Обратимся к фиг. 1А, на которой раскрывается система производства полиэтилена 1000. Система производства полиэтилена 1000 обычно содержит систему суспензионного циркуляционного реактора 100, испарительную камеру 200, колонну перегонки тяжелой фракции 300, колонну перегонки легкой фракции 350, продувочный сосуд 400, а также установку извлечения изобутана (i-бутана) и азота (INRU) 500, проиллюстрированную на фиг. 1 В, или, в ином случае, установку получения изобутана и азота (INRU) 501, проиллюстрированную на фиг. 1С. В описанных в данном документе системах производства полиэтилена различные компоненты системы могут быть гидравлически связаны через один или несколько трубопроводов (например, трубы, трубки, линии потока и т.д.), подходящих для транспортировки конкретного потока, например, как подробно проиллюстрировано пронумерованными потоками на фиг. 1А.
[0025] Поток реагентов 110 (также называемый сырьевым потоком) может быть отправлен в систему суспензионного циркуляционного реактора 100. Поток продукта полимеризации 120 может быть отправлен из системы суспензионного циркуляционного реактора 100 в испарительную камеру 200. Газовый поток 210 может быть отправлен из испарительной камеры 200 в колонну перегонки тяжелой фракции 300. Колонна перегонки тяжелой фракции 300 также может называться первой перегонной колонной. Поток остатков перегонки тяжелой фракции 310 и боковой поток перегонки тяжелой фракции 320 могут выходить из колонны перегонки тяжелой фракции 300. Поток промежуточных углеводородов 330 может быть выпущен из колонны перегонки тяжелой фракции 300 и направлен в колонну перегонки легкой фракции 350. Колонна перегонки легкой фракции 350 также может называться второй перегонной колонной. Поток легких углеводородов 380, боковой поток перегонки легкой фракции 370 и поток остатков перегонки легкой фракции 360, содержащий изобутан без олефинов 365, может быть выпущен из колонны перегонки легкой фракции 350. Поток полимера 220 может быть отправлен из испарительной камеры 200 в продувочный сосуд 400. Поток продувочного газа 410 может быть отправлен в продувочный сосуд 400. Поток продуваемого полимера 420, содержащий полимер 425, может быть выпущен из продувочного сосуда 400. Поток отработанного продувочного газа 430 может быть отправлен из продувочного сосуда 400 в установку получения изобутана и азота (INRU) 500. По меньшей мере, один поток 502 углеводородов, содержащий изобутан 503, и по меньшей мере один поток 506 азота, содержащий азот 507, могут выходить из установки получения изобутана и азота (INRU) 500. По меньшей мере часть изобутана 503 может быть возвращена в одну или несколько перегонных колонн. Например, по меньшей мере часть изобутана 503 может быть возвращена 504 в колонну перегонки тяжелой фракции 300, например, через поток газа 210. Часть изобутана 503 может быть возвращена 505 обратно в установку получения изобутана и азота (INRU) 500, например, в компрессор установки INRU. По меньшей мере часть азота 507 может быть возвращена 509 в продувочный сосуд 400, например, через поток продувочного газа 410. Часть азота 507 может быть возвращена 508 обратно в установку получения изобутана и азота (INRU) 500, например, в компрессор установки INRU. Установка получения изобутана и азота (INRU) 500 более подробно проиллюстрирована на фиг. 1 В, как будет более подробно описано ниже. Еще одна конфигурация INRU (например, INRU 501) более подробно проиллюстрирована на фиг. 1С, как будет более подробно описано ниже в данном документе.
[0026] Для целей описания в настоящем документе углеводород, не содержащий олефинов (например, изобутан, не содержащий олефинов), относится к углеводороду (например, изобутану), который может не содержать олефинов, в ином случае, по существу, не содержать олефинов, в ином случае, главным образом не содержать олефинов, или в ином случае, состоять или состоять главным образом из не-олефинов. Обычно олефины или алкены являются ненасыщенными углеводородами, содержащими по меньшей мере одну углерод-углеродную двойную связь. Например, олефины могут присутствовать в углеводороде, по существу не содержащем олефинов (например, изобутане, по существу не содержащем олефинов), в количестве менее чем около 10% от общей массы углеводорода, не содержащего олефинов, в ином случае, менее чем около 9%, в ином случае, менее чем около 8%, в ином случае, менее чем около 7%, в ином случае, менее чем около 6%, в ином случае, менее чем около 5%, в ином случае, менее чем около 4%, в ином случае, менее чем около 3%, в ином случае, менее чем около 2%, в ином случае, менее чем около 1,0%, в ином случае, менее чем около 0,5% или в ином случае, менее чем около 0,1%.
[0027] Обратимся к фиг. 1В, на которой раскрывается установка получения изобутана и азота (INRU) 500. Установка получения изобутана и азота (INRU) 500 обычно содержит компрессор установки INRU 525, первый блок охлаждения 550, первый блок разделения 600, опциональный первый нагреватель сырья мембранного блока 625, опциональный первый отпарной блок 650, мембранный блок 700, разделитель 730, второй блок охлаждения 750, второй блок разделения 800, опциональный второй отпарной блок 850 и установку адсорбции с переменным давлением (PSA) 900. В раскрытых в данном документе системах INRU различные компоненты системы могут быть гидравлически связаны через один или несколько трубопроводов (например, трубы, трубки, линии потока и т.д.), подходящих для транспортировки конкретного потока, например, как подробно проиллюстрировано пронумерованными потоками на фиг. 1 В.
[0028] Поток отработанного продувочного газа 430 (например, тот же самый поток отработанного продувочного газа 430, поступающий в INRU 500 на Фиг. 1А) может быть отправлен из продувочного сосуда 400 в компрессор установки INRU 525. Поток сжатого газа 526 может быть отправлен из компрессора установки INRU 525 в первый блок охлаждения 550. Первый поток охлажденного газа 560 может быть отправлен из первого блока охлаждения 550 в первый блок разделения 600. Первый поток углеводородов 610 может быть извлечен из первого блока разделения 600 и может быть опционально дополнительно обработан в опциональном первом отпарном блоке 650. Третий поток извлекаемого продувочного газа (например, третий поток азота) 670 может быть выпущен из первого отпарного блока 650. По меньшей мере, часть третьего потока извлекаемого продувочного газа 670 может быть возвращена 671 в компрессор установки INRU 525 (например, через возвратный поток 508, как проиллюстрировано на фиг. 1А). Очищенный первый поток углеводородов 660, содержащий изобутан 665, может быть выпущен из первого отпарного блока 650. По меньшей мере часть изобутана 665 может быть возвращена в одну или несколько перегонных колонн, например, через возвратный поток 504, как проиллюстрировано на фиг. 1А. Например, по меньшей мере часть изобутана 665 может быть возвращена в колонну перегонки тяжелой фракции, такую как колонна перегонки тяжелой фракции 300, например, через газовый поток 210. Сырьевой поток мембранного блока 620 может быть извлечен из первого блока разделения 600 и может быть опционально отправлен в первый нагреватель сырья мембранного блока 625. Сырьевой поток нагретого мембранного блока 621 может быть отправлен из первого нагревателя сырья мембранного блока 625 в мембранный блок (например, мембранный блок азота) 700. В ином случае, сырьевой поток мембранного блока 620 может быть отправлен из первого блока разделения 600 в мембранный блок (например, мембранный блок азота) 700 или в ином случае ненагретый поток через поток 621. Первый поток извлекаемого продувочного газа (например, первый поток азота) 720 может быть выпущен из мембранного блока 700. По меньшей мере часть первого потока извлекаемого продувочного газа 720 может быть отправлена в разделитель 730. Первая часть 735 первого потока продувочного газа (например, возвратного потока азота) может быть отправлена из разделителя 730 в компрессор установки INRU 525 (например, через возвратный поток 508, как проиллюстрировано на фиг. 1А). Вторая часть 736 потока первого продувочного газа, содержащего продувочный газ низкого давления (например, азот низкого давления) 737, может быть выпущена из разделителя 730. По меньшей мере часть продувочного газа низкого давления 737 может быть возвращена в продувочный сосуд, такой как продувочный сосуд 400, например, через поток 410 продувочного газа (например, через возвратный поток 509, как проиллюстрировано на фиг. 1А). Поток ретентата 710 может быть отправлен из мембранного блока 700 во второй блок охлаждения 750. Второй поток охлажденного газа 760 может быть отправлен из второго блока охлаждения 750 во второй блок разделения 800. Второй поток углеводородов 810 может быть извлечен из второго блока разделения 800 и может быть дополнительно обработан в опциональном втором отпарном блоке 850. Четвертый поток извлекаемого продувочного газа (например, четвертый поток азота) 870 может быть выпущен из второго отпарного блока 850. По меньшей мере часть четвертого потока извлекаемого продувочного газа 870 может быть возвращена 871 в компрессор установки ENRU 525 (например, через возвратный поток 508, как проиллюстрировано на фиг. 1А). Очищенный второй поток углеводородов 860, содержащий изобутан 865, может быть выпущен из второго отпарного блока 850. По меньшей мере часть изобутана 865 может быть возвращена в одну или несколько перегонных колонн, например, через возвратный поток 504, как проиллюстрировано на фиг. 1А. Например, по меньшей мере часть изобутана 865 может быть возвращена в колонну перегонки тяжелой фракции, такую как колонна перегонки тяжелой фракции 300, например, через газовый поток 210. Сырьевой поток установки PSA 820 может быть отправлен из второго блока разделения 800 в установку PSA 900. Второй поток извлекаемого продувочного газа (например, второй поток азота) 910, содержащий азот 915, может быть выпущен из установки PSA 900. По меньшей мере часть азота 915 может быть возвращена в продувочный сосуд, такой как продувочный сосуд 400, например, через поток продувочного газа 410 (например, через возвратный поток 509, как проиллюстрировано на фиг. 1А). Поток хвостового газа 920 может быть отправлен из установки PSA 900 в компрессор установки ENRU 525 (например, через возвратный поток 505, как проиллюстрировано на фиг. 1А).
[0029] Обратимся к фиг. 1С, на которой раскрывается альтернативная конфигурация INRU (например, INRU 501). Установка получения изобутана и азота (INRU) 501 обычно содержит компрессор установки INRU 525, первый блок 550 охлаждения, первый блок 600 разделения, опциональный первый нагреватель сырья мембранного блока 625, опциональный первый отпарной блок 650, мембранный блок 700, разделитель 730, второй блок охлаждения 750, второй блок отделения 800, опциональный второй отпарной блок 850, опциональный второй нагреватель сырья мембранного блока 825 и мембранный блок углеводородов 950. В раскрытых в данном документе системах INRU различные компоненты системы могут быть гидравлически связаны через один или несколько трубопроводов (например, трубы, трубки, линии потока и т.д.), подходящих для транспортировки конкретного потока, например, как подробно проиллюстрировано пронумерованными потоками на фиг. 1С. Если не указано иное, описание обычно перечисляемых компонентов INRU 500 на фиг. 1 В применимо к INRU 501 на фиг. 1С. Аналогичным образом, если не указано иное, ссылка на INRU или INRU 500 включает в себя альтернативную конфигурацию INRU 501, а также либо INRU 500, либо INRU 501 могут использоваться в системе производства полиэтилена 1000 и способе производства полиэтилена 2000.
[0030] Ссылаясь на фиг. 1С, сырьевой поток мембранного блока углеводородов 821 может быть извлечен из второго блока разделения 800 и может быть опционально отправлен во второй нагреватель сырья мембранного блока 825. Сырьевой поток нагретого мембранного блока углеводородов 822 может быть отправлен из второго нагревателя сырья мембранного блока 825 в мембранный блок углеводородов 950. В ином случае, сырьевой поток мембранного блока углеводородов 821 может быть отправлен из второго блока разделения 800 в мембранный блок углеводородов 950 или в противном случае ненагретый поток через поток 822. Третий поток углеводородов 970, содержащий углеводороды (например, изобутан), может быть выпущен из мембранного блока углеводородов 950. По меньшей мере часть третьего потока 970 углеводородов может быть отправлена из мембранного блока углеводородов 950 в компрессор установки ENRU 525 (например, через возвратный поток 505, как проиллюстрировано на фиг. 1А). Пятый поток извлекаемого продувочного газа (например, пятый поток азота) 960, содержащий азот 965, может быть выпущен из мембранного блока углеводородов 950. По меньшей мере часть азота 965 может быть возвращена в продувочный сосуд, такой как продувочный сосуд 400, например, через поток продувочного газа 410 (например, через возвратный поток 509, как проиллюстрировано на фиг. 1А).
[0031] Система производства полиэтилена 1000 может быть использована при производстве полиэтилена в соответствии с одним или несколькими способами производства полиэтилена, как описано в данном документе. Хотя различные этапы способов производства полиэтилена, описанных в данном документе, могут быть раскрыты или проиллюстрированы в конкретном порядке, это не должно рассматриваться как ограничение характеристик этих способов каким-либо конкретным порядком, если не указано иное.
[0032] Обратимся к фиг. 2, на которой проиллюстрирован способ производства полиэтилена 2000. Способ производства полиэтилена 2000 обычно может включать (i) опциональный этап 2100 очистки сырьевого потока; (и) этап 2200 полимеризации мономеров очищенного сырьевого потока для образования потока продукта полимеризации; (iii) этап 2300 разделения потока продукта полимеризации на поток полимера и поток газа; (iv) этап 2400 обработки газового потока в системе обработки газа (например, содержащей одну или несколько перегонных колонн); (v) этап 2500 продувания потока полимера для производства потока продуваемого полимера и потока отработанного продувочного газа; (vi) этап 2600 введения потока отработанного продувочного газа в компрессор для производства потока сжатого газа; (vii) этап 2700 введения потока сжатого газа в первый блок разделения для производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока; (viii) этап 2800 введения сырьевого потока мембранного блока в мембранный блок для производства первого потока извлекаемого продувочного газа и потока ретентата; (ix) этап 2900 введения потока ретентата во второй блок разделения для производства второго потока углеводородов и сырьевого потока блока очистки; и (х) этап 2950 введения сырьевого потока блока очистки (например, сырьевого потока установки PSA) в установку PSA для производства второго потока извлекаемого продувочного газа и потока хвостового газа, или (xi) этап 2975 введения сырьевого потока блока очистки (например, сырьевого потока мембранного блока углеводородов) в мембранный блок углеводородов для производства третьего потока углеводородов и пятого потока извлекаемого продувочного газа. Способ производства полиэтилена 2000 или его часть может быть реализована через систему производства полиэтилена 1000 (например, как проиллюстрировано на фиг. 1А). Например, этапы с 2600 по 2950 или 2975 могут быть реализованы через системы INRU 500 или 501 соответственно.
[0033] Способ производства полиэтилена 2000 обычно может включать этап 2100 очистки сырьевого потока или потока реагентов. Очистка сырьевого потока может включать отделение нежелательных соединений и элементов от сырьевого потока, содержащего этилен, для образования очищенного сырьевого потока. Очистка сырьевого потока может включать любой подходящий способ или процесс, включая неограничивающие примеры фильтрации, мембранного скрининга, взаимодействия с различными химическими веществами, абсорбции, адсорбции, перегонки(ами), или их комбинации.
[0034] Обратимся к фиг. 3, на которой проиллюстрирована система суспензионного циркуляционного реактора 101, в которой сырьевой поток 10 (например, поток 110 реагентов на фиг. 1А) может быть отправлен в очиститель 102. Сырьевой поток 10 может содержать этилен и различные другие газы, включая, в частности, метан, этан, ацетилен, пропан, пропилен, вода, азот, кислород, различные другие газообразные углеводороды, имеющие три или более атомов углерода, различные загрязнители, или их комбинации. Очиститель 102 может содержать устройство или аппарат, подходящее для очистки одного или нескольких реагирующих газов в сырьевом потоке, содержащем множество потенциально нежелательных газообразных соединений, элементов, загрязняющих веществ и тому подобное. Неограничивающие примеры подходящего очистителя 102 могут включать фильтр, мембрану, реактор, абсорбент, молекулярное сито, одну или несколько перегонных колонн или их комбинации. Очиститель 102 может быть выполнен с возможностью отделения этилена от потока, содержащего множество потенциально нежелательных газообразных соединений, элементов, загрязняющих веществ и т.п.
[0035] Очистка сырьевого потока может дать очищенный сырьевой поток 11, содержащий по существу чистые мономеры (например, по существу чистый этилен). Очищенный сырьевой поток может составлять менее чем около 25% от общей массы потока, в ином случае, менее чем около 10%, в ином случае, менее чем около 1,0% любого одного или нескольких из азота, кислорода, метана, этана, пропана, сомономеров, или их комбинации. Используемый в данном документе термин «по существу чистый этилен» относится к потоку текучей среды, содержащему по меньшей мере около 60% этилена, в ином случае по меньшей мере около 70% этилена, в ином случае по меньшей мере около 80% этилена, в ином случае по меньшей мере около 90% этилена, в ином случае по меньшей мере около 95% этилена, в ином случае по меньшей мере около 99% этилена от общей массы потока или в ином случае по меньшей мере около 99,5% этилена от общей массы потока. Сырьевой поток 11 может дополнительно содержать следовые количества этана.
[0036] Очищенный сырьевой поток может содержать сомономер, такой как ненасыщенные углеводороды, имеющие от 3 до 20 атомов углерода. Неограничивающие примеры сомономеров, которые могут присутствовать в очищенном сырьевом потоке, включают альфа-олефины, такие как, например, пропилен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 3-метил-1-бутен, 4-метил-1-пентен, 1-гептен, 1-октен, 1-нонен, 1-децен и тому подобное, или их комбинации.
[0037] Способ производства полиэтилена 2000 обычно может включать этап 2200 полимеризации мономеров очищенного сырьевого потока для образования потока продукта полимеризации. Поток продукта полимеризации может быть образован с использованием любого подходящего способа полимеризации олефинов, который может быть реализован с использованием реакторов-полимеризаторов различных типов.
[0038] Используемые в данном документе термины «реактор-полимеризатор» или «реактор» включают любой реактор-полимеризатор, способный полимеризовать олефиновые мономеры или сомономеры для получения гомополимеров или сополимеров. Такие гомополимеры и сополимеры называются смолами или полимерами. Различные типы реакторов включают реакторы, которые можно назвать газофазными, периодического действия, суспензионными, растворными, высокого давления, трубчатыми или автоклавными реакторами. Газофазные реакторы могут включать реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора или ступенчатые горизонтальные реакторы. Суспензионные реакторы могут содержать вертикальные или горизонтальные контуры. Реакторы высокого давления могут содержать автоклавные или трубчатые реакторы. В реакторах могут использоваться периодические или непрерывные процессы. В непрерывных процессах применяется периодический или непрерывный выход продукта. Кроме того, процессы могут включать частичный или полный прямой возврат непрореагировавшего мономера, непрореагировавшего сомономера, разбавителя или их комбинации для повторного использования.
[0039] Системы реакторов-полимеризаторов по настоящему изобретению могут содержать один тип реактора в системе или несколько реакторов одного или различных типов. Производство полимеров в нескольких реакторах может включать несколько этапов по меньшей мере в двух отдельных реакторах-полимеризаторах, связанных друг с другом с помощью передающих потока(ов), линии(й), аппарата(ов) (например, разделительным сосудом(ами)), устройством(ами) (например, клапан или другой механизм), или их комбинаций, что позволяет передавать полимеры, полученные в первом реакторе-полимеризаторе, во второй реактор. Требуемые условия полимеризации в одном из реакторов могут отличаться от режимов работы другого реактора(ов). В ином случае, полимеризация в нескольких реакторах может включать ручную передачу полимера из одного реактора в последующие реакторы для продолжения полимеризации. Системы с несколькими реакторами могут содержать любую комбинацию, включая, помимо прочего, несколько циркуляционных реакторов. Системы из нескольких реакторов могут содержать любую комбинацию, включая, помимо прочего, несколько циркуляционных реакторов, несколько газофазных реакторов, или комбинацию циркуляционных и газофазных реакторов. Несколько реакторов могут работать последовательно, параллельно или и тем, и другим образом вместе.
[0040] Согласно одному аспекту данного описания изобретения, система реакторов-полимеризаторов содержит по меньшей мере один суспензионный циркуляционный реактор, имеющий вертикальные или горизонтальные контуры. Мономер, разбавитель, катализатор и опционально сомономер могут непрерывно подаваться в циркуляционный реактор, при этом происходит полимеризация. Как правило, непрерывные процессы могут включать непрерывное введение мономера, опционального сомономера, катализатора и разбавителя в реактор-полимеризатор и непрерывное выведение из данного реактора суспензии, содержащей частицы полимера и разбавителя. Выходной поток реактора может быть подвержен быстрому испарению для отделения твердого полимера от жидкостей, которые содержат разбавитель, мономер, сомономер или их комбинации. Для данного этапа разделения могут быть применены различные технологии, включая, в частности, быстрое испарение, которое включает любую комбинацию подвода тепла и снижения давления; разделение с помощью вихревого воздействия в циклоне или гидроциклоне; или разделение центрифугированием.
[0041] Подходящий способ суспензионной полимеризации (также известный как способ образования частиц) раскрыт, например, в патентах США №№3,248,179, 4,501,885, 5,565,175, 5,575,979, 6,239,235, 6,262,191 и 6,833,415, каждый из которых полностью включен в данный документ посредством ссылки.
[0042] Подходящие разбавители, применяемые при суспензионной полимеризации, включают, помимо прочего, мономер и, опционально, полимеризующийся сополимер и углеводороды, которые являются жидкостями при условиях реакции. Примеры подходящих разбавителей включают, но не ограничиваются ими, углеводороды, а именно пропан, циклогексан, изобутан, n-бутан, n-пентан, изопентан, неопентан и n-гексан. Некоторые реакции полимеризации в циркуляционном реакторе могут происходить в объеме основного вещества, т.е. разбавитель не применяется.
[0043] Согласно другому аспекту данного описания изобретения реактор-полимеризатор может содержать по меньшей мере один газофазный реактор. Такие реакторы-полимеризаторы могут использовать непрерывный возвратный поток, содержащий один или несколько мономеров, непрерывно проходящих через псевдоожиженный слой катализатора в присутствии катализатора при условиях полимеризации. Возвратный поток может быть выведен из псевдоожиженного слоя катализатора и возвращен обратно в реактор. Одновременно полимерный продукт может выводиться из реактора, а для замены полимеризованного мономера вводится новый или свежий мономер. Аналогично, сополимерный продукт может быть опционально извлечен из реактора, и может быть добавлен новый или свежий сомономер для замены полимеризованного сомономера, полимеризованного мономера или их комбинаций. В некоторых конфигурациях газофазные реакторы могут использовать разбавитель, такой как изопентан. В таких газофазных реакторах может проходить процесс многоэтапной газофазной полимеризации олефинов, при котором олефины полимеризуются в газовой фазе в по меньшей мере двух независимых зонах газофазной полимеризации во время подачи полимера, содержащего катализатор, образованного в первой зоне полимеризации, во вторую зону полимеризации. Газофазные реакторы раскрыты в патентах США №№5,352,749, 4,588,790, 5,436,304, каждый из которых полностью включен в данный документ посредством ссылки.
[0044] Согласно еще одному аспекту этого описания реактор-полимеризатор высокого давления может содержать трубчатый реактор или автоклавный реактор. Трубчатые реакторы, автоклавные реакторы или оба вместе могут иметь несколько зон, в которые может быть добавлен свежий мономер (опционально, сомономер) или каталитическая система полимеризации. Мономер (опционально, сомономер) может быть увлечен потоком инертной плотной текучей среды (значительно выше критической точки при таких высоких давлениях) и введен в реактор (обычно вводится в нескольких местах в реакторе). Компоненты каталитической системы полимеризации могут быть захвачены сырьевым потоком мономера, введены как жидкости или сверхкритические текучие среды непосредственно в реактор, или и то, и другое вместе. Потоки текучей среды могут быть смешаны в реакторе для инициирования и поддержания полимеризации. Для получения оптимальных условий реакции полимеризации соответствующим образом применяются тепло и давление.
[0045] В соответствии с еще одним аспектом этого изобретения реактор-полимеризатор может содержать реактор-полимеризатор раствора, при этом мономер (в некоторых случаях сомономер) может контактировать с каталитическим составом при помощи подходящего перемешивания или других средств. Может применяться носитель, содержащий инертный органический разбавитель или избыточный мономер (опционально, сомономер). При необходимости мономер и/или опциональный сомономер можно привести в паровой фазе в контакт с продуктом каталитической реакции в присутствии или отсутствии жидкого материала. Зона полимеризации поддерживается при температурах и давлениях, которые приведут к образованию раствора полимера в реакционной среде. Для обеспечения лучшего контроля температуры и поддержания однородности полимеризационных смесей по всей зоне полимеризации применяют перемешивание. Для рассеивания экзотермического тепла полимеризации применяются надлежащие средства.
[0046] Реакторы-полимеризаторы, подходящие для раскрытых систем и способов, могут дополнительно содержать любую комбинацию по меньшей мере одной системы подачи сырья, по меньшей мере одной системы подачи катализатора или компонентов катализатора и по меньшей мере одной системы извлечения полимера. Подходящие системы реакторов могут дополнительно содержать системы для очистки исходного сырья, хранения и получения катализатора, экструзии, охлаждения реактора, извлечения полимера, фракционирования, возврата, хранения, выгрузки, лабораторного анализа и технологического контроля.
[0047] Условия (например, условия полимеризации), которые контролируются для эффективности полимеризации и для обеспечения желаемых свойств смолы, включают температуру; давление; тип катализатора или сокатализатора, количество катализатора или сокатализатора или и то, и другое вместе; концентрации различных реагентов; парциальные давления различных реагентов; или их комбинации.
[0048] Температура полимеризации может влиять на производительность катализатора, молекулярную массу полимера и распределение молекулярной массы. Подходящая температура полимеризации представляет собой любую температуру ниже температуры деполимеризации согласно уравнению свободной энергии Гиббса. Температура полимеризации может иметь в качестве верхнего предела температуру, при которой мономер (например, этилен) начинает разлагаться. Как будет понятно специалисту в данной области техники и с помощью этого описания изобретения, температуры разложения мономера зависят от давления. Температура полимеризации может составлять от около 60°С до около 350°С, в ином случае, от около 60°С до около 280°С, или, в ином случае, от около 70°С до около 110°С, в зависимости от типа реактора-полимеризатора.
[0049] Подходящие давления будут также варьироваться в зависимости от реактора и типа полимеризации. Манометрическое давление жидкофазной полимеризации в циркуляционном реакторе обычно составляет менее чем около 1000 фунтов на кв. дюйм (6,9 мегапаскаль (МПа)). Манометрическое давление для газофазной полимеризации обычно составляет от около 200 фунтов на кв. дюйм (1,4 МПа) до 700 фунтов на кв. дюйм (4,8 МПа). Полимеризация под высоким давлением в трубчатых или автоклавных реакторах обычно проходит при манометрическом давлении от около 10000 фунтов на кв. дюйм (68,9 МПа) до около 50000 фунтов на кв. дюйм (344,7 МПа). Реакторы-полимеризаторы также работают в зоне сверхкритических параметров, имеющих место, как правило, при более высоких температурах и давлениях. Работа выше критической точки диаграммы давления/температуры (сверхкритическая фаза) может давать преимущества. В одном аспекте, полимеризация может происходить в среде, имеющей подходящую комбинацию температуры и давления. Например, полимеризация может происходить при манометрическом давлении в пределах от около 550 фунтов на кв. дюйм (3,8 МПа) до около 650 фунтов на кв. дюйм (4,5 МПа) или, в ином случае, от около 600 фунтов на кв. дюйм (4,1 МПа) до около 625 фунтов на кв. дюйм (4,3 МПа) и температуре в пределах от около 170°F (77°С) до около 230°F (110°С) или, в ином случае, от около 195°F (91°С) до около 220°F (104°С).
[0050] Концентрацию различных реагентов можно регулировать для производства смол с определенными физическими и механическими свойствами. Предлагаемый конечный продукт, который будет образован полимером, и способ образования этого продукта определяют желаемые свойства полимеров. Механические свойства включают испытания на растяжение, изгиб, удар, ползучесть, релаксацию напряжения и твердость. Физические свойства включают плотность, молекулярную массу, молекулярно-массовое распределение, температуру плавления, температуру стеклования, температуру кристаллизации расплава, плотность, стереорегулярность, рост трещин, короткоцепную разветвленность, длинноцепную разветвленность и реологические параметры.
[0051] Концентрации, парциальные давления или и то, и другое вместе мономера, сомономера, водорода, сокатализатора, модификаторов и доноров электронов важны для получения этих свойств полимеров. Сомономер можно использовать для регулирования плотности продукта. Водород можно использовать для регулирования молекулярной массы продукта. Сокатализаторы могут быть использованы для алкилирования, удаления токсичных соединений и контроля молекулярной массы. Модификаторы можно использовать для регулирования свойств продукта, а доноры электронов влияют на стереорегулярность, распределение молекулярной массы, молекулярную массу или их комбинации. Кроме того, концентрация токсичных соединений сведена к минимуму, поскольку токсичные соединения влияют на реакции и свойства продукта.
4
5
5
2
2
3
2
3
2
[0052] Может быть использована любая подходящая каталитическая система полимеризации. Подходящая каталитическая система полимеризации может содержать катализатор и, опционально, сокатализатор (например, алюминийорганическое соединение), ускоритель или и то, и другое вместе. В некоторых аспектах, каталитическая система может содержать активатор (например, активатор-носитель). Неограничивающие примеры подходящих каталитических систем включают, но не ограничиваются ими, одноцентровые или двухцентровые катализаторы, такие как катализаторы Циглера-Натта, катализаторы Циглера, хромовые катализаторы, хром-оксидные катализаторы, хром-кремниевые катализаторы, хром-титановые катализаторы, хромоценовые катализаторы, металлоценовые катализаторы, никелевые катализаторы или их комбинации. Подходящие металлоценовые катализаторы для использования в описанных в данном документе системах могут представлять собой любой обычный или нетрадиционный металлоценовый катализатор. Используемый в данном документе термин «металлоцен» используется для обозначения всех каталитически активных металлов: η-лигандных комплексов, в которых металл образует комплекс с одним, двумя или более η-лигандами с открытой или замкнутой цепью. Использование мостиковых бис-η-лигандных металлоценов, одиночных η-лигандных «полуметаллоценов» и мостиковых η-σ-лигандных «скорпионатных» металлоценов является предпочтительным в соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения. Металл в таких комплексах предпочтительно представляет собой металл группы 4А, 5А, 6А, 7А или 8А или лантаноид или актинид периодической таблицы элементов, особенно металл группы 4А, 5А или 6А, более конкретно Zr, Hf или Ti. Указанный η-лиганд предпочтительно содержит η или η с открытой цепью или η-циклопентадиенильное кольцо, опционально с кольцевым или цепным углеродом, замещенным гетероатомом (например, N, В, S или Р), опционально замещенным заместителем с боковыми или сочлененными кольцами и опционально соединенным мостиком (например, мостиком с 1-4 атомами, таким как (СН), С(СН) или Si(CH)) с другим опционально замещенным гомо- или гетероциклическим циклопентадиенильным кольцом. Заместители кольца могут быть, например, галоатомами или алкильными группами, опционально с атомами углерода, замещенными гетероатомами, такими как О, N и Si, особенно Si и О, и опционально замещенными моно- или полициклическими группами, такими как фенильные или нафтильные группы. Каталитические системы, подходящие для использования в настоящем изобретении, описаны, например, в патентах США №№7,163,906; 7,619,047; 7,790,820; 7,960,487; 8,138,113; 8,207,280; 8,268,944; 8,450,436; и 9,181,372; каждый из которых полностью включен в данный документ посредством ссылки.
[0053] В аспекте настоящего описания изобретения каталитическая система может содержать активатор. Активатор может представлять собой активатор-носитель на основе твердого оксида, химически обработанный твердый оксид, глинистый минерал, столбчатую глину, отслаивающуюся глину, отслаивающуюся глину, желатинизированную в другую оксидную матрицу, слоистый силикатный минерал, неслоистый силикатный минерал, слоистый алюмосиликатный минерал, неслоистый алюмосиликатный минерал, алюмоксан, алюмоксан на подложке, ионизирующее ионное соединение, борорганическое соединение или любую их комбинацию. Термины «химически обработанный твердый оксид», «твердооксидный активатор-носитель», «кислотный активатор-носитель», «активатор-носитель», «обработанное твердое оксидное соединение» и тому подобное, применяются в данном тексте для обозначения твердого неорганического оксида с относительно высокой пористостью, который проявляет кислотность по Льюису или кислотность по Бренстеду, и который был обработан электроноакцепторным компонентом, как правило, анионом, и был прокален. Электроноакцепторный компонент, в целом, представляет собой исходное соединение с электроноакцепторным анионом. Следовательно, реагент химически обработанного твердого оксида содержит прокаленный продукт контактирования по меньшей мере одного реагента твердого оксида с по меньшей мере одним исходным реагентом с электроноакцепторным анионом. Как правило, химически обработанный твердый оксид содержит по меньшей мере одно ионизирующее кислотное твердое оксидное соединение. Термины «носитель» и «активатор-носитель» не подразумевают, что эти компоненты являются инертными, и такие компоненты не следует рассматривать как инертный компонент каталитического состава.
[0054] Мономеры в сырьевом потоке (например, очищенный сырьевой поток 11) могут полимеризироваться в присутствии каталитической системы. Полимеризация мономеров очищенного сырьевого потока может включать проведение реакции полимеризации между множеством мономеров путем контактирования мономера или мономеров с каталитической системой в условиях, подходящих для образования полимера. Полимеризация сомономеров очищенного сырьевого потока может включать проведение реакции полимеризации между множеством сомономеров путем контактирования мономера или мономеров с каталитической системой в условиях, подходящих для образования сополимера.
[0055] В одном аспекте этого описания изобретения, этап 2200 полимеризации мономеров очищенного сырьевого потока для образования потока продукта полимеризации может быть выполнен с использованием системы суспензионного циркуляционного реактора (например, системы суспензионного циркуляционного реактора 100 на фиг. 1), такой, как например, система суспензионного циркуляционного реактора 101, проиллюстрированная на фиг. 3. Система суспензионного циркуляционного реактора 101 обычно содержит очиститель 102, первый реактор 104 и опциональный второй реактор 106. В раскрытой в данном документе системе суспензионного циркуляционного реактора различные компоненты системы могут быть гидравлически связаны через один или несколько трубопроводов (например, трубы, трубки, линии потока и т.д.), подходящих для транспортировки конкретного потока, например, как подробно проиллюстрировано пронумерованными потоками на фиг. 3.
[0056] Очищенный сырьевой поток 11 может быть отправлен из очистителя 102 в один или несколько реакторов (например, первый реактор 104, второй реактор 106). Когда система суспензионного циркуляционного реактора содержит два или более реакторов, поток реактора средней полимеризации 15 может быть отправлен из первого реактора 104 во второй реактор 106. Водород может быть введен в первый реактор 104, второй реактор 106 или оба вместе. Водород может быть введен во второй реактор 106 в потоке 21. Поток продукта полимеризации (например, поток продукта полимеризации 121 на фиг. 3, поток продукта полимеризации 120 на фиг. 1) может быть выпущен из первого реактора 104, второго реактора 106 или обоих вместе.
[0057] Как проиллюстрировано на фиг. 3, полимеризация мономеров очищенного сырьевого потока может включать направление очищенного сырьевого потока 11 в один или несколько реакторов-полимеризаторов 104, 106. Полимеризация мономеров потока реактора средней полимеризации 15 может включать направление потока реактора средней полимеризации 15 в реактор(ы)-полимеризатор(ы) 106. Как проиллюстрировано на фиг. 3, полимеризация мономеров потока реактора средней полимеризации 15 может включать направление потока реактора средней полимеризации 15 из реактора(ов)-полимеризатора(ов) 104 в реактор(ы)-полимеризатор(ы) 106.
[0058] Реакторы-полимеризаторы 104, 106 могут содержать любой сосуд или комбинацию сосудов, соответствующим образом выполненных с возможностью предоставления среды для химической реакции (например, контактной зоны) между мономерами (например, этиленом), полимерами (например, «активной» или растущей полимерной цепью) или и то, и другое, и опционально сомономерами, сополимерами или и тем, и другим вместе в присутствии катализатора для производства полимера (например, полиэтиленового полимера), сополимера или и того, и другого вместе. Хотя на фиг. 3 проиллюстрирована система производства полиэтилена, имеющая два последовательно соединенных реактора, специалист в данной области техники, рассматривающий это изобретение, поймет, что можно использовать один реактор, в ином случае, любое подходящее количество реакторов, конфигурацию реакторов или и то, и другое вместе.
[0059] Как проиллюстрировано на фиг. 3, производство полимеров в нескольких реакторах может включать по меньшей мере два реактора-полимеризатора 104, 106, соединенных друг с другом одним или несколькими устройствами или аппаратами (например, клапан, клапан непрерывного отбора, механизм непрерывного отбора). Как проиллюстрировано на фиг. 3, производство полимеров в нескольких реакторах может включать по меньшей мере два реактора-полимеризатора 104, 106, соединенных друг с другом по одному или нескольким потокам или линиям (например, поток реактора средней полимеризации 15). Производство полимеров в нескольких реакторах может включать по меньшей мере два реактора полимеризатора 104, 106, соединенных друг с другом одним или несколькими сепараторами (например, испарительными камерами).
[0060] Полимеризация мономеров может включать введение подходящей каталитической системы в первый реактор 104, второй реактор 106 или и то, и другое вместе, соответственно, для образования суспензии. В ином случае, подходящая каталитическая система может находиться в первом реакторе 104, втором реакторе 106 или и в первом, и во втором вместе, соответственно.
[0061] Как описано выше, полимеризация мономеров может включать селективное манипулирование одним или несколькими условиями реакции полимеризации для производства данного полимерного продукта, для производства полимерного продукта, имеющего одно или несколько необходимых свойств, для достижения желаемой эффективности, для достижения желаемого выхода, и тому подобного, или их комбинации. Полимеризация мономеров очищенного сырьевого потока 11 может включать регулирование одного или нескольких условий реакции полимеризации.
[0062] Полимеризация мономеров может включать поддержание подходящей температуры, давления, парциального давления(ий) или их комбинаций во время реакции полимеризации; в ином случае, циклическое переключение между рядом подходящих температур, давлений, парциального давления(ей) или их комбинаций во время реакции полимеризации.
[0063] Полимеризация мономеров может включать полимеризацию сомономеров в одном или нескольких реакторах-полимеризаторах 104, 106. Полимеризация мономеров может включать введение этиленового мономера, сомономера или и того, и другого вместе в реактор-полимеризатор 106.
[0064] Полимеризация мономеров может включать введение водорода в один или несколько реакторов 104 и 106. Например, на фиг. 3 проиллюстрировано, что водород может быть введен в реактор 106 через поток 21. Количество водорода, вводимого в реактор 106, можно регулировать так, чтобы в разбавителе получалось молярное отношение водорода к этилену от 0,001 до 0,1. Это молярное отношение может быть по меньшей мере 0,004 в реакторе 106, и в некоторых случаях это молярное отношение не может превышать 0,05. Отношение концентрации водорода в разбавителе в реакторе 104 к концентрации реактора-полимеризатора водорода 106 может составлять по меньшей мере 20, в ином случае, по меньшей мере 30, в ином случае, по меньшей мере 40, в ином случае, не более чем 300 или, в ином случае, не более чем 200. Подходящие способы и системы контроля концентрации водорода раскрыты в патенте США №6,225,421, который полностью включен в данный документ посредством ссылки.
[0065] Полимеризация мономеров может включать циркуляцию, течение, циклическое изменение, смешивание, перемешивание, или их комбинации, указанных мономеров (опционально, сомономеров), каталитической системы, суспензии в реакторах 104, 106, суспензии между реакторами 104, 106 или их комбинаций. При циркуляции мономеров (опционально, сомономеров), каталитической системы, суспензии или их комбинаций циркуляция может осуществляться со скоростью (например, скоростью суспензии) от около 1 м/с до около 30 м/с, в ином случае, от около 2 м/с до 17 м/с или, в ином случае, от 3 м/с до 15 м/с.
[0066] Полимеризация мономеров может включать конфигурирование реакторов 104, 106 для производства унимодальной смолы. В данном документе «модальность» полимерной смолы относится к форме ее кривой молекулярно-массового распределения, то есть к появлению графика массовой доли полимера в зависимости от ее молекулярной массы. Массовая доля полимера относится к массовой доле молекул данного размера. Полимер, имеющий кривую молекулярно-массового распределения, показывающую один пик, можно назвать унимодальным полимером, полимер, имеющий кривую, показывающую два различных пика, можно назвать бимодальным полимером, полимер, имеющий кривую, показывающую три различных пика, можно назвать тримодальным полимером и т.д.
3
3
3
3
3
3
3
[0067] Полимеризация мономеров может включать конфигурацию реакторов 104, 106 для производства многомодального (например, бимодального) полимера (например, полиэтилена). Например, полученный полимер может содержать как полиэтиленовый полимер с относительно высокой молекулярной массой, низкой плотностью (HMWLD), так и полиэтиленовый полимер с относительно низкой молекулярной массой, высокой плотностью (LMWHD). Например, различные типы подходящих полимеров могут быть охарактеризованы как имеющие различные плотности. Например, полимер I типа можно охарактеризовать как имеющий плотность в пределах от около 0,910 г/см до 0,925 г/см, в ином случае, полимер II типа можно охарактеризовать как имеющий плотность от около 0,926 г/см до около 0,940 г/см, в ином случае, полимер III типа можно охарактеризовать как имеющий плотность от около 0,941 г/см до около 0,959 г/см, в ином случае, полимер IV типа можно охарактеризовать как имеющий плотность более чем около 0,960 г/см.
[0068] Как проиллюстрировано на фиг. 3, полимеризация мономеров очищенного сырьевого потока 11 может дать поток продукта полимеризации 121. Поток продукта полимеризации 121 (например, поток продукта полимеризации 120 на фиг. 1) обычно может содержать различные твердые вещества, полутвердые, летучие и нелетучие жидкости, газы и их комбинации. Полимеризация мономеров очищенного сырьевого потока 11 может давать поток продукта полимеризации 121, обычно содержащий непрореагировавший мономер (например, этилен), опциональный непрореагировавший сомономер, побочные продукты (например, этан, который может быть побочным продуктом этаном, образованным из этилена и водорода) и продукт полимеризации (например, полимер и, опционально, сополимер). Используемый в данном документе термин «непрореагировавший мономер», например этилен, относится к мономеру, который был введен в реактор-полимеризатор во время реакции полимеризации, но не был включен в полимер. Используемый в данном документе термин «непрореагировавший сомономер» относится к сомономеру, который был введен в реактор-полимеризатор во время реакции полимеризации, но не был включен в полимер. Твердые вещества, жидкости или и то, и другое вместе из потока продукта полимеризации 121 могут содержать полимерный продукт (например, полиэтиленовый полимер), часто называемый на этом этапе способа производства полиэтилена «полимерной пылью». Газы потока продукта полимеризации 121 могут содержать непрореагировавшие газообразные реагенты-мономеры или опциональные сомономеры (например, непрореагировавшие этиленовые мономеры, непрореагировавшие сомономеры), газообразные отходы, газообразные загрязнители или их комбинации.
[0069] Поток продукта полимеризации 121 может содержать водород, азот, метан, этилен, этан, пропилен, пропан, бутан, 1-бутен, изобутан, пентан, гексан, 1-гексен и более тяжелые углеводороды. Этилен может присутствовать в пределах от около 0,1% до около 15%, в ином случае, от около 1,5% до около 5% или, в ином случае, от около 2% до около 4% от общего веса потока продукта полимеризации. Этан может присутствовать в пределах от около 0,001% до около 4% или, в ином случае, от около 0,2% до около 0,5% от общего веса потока продукта полимеризации. Изобутан может присутствовать в пределах от около 80% до около 98%, в ином случае, от около 92% до около 96% или, в ином случае, около 95% от общего веса потока продукта полимеризации.
[0070] Способ производства полиэтилена 2000 обычно может включать этап 2300 разделения потока продукта полимеризации на поток полимера и поток газа. Разделение продукта полимеризации на поток полимера и поток газа обычно может включать удаление газов из жидкостей, твердых веществ (например, полимерной пыли) или и того, и другого вместе из них любым подходящим способом.
[0071] Как проиллюстрировано на фиг. 1, разделение продукта полимеризации на поток полимера и поток газа может включать направление потока продукта полимеризации 120 в сепаратор (например, в испарительную камеру 200). Поток продукта полимеризации 120 может содержать по меньшей мере часть потока продукта полимеризации 121, выходящего из второго реактора 106. Поток продукта полимеризации 120 может содержать по меньшей мере часть потока реактора средней полимеризации 15, выходящего из первого реактора 104. Поток продукта полимеризации 120 может содержать по меньшей мере часть потока продукта полимеризации 121 и по меньшей мере часть потока реактора средней полимеризации 15.
[0072] Сепаратор, такой как испарительная камера 200, может быть выполнен с возможностью разделения потока (например, потока продукта полимеризации 120, содержащего полиэтилен) на газы, жидкости, твердые вещества или их комбинации.
[0073] Сепаратор для разделения потока продукта полимеризации на поток полимера и поток газа может содержать парожидкостный сепаратор. Как будет понятно специалисту в данной области техники, и с помощью этого описания, твердые частицы потока продукта полимеризации (например, полимерной пыли) суспендируют в жидкостях потока продукта полимеризации, и парожидкостный сепаратор обычно будет отделять твердые вещества и жидкость в одной суспензионной фазе от газов потока полимеризации. Неограничивающие примеры сепараторов, подходящих для использования в настоящем описании, включают адсорбционную колонну с неподвижным слоем, испарительный сосуд, фильтр, мембрану, реактор, абсорбент, адсорбент, молекулярное сито или их комбинации.
[0074] Сепаратор может представлять собой испарительный сосуд (например, испарительную камеру 200). Не желая ограничиваться теорией, отмечаем, что такой испарительный сосуд может содержать сосуд, выполненный с возможностью испарения, удаления или же и того, и другого компонентов с низким давлением пара из высокотемпературной жидкости, жидкости высокого давления или жидкости высокой температуры и текучей среды высокого давления. Сепаратор для разделения продукта полимеризации на поток полимера и поток газа может быть выполнен так, что входящий поток может быть разделен на поток жидкости (например, поток конденсата) и поток газа (например, пара). Поток жидкости может содержать продукт реакции (например, полиэтилен, часто называемый «полимерной пылью»). Поток жидкости может представлять собой поток остатков. Поток газа или пара может содержать летучие растворители, газообразные, непрореагировавшие мономеры, непрореагировавшие опциональные сомономеры, отходящие газы (вторичные продукты реакции, такие как загрязняющие вещества и тому подобное) или их комбинации. Поток газа может быть верхним потоком.
[0075] Сепаратор для разделения продукта полимеризации на поток полимера и поток газа может быть выполнен таким образом, что поток продукта полимеризации подвергается быстрому испарению при нагревании, снижении давления или при том, и другом вместе, поэтому энтальпия потока продукта полимеризации увеличивается. Это может быть выполнено с помощью нагревателя, нагревателя испарительной линии, различных других операций, широко известных в данной области техники, или их комбинаций. Например, нагреватель испарительной линии, содержащий двойную трубу, может обмениваться теплом с помощью горячей воды или пара. Такой нагреватель испарительной линии может увеличить температуру потока, одновременно уменьшая его давление.
[0076] Разделение потока продукта полимеризации на поток полимера и поток газа может включать перегонку, парообразование, испарение, фильтрацию, мембранный скрининг, центрифугирование, поглощение, адсорбцию или их комбинации, продукта полимеризации. Как проиллюстрировано на фиг. 1, разделение потока продукта полимеризации на поток полимера и поток газа дает поток газа 210 и поток полимера 220 (например, полиэтиленовый полимер, сополимер).
[0077] Газовый поток 210 может содержать непрореагировавший мономер (например, непрореагировавший этиленовый мономер), опциональный непрореагировавший сомономер и различные газы. Газовый поток 210 может содержать нетвердые компоненты потока продукта полимеризации 120 в паровой фазе. Газовый поток 210 может содержать водород, азот, метан, этилен, этан, пропилен, пропан, бутан, изобутан, пентан, гексан, 1-гексен, более тяжелые углеводороды или их комбинации. Газовый поток 210 может дополнительно содержать следовые количества кислорода. Этилен может присутствовать в пределах от около 0,1% до около 15%, в ином случае, от около 1,5% до около 5% или, в ином случае, от около 2% до около 4% от общей массы потока газа. Этан может присутствовать в пределах от около 0,001% до около 4% или, в ином случае, от около 0,2% до около 0,5% от общей массы газового потока. Изобутан может присутствовать в пределах от около 80% до около 98%, в ином случае, от около 92% до около 96% или, в ином случае, около 95% от общей массы газового потока.
[0078] Поток реактора средней полимеризации 15 можно обрабатывать аналогично потоку продукта полимеризации 121, причем поток реактора средней полимеризации 15 можно разделить на поток полимера средней полимеризации и поток газа средней полимеризации. Поток полимера средней полимеризации может быть отправлен во второй реактор 106; обработан способом, подобным потоку полимера 220, как будет описано более подробно далее в данном документе; отправлен в продувочный сосуд 400, например, через поток полимера 220; или использованы их комбинации. Поток газа средней полимеризации может быть обработан способом, аналогичным для потока газа 210, как будет описано более подробно далее в данном документе; может быть отправлен в колонну перегонки тяжелой фракции 300, например, через газовый поток 210; или и то, и другое вместе.
[0079] Способ производства полиэтилена 2000 обычно может включать этап 2400 обработки газового потока в одной или нескольких перегонных колоннах. Обработка газового потока 210 может включать отделение по меньшей мере одного газообразного компонента от газового потока. Хотя этап обработки газового потока будет подробно обсуждаться в контексте двух перегонных колонн, используемых для такой обработки газового потока, следует понимать, что для обработки газового потока может использоваться любое подходящее количество перегонных колонн, как, например, одна, две, три, четыре, пять или более перегонных колонн.
[0080] Отделение по меньшей мере одного газообразного компонента от газового потока может включать перегонку газового потока (например, газового потока 210) за один этап, чтобы позволить по меньшей мере одному газообразному компоненту отделиться от других газообразных компонентов в зависимости от температуры(температур) кипения. Отделение по меньшей мере одного газообразного компонента от потока газа может включать перегонку потока газа в поток легких углеводородов, содержащий этилен, этан, опционально водород или их комбинации. Отделение по меньшей мере одного газообразного компонента от газового потока может включать сбор гексана, гексена, опционально изобутана или их комбинации в потоке остатков перегонки. В ином случае, отделение по меньшей мере одного газообразного компонента из газового потока может включать сбор изобутана из бокового потока перегонной колонны, потока остатков перегонной колонны или и то, и другое вместе.
[0081] Как изображено на фиг. 1, перегонные колонны 300 и 350 могут быть выполнены с возможностью отделения по меньшей мере одного газообразного компонента от газового потока (например, газового потока 210). Обработка газового потока 210 в одной или нескольких перегонных колоннах может дать несколько углеводородных фракций. Газовый поток 210 может быть отправлен в колонну перегонки тяжелой фракции 300. Газовый поток 210 может быть отогнан в колонне перегонки тяжелой фракции 300 для образования потока промежуточных углеводородов 330, который может быть отправлен в колонну перегонки легкой фракции 350. Неперегнанные компоненты в колонне перегонки тяжелой фракции 300 могут выходить из колонны перегонки тяжелой фракции 300 в поток остатка перегонки тяжелой фракции 310. Боковой поток перегонки тяжелой фракции 320 может опционально выходить из колонны перегонки тяжелой фракции 300.
4
4
3
4
[0082] Поток промежуточных углеводородов 330 можно охарактеризовать как содержащий, в ином случае, содержащий по существу, в ином случае, состоящий главным образом из, в ином случае, состоящий из С и более легких углеводородов (например, бутана, изобутана, пропана, этана или метана) и легких газов (например, азота). Так, например, С и более легкие углеводороды и газы могут присутствовать в потоке промежуточных углеводородов 330 в количестве от около 80% до около 100% от общего веса потока промежуточных углеводородов, в ином случае, от около 90% до около 99,999999%, в ином случае, от около 99% до около 99,9999%, в ином случае, С и более тяжелые углеводороды могут присутствовать в потоке промежуточных углеводородов 330 в количестве от около 0% до около 20% от общего веса потока промежуточных углеводородов, в ином случае, от около 10% до около 0,000001%, в ином случае, от около 1,0% до около 0,0001%. Также, например, по меньшей мере 90% по массе С и более легких углеводородов и газов в газовом потоке 210 могут присутствовать в потоке промежуточных углеводородов 330, в ином случае по меньшей мере 98%, в ином случае по меньшей мере 99%.
6
6
[0083] Поток остатков перегонки тяжелой фракции 310 можно охарактеризовать как содержащий С и тяжелые компоненты, при этом тяжелые компоненты могут содержать алканы, то есть алканы, больше чем гексан (например, гептан, другие крупные алканы или и то, и другое). Углеводороды, отличные от С, и тяжелые алканы могут присутствовать в потоке 310 остатков перегонки тяжелой фракции в количестве менее чем около 15%, в ином случае, менее чем около 10%, в ином случае, менее чем около 5% от общего веса перегонки потока остатков тяжелой фракции 310. В одном аспекте поток остатков перегонки тяжелой фракции 310 может быть направлен на дополнительные этапы или способы обработки или, в ином случае, они могут не использоваться, в зависимости от ситуации. В одном аспекте поток остатков перегонки тяжелой фракции 310 может сжигаться.
[0084] Боковой поток перегонки тяжелой фракции 320 можно охарактеризовать как содержащий гексен. Например, гексен может присутствовать в боковом потоке перегонки тяжелой фракции 320 в количестве от около 20% до около 98% от общей массы потока перегонки тяжелой фракции 320, в ином случае, от около 40% до около 95% или, в ином случае, от около 50% до около 95%.
[0085] Боковой поток перегонки тяжелой фракции 320 может быть повторно использован в технологическом процессе. Возврат бокового потока перегонки тяжелой фракции 320 для повторного использования в технологическом процессе может включать направление (например, с помощью подходящего насоса или компрессора) бокового потока тяжелой фракции 320 обратно в один или несколько компонентов системы производства полиэтилена 1000, введение бокового потока перегонки тяжелой фракции 320 в один или несколько компонентов системы производства полиэтилена 1000 или и то, и другое вместе; например, в систему суспензионного циркуляционного реактора 100 для повторного использования в реакции полимеризации. Возврат бокового потока перегонки тяжелой фракции 320 может обеспечить эффективные средства, экономически эффективные средства или то, и другое подачи гексена для реализации способа реакции полимеризации. По меньшей мере часть гексена бокового потока перегонки тяжелой фракции 320 может быть использована в реакции полимеризации в качестве, например, сомономера в реакции. В ином случае, по меньшей мере часть бокового потока перегонки тяжелой фракции 320 может быть направлена на хранение для последующего использования в реакции полимеризации или использована в любом другом подходящем процессе. Как будет понятно специалисту в данной области техники, и с помощью этого описания изобретения по меньшей мере часть гексена может быть возвращена обратно в реактор, когда реактор выполняет реакцию полимеризации с участием гексена в качестве сомономера. Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области техники, и с помощью этого описания изобретения по меньшей мере часть гексена может храниться, когда реактор выполняет реакцию полимеризации в отсутствие гексена.
[0086] По меньшей мере поток остатков перегонки тяжелой фракции 310, поток остатков перегонки тяжелой фракции 320 или и то, и другое могут быть возвращены в колонну перегонки тяжелой фракции 300. Например, по меньшей мере часть потока остатков перегонки тяжелой фракции 310, бокового потока перегонки тяжелой фракции 320 или и того, и другого может быть направлена через ребойлер в колонну перегонки тяжелой фракции 300 для дополнительной обработки.
[0087] Колонна перегонки тяжелой фракции 300 может быть снабжена одним или несколькими входами и по меньшей мере двумя выходами. Колонна перегонки тяжелой фракции 300 может работать при подходящих температуре и давлении, например, которые могут быть подходящими для достижения разделения компонентов газового потока 210. Например, колонна перегонки тяжелой фракции 300 может работать при температуре в пределах от около 15°С до около 233°С, в ином случае, от около 20°С до около 200°С, в ином случае, от около 20°С до около 180°С; давление в пределах от около 14,7 фунтов на квадратный дюйм (фунтов на кв. дюйм) до около 527,9 фунтов на кв. дюйм, в ином случае, от около 15,7 фунтов на кв. дюйм до около 348 фунтов на кв. дюйм, в ином случае, от около 85 фунтов на кв. дюйм до около 290 фунтов на кв. дюйм; или же и то, и другое вместе. Колонна перегонки тяжелой фракции 300 может быть выполнена, определена по размеру или и то, и другое вместе для обеспечения разделения подходящего объема газов (например, потока газа дегазации). Как будет понятно специалисту в данной области техники при рассмотрении этого описания изобретения, газовый поток 210 может оставаться, находиться или и то, и другое в колонне перегонки тяжелой фракции 300 в течение любого подходящего периода времени, например периода времени, который может быть необходим для обеспечения достаточного разделения компонентов в колонне перегонки тяжелой фракции 300.
[0088] Газовый поток 210 может быть введен в колонну перегонки тяжелой фракции 300 без этапа сжатия, то есть без сжатия газового потока 210 после того, как он выпущен из испарительной камеры 200 и перед его введением в колонну перегонки тяжелой фракции 300. В ином случае, поток газа 210 может быть введен в колонну перегонки тяжелой фракции 300 при по существу таком же давлении, что и давление на выходе испарительной камеры 200 (например, при абсолютном давлении от около 14,7 фунтов на кв. дюйм до около 527,9 фунтов на кв. дюйм, в ином случае, от около 15,7 фунтов на кв. дюйм до около 348 фунтов на кв. дюйм, в ином случае, от около 85 фунтов на кв. дюйм до около 290 фунтов на кв. дюйм на выходе из испарительной камеры 200). В ином случае газовый поток 210 может быть введен в колонну перегонки тяжелой фракции 300 без этапа значительного сжатия. Газовый поток 210 может быть введен в колонну перегонки тяжелой фракции 300 при давлении в пределах от около 25 фунтов/кв. дюйм меньше, чем давление, при котором газовый поток 210 был выпущен из испарительной камеры 200, до около 25 фунтов/кв. дюйм больше, чем давление, при котором газовый поток 210 был выпущен из испарительной камеры 200, в ином случае, от около 15 фунтов на кв. дюйм меньше, чем давление, при котором газовый поток 210 был выпущен из испарительной камеры 200, до около 15 фунтов на кв. дюйм больше, чем давление, при котором газовый поток 210 был выпущен из испарительной камеры 200, в ином случае, от около 5 фунтов на кв. дюйм меньше, чем давление, при котором газовый поток 210 был выпущен из испарительной камеры 200, до около 5 фунтов/кв. дюйм больше, чем давление, при котором газовый поток 210 был выпущен из испарительной камеры 200. Газовый поток 210 может быть введен в колонну перегонки тяжелой фракции 300 под абсолютным давлением в диапазоне от около 14,7 фунта на кв. дюйм до около 527,8 фунта на кв. дюйм, в ином случае, от около 15,7 фунта на кв. дюйм до около 348 фунтов на кв. дюйм или, в ином случае, от около 85 фунтов на кв. дюйм до около 290 фунтов на кв. дюйм.
[0089] Колонну перегонки тяжелой фракции 300 можно выполнить, эксплуатировать или и то, и другое так, чтобы каждый из потока промежуточных углеводородов 330, потока остатков перегонки тяжелой фракции 310 и, опционально, бокового потока перегонки тяжелой фракции 320 мог содержать необходимую часть, долю или подмножество компонентов газового потока 210. Например, как будет понятно специалисту в данной области техники и с помощью этого описания изобретения, расположением конкретного выхода потока, рабочими параметрами колонны перегонки тяжелой фракции 300, составом газового потока 210 или их комбинациями можно манипулировать так, чтобы данный поток мог содержать конкретный один или несколько компонентов газового потока 210.
[0090] Как проиллюстрировано на фиг. 1, поток промежуточных углеводородов 330 может быть разделен в колонне перегонки легкой фракции 350 для образования потока легких углеводородов 380, потока остатков перегонки легкой фракции 360 и, опционально, бокового потока перегонки легкой фракции 370. По меньшей мере один газообразный компонент может быть выпущен из колонны перегонки легкой фракции 350 в потоке легких углеводородов 380, а другие газообразные компоненты могут быть выпущены из колонны перегонки легкой фракции 350 в поток остатков перегонки легкой фракции 360.
[0091] Поток легких углеводородов 380 можно охарактеризовать как содержащий этилен. Например, этилен может присутствовать в потоке легких углеводородов 380 в количестве от около 50% до около 99% от общей массы потока легких углеводородов 380, в ином случае от около 60% до около 98% или, в ином случае, от около 70% до 95%.
[0092] Поток 380 легких углеводородов может дополнительно содержать другие легкие газы (например, этан, метан, диоксид углерода, азот, водород или их комбинации). В некоторых аспектах, поток легких углеводородов 380 может содержать этилен и этан.
[0093] Поток остатков перегонки легкой фракции 360 можно охарактеризовать как содержащий пропан, бутан, изобутан, пентан, гексан, более тяжелые насыщенные углеводороды или их комбинации. Поток остатков перегонки легкой фракции 360 может не содержать олефинов, в ином случае, по существу не содержать олефинов, в ином случае, главным образом не содержать олефинов, в ином случае, состоять или в основном состоять из не-олефинов. Например, олефины могут присутствовать в потоке остатков перегонки легкой фракции 360 в количестве менее чем около 1,0% от общей массы потока остатков перегонки легкой фракции 360, в ином случае, менее чем около 0,5%, в ином случае, менее чем около 0,1%. Поток остатков перегонки легкой фракции 360 может содержать изобутан без олефинов 365.
[0094] Боковой поток перегонки легкой фракции 370 можно охарактеризовать как содержащий изобутан. Боковой поток перегонки легкой фракции 370, содержащий изобутан, в ином случае, состоящий или главным образом состоящий из изобутана, может быть выпущен из колонны перегонки легкой фракции 350. Изобутан потока остатков перегонки легкой фракции 360 может содержать изобутан другого сорта, чем изобутан бокового потока перегонки легкой фракции 370. Например, поток остатков перегонки легкой фракции 360 может содержать изобутан, который по существу не содержит олефинов, а боковой поток перегонки легкой фракции 370 может содержать возвратный изобутан, который может содержать олефины.
[0095] По меньшей мере, часть бокового потока перегонки легкой фракции 370, потока остатков перегонки легкой фракции 360 или и то, и другое можно использовать повторно. Возврат по меньшей мере части бокового потока перегонки легкой фракции 370, потока остатков перегонки легкой фракции 360 или и того, и другого может включать направление (например, с помощью подходящего насоса или компрессора) или введение по меньшей мере части бокового потока перегонки легкой фракции 370, потока остатков перегонки легкой фракции 360 или и того, и другого обратно в один или несколько компонентов системы производства полиэтилена 1000, например, в систему суспензионного циркуляционного реактора 100 для повторного использования в реакции полимеризации. По меньшей мере часть бокового потока перегонки легкой фракции 370, потока остатка перегонки легкой фракции 360 или и того, и другого можно объединить с различными другими компонентами (катализаторами, сокатализаторами и т.д.) для образования катализаторной суспензии, которая может быть введена в один или несколько реакторов 104, 106. Не желая ограничиваться какой либо теорией, поскольку по меньшей мере часть потока остатков перегонки легкой фракции 360 может не содержать олефинов, но может содержать изобутан, поток остатков перегонки легкой фракции 360 может быть смешан с каталитическими компонентами (например, катализаторами, сокатализаторами и т.д.) без риска непреднамеренных реакций полимеризации (например, полимеризации перед введением в один или несколько реакторов). Поэтому по меньшей мере часть потока перегонки легкой фракции 360 может служить источником не содержащего олефинов изобутана для реакции полимеризации. Возврат по меньшей мере части бокового потока перегонки легкой фракции 370, потока остатков перегонки легкой фракции 360 или и того, и другого может обеспечить эффективные средства, экономически эффективные средства или и то, и другое для подачи изобутана с целью реализации процесса реакции полимеризации. Дополнительно или в ином случае по меньшей мере часть бокового потока перегонки легкой фракции 370, потока остатков перегонки легкой фракции 360 или и того, и другого может быть направлена на хранение для последующего использования в реакции полимеризации или использования в любом другом подходящем процессе.
[0096] По меньшей мере, часть бокового потока перегонки легкой фракции 370, потока остатков перегонки легкой фракции 360 или и того, и другого может быть возвращена в колонну перегонки легкой фракции 350. Например, по меньшей мере часть бокового потока перегонки легкой фракции 370, потока остатков перегонки легкой фракции 360 или и того, и другого может быть направлена через ребойлер в колонну перегонки легкой фракции 350 для дополнительной обработки.
[0097] Колонна перегонки легкой фракции 350 может иметь конфигурацию, размеры или и то, и другое для обеспечения разделения подходящего объема газов. Например, колонна перегонки легкой фракции 350 может работать при температуре в пределах от около 50°С до около 20°С, в ином случае, от около 40°С до около 10°С, в ином случае, от около 30°С до около 5°С; и при абсолютном давлении в пределах от около 14,7 фунта на кв. дюйм до около 529,7 фунта на кв. дюйм, в ином случае, от около 15,7 фунта на кв. дюйм до около 348 фунтов на кв. дюйм, в ином случае, от около 85 фунтов на кв. дюйм до около 290 фунтов на кв. дюйм. Колонна перегонки легкой фракции 350 может иметь конфигурацию, размеры или и то, и другое для обеспечения отделения подходящего объема потока промежуточных углеводородов 330. Как будет понятно специалисту в данной области техники и с помощью этого описания поток промежуточных углеводородов 330 может оставаться, находиться или и то, и другое в колонне перегонки легкой фракции 350 в течение любого подходящего периода времени, который может потребоваться для обеспечения достаточного разделения компонентов потока промежуточных углеводородов 330. Колонна перегонки легкой фракции 350 может иметь по меньшей мере два выходных отверстия.
[0098] Колонну перегонки легкой фракции 350 можно выполнить, эксплуатировать или и то, и другое так, чтобы каждый из потока легких углеводородов 380 и потока остатков перегонки легкой фракции 360 мог содержать желаемую часть, долю или подмножество компонентов потока промежуточных углеводородов 330. Например, как будет понятно специалисту в данной области техники с помощью этого описания, расположением конкретного входа или выхода потока, рабочими параметрами колонны перегонки легкой фракции 350, составом потока промежуточных углеводородов 330 или их комбинациями можно манипулировать так, что данный поток может содержать конкретный один или несколько компонентов потока промежуточных углеводородов 330.
[0099] Способ производства полиэтилена 2000, как правило, может включать этап 2500 продувания потока полимера для производства потока продуваемого полимера и потока отработанного продувочного газа. Как проиллюстрировано на фиг. 1, первичная подача твердых веществ в продувочный сосуд 400 обычно содержит поток полимера 220. Как правило, поток полимера 220 содержит выход твердых частиц (например, полиолефиновой пыли, такой как, например, полиэтиленовая пыль), которые выходят из испарительной камеры 200. Цель продувочного сосуда 400 состоит в том, чтобы удалить остаточный углеводород из потока полимера 220 и обеспечить по существу чистую полимерную пыль (например, полимер 425) с относительно небольшими количествами захваченного летучего органического содержимого. Полимер 425 (например, полимерную пыль) можно транспортировать или отправлять в систему экструзии/выгрузки для превращения в гранулы, для распространения и продажи полиолефиновых гранул смолы, или и то, и другое.
[00100] Как проиллюстрировано на фиг. 1, поток полимера 220 может содержать полимер (например, полиэтилен), непрореагировавший мономер (например, этилен, 1-гексен) и различные газы (например, этан, изобутан, водород, метан, пропан, бутан, пентан, гексан, пропилен). Обработка (например, продувание) потока полимера 220 может дать поток продуваемого полимера 420 и поток отработанного продувочного газа 430, обычно содержащий продувочный газ (например, азот), непрореагировавший мономер (например, этилен, 1-гексен) и различные газы (например, этан, изобутан, водород, азот, метан, пропилен, пропан, бутан, пентан, гексан, более тяжелые углеводороды).
[00101] На фиг. 1 проиллюстрировано, как продувочный газ 410 (например, инертный газ, азот) может циркулировать через продувочный сосуд 400 для удаления остаточных углеводородов посредством потока отработанного продувочного газа 430. Поток отработанного продувочного газа 430 может быть отправлен в компрессор, такой как, например, компрессор установки INRU 525, для извлечения углеводородов.
[00102] Продувочный сосуд 400 может быть цилиндрическим сосудом, имеющим относительно высокую вертикальную секцию, крышку или головку сверху, наклонные стороны или коническую форму снизу с отверстием для выпуска полимерной пыли. Полимерная пыль, подлежащая дегазированию от летучих углеводородов, может попадать в сосуд сверху, в то время как продувочный газ, обычно азот, может вводиться в сосуд с наклонными нижними сторонами. Поток может быть противотоком между продувочным газом и полимерной пылью в сосуде. В определенных аспектах обогащенный углеводородами продувочный газ (например, отработанный продувочный газ 430) может покидать продувочный сосуд через отверстие в верхней части, в то время как дегазированная пыль (например, поток продуваемого полимера 420) может оставаться на дне продувочного сосуда. Продувочный газ может быть введен в продувочный сосуд 400 на различных высотах сосуда (в отличие от только дна сосуда), причем продувочный газ может характеризоваться относительно низкой чистотой, но он все равно поможет удалить часть захваченных газов из полимерной пыли. Например, поток азота низкой чистоты, такой как поток азота 736, может быть введен в продувочный сосуд 400 в точке выше, чем дно продувочного сосуда (например, около середины высоты сосуда), для помощи в дегазации полимерной пыли.
[00103] Эффективность дегазации в продувочном сосуде может быть основана на поддержании равномерного структурного течения полимерной пыли и продувочного газа в продувочном сосуде, что обеспечивает хороший контакт между ними. Диаметр (D) продувочного сосуда обычно может составлять от 5 футов до 6 футов, но длина продувочного сосуда (L) может быть выбрана для достижения времени нахождения (например, от 30 минут до 180 минут), достаточного для дегазации полимерной пыли. Соотношения L/D могут варьироваться от около 4 до около 8; однако, соотношения L/D могут и выходить за эти пределы. В продувочном сосуде могут быть использованы внутренние элементы, такие как распределительная пластина для введения продувочного газа (например, азота), перевернутый конус для облегчения структурного течения полимера (например, для уменьшения перекрытия или каналирования полимерной пыли) и тому подобное.
[00104] Обработка потока продуваемого полимера 420 (например, полимера 425) включает любой подходящий способ или серию способов, выполненных с возможностью производства полимерного продукта, которые могут быть пригодны для коммерческого или промышленного использования, хранения, транспортировки, дальнейшей обработки, или их комбинации.
[00105] Обработка потока продуваемого полимера 420 может включать направление потока продуваемого полимера 420 в технологическую установку полимера. Технологическая установка полимера может быть выполнена с возможностью работы подходящих средств обработки (например, для создания различных изделий), неограничивающие примеры которых включают охлаждение, литье под давлением, плавление, гранулирование, выдувание пленки, отливку пленки, выдувное формование, экструзионное формование, вращательное формование, термоформование, литье под давлением, прядение волокон и т.п., или их комбинации. Для обеспечения лучшей обработки во время изготовления и для достижения желаемых свойств в конечном продукте к полимеру могут быть добавлены различные добавки и модификаторы. Неограничивающие примеры таких добавок могут включать модификаторы поверхности, такие как добавки, понижающие трение, антиблокирующие агенты, вещества, повышающие клейкость; антиоксиданты, такие как первичные и вторичные антиоксиданты; пигменты; технологические добавки, такие как воски/масла и фторэластомеры; специальные добавки, такие как антипирены, антистатики, поглотители, очистители, усилители запаха и разлагающие агенты; или их комбинации.
[00106] Полимер может содержать другие подходящие добавки. Такие добавки могут использоваться по отдельности или в комбинации и могут быть включены в полимер перед изготовлением полимера, во время изготовления полимера или после изготовления полимера, как описано в данном документе. Такие добавки могут быть добавлены с помощью известных технологий, например, на этапе экструзии или смешивания, например, во время гранулирования или последующей обработки в изделие конечного использования.
[00107] Технологическая установка полимера может быть выполнена с возможностью формирования подходящего полимерного продукта. Неограничивающие примеры подходящих полимерных продуктов, которые могут возникнуть в результате обработки потока продуваемого полимера, включают пленки, порошки, гранулы, смолы, жидкости или любую другую подходящую форму, которая будет понятна специалистам в данной области. Такой подходящий выход может быть использован, например, в одном или нескольких различных потребительских или промышленных товарах. Например, полимерный продукт может быть использован в любом одном или нескольких различных изделиях, включая, помимо прочего, бутылки, барабаны, игрушки, контейнеры, бытовые контейнеры, посуда, пленочные продукты, баки, топливные баки, трубы, мембраны, геомембраны и защитные экраны. Технологическая установка полимеров может быть выполнена с возможностью образования гранул для транспортировки к производителю потребительских товаров.
[00108] Способ производства полиэтилена 2000 обычно может включать введение потока отработанного продувочного газа в установку получения изобутана и азота (INRU), такую как INRU 500 или 501, для производства углеводородов (например, изобутана, такого как изобутан 503) и продувочного газа (например, азота, такого как азот 507). В одном аспекте по меньшей мере один газообразный компонент (например, углеводороды, изобутан; продувочный газ, азот) может быть отделен от потока отработанного продувочного газа 430 на этапе 2600.
[00109] Как описано в настоящем документе, отделение по меньшей мере одного газообразного компонента от потока газа (например, потока отработанного продувочного газа 430) обычно включает любой подходящий способ селективного отделения по меньшей мере первого химического компонента или соединения от потока, содержащего первый химический компонент или соединение и один или несколько других химических компонентов, соединений или тому подобного. Газообразный компонент, отделенный от газового потока, может содержать один или несколько углеводородов. Неограничивающие примеры таких углеводородов включают алканы (например, этан, бутан, изобутан, гексан и тому подобное или их комбинации). Газообразный компонент, отделенный от газового потока, может содержать изобутан. Улавливание изобутана может привести к экономии затрат на улавливаемый изобутан и уменьшить присутствие изобутана в факельных выбросах. Газообразный компонент, отделенный от газового потока, может содержать продувочный газ, такой как азот.Улавливание азота может привести к экономии затрат на улавливаемый азот, который может быть возвращен в различные устройства в системе производства полиэтилена 1000, системе INRU 500 или же и в том, и в другом. Неограничивающие примеры подходящих разделяющих средств включают перегонку, парообразование, испарение, фильтрацию, мембранный скрининг, поглощение, адсорбцию, исключение по молекулярной массе, исключение по размеру, разделение на основе полярности или их комбинации.
[00110] Способ производства полиэтилена 2000 обычно может включать в себя этап 2600 введения потока отработанного продувочного газа в компрессор, такой как компрессор установки INRU 525, для производства потока сжатого газа. Компрессор установки INRU 525 может содержать любой подходящий газовый компрессор, который может увеличить давление потока отработанного продувочного газа 430, как того требует способ производства полиэтилена 2000. Обычно газовый компрессор представляет собой механическое устройство, которое может увеличить давление газа за счет уменьшения его объема. Неограничивающие примеры компрессоров INRU, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают газовый компрессор, винтовой компрессор, ротационный винтовой компрессор, безмасляный ротационный винтовой компрессор и ротационный винтовой компрессор с впрыском масла, центробежный компрессор, поршневой компрессор, осевой компрессор и т.п. или их комбинации.
[00111] Поток отработанного продувочного газа 430 может характеризоваться давлением (например, абсолютным входным давлением, абсолютным давлением на входе в компрессор) от около 14,7 фунта на кв. дюйм (0,101 МПа) до около 100 фунтов на кв. дюйм (0,689 МПа), в ином случае, от около 16 фунтов на кв. дюйм (0,110 МПа) до около 30 фунтов на кв. дюйм (0,207 МПа) или, в ином случае, от около 17 фунтов на кв. дюйм (0,117 МПа) до около 25 фунтов на кв. дюйм (0,172 МПа). Поток сжатого газа 526, выходящий из компрессора установки INRU 525, может характеризоваться давлением (например, выходным давлением, выходным давлением компрессора) от около 150 фунтов на кв. дюйм (1,03 МПа) до около 500 фунтов на кв. дюйм (3,45 МПа), в ином случае, от около 200 фунтов на кв. дюйм (1,38 МПа) до около 400 фунтов на кв. дюйм (2,76 МПа) или, в ином случае, от около 225 фунтов на кв. дюйм (1,55 МПа) до около 300 фунтов на кв. дюйм (2,07 МПа). Как будет понятно специалисту в данной области техники, и с помощью этого описания, на состав потока отработанного продувочного газа не влияет его сжатие и поэтому состав потока сжатого газа такой же самый, как состав потока отработанного продувочного газа. Кроме того, как будет понятно специалисту в данной области техники и с помощью этого описания, сжатие отработанного продувочного газа позволяет углеводородам в отработанном продувочном газе конденсироваться при более высокой температуре, чем без этапа сжатия, а это означает, что последующий этап охлаждения будет меньше охлаждать сжатый газ для достижения конденсации углеводородов.
[00112] Компрессор установки INRU 525 может характеризоваться мощностью компрессора, которая снижена по меньшей мере на около 10%, в ином случае по меньшей мере на около 20% или в ином случае по меньшей мере на около 25% по сравнению с мощностью компрессора в другой аналогичной системе производства полимеров, которая имеет либо мембранный блок, либо установку PSA, но не и то, и другое вместе. Снижение мощности компрессора установки INRU в первую очередь связано с меньшим расходом возвратного потока компрессора установки INRU. Поток ретентата 710 из мембранного блока (например, мембранного блока азота) 700 обогащается углеводородами, когда азот проникает через мембрану, поэтому дополнительные углеводороды могут конденсироваться и извлекаться из системы INRU 500, 501. Поток оставшихся парообразных потоков 820, 821, которые направляются в блок окончательной очистки (блок 900 PSA или мембранный блок углеводородов 950), может быть значительно меньше.
[00113] Один или несколько возвратных потоков, содержащих продувочный газ (например, азот), углеводороды (например, изобутан) или и то, и другое, могут быть введены в компрессор установки INRU 525 в дополнение к потоку отработанного продувочного газа 430. Один или более возвратных потоков могут быть получены системой INRU, как будет описано более подробно ниже в данном документе. Объемный поток в компрессор установки INRU обычно учитывает поток отработанного продувочного газа и один или несколько возвратных потоков, вводимых в компрессор установки ENRU.
[00114] Компрессор установки INRU 525 может иметь объемный поток, который снижен по меньшей мере на около 20%, в ином случае по меньшей мере на около 25% или, в ином случае по меньшей мере на около 30% по сравнению с объемным потоком в компрессор в другой аналогичной системе производства полимера, содержащей установку получения изобутана и азота (INRU), которая имеет либо мембранный блок, либо установку PSA, но не и то, и другое вместе. Хотя объемный поток существенно не изменяется из-за количества объемного потока отработанного продувочного газа, наблюдается уменьшение объемного потока одного или нескольких возвратных потоков, вводимых в компрессор установки INRU, вследствие извлечения большего количества продувочного газа и углеводородов из потока отработанного продувочного газа по сравнению с количеством извлекаемого продувочного газа и углеводородов из потока отработанного продувочного газа в другую аналогичную установку получения изобутана и азота (INRU), которая имеет либо мембранный блок, либо установку PSA, но не и то, и другое вместе.
[00115] Способ производства полиэтилена 2000 обычно может включать в себя этап 2700 введения потока сжатого газа в первый блок разделения для производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока. В одном аспекте по меньшей мере часть потока сжатого газа можно охладить перед этапом 2700 введения по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения.
[00116] По меньшей мере часть потока 526 сжатого газа можно вводить в первый блок охлаждения 550 для производства первого потока охлажденного газа 560. Поток сжатого газа 526 может характеризоваться температурой от около 100°F до около 350°F, в ином случае, от около 150°F до около 300°F или, в ином случае, от около 180°F до около 275°F. Первый поток охлажденного газа 560 может характеризоваться температурой от около 50°F до около 150°F, в ином случае, от около 75°F до около 130°F или, в ином случае, от около 80°F до около 120°F. Температура первого потока охлажденного газа 560 может быть ниже, чем температура потока сжатого газа 526, на от около 50°F до около 200°F, в ином случае, на от около 75°F до около 170°F, или, в ином случае, на от около 100°F до около 155°F. Охлаждение потока сжатого газа способствует конденсации углеводородов и обеспечивает последующее удаление углеводородов из потока сжатого газа. Как будет понятно специалисту в данной области техники и с помощью этого описания, на состав потока сжатого газа не влияет его охлаждение и поэтому состав потока охлажденного сжатого газа (например, первого потока охлажденного газа 560) является таким же самым, как состав потока сжатого газа, хотя некоторые из компонентов (например, углеводороды) могут изменять фазу, в которой они находятся, например, компонент может меняться от газовой фазы в потоке сжатого газа в паровую или жидкую фазу в потоке охлажденного сжатого газа.
[00117] Первый блок охлаждения 550 может содержать любой подходящий теплообменный блок, который может понижать температуру потока сжатого газа по мере необходимости, чтобы способствовать конденсации углеводородов в потоке сжатого газа 526. Первый блок охлаждения 550 может содержать теплообменник, в котором поток сжатого газа 526 может обмениваться теплом с охлаждающей текучей средой, при этом температура потока сжатого газа 526 уменьшается для производства первого потока охлажденного газа 560, а температура охлаждающей текучей среды увеличивается. Неограничивающие примеры охлаждающих текучих сред, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают воду, смесь гликоля с водой, смесь соли с водой, общие хладагенты, такие как пропан и пропилен, и тому подобное, или их комбинации.
[00118] По меньшей мере часть первого потока охлажденного газа 560 может быть введена в первый блок разделения 600 для производства первого потока углеводородов 610 и сырьевого потока мембранного блока 620. Первый блок разделения 600 может содержать любой подходящий парожидкостный сепаратор, который может отделять конденсированные углеводороды от потока сжатого газа 526, первого потока охлажденного газа 560 или же и первого, и второго вместе. Неограничивающие примеры парожидкостных сепараторов, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают гравитационные сепараторы, центробежные сепараторы, сепараторы с лопастями фильтра, прокладки для удаления тумана, коагуляторы жидкости/газа и тому подобное или их комбинации. Первый разделительный блок 600 может содержать отбойные барьеры (например, прокладки для удаления тумана, пластины), которые могут использовать инерционное воздействие для отделения конденсированных углеводородов от потока газа. Поток газа (например, поток сжатого газа 526, первый поток охлажденного газа 560 или же и первый, и второй вместе) может следовать извилистой траекторией вокруг этих отбойных барьеров, в то время как капли жидкости (например, капли углеводородной жидкости) имеют тенденцию проходить более прямыми путями, воздействуя на эти отбойные барьеры, тем самым теряя скорость, объединяясь или же и то, и другое, что в конечном итоге приводит к тому, что капли жидкости падают на дно разделительного сосуда, такого как первый блок разделения 600.
[00119] Сырьевой поток мембранного блока 620 может быть собран в виде потока газа в верхней части первого блока разделения 600 (например, самый верхний поток). Сырьевой поток мембранного блока 620 может содержать не менее чем около 95%, в ином случае, не менее чем около 97% или, в ином случае, не менее чем около 99% продувочного газа (например, азота) в потоке сжатого газа 526. Сырьевой поток мембранного блока 620 может составлять менее чем около 50%, в ином случае, менее чем около 60% или, в ином случае, менее чем около 75% изобутана в потоке сжатого газа 526.
[00120] Первый поток углеводородов 610 может быть собран в виде жидкого потока в нижней части первого блока разделения 600 (например, поток остатков). Первый поток углеводородов 610 может содержать не менее чем около 50%, в ином случае, не менее чем около 60%, или в ином случае, не менее чем около 75% изобутана в потоке сжатого газа 526. Первый поток углеводородов 610 может составлять менее чем около 95%, в ином случае, менее чем около 97% или, в ином случае, менее чем около 99% азота в потоке сжатого газа 526. Первый поток углеводородов 610 может содержать азот в количестве менее чем около 5 мас. %, в ином случае, менее чем около 2,5 мас. % или, в ином случае, менее около 1 мас. % от общей массы первого потока углеводородов.
[00121] По меньшей мере, часть первого потока углеводородов 610 может быть возвращена в одну или несколько перегонных колонн. Например, по меньшей мере часть первого потока углеводородов 610 может быть возвращена в колонну перегонки тяжелой фракции 300, например, путем добавления части первого потока углеводородов 610 в газовый поток 210.
[00122] По меньшей мере, часть первого потока углеводородов 610 может быть опционально введена в первый отпарной блок 650 для производства очищенного первого потока углеводородов 660 и третьего потока извлекаемого продувочного газа (например, третьего потока азота) 670. Первый отпарной блок 650 может содержать любую подходящую отпарную колонну, которая может удалять по меньшей мере часть продувочного газа (например, азота) из первого потока углеводородов 610. Неограничивающие примеры отпарных колонн, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают тарельчатые отпарные колонны, насадочные отпарные колонны, испарительные барабаны и тому подобное или их комбинации. Как правило, в отпарной колонне используется противоточное течение жидкого потока (например, первого потока углеводородов 610) и потока инертного газа (например, инертного газа, азота, водорода, метана, этана, этилена), причем поток жидкости обычно вытекает из верхней части отпарной колонны по направлению к нижней части отпарной колонны, при этом он собирается (например, очищенный первый поток углеводородов 660), причем поток инертного газа обычно проходит от нижней части отпарной колонны к верхней части отпарной колонны, при этом он собирается (например, третий поток извлекаемого продувочного газа 670).
[00123] Количество продувочного газа (например, азота) в очищенном первом потоке углеводородов 660 может быть ниже, чем количество продувочного газа в первом потоке углеводородов 610. Количество азота в очищенном первом потоке углеводородов 660 может быть менее чем около 90%, в ином случае, менее чем около 92,5% или, в ином случае, менее чем около 95% азота, содержащегося в первом потоке углеводородов 610. Очищенный первый поток углеводородов 660 может содержать азот в количестве менее чем около 0,5 мас. %, в ином случае, менее чем около 0,25 мас. % или, в ином случае, менее чем около 0,1 мас. % от общей массы очищенного первого потока углеводородов.
[00124] Очищенный первый поток углеводородов 660 может содержать изобутан и другие углеводороды, такие как этан, этилен, метан, пропилен, пропан, бутан, пентан, гексан, 1-гексен, более тяжелые углеводороды. Очищенный первый поток углеводородов 660 может содержать изобутан в количестве, не менее чем около 85 мас. %, в ином случае, не менее чем около 90 мас. %, или, в ином случае, не менее чем около 95 мас. % от общей массы очищенного первого потока углеводородов. Очищенный первый поток углеводородов 660 может содержать азот в количестве менее чем около 0,1 мас. %, в ином случае, менее чем около 0,08 мас. % или, в ином случае, менее чем около 0,05 мас. % от общей массы очищенного первого потока углеводородов.
[00125] По меньшей мере, часть очищенного первого потока углеводородов 660, содержащего изобутан 665, может быть возвращена в одну или несколько перегонных колонн. Например, по меньшей мере часть очищенного первого потока углеводородов 660, содержащего изобутан 665, может быть возвращена в колонну перегонки тяжелой фракции 300, например, путем добавления ее части в газовый поток 210.
[00126] Третий поток извлекаемого продувочного газа 670 может содержать азот в количестве, не менее чем около 5 мас. %, в ином случае, не менее чем около 10 мас. %, или, в ином случае, не менее чем около 15 мас. % от общей массы третьего потока извлекаемого продувочного газа. Третий поток извлекаемого продувочного газа 670 может содержать изобутан в количестве менее чем около 80%, в ином случае, менее чем около 70% или, в ином случае, менее чем около 60% от общей массы третьего потока извлекаемого продувочного газа. По меньшей мере часть третьего потока извлекаемого продувочного газа 670 можно возвратить через поток 671 в компрессор установки INRU 525.
[00127] Способ производства полиэтилена 2000, как правило, может включать в себя этап 2800 введения сырьевого потока мембранного блока в мембранный блок для производства первого потока извлекаемого продувочного газа и потока ретентата. Опционально, по меньшей мере часть потока сжатого газа может быть нагрета перед этапом 2800 введения по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока в мембранный блок.
[00128] По меньшей мере, часть сырьевого потока мембранного блока 620 может быть опционально введена в первый нагреватель сырья мембранного блока 625 для производства сырьевого потока нагретого мембранного блока 621. Сырьевой поток мембранного блока 620 может характеризоваться температурой от около 50°F до около 150°F, в ином случае, от около 75°F до около 130°F или, в ином случае, от около 80°F до около 120°F. Сырьевой поток нагретого мембранного блока углеводородов 621 может характеризоваться температурой от около 70°F до около 170°F, в ином случае, от около 95°F до около 150°F или, в ином случае, от около 100°F до около 140°F. Не желая ограничиваться теорией, отмечаем, что нагрев сырьевого потока мембранного блока может усиливать различия в проницаемости (например, проницаемости для полимерной селективной мембраны, такой как азотная мембрана) между компонентами сырьевого потока мембранного блока, например азотом и углеводородами, такими как изобутан. Как будет понятно специалисту в данной области техники, и с помощью этого описания состав сырьевого потока мембранного блока не изменяется под воздействием нагрева и поэтому состав сырьевого потока нагретого мембранного блока является таким же самым, как состав сырьевого потока мембранного блока.
[00129] Первый нагреватель сырья мембранного блока 625 может содержать любой подходящий теплообменный блок, который может повышать температуру сырьевого потока мембранного блока, когда это необходимо для улучшения разделения продувочного газа (например, азота) и углеводородов (например, изобутана) в мембранном блоке 700. Первый нагреватель сырья мембранного блока 625 может содержать теплообменник, в котором сырьевой поток мембранного блока 620 может обмениваться теплом с нагревающей текучей средой, причем температура сырьевого потока мембранного блока 620 увеличивается для производства сырьевого потока нагретого мембранного блока 621, а температура нагревающей текучей среды снижается. Неограничивающие примеры нагревательных текучих сред, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают горячую воду, пар, поток горячей технологической жидкости и тому подобное или их комбинации.
[00130] По меньшей мере часть сырьевого потока нагретого мембранного блока 621 и/или сырьевого потока мембранного блока 620 может быть введена в мембранный блок азота 700 для производства первого потока извлекаемого продувочного газа (например, первый поток азота) 720 и поток ретентата 710. Мембранный блок азота 700 может содержать любой подходящий мембранный блок, который может отделять азот от остальных компонентов сырьевого потока нагретого мембранного блока 621 и/или от сырьевого потока мембранного блока 620.
[00131] Как правило, мембранные блоки могут содержать мембрану, такую как полимерная мембрана, которая является селективной по отношению к одному или нескольким компонентам текучей среды сырьевого потока (например, сырьевого потока мембранного блока 620, сырьевого потока нагретого мембранного блока 621; сырьевого потока мембранного блока углеводородов 821, сырьевого потока нагретого мембранного блока углеводородов 822). Обычно сырьевой поток может представлять собой газовую смесь относительно высокого манометрического давления (например, от около 150 фунтов на кв. дюйм (1,03 МПа) до около 400 фунтов на кв. дюйм (2,76 МПа)). Один или несколько компонентов сырьевого потока могут избирательно проникать через мембрану на сторону пермеата мембраны. Один или несколько компонентов сырьевого потока, которые избирательно проникают через мембрану, могут быть собраны с использованием газа (например, азота в случае азотоселективной мембраны; углеводородов, таких как изобутан в случае углеводородоселективной мембраны) на другой стороне мембраны (например, стороне пермеата мембраны) для производства потока пермеата (например, первого потока извлекаемого продувочного газа, например, первого потока азота 720 в случае азотоселективной мембраны или третьего потока углеводородов 970 в случае углеводородоселективной мембраны). Другие компоненты сырьевого потока могут не проникать через мембрану (например, непроницаемые компоненты) и могут оставаться на стороне ретентата мембраны (например, на стороне сырьевого потока мембраны) и выходить из мембранного блока в виде потока ретентата (например, потока ретентата 710, содержащего углеводороды в случае азотоселективной мембраны или пятого потока извлекаемого продувочного газа 960 (т.е. пятого потока азота), содержащего азот 965 в случае углеводородоселективной мембраны). Перепад давления на мембране может управлять способом проникновения.
[00132] Мембранный блок может разделять компоненты газового потока на основе исключения по размеру, при этом более мелкие газообразные компоненты газового потока (например, азот) могут легко проходить через мембрану и могут быть собраны в виде потока пермеата (например, первого потока извлекаемого продувочного газа, такого как первый поток азота 720); тогда как более крупные компоненты газового потока (например, углеводороды, изобутан) не могут проникать через мембрану и могут быть собраны в виде потока ретентата (например, потока ретентата 710).
[00133] Мембранный блок может разделять компоненты газового потока на основе растворимости компонентов в полимерной мембране, причем компоненты, которые более растворимы в полимерной мембране, могут проходить через мембрану (например, могут избирательно проникать через мембрану) и могут быть собраны как поток пермеата; тогда как компоненты, которые менее растворимы в полимерной мембране, не могут проходить через мембрану и могут быть собраны в виде потока ретентата. Когда мембранный блок (например, мембранный блок 700) содержит азотоселективную мембрану, которая разделяет компоненты на основе растворимости, азот может избирательно проникать через мембрану и может быть собран в виде потока пермеата (например, первого потока извлекаемого продувочного газа, такого как первый поток азота 720); тогда как компоненты, которые менее растворимы в азотоселективной мембране, не могут проходить через мембрану и могут быть собраны в виде потока ретентата (например, потока ретентата 710).
[00134] Мембранный блок 700 может быть нагрет.Нагрев мембранного блока может увеличивать различия в проницаемости между компонентами сырьевого потока (например, сырьевого потока нагретого мембранного блока 621), обеспечивая лучшее разделение компонентов. Нагрев мембранного блока может дополнительно предотвратить конденсацию углеводородов (например, изобутана) внутри мембранного блока. Мембранный блок 700 может быть нагрет при температуре от около 70°F до около 170°F, в ином случае, от около 95°F до около 155°F, или, в ином случае, от около 100°F до около 140°F.
[00135] Первый поток извлекаемого продувочного газа (например, первый поток азота) 720 может содержать азот в количестве, не менее чем около 30 мол. %, в ином случае, не менее чем около 40 мол. %, или в ином случае, не менее чем около 50 мол. % от общего количества молей первого потока извлекаемого продувочного газа. Первый поток извлекаемого продувочного газа 720 может содержать углеводороды в количестве менее чем около 70%, в ином случае, менее чем около 60% или, в ином случае, менее чем около 50% от общей массы первого потока извлекаемого продувочного газа.
[00136] Первый поток извлекаемого продувочного газа (например, первый поток азота) 720 может характеризоваться манометрическим давлением от около 1 фунта на кв. дюйм до около 50 фунтов на кв. дюйм, в ином случае, от около 1 фунта на кв. дюйм до около 10 фунтов на кв. дюйм, в ином случае, от около 10 фунтов на кв. дюйм до около 50 фунтов на кв. дюйм или, в ином случае, от около 30 фунтов на кв. дюйм до около 50 фунтов на кв. дюйм. Как будет понятно специалистам в данной области техники и с помощью этого описания, давление первого потока извлекаемого продувочного газа зависит от предполагаемого использования первого потока извлекаемого продувочного газа. Например, если первый поток извлекаемого продувочного газа направляется в вентиляционное отверстие, тогда первый поток извлекаемого продувочного газа может иметь манометрическое давление от около 1 фунта на кв. дюйм до около 10 фунтов на кв. дюйм. В качестве другого примера, если первый поток извлекаемого продувочного газа возвращается в продувочный сосуд 400, тогда первый поток извлекаемого продувочного газа может иметь манометрическое давление от около 30 фунтов на кв. дюйм до около 50 фунтов на кв. дюйм, и в этом случае (i) для повышения давления потока пермеата (имеющего манометрическое давление от около 1 фунта на кв. дюйм до около 10 фунтов на кв. дюйм) до манометрического давления от около 30 фунтов на кв. дюйм до около 50 фунтов на кв. дюйм может использоваться вспомогательный компрессор; (ii) поток пермеата может быть установлен на манометрическое давление от около 30 фунтов на кв. дюйм до около 50 фунтов на кв. дюйм (что может потребовать большей площади мембраны); или применяться оба способа вместе.
[00137] По меньшей мере, часть первого потока извлекаемого продувочного газа (например, первого потока азота) 720 может быть введена в разделитель 730 для производства первой части 735 первого потока продувочного газа (например, возвратного потока азота) и второй части 736 потока первого продувочного газа, содержащего продувочный газ низкого давления (например, азот низкого давления) 737. Разделитель 730 может содержать любой подходящий разделитель газа, такой как, например, клапан разделения газа. Первая часть 735 первого потока продувочного газа может возвращаться в компрессор установки INRU 525, например, через возвратный поток азота. Вторая часть 736 первого потока продувочного газа может быть возвращена в продувочный сосуд, такой как продувочный сосуд 400, например, путем введения второй части 736 вовнутрь продувочного сосуда 400 (например, на около половине высоты продувочного сосуда). Азот низкого давления 737 может характеризоваться манометрическим давлением от около 25 фунтов на кв. дюйм до около 60 фунтов на кв. дюйм, в ином случае, от около 30 фунтов на кв. дюйм до около 55 фунтов на кв. дюйм или, в ином случае, от около 30 фунтов на кв. дюйм до около 50 фунтов на кв. дюйм.
[00138] Поток ретентата 710 может содержать менее чем около 30%, в ином случае, менее чем около 20%, в ином случае, менее чем около 10% продувочного газа сырьевого потока мембранного блока 620 (или нагретого потока 621). Как будет понятно специалисту в данной области техники, и с помощью этого описания, количество азота, удерживаемого в потоке ретентата, зависит от множества факторов процесса, таких как, например, площадь мембраны, используемой в мембранном блоке 700.
[00139] Поток ретентата 710 может содержать азот в количестве менее чем около 40%, в ином случае, менее чем около 30% или, в ином случае, менее чем около 20% от общей массы потока ретентата. Поток ретентата 710 может содержать изобутан в количестве, не менее чем около 40 мас. %, в ином случае, не менее чем около 50 мас. %, или, в ином случае, не менее чем около 60 мас. % от общей массы потока ретентата.
[00140] Поток 710 ретентата может иметь точку росы по углеводородам, которая больше, чем точка росы по углеводородам сырьевого потока мембранного блока 620 (или нагретого потока 621). Точка росы по углеводородам обычно относится к температуре, при которой углеводород(ы) будут конденсироваться при определенном давлении. Не желая ограничиваться теорией, отмечаем, что, благодаря удалению части продувочного газа из сырьевого потока мембранного блока, углеводороды в полученном потоке ретентата будут конденсироваться при более высокой температуре, если сравнивать с температурой, при которой углеводороды в сырьевом потоке мембранного блока будут конденсироваться, что позволяет меньше охлаждать поток ретентата для достижения конденсации углеводородов.
[00141] Способ производства полиэтилена 2000 обычно может включать в себя этап 2900 введения ретентата во второй блок разделения для производства второго потока углеводородов и сырьевого потока установки PSA. По меньшей мере часть потока ретентата может быть охлаждена перед этапом 2900 введения по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения.
[00142] По меньшей мере часть потока ретентата 710 может быть введена во второй блок охлаждения 750 для производства второго потока охлажденного газа 760. Поток ретентата 710 может характеризоваться температурой от около 70°F до около 170°F, в ином случае, от около 95°F до около 155°F или, в ином случае, от около 100°F до около 140°F. Второй поток охлажденного газа 760 может характеризоваться температурой от около -20°F до около 110°F, в ином случае, от около 32°F до около 100°F или, в ином случае, от около 40°F до около 90°F. Температура второго потока охлажденного газа 760 может быть ниже, чем температура потока сжатого газа 710, на от около 90°F до около 60°F, в ином случае, на от около 63°F до около 55°F, или, в ином случае, на от около 60°F до около 50°F. Охлаждение потока ретентата способствует конденсации углеводородов и обеспечивает последующее удаление углеводородов из потока ретентата. Как будет понятно специалисту в данной области техники и с помощью этого описания, на состав потока ретентата не влияет его охлаждение и поэтому состав потока охлажденного ретентата (например, второго потока охлажденного газа 760) является таким же самым составом, как состав потока ретентата, хотя некоторые из компонентов (например, углеводороды) могут изменять фазу, в которой они присутствуют, например, компонент может меняться с газовой фазы в потоке ретентата на паровую или жидкую фазу в потоке охлажденного ретентата.
[00143] Второй блок охлаждения 750 может содержать любой подходящий теплообменный блок, который может понижать температуру потока ретентата по мере необходимости, чтобы способствовать конденсации углеводородов в потоке ретентата 710. Второй блок охлаждения 750 может содержать теплообменник, в котором поток ретентата 710 может обмениваться теплом с охлаждающей текучей средой, причем температура потока ретентата 710 уменьшается для производства второго потока охлажденного газа 760, а температура охлаждающей текучей среды увеличивается. Неограничивающие примеры охлаждающих текучих сред, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают воду, смесь гликоля с водой, смесь соли с водой, общие хладагенты, такие как пропан и пропилен, и тому подобное, или их комбинации.
[00144] По меньшей мере часть второго потока охлажденного газа 760 можно вводить во второй блок разделения 800 для производства второго потока углеводородов 810 и сырьевого потока установки PSA 820 (или, в ином случае, сырьевого потока мембранного блока углеводородов 821, как описано более подробно в настоящем документе со ссылкой на фиг. 1С). Второй блок разделения 800 может содержать любой подходящий парожидкостный сепаратор, который может отделять конденсированные углеводороды от потока ретентата 710, второго потока охлажденного газа 760 или же и то, и другое. В некоторых аспектах, второй блок разделения 800 может содержать любой подходящий парожидкостный сепаратор, который был описан ранее для первого блока разделения 600.
[00145] Сырьевой поток установки PSA 820 может быть собран в виде потока газа в верхней части второго блока разделения 800 (например, самый верхний поток). Сырьевой поток установки PSA 820 может содержать не менее чем около 97%, в ином случае, не менее чем около 99% или, в ином случае, не менее чем около 99,9% продувочного газа (например, азота) потока ретентата 710. Сырьевой поток установки PSA 820 может составлять менее чем около 45%, в ином случае, менее чем около 35% или, в ином случае, менее чем около 25% изобутана в потоке ретентата 710.
[00146] Сырьевой поток установки PSA 820 может характеризоваться манометрическим давлением от около 150 фунтов на кв. дюйм до около 300 фунтов на кв. дюйм, в ином случае, от около 180 фунтов на кв. дюйм до около 270 фунтов на кв. дюйм или, в ином случае, от около 210 фунтов на кв. дюйм до около 240 фунтов на кв. дюйм.
[00147] Второй поток углеводородов 810 может быть собран в виде потока жидкости в нижней части второго блока разделения 800 (например, поток остатков). Второй поток углеводородов 810 может содержать не менее чем около 55%, в ином случае, не менее чем около 65%, или в ином случае, не менее чем около 75% изобутана в потоке ретентата 710. Второй поток углеводородов 810 может содержать менее чем около 97%, в ином случае, менее чем около 99% или, в ином случае, менее чем около 99,9% азота в потоке ретентата 710. Второй поток углеводородов 810 может содержать азот в количестве менее чем около 5 мас. %, в ином случае, менее чем около 2,5 мас. % или, в ином случае, менее чем около 1 мас. % от общей массы второго потока углеводородов.
[00148] По меньшей мере, часть второго потока углеводородов 810 может быть возвращена в одну или несколько перегонных колонн. Например, по меньшей мере часть второго потока углеводородов 810 может быть возвращена в колонну перегонки тяжелой фракции 300, например, путем добавления ее части в газовый поток 210.
[00149] По меньшей мере, часть второго потока углеводородов 810 может быть опционально введена во второй отпарной блок 850 для производства очищенного второго потока углеводородов 860 и четвертого потока извлекаемого продувочного газа (например, четвертого потока азота) 870. Второй отпарной блок 850 может содержать любую подходящую отпарную колонну, которая может удалять по меньшей мере часть продувочного газа (например, азота) из второго потока углеводородов 810. Второй отпарной блок 850 может содержать любую подходящую отпарную колонну, которая была описана в этом документе ранее для первого отпарного блока 650.
[00150] Количество продувочного газа в очищенном втором потоке углеводородов 860 может быть ниже, чем количество продувочного газа во втором потоке углеводородов 810. Количество азота в очищенном втором потоке углеводородов 860 может быть менее чем около 90%, в ином случае, менее чем около 92,5% или, в ином случае, менее чем около 95% азота из второго потока углеводородов 810. Очищенный второй поток углеводородов 860 может содержать азот в количестве менее чем около 0,5 мас. %, в ином случае, менее чем около 0,25 мас. % или, в ином случае, менее около 0,1 мас. % от общей массы очищенного второго потока углеводородов.
[00151] Очищенный второй поток углеводородов 860 может содержать изобутан и другие углеводороды, такие как этан, этилен, метан, пропилен, пропан, бутан, пентан, гексан, 1-гексен, более тяжелые углеводороды. Очищенный второй поток углеводородов 860 может содержать изобутан в количестве, не менее чем около 85 мас. %, в ином случае, не менее чем около 90 мас. %, или, в ином случае, не менее чем около 95 мас. % от общей массы очищенного второго потока углеводородов. Очищенный второй поток углеводородов 860 может содержать азот в количестве менее чем около 0,1 мас. %, в ином случае, менее чем около 0,08 мас. % или, в ином случае, менее около 0,05 мас. % от общей массы очищенного второго потока углеводородов.
[00152] По меньшей мере часть очищенного второго потока углеводородов 860, содержащего изобутан 865, может быть возвращена в одну или несколько перегонных колонн. Например, по меньшей мере часть очищенного второго потока углеводородов 860, содержащего изобутан 865, может быть возвращена в колонну перегонки тяжелой фракции 300, например, путем добавления ее части в газовый поток 210.
[00153] Четвертый поток извлекаемого продувочного газа 870 может содержать азот в количестве, не менее чем около 5 мас. %, в ином случае, не менее чем около 10 мас. %, или, в ином случае, не менее чем около 15 мас. % от общей массы четвертого потока извлекаемого продувочного газа. Четвертый поток извлекаемого продувочного газа 870 может содержать изобутан в количестве менее чем около 80%, в ином случае, менее чем около 70% или, в ином случае, менее чем около 60% от общей массы четвертого потока извлекаемого продувочного газа. По меньшей мере часть четвертого потока извлекаемого продувочного газа 870 может быть возвращена через поток 871 в компрессор установки INRU 525.
[00154] Первый отпарной блок 650 и второй отпарной блок 850 могут представлять собой различные отпарные блоки. В ином случае, первый отпарной блок 650 и второй отпарной блок 850 могут быть одним и тем же отпарным блоком (то есть общим отпарным блоком), и первый поток углеводородов 610 и второй поток углеводородов 810 могут быть объединены перед введением в общий отпарной блок, при этом первый очищенный поток углеводородов и первый поток извлекаемого продувочного газа извлекаются из обычного отпарного блока.
[00155] При использовании общего отпарного блока первый очищенный поток углеводородов может содержать изобутан и другие углеводороды, такие как этан, этилен, метан, пропилен, пропан, бутан, пентан, гексан, 1-гексен, более тяжелые углеводороды. Первый очищенный поток углеводородов может содержать изобутан в количестве, не менее чем около 85 мас. %, в ином случае, не менее чем около 90 мас. %, или, в ином случае, не менее чем около 95 мас. % от общей массы очищенного второго потока углеводородов. Очищенный первый поток углеводородов может содержать азот в количестве менее чем около 0,1 мас. %, в ином случае, менее чем около 0,08 мас. % или, в ином случае, менее около 0,05 мас. % от общей массы очищенного первого потока углеводородов. По меньшей мере часть очищенного первого потока углеводородов, содержащего изобутан, может быть возвращена в одну или несколько перегонных колонн.
[00156] В случае использования общего отпарного блока первый поток извлекаемого продувочного газа может содержать азот в количестве, не менее чем около 5 мас. %, в ином случае, не менее чем около 10 мас. %, или, в ином случае, не менее чем около 15 мас. % от общей массы первого потока извлекаемого продувочного газа. Первый поток извлекаемого продувочного газа может содержать изобутан в количестве менее чем около 80%, в ином случае, менее чем около 70% или, в ином случае, менее чем около 60% от общей массы первого потока извлекаемого продувочного газа. По меньшей мере часть первого потока извлекаемого продувочного газа может быть возвращена в компрессор установки INRU 525.
[00157] Способ производства полиэтилена 2000, как правило, может включать этап 2950 введения сырьевого потока блока очистки (например, сырьевого потока установки PSA) в установку PSA для производства второго потока извлекаемого продувочного газа и потока хвостового газа.
[00158] Как проиллюстрировано на фиг. 1В по меньшей мере часть сырьевого потока установки PSA 820 может быть введена в установку PSA 900 для производства второго потока извлекаемого продувочного газа 910 и потока хвостового газа 920. Установка PSA 900 может содержать любую подходящую установку PSA, которая может обеспечить отделение продувочного газа (например, азота) от углеводородов (например, изобутана). Как правило, установка PSA 900 может содержать адсорбер PSA (например, адсорбер углеводородов), который селективно адсорбирует углеводороды, в то же время, позволяя небольшим неполярным молекулам, таким как молекулы продувочного газа (например, молекулы азота), проходить через адсорбер и быть собранными. Установки PSA обычно работают при температуре окружающей среды. Сырьевой поток установки PSA 820 может быть введен в установку PSA 900 при первом давлении во время этапа адсорбции, причем углеводороды сырьевого потока установки PSA диффундируют в поры адсорбера углеводородов и адсорбируются в нем, в то время как продувочный газ сырьевого потока установки PSA проходит через установку PSA без адсорбции адсорбером углеводородов и может быть извлечен в качестве второго потока извлекаемого продувочного газа 910. Когда адсорбер углеводородов становится насыщенным углеводородами, установка PSA переключается с этапа адсорбции на этап регенерации. Во время этапа регенерации в установке PSA 900 сбрасывается давление (например, доводится до второго давления, причем второе давление ниже первого давления), чтобы способствовать десорбции углеводородов из адсорбера углеводородов. Продувочный газ может быть введен в установку PSA 900 для десорбции углеводородов, удаления (например, продувания) десорбированных углеводородов или и же первого, и второго, в результате чего образуется поток хвостового газа, причем поток хвостового газа может содержать по меньшей мере часть продувочного газа и по меньшей мере часть десорбированных углеводородов. Продувочный газ может содержать изобутан, такой как, например, изобутан, полученный в одной или нескольких перегонных колоннах, таких как одна или несколько перегонных колонн в системе производства полиэтилена 1000, как описано ранее в настоящем документе. Этап продувания может следовать за этапом регенерации, при котором установка PSA может быть продута и возвращена к первому давлению перед последующим этапом адсорбции. Как правило, способ PSA выполняется по меньшей мере с 2 установками PSA, работающими параллельно, причем одна из установок PSA выполняет этап адсорбции, в то время как другая установка PSA выполняет этап регенерации. В любой момент времени должна быть установка PSA, либо выполняющая этап адсорбции, либо готовая выполнить этап адсорбции, тем самым обеспечивая непрерывный процесс. Неограничивающие примеры адсорберов углеводородов (например, углеводородные адсорбенты), подходящие для использования в настоящем изобретении, включают молекулярные сита, цеолиты, силикагель, активированный уголь и т.п.или их комбинации.
[00159] Установка получения изобутана и азота (INRU) 500 может содержать от около 2 до около 8 адсорбционных блоков с переменным давлением, работающих параллельно, в ином случае, от около 3 до около 7 адсорбционных блоков с переменным давлением, работающих параллельно, или, в ином случае, от около 4 до около 6 адсорбционных блоков с переменным давлением, работающих параллельно. Например, установка PSA 900, как проиллюстрировано на фиг. 1В, содержит по меньшей мере две установки PSA, работающие параллельно.
[00160] Установка PSA 900 может характеризоваться первым манометрическим давлением от около 150 фунтов на кв. дюйм до около 300 фунтов на кв. дюйм, в ином случае, от около 180 фунтов на кв. дюйм до около 270 фунтов на кв. дюйм или, в ином случае, от около 210 фунтов на кв. дюйм до около 240 фунтов на кв. дюйм. Сырьевой поток установки PSA 900 может характеризоваться вторым манометрическим давлением от около 2 фунтов на кв. дюйм до около 20 фунтов на кв. дюйм, в ином случае, от около 3 фунтов на кв. дюйм до около 15 фунтов на кв. дюйм или, в ином случае, от около 4 фунтов на кв. дюйм до около 10 фунтов на кв. дюйм. Разница между первым манометрическим давлением и вторым манометрическим давлением в установке PSA 900 может составлять от около 148 фунтов на кв. дюйм до около 280 фунтов на кв. дюйм, в ином случае, от около 177 фунтов на кв. дюйм до около 255 фунтов на кв. дюйм или, в ином случае, от около 206 фунтов на кв. дюйм до около 230 фунтов на кв. дюйм.
[00161] Установка PSA 900 может характеризоваться временем цикла от около 1 минуты до около 60 минут, в ином случае, от около 2 минут до около 50 минут, в ином случае, от около 2,5 минут до около 40 минут или, в ином случае, от около 5 минут до около 20 минут. Для целей описания в данном документе, время цикла установки PSA может быть определено как время между началами двух последующих этапов адсорбции, например, период времени, необходимый для завершения этапа адсорбции, этапа десорбции и этапа продувания, которые следуют друг за другом.
[00162] Установка PSA 900 может характеризоваться временем цикла, которое увеличено по меньшей мере на около 50%, в ином случае по меньшей мере на 60% или, в ином случае по меньшей мере на 75% по сравнению со временем цикла установки PSA в другой аналогичной системе производства полимера, в которой отсутствует мембранный блок, такой как мембранный блок 700. Использование мембранного блока 700 в системе производства полиэтилена 1000 позволяет удалять больше углеводородов из сырьевого потока установки PSA и поэтому установка PSA может выполнять этап адсорбции в течение более длительного периода времени, поскольку имеется меньшее количество углеводородов в сырьевом потоке установки PSA для адсорбции адсорбером углеводородов.
[00163] Сырьевой поток установки PSA 820 может быть меньше по меньшей мере на около 40%, в ином случае по меньшей мере на 50% или, в ином случае по меньшей мере на 60% по сравнению с сырьевым потоком установки PSA в другой аналогичной системе производства полимера, в которой отсутствует мембранный блок. Использование мембранного блока 700 в системе производства полиэтилена 1000 позволяет удалять больше углеводородов из сырьевого потока установки PSA, что приводит к меньшему значению сырьевого потока установки PSA, вводимого в установку PSA 900.
[00164] Второй поток извлекаемого продувочного газа (например, второй поток азота) 910 может содержать азот в количестве, не менее чем около 85 мол. %, в ином случае, не менее чем около 90 мол. %, или в ином случае, не менее чем около 95 мол. % от общего количества молей второго потока извлекаемого продувочного газа. Молярная концентрация продувочного газа во втором потоке извлекаемого продувочного газа 910 может быть больше, чем молярная концентрация продувочного газа в первом потоке извлекаемого продувочного газа 720. Как правило, способы разделения PSA могут давать более чистые продукты, чем способы мембранного разделения.
[00165] Второй поток извлекаемого продувочного газа 910 может содержать изобутан в количестве менее чем около 0,1%, в ином случае, менее чем около 0,08% или, в ином случае, менее чем около 0,05% от общей массы второго потока извлекаемого продувочного газа.
[00166] По меньшей мере, часть второго потока извлекаемого продувочного газа 910, содержащего азот 915, может быть возвращена в продувочный сосуд, такой как продувочный сосуд 400, например, через поток 509 и поток продувочного газа 410, как проиллюстрировано на фиг. 1А.
[00167] Поток 920 хвостового газа может содержать изобутан в количестве не менее чем около 25%, в ином случае, не менее чем около 30%, или, в ином случае, не менее чем около 35% от общей массы потока хвостового газа. Количество изобутана в потоке хвостового газа 920 больше, чем количество изобутана в сырьевом потоке установки PSA 820. PSA производит азот высокой чистоты (например, поток 910) путем удаления азота из сырьевого потока установки PSA 820 и поэтому поток хвостового газа будет содержать меньше азота и больше других компонентов, таких как углеводороды. Кроме того, когда продувочный газ содержит изобутан, содержание изобутана в хвостовом газе будет относительно высоким. По меньшей мере часть потока хвостового газа 920 может быть возвращена в компрессор установки INRU 525.
[00168] Способ производства полиэтилена 2000 обычно может включать этап 2975 введения сырьевого потока блока очистки (например, сырьевого потока мембранного блока углеводородов) в мембранный блок углеводородов для производства третьего потока углеводородов и пятого потока извлекаемого продувочного газа.
[00169] В другом аспекте, как проиллюстрировано в INRU 501 на фиг. 1С, способ производства полиэтилена 2000 может, как правило, включать этап введения сырьевого потока мембранного блока углеводородов в мембранный блок углеводородов для производства третьего потока углеводородов и пятого потока извлекаемого продувочного газа. В таком аспекте, мембранный блок углеводородов может заменить установку PSA 900 в установке получения изобутана и азота (INRU) 500. Опционально, по меньшей мере часть сырьевого потока мембранного блока углеводородов может быть нагрета перед этапом введения по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока углеводородов в мембранный блок углеводородов. Для целей описания в данном документе «сырьевой поток установки PSA» 820 и «сырьевой поток мембранного блока углеводородов» 821 представляют собой один и тот же поток (например, с одинаковым составом), выходящий из второго блока разделения 800, при этом поток обозначен другим именем и номером потока на основании предполагаемого места назначения потока: если поток отправляется в установку PSA 900, то поток обозначается как «сырьевой поток установки PSA» 820; и если поток отправляется в мембранный блок углеводородов 950, то этот поток обозначается как «сырьевой поток мембранного блока углеводородов» 821.
[00170] На фиг. 1С, в некоторых конфигурациях установки получения изобутана и азота (INRU) 501 по меньшей мере часть сырьевого потока мембранного блока углеводородов 821 может быть опционально введена во второй нагреватель сырья мембранного блока 825 для производства сырьевого потока нагретого мембранного блока углеводородов 822. Сырьевой поток мембранного блока углеводородов 821 может характеризоваться температурой от около -20°F до около ПО°F, в ином случае, от около 32°F до около 100°F или, в ином случае, от около 40°F до около 90°F. Сырьевой поток нагретого мембранного блока углеводородов 822 может характеризоваться температурой от около 70°F до около 110°F, в ином случае, от около 80°F до около 105°F или, в ином случае, от около 90°F до около 100°F. Не желая ограничиваться теорией, отмечаем, что для конфигураций, в которых сырьевой поток мембранного блока углеводородов нагревается, нагрев сырьевого потока мембранного блока углеводородов может увеличить различия в проницаемости (например, проницаемость по отношению к полимерной селективной мембране, такой как мембрана углеводородов) между компонентами сырьевого потока мембранного блока, например, азотом и углеводородами, такими как изобутан. Как будет понятно специалистам в данной области техники, и с помощью этого описания, состав сырья потока мембранного блока углеводородов не зависит от его нагревания и поэтому состав сырьевого потока нагретого углеводородного мембранного блока такой же, как состав сырьевого потока мембранного блока углеводородов.
[00171] В других конфигурациях установки получения изобутана и азота (INRU) 501 по меньшей мере часть сырьевого потока мембранного блока углеводородов 821 может быть введена в мембранный блок углеводородов 950 без нагрева сырьевого потока мембранного блока углеводородов 821. В таких конфигурациях, не желая ограничиваться теорией, отмечаем, что более тяжелые углеводороды могут проникать через углеводородную мембрану, оставляя поток ретентата более легким, что, в свою очередь, может снизить точку росы потока ретентата. Кроме того, не желая ограничиваться теорией, отмечаем, что поскольку более холодные температуры могут подавлять диффузионную способность легкого газа (такого как N2, Ш ит.д.) и, таким образом, проницаемость через мембрану, оставление сырьевого потока мембранного блока углеводородов 821 без нагрева может повысить селективность между углеводородами и потоками легких газов.
[00172] Второй нагреватель сырья мембранного блока 825 может содержать любой подходящий теплообменный блок, который может повышать температуру сырьевого потока мембранного блока углеводородов, когда это необходимо для улучшения разделения продувочного газа (например, азота) и углеводородов (например, изобутана) в мембранном блоке углеводородов 950. Второй нагреватель сырья мембранного блока 825 может содержать теплообменник, в котором сырьевой поток мембранного блока углеводородов 821 может обмениваться теплом с нагревающей текучей средой, при этом температура сырьевого потока мембранного блока углеводородов 821 увеличивается для производства сырьевого потока нагретого мембранного блока углеводородов 822, и при этом температура нагревающей жидкости уменьшается. Неограничивающие примеры нагревательных текучих сред, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают горячую воду, пар, поток горячей технологической жидкости и тому подобное или их комбинации.
[00173] По меньшей мере, часть сырьевого потока нагретого мембранного блока углеводородов 822 и/или сырьевого потока мембранного блока углеводородов 821 может быть введена в мембранный блок углеводородов 950 для производства пятого потока извлекаемого продувочного газа (например, пятого потока азота) 960 (например, потока азота высокой чистоты) и третьего потока углеводородов 970. Мембранный блок углеводородов 950 может содержать любой подходящий мембранный блок, который может отделять углеводороды от остальных компонентов (например, продувочного газа, азота) сырьевого потока нагретого мембранного блока углеводородов 822 и/или сырьевого потока мембранного блока углеводородов 821.
[00174] Мембранный блок углеводородов 950 может содержать углеводородоселективную мембрану. Неограничивающий пример углеводородоселективной мембраны включает мембраны VAPORSEP, которые коммерчески доступны от Membrane Technology & Research. Когда мембранный блок (например, мембранный блок углеводородов 950) содержит углеводородоселективную мембрану, которая разделяет компоненты на основе растворимости, углеводороды могут избирательно проникать через мембрану и могут быть собраны в виде потока пермеата (например, третий поток углеводородов 970); тогда как компоненты, которые менее растворимы в углеводородоселективной мембране, не могут проходить через мембрану и могут быть собраны в виде потока ретентата (например, пятый поток извлекаемого продувочного газа, пятый поток азота 960).
[00175] В некоторых конфигурациях установки получения изобутана и азота (INRU) 501 мембранный блок углеводородов 950 не нагревается.
[00176] В других конфигурациях установки получения изобутана и азота (INRU) 501 мембранный блок углеводородов 950 может быть нагрет.В таких конфигурациях нагрев мембранного блока углеводородов 950 может увеличить различия в проницаемости между компонентами сырьевого потока (например, сырьевого потока мембранного блока углеводородов 821, сырьевого потока нагретого мембранного блока углеводородов 822), обеспечивая лучшее разделение компонентов. Нагрев мембранного блока углеводородов 950 может дополнительно предотвратить конденсацию углеводородов (например, изобутана) внутри мембранного блока. Мембранный блок углеводородов 950 может быть нагрет при температуре от около 70°F до около 110°F, в ином случае, от около 80°F до около 105°F или, в ином случае, от около 90°F до около 100°F.
[00177] Пятый поток извлекаемого продувочного газа (например, пятый поток азота) 960 может содержать азот в количестве не менее чем около 85 мол. %, в ином случае, не менее чем около 90 мол. %, или, в ином случае, не менее чем около 95 мол. % от общего количества молей пятого потока извлекаемого продувочного газа.
[00178] Пятый поток извлекаемого продувочного газа 960 может содержать углеводороды в количестве менее чем около 5%, в ином случае, менее чем около 3% или, в ином случае, менее чем около 2% от общей массы пятого потока извлекаемого продувочного газа. Пятый поток извлекаемого продувочного газа 960 может содержать менее чем около 15%, в ином случае, менее чем около 12% или, в ином случае, менее чем около 10% углеводородов (например, изобутана) сырьевого потока мембранного блока углеводородов 821.
[00179] По меньшей мере, часть пятого потока извлекаемого продувочного газа (например, пятого потока азота) 960, содержащего азот 965, может быть возвращена в продувочный сосуд, такой как продувочный сосуд 400, например, через поток 509 и поток продувочного газа 410, как проиллюстрировано на фиг. 1А. В некоторых конфигурациях по меньшей мере часть пятого потока извлекаемого продувочного газа 960 может быть введена вовнутрь продувочного сосуда 400 (например, около середины высоты продувочного сосуда).
[00180] Третий поток углеводородов 970 может содержать углеводороды (например, изобутан) в количестве, не менее чем около 40 мас. %, в ином случае, не менее чем около 50 мас. %, или, в ином случае, не менее чем около 55 мас. % от общей массы третьего потока углеводородов. Третий поток углеводородов 970 может содержать азот в количестве менее чем около 45%, в ином случае, менее чем около 50% или, в ином случае, менее чем около 60% от общей массы третьего потока углеводородов.
[00181] В некоторых конфигурациях по меньшей мере часть третьего потока углеводородов 970 может быть возвращена в компрессор установки INRU 525.
[00182] Различные варианты реализации изобретения, проиллюстрированные на фигурах, могут быть упрощены и не могут быть не проиллюстрированы обычным оборудованием, таким как теплообменники, насосы и компрессоры; однако специалист в данной области техники поймет, что описанные способы и системы могут содержать такое оборудование, обычно используемое при производстве полимеров.
[00183] Специалист в данной области техники поймет, что в промышленных и коммерческих способах производства полиэтилена может потребоваться один или более, часто несколько, компрессоров или аналогичных устройств. Такие компрессоры используются при производстве полиэтилена, например, для создания давления в реакторах 104, 106 во время полимеризации. Кроме того, специалист в данной области техники поймет, что способ производства полиэтилена включает один или несколько деоксигенаторов, аналогичных аппаратов для деоксидации, или же то и другое вместе, например, для очистки растворителей или реагентов, для продувания реакторов кислорода или же то, и другое вместе. Поскольку инфраструктура и поддержка, например, для обеспечения питания и обслуживания компрессоров, деоксигенаторов или же и того, и другого, уже существуют на промышленном предприятии по производству полиэтилена, перераспределение части этих доступных ресурсов для использования в описанных системах может потребовать немного дополнительных капитальных затрат, если такие потребуются, для включения описанных систем и/или способов в существующую инфраструктуру.
[00184] Кроме того, поскольку компрессоры, деоксигенаторы и различные другие компоненты уже используются в различных способах и системах производства полиэтилена, возможность увеличения производительности работы таких устройств может повысить общую эффективность систем и способов производства полиэтилена. Например, когда часть способа или системы производства полиэтилена выводится из работы для технического обслуживания, ремонта или же и того, и другого вместе, обе другие части системы (например, компрессор, деоксигенатор, реактор и т.д.) могут продолжать обеспечивать работу в соответствии с текущими способами. Таким образом, эксплуатация, перераспределение ресурсов или же и то, и другое вместе для работы описанных систем производства полиэтилена, способов производства полиэтилена или же и того, и другого может повысить эффективность использования традиционных систем.
[00185] Согласно настоящему раскрытию способ полимеризации этилена может, как правило, включать этапы (а) полимеризации этилена в системе суспензионного циркуляционного реактора для получения потока продукта полимеризации; (b) разделения по меньшей мере части потока продукта полимеризации в испарительной камере на поток газа и поток полимера, содержащий полиэтилен, изобутан, этилен и этан; (с) введения по меньшей мере части потока газа в одну или несколько перегонных колонн для производства изобутана; (d) контактирования по меньшей мере части потока полимера с азотом в продувочном сосуде для производства потока продуваемого полимера и потока отработанного азота, при этом поток продуваемого полимера содержит полиэтилен и при этом отработанный азот содержит азот, изобутан, этилен, и этан; (е) введение по меньшей мере части потока отработанного азота в компрессор для производства потока сжатого газа, в котором поток сжатого газа имеет манометрическое давление от около 200 фунтов на кв. дюйм до около 400 фунтов на кв. дюйм; (f) введение по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения, содержащий парожидкостный сепаратор, для производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока азота, при этом первый поток углеводородов содержит не менее чем около 50% изобутана в потоке сжатого газа и при этом сырьевой поток мембранного блока азота содержит не менее чем около 95% азота в потоке сжатого газа; (g) введения по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока азота в мембранный блок азота, содержащий азотоселективную мембрану, для производства первого потока извлекаемого азота и потока ретентата, при этом поток ретентата содержит менее чем около 30% азота в сырьевом потоке мембранного блока азота и при этом поток ретентата содержит не менее чем около 90% изобутана в сырьевом потоке мембранного блока азота; (h) возврата первой части первого потока извлекаемого азота в компрессор; (i) возврата второй части первого потока извлекаемого азота в продувочный сосуд; (j) введения по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения, содержащий парожидкостный сепаратор, для производства второго потока углеводородов и сырьевого потока установки адсорбции с изменением давления (PSA), причем поток сырьевого материала установки PSA содержит не менее чем около 97% азота в потоке ретентата; (k) введения по меньшей мере части первого потока углеводородов по меньшей мере части второго потока углеводородов или же и первого, и второго в отпарной блок азота для производства очищенного потока углеводородов и третьего потока извлекаемого азота; (l) возврата по меньшей мере части очищенного потока углеводородов в одну или несколько перегонных колонн; (m) возврата по меньшей мере части третьего потока извлекаемого азота в компрессор; (n) введения по меньшей мере части сырьевого потока установки PSA в установку PSA для производства второго потока извлекаемого азота и потока хвостового газа, причем молярная концентрация азота во втором потоке извлекаемого азота больше, чем молярная концентрация азота в первом потоке извлекаемого азота; (о) возврата по меньшей мере части второго потока извлекаемого азота в продувочный сосуд; и (р) возврата по меньшей мере части потока хвостового газа в компрессор. Компрессор может иметь объемный поток, который снижен по меньшей мере на около 20% по сравнению с объемным потоком, поступающим в компрессор в другой аналогичной системе производства полимера, которая имеет либо азотоселективную мембранную установку, либо установку PSA, но не и то, и другое вместе.
[00186] Согласно настоящему описанию изобретения способ полимеризации этилена может, как правило, включать этапы (а) полимеризации этилена в системе суспензионного циркуляционного реактора для получения потока продукта полимеризации; (b) разделение по меньшей мере части потока продукта полимеризации в испарительной камере на поток газа и поток полимера, содержащий полиэтилен, изобутан, этилен и этан; (с) введение по меньшей мере части потока газа в одну или несколько перегонных колонн для производства изобутана; (d) контактирование по меньшей мере части потока полимера с азотом в продувочном сосуде для производства потока продуваемого полимера и потока отработанного азота, при этом поток продуваемого полимера содержит полиэтилен, и при этом отработанный азот содержит азот, изобутан, этилен, и этан; (е) введение по меньшей мере части потока отработанного азота в компрессор для производства потока сжатого газа, в котором поток сжатого газа имеет манометрическое давление от около 200 фунтов на кв. дюйм до около 400 фунтов на кв. дюйм; (f) введение по меньшей мере части потока сжатого газа в первый разделительный блок, содержащий парожидкостный сепаратор, для производства первого углеводородного потока и сырьевого потока мембранного блока азота, при этом первый поток углеводородов содержит не менее чем около 50% изобутана в потоке сжатого газа, причем сырьевой поток мембранного блока азота содержит не менее чем около 95% азота в потоке сжатого газа; (g) введение по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока азота в мембранный блок азота, содержащий азотоселективную мембрану, для производства первого потока извлекаемого азота и потока ретентата, при этом поток ретентата содержит менее чем около 30% азота в сырьевом потоке мембранного блока азота и при этом поток ретентата содержит не менее чем около 90% изобутана в сырьевом потока мембранного блока азота; (h) возврат первой части первого потока извлекаемого азота в компрессор; (i) возврат второй части первого потока извлекаемого азота в продувочный сосуд; (j) введение по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения, содержащий парожидкостный сепаратор, для производства второго потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока углеводородов, когда сырьевой поток мембранного блока углеводородов содержит не менее чем около 97% азота в потоке ретентата; (k) введение по меньшей мере части первого потока углеводородов по меньшей мере части второго потока углеводородов или же и первого, и второго в отпарной блок азота для производства очищенного потока углеводородов и третьего потока извлекаемого азота; (l) возврат по меньшей мере части очищенного потока углеводородов в одну или несколько перегонных колонн; (m) возврат по меньшей мере части третьего потока извлекаемого азота в компрессор; (n) введение по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока углеводородов в мембранный блок углеводородов, содержащий углеводородоселективную мембрану, для производства пятого потока извлекаемого азота и третьего потока углеводорода; (о) возврат по меньшей мере части пятого потока извлекаемого азота в компрессор; и (р) возврат по меньшей мере части третьего потока углеводородов в одну или несколько перегонных колонн. Компрессор может иметь объемный поток, который снижен по меньшей мере на около 5%, или, в ином случае по меньшей мере на около 7,5% или, в ином случае по меньшей мере на около 10% по сравнению с объемным потоком, поступающим в компрессор в другой аналогичной системе производства полимера, которая имеет либо азотоселективный мембранный блок, либо углеводородоселективный мембранный блок, но не и то, и другое вместе.
[00187] Согласно настоящему изобретению, система установки извлечения изобутана и азота (INRU) может содержать компрессор, первый блок охлаждения, первый блок разделения, первый отпарной блок, мембранный блок азота, второй блок охлаждения, второй блок разделения, второй отпарной блок и установку адсорбции при переменном давлении (PSA); причем компрессор выполнен с возможностью получения потока отработанного продувочного газа, потока возвратного азота и потока хвостового газа и производства потока сжатого газа; при этом компрессор имеет объемный поток, который снижен по меньшей мере на около 20% по сравнению с объемным потоком, поступающим в компрессор в другой аналогичной системе INRU, которая имеет либо мембранный блок углеводородов, либо установку PSA, но не и то, и другое вместе; при этом первый блок охлаждения выполнен с возможностью получения по меньшей мере части потока сжатого газа перед введением по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения; при этом первый блок разделения представляет собой парожидкостный сепаратор, выполненный с возможностью получения по меньшей мере части потока сжатого газа и производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока азота, при этом первый поток углеводородов представляет собой поток жидкости, а сырьевой поток мембранного блока азота представляет собой газообразный поток; при этом первый отпарной блок выполнен с возможностью получения по меньшей мере части первого потока углеводородов и производства очищенного первого потока углеводорода и третьего потока азота; причем мембранный блок азота выполнен с возможностью получения по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока азота и производства первого потока азота и потока ретентата, при этом мембранный блок азота имеет азотоселективную мембрану, расположенную в нем, и азотоселективная мембрана позволяет азоту проходить и быть собранным в виде потока пермеата (например, первого потока азота), при этом азотоселективная мембрана не пропускает углеводороды (хотя некоторые более легкие углеводороды могут проникать через азотоселективную мембрану и поэтому по меньшей мере часть первого потока азота может быть возвращена обратно в компрессор установки INRU для извлечения таких более легких углеводородов, которые могут проникать через азотоселективную мембрану), причем углеводороды могут быть собраны в виде потока ретентата, при этом первый поток азота имеет манометрическое давление от около 1 фунта на кв. дюйм до около 50 фунтов на кв. дюйм, при этом возвратный поток азота содержит по меньшей мере часть первого потока азота, причем поток ретентата имеет точку росы по углеводородам, которая больше, чем точка росы по углеводородам сырьевого потока мембранного блока; при этом второй блок охлаждения выполнен с возможностью получения по меньшей мере части потока ретентата перед введением по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения; при этом второй блок разделения представляет собой парожидкостный сепаратор, выполненный с возможностью получения по меньшей мере части потока ретентата и производства второго потока углеводородов и сырьевого потока установки PSA, при этом второй поток углеводородов представляет собой поток жидкости, а сырьевой поток установки PSA представляет собой газообразный поток, причем сырьевой поток установки PSA содержит углеводороды и азот; при этом второй отпарной блок выполнен с возможностью получения по меньшей мере части второго потока углеводородов и производства очищенного второго потока углеводородов и четвертого потока азота; и в котором установка PSA выполнена с возможностью получения по меньшей мере части сырьевого потока установки PSA и производства второго потока азота и потока хвостового газа, при этом установка PSA имеет адсорбер PSA, расположенный в нем, причем адсорбер PSA позволяет азоту проходит через установку PSA и быть собранным в виде второго потока азота, при этом адсорбер PSA адсорбирует углеводороды, а поток продувающего газа, содержащий азот, десорбирует углеводороды из адсорбера PSA для производства потока хвостового газа. В некоторых конфигурациях системы INRU, раскрытой в данном документе, первый поток азота может быть объединен со вторым потоком азота (например, азотом высокой чистоты) из установки PSA для образования потока продувочного газа азота средней чистоты. Поток продувочного газа азота средней чистоты может быть далее возвращен в продувочный сосуд, такой как продувочный сосуд 400, например, через поток продувочного газа 410 (например, через возвратный поток 509, как проиллюстрировано на фиг. 1А).
[00188] Согласно настоящему изобретению, система установки извлечения изобутана и азота (INRU) может содержать компрессор, первый блок охлаждения, первый блок разделения, первый отпарной блок, мембранный блок азота, второй блок охлаждения, второй блок разделения, второй отпарной блок и мембранный блок углеводородов; причем компрессор выполнен с возможностью получения потока отработанного продувочного газа, потока возвратного азота и потока хвостового газа и производства потока сжатого газа; при этом компрессор имеет объемный поток, который снижен по меньшей мере на около 5%, в ином случае, по меньшей мере на около 7,5%, или, в ином случае по меньшей мере на около 10% по сравнению с объемным потоком в компрессор в другой аналогичной системе INRU, которая имеет только мембранный блок углеводородов; при этом первый блок охлаждения выполнен с возможностью получения по меньшей мере части потока сжатого газа перед введением по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения; при этом первый блок разделения представляет собой парожидкостный сепаратор, выполненный с возможностью получения по меньшей мере части потока сжатого газа и производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока азота, при этом первый поток углеводородов представляет собой поток жидкости и при этом сырьевой поток мембранного блока азота представляет собой газообразный поток; при этом первый отпарной блок выполнен с возможностью получения по меньшей мере части первого потока углеводородов и производства очищенного первого потока углеводородов и третьего потока азота; причем мембранный блок азота выполнен с возможностью получения по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока азота и производства первого потока азота и потока ретентата, при этом мембранный блок азота имеет азотоселективную мембрану, расположенную в нем, и эта азотоселективная мембрана позволяет азоту проходить через нее и быть собранным в виде потока пермеата (например, первого потока азота), при этом азотоселективная мембрана не пропускает углеводороды (хотя некоторые более легкие углеводороды могут проникать через азотоселективную мембрану, и поэтому по меньшей мере часть первого потока азота может быть возвращена обратно в компрессор установки INRU для извлечения таких более легких углеводородов, которые могут проникать через азотоселективную мембрану), причем углеводороды могут быть собраны в виде потока ретентата, при этом первый поток азота имеет манометрическое давление от около 1 фунта на кв. дюйм до около 50 фунтов на кв. дюйм, при этом возвратный поток азота содержит по меньшей мере часть первого потока азота и при этом поток ретентата имеет точку росы по углеводородам, которая больше, чем точка росы по углеводородам сырьевого потока мембранного блока; при этом второй блок охлаждения выполнен с возможностью получения по меньшей мере части потока ретентата перед введением по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения; при этом второй блок разделения представляет собой парожидкостный сепаратор, выполненный с возможностью получения по меньшей мере части потока ретентата и производства второго потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока углеводородов, в котором второй поток углеводородов представляет собой поток жидкости, причем сырьевой поток мембранного блока углеводородов представляет собой газообразный поток, и при этом сырьевой поток мембранного блока углеводородов содержит углеводороды и азот; при этом второй отпарной блок выполнен с возможностью получения по меньшей мере части второго потока углеводородов и производства очищенного второго потока углеводородов и четвертого потока азота; и в котором мембранный блок углеводородов выполнен с возможностью получения по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока углеводородов и производства пятого потока азота (например, очищенного потока азота) и третьего потока углеводородов, при этом мембранный блок углеводородов содержит углеводородоселективную мембрану, расположенную в нем, при этом углеводородноселективная мембрана позволяет углеводородам проходить и быть собранными в виде потока пермеата (например, третьего потока углеводородов, который может быть возвращен обратно в компрессор установки INRU), причем углеводородноселективная мембрана не позволяет азоту проходить через нее (хотя азот может проникать через углеводородоселективную мембрану и поэтому по меньшей мере часть третьего потока углеводородов может быть возвращена обратно в компрессор установки INRU для извлечения такого азота, который может проникать через углеводородоселективную мембрану), и при этом азот может быть собран в виде потока ретентата (например, очищенный поток азота). Как будет понятно специалисту в данной области техники и с помощью этого описания, некоторое количество азота и легкого газа может проникать через углеводородоселективную мембрану. В некоторых конфигурациях системы ENRU, описанной в данном документе, первый поток азота может быть объединен с пятым потоком азота (например, азотом высокой чистоты) из мембранного блока углеводородов для образования потока продувочного газа азота средней чистоты. Поток продувочного газа азота средней чистоты может быть далее возвращен в продувочный сосуд, такой как продувочный сосуд 400, например, через поток продувочного газа 410 (например, через возвратный поток 509, как проиллюстрировано на фиг. 1А).
[00189] Одна или несколько из описанных систем (например, система производства полиэтилена 1000), способы (например, способ производства полиэтилена 2000) или же и то, и другое вместе могут преимущественно отображать улучшения в одной или нескольких характеристиках систем, характеристиках способов или и в первом, и во втором, по сравнению с другими аналогичными системами, способами или и первым, и вторым, когда отсутствует INRU, содержащая вместе как мембранный блок, так и установку PSA. В одном аспекте INRU, как описано в данном документе, может преимущественно позволять использовать меньшую установку PSA по сравнению с другой аналогичной INRU, которая имеет либо мембранный блок, либо установку PSA, но не и то, и другое вместе.
[00190] INRU (например, INRU 500 или 501), как описано в данном документе, может преимущественно позволять уменьшенный объемный поток в компрессор установки INRU по сравнению с другой аналогичной INRU, которая имеет либо мембранный блок, либо установку PSA, но не и то, и другое вместе. Основной фактор затрат (например, размер и пропускная способность компрессора установки INRU) для системы INRU может быть уменьшен. Размер установки PSA может быть уменьшен благодаря сниженному сырьевому потоку PSA. Следовательно, могут быть уменьшены капитальные затраты, связанные с установкой PSA. Дополнительные преимущества систем, способов или того и другого для производства полиэтиленового полимера, как раскрыто в настоящем документе, могут быть очевидны для специалиста в данной области техники, рассматривающего это описание изобретения.
[00191] Данное описание изобретения дополнительно иллюстрируется следующими примерами, которые никоим образом не должны рассматриваться как налагающие ограничения на объем данного изобретения. Напротив, следует четко понимать, что без отступления от сущности данного изобретения или объема прилагаемой формулы изобретения можно прибегнуть к различным другим аспектам, вариантам реализации, модификациям и их эквивалентам изобретения, которые после прочтения описания в настоящем документе могут быть очевидны каждому специалисту в данной области техники.
ПРИМЕРЫ
[00192] После того как изобретение было в целом описано, следующие примеры приведены в качестве конкретных вариантов реализации изобретения и для демонстрации их практического применения и преимуществ. Понятно, что примеры приведены в качестве иллюстрации и не предназначены для ограничения описания или формулы изобретения каким-либо образом.
ПРИМЕР 1
3
[00193] Технические характеристики различных систем INRU изучалась следующим образом. Случай №1 был изучен для ENRU, содержащей только установку PSA, без мембранного блока азота. Случаи №2, №3 и №4 были изучены для INRU, содержащей как установку PSA, так и мембранный блок азота, такой как INRU на фиг. 1В. В случае №2, 30% азота из потока, подаваемого в мембранный блок азота, было извлечено в потоке ретентата (например, содержащего углеводороды), а 65% азота, извлекаемого из мембранного блока азота, было возвращено обратно в компрессор установки INRU. В случае №3, 10% азота из потока, подаваемого в мембранный блок азота, было извлечено в потоке ретентата (например, содержащего углеводороды), а 65% азота, извлекаемого из мембранного блока азота, было возвращено обратно в компрессор установки INRU. В случае №4, 30% азота из потока, подаваемого в мембранный блок азота, было извлечено в потоке ретентата (например, содержащего углеводороды), а 100% азота, извлекаемого из мембранного блока азота, было возвращено обратно в компрессор установки INRU. Данные для случаев №1, №2, №3 и №4 приведены в таблице 1. Компрессор установки INRU, используемый для этих экспериментов, представлял собой двухступенчатый винтовой компрессор производства Мусот (модель №3225 LSC). Компрессор установки ENRU был рассчитан на всасывающий поток 200 940 фут/час, при температуре около 94°F и абсолютном давлении около 18 фунтов на кв. дюйм. Абсолютное давление нагнетания компрессора было на уровне 248 фунтов на кв. дюйм. Температура сырьевого потока PSA составляла 50°F. Абсолютное давление на этапе адсорбции составляло 235 фунтов на кв. дюйм, а абсолютное давление на этапе продувания составляло 20 фунтов на кв. дюйм. Извлекаемый азот представлял собой поток азота, извлекаемый из установки PSA.
[00194] Из таблицы 1 видно, что все три новых способа INRU (например, случаи №2, №3 и №4) показывают снижение сырья PSA и потока компрессора установки INRU. Это может привести к потенциально увеличению сырья INRU и увеличению продолжительности рабочего цикла PSA. Как будет понятно специалисту в данной области техники, и с помощью этого описания производительность мембраны зависит от условий эксплуатации, таких как разность трансмембранного давления, температура и составы сырья. Случаи, проиллюстрированные в таблице 1, не обязательно были выполнены с оптимальными параметрами для INRU, включающими как установку PSA, так и мембранный блок, эксперименты были проведены в качестве доказательства концепции. Обогащенный азотом поток низкого давления (в этих случаях 5 фунтов/кв. дюйм манометрические), который не возвращается обратно в компрессор установки INRU, может использоваться в качестве продувания азотом средней чистоты в продувочном сосуде перед INRU в способе производства полиэтилена. В зависимости от степени проникновения азота через азотоселективную мембрану может возникнуть необходимость в технологическом нагревателе для нагрева сырья мембраны или, в качестве альтернативы, для нагрева потока ретентата внутри мембраны. Такой нагрев может использоваться для предотвращения конденсации углеводородов внутри мембранного блока. Кроме того, в зависимости от существующих мощностей секции очистки ниже по потоку от INRU, может возникнуть необходимость в отпарном блоке азота для контроля содержания азота в потоке извлекаемых углеводородов (например, первый поток углеводородов и второй поток углеводородов на фиг. 1 В), поскольку содержание азота несколько выше, чем в базовом случае. Степень извлечения углеводородов практически одинакова в базовом случае, когда INRU содержит только установку PSA; и INRU, содержащую как установку PSA, так и мембранный блок. Для простоты анализа во всех случаях PSA в сырье PSA использовался 41% азота в качестве потока продувочного газа. Поток хвостового газа из установки PSA содержал извлекаемые углеводороды и продувочный газ азота. В базовом случае (случай №1) 41% продукта азота PSA использовался для продувания десорбированных углеводородов во время этапа продувания. Ожидается, что для продувания для случаев PSA будет использоваться меньше азота вследствие уменьшенного количества углеводородного сырья. В гибридных случаях (случаи №2, №3 и №4), поскольку количество углеводородов и азота в сырье PSA было значительно меньше, поток хвостового газа был значительно меньше.
ПРИМЕР 2
3
[00195] Производительность различных систем ENRU изучалась следующим образом. Случай №5 был изучен для ENRU, содержащей только мембранный блок азота, без установки PSA. Случай №6 был изучен для ENRU, содержащей только установку PSA, без мембранного блока азота. Случай №7 был изучен для INRU, содержащей как установку PSA, так и мембранный блок азота, такой как ENRU на фиг. 1В. В случае №7, 30% азота из потока, подаваемого в мембранный блок азота, было извлечено в потоке ретентата (например, содержащего углеводороды), а 65% азота, извлекаемого из мембранного блока азота, было возвращено обратно в компрессор установки ENRU. Данные для случаев №5, №6 и №7 приведены в таблице 1. Компрессор установки ENRU, используемый для этих экспериментов, представлял собой двухступенчатый винтовой компрессор производства Mycom (модель №4032 LM). Компрессор установки ENRU был рассчитан на всасывающий поток 297000 фут/час, при температуре около 100°F и абсолютном давлении около 16 фунтов на кв. дюйм. Абсолютное давление нагнетания компрессора было на уровне 345 фунтов на кв. дюйм. Температура сырьевого потока PSA составляла 50 DF. Абсолютное давление на этапе адсорбции составляло 235 фунтов на кв. дюйм, а абсолютное давление на этапе продувания составляло 20 фунтов на кв. дюйм. Извлекаемый азот представлял собой поток азота, извлекаемый из установки PSA.
[00196] Данные в таблице 2 показывают, что для INRU, содержащей как установку PSA, так и мембранный блок, наблюдалось снижение потока компрессора на 20%, а также снижение давления на выходе. Такое снижение потока компрессора может привести к значительной экономии капитала. Извлечение углеводородов и азота аналогично для случая №7 (INRU содержит как установку PSA, так и мембранный блок), по сравнению со случаями №5 и №6.
[00197] Для целей подачи этой заявки на национальном уровне США все публикации и патенты, упомянутые в этом описании, полностью включены в данный документ посредством ссылки во всех их полных объемах, для целей описания и раскрытия концепций и методологий, описанных в этих публикациях, которые могут использоваться в связи со способами настоящего изобретения. Любые публикации и патенты, обсуждаемые в данном документе, предоставляются исключительно для их раскрытия до даты подачи настоящей заявки. Ничто в настоящем документе не должно быть истолковано как признание того, что изобретатели не имеют права датировать такое раскрытие более ранним числом в силу предшествующего изобретения.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ
[00198] Следующие перечисленные варианты реализации изобретения представлены в качестве неограничивающих примеров.
[00199] Первый аспект, который представляет собой способ разделения компонентов в системе производства полимера, включает (а) разделение потока продукта полимеризации на поток газа и поток полимера, при этом поток полимера содержит полиэтилен, изобутан, этилен и этан, (b) контактирование по меньшей мере части потока полимера с продувочным газом в продувочном сосуде для получения потока продуваемого полимера и потока отработанного продувочного газа, при этом поток продуваемого полимера содержит полиэтилен, а поток отработанного продувочного газа содержит продувочный газ, изобутан, этилен и этан, (с) введение по меньшей мере части потока отработанного продувочного газа в компрессор для производства потока сжатого газа, (d) введение по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения для производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока, при этом первый поток углеводородов содержит не менее чем около 50% изобутана в потоке сжатого газа и при этом сырьевой поток мембранного блока содержит не менее чем около 95% продувочного газа в потоке сжатого газа, (е) введение по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока в мембранный блок для производства первого потока извлекаемого продувочного газа и потока ретентата, причем поток ретентата содержит менее чем около 30% продувочного газа в сырьевом потоке мембранного блока, (f) введение по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения для производства второго потока углеводородов и сырьевого потока установки адсорбции с переменным давлением (PSA), при этом сырьевой поток установки PSA содержит не менее чем около 97% продувочного газа в потоке ретентата, и (g) введение по меньшей мере части сырьевого потока установки PSA в установку PSA для производства второго потока извлекаемого продувочного газа и потока хвостового газа, причем молярная концентрация продувочного газа во втором потоке извлекаемого продувочного газа превышает молярную концентрацию продувочного газа в первом потоке извлекаемого продувочного газа.
[00200] Второй аспект, который представляет собой способ по первому аспекту, дополнительно включает (i) возврат по меньшей мере части первого потока извлекаемого продувочного газа в компрессор; и (и) возврат по меньшей мере части потока хвостового газа в компрессор.
[00201] Третий аспект, который представляет собой способ по второму аспекту, отличается тем, что компрессор имеет объемный поток, который снижен по меньшей мере на около 20% по сравнению с объемным потоком, поступающим в компрессор в другой аналогичной системе получения полимера, которая имеет либо мембранный блок или установку PSA, но не и то, и другое вместе.
[00202] Четвертый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по третий, отличается тем, что поток сжатого газа охлаждается перед этапом (d) введения по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения.
[00203] Пятый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по четвертый, отличается тем, что поток ретентата охлаждается перед этапом (f) введения по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения.
[00204] Шестой аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по пятый, отличается тем, что по меньшей мере часть первого потока углеводородов вводится в первый отпарной блок для производства очищенного первого потока углеводородов и третьего потока извлекаемого продувочного газа, причем количество продувочного газа в очищенном первом потоке углеводородов ниже, чем количество продувочного газа в первом потоке углеводородов.
[00205] Седьмой аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по шестой, отличается тем, что по меньшей мере часть второго потока углеводородов вводится во второй отпарной блок для производства очищенного первого потока углеводородов и четвертого потока извлекаемого продувочного газа, причем количество продувочного газа в очищенном втором потоке углеводородов ниже, чем количество продувочного газа во втором потоке углеводородов.
[00206] Восьмой аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по седьмой, отличается тем, что первый поток извлекаемого продувочного газа имеет манометрическое давление от около 1 фунта на кв. дюйм до около 50 фунтов на кв. дюйм.
[00207] Девятый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по восьмой, отличается тем, что по меньшей мере часть сырьевого потока мембранного блока нагревается перед этапом (е) введения по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока в мембранный блок.
[00208] Десятый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по девятый, отличается тем, что мембранный блок нагревается.
[00209] Одиннадцатый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по десятый, отличается тем, что поток ретентата имеет точку росы по углеводородам, которая больше, чем точка росы по углеводородам сырьевого потока мембранного блока.
[00210] Двенадцатый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по одиннадцатый, отличается тем, что установка PSA характеризуется временем цикла от около 1 минуты до около 60 минут.
[00211] Тринадцатый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по двенадцатый, отличается тем, что установка PSA характеризуется временем цикла, которое увеличено по меньшей мере на около 50% по сравнению со временем цикла установки PSA в другой аналогичной системе производства полимеров, в которой отсутствует мембранный блок.
[00212] Четырнадцатый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по тринадцатый, отличается тем, что от около 2 установок до около 8 установок PSA работают параллельно.
[00213] Пятнадцатый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по четырнадцатый, дополнительно включает возврат части первого потока извлекаемого продувочного газа в продувочный сосуд.
[00214] Шестнадцатый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по пятнадцатый, отличается тем, что по меньшей мере часть потока газа вводится в одну или несколько перегонных колонн для производства изобутана.
[00215] Семнадцатый аспект, который представляет собой способ по шестнадцатому аспекту, отличается тем, что по меньшей мере часть первого потока углеводородов, по меньшей мере часть второго потока углеводородов или же и то, и другое возвращается в одну или более перегонных колонн.
[00216] Восемнадцатый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по семнадцатый, отличается тем, что по меньшей мере часть первого потока углеводородов вводится в первый отпарной блок для производства очищенного первого потока углеводородов и третьего потока извлекаемого продувочного газа; при этом по меньшей мере часть второго потока углеводородов вводится во второй отпарной блок для производства очищенного второго потока углеводородов и четвертого потока извлекаемого продувочного газа; и при этом по меньшей мере часть первого потока углеводородов, по меньшей мере часть очищенного первого потока углеводородов, по меньшей мере часть второго потока углеводородов, по меньшей мере часть очищенного второго потока углеводородов или их комбинации возвращается в одну или несколько перегонных колонн.
[00217] Девятнадцатый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по восемнадцатый, отличается тем, что по меньшей мере часть изобутана вводится в установку PSA в качестве продувочного газа для производства потока хвостового газа, и при этом количество изобутана в потоке хвостового газа превышает количество изобутана в сырьевом потоке установки PSA.
[00218] Двадцатый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по девятнадцатый, отличается тем, что сырьевой поток установки PSA снижен по меньшей мере на около 40% по сравнению с сырьевым потоком установки PSA в другой аналогичной системе производства полимеров, в которой отсутствует мембранный блок.
[00219] Двадцать первый аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по двадцатый, отличается тем, что компрессор характеризуется мощностью компрессора, которая снижена по меньшей мере на около 10% по сравнению с мощностью компрессора в другой аналогичной системе производства полимеров, которая имеет либо мембранный блок, либо установку PS А, но не и то, и другое вместе.
[00220] Двадцать второй аспект, который представляет собой способ по любому из аспектов с первого по двадцать первый, дополнительно включает возврат по меньшей мере части второго потока извлекаемого продувочного газа в продувочный сосуд.
[00221] Двадцать третий аспект, который представляет собой способ разделения компонентов в системе получения полимера, включает: (а) разделение потока продукта полимеризации на поток газа и поток полимера, при этом поток полимера содержит полиэтилен, изобутан, этилен и этан и при этом поток газа содержит этилен, этан и изобутен, (b) контактирование по меньшей мере части потока полимера с потоком азота в продувочном сосуде для получения потока продуваемого полимера и потока отработанного азота, при этом поток продуваемого полимера содержит полиэтилен и при этом отработанный азот содержит азот, изобутан, этилен и этан, (с) введение по меньшей мере части потока отработанного азота в компрессор для производства потока сжатого газа, (d) введение по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения для производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока, при этом первый поток углеводородов содержит не менее чем около 50% изобутана в потоке сжатого газа, причем сырьевой поток мембранного блока содержит не менее чем около 95% азота в потоке сжатого газа, (е) введение по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока в мембранный блок азота для производства первого потока извлекаемого азота и потока ретентата, причем поток ретентата содержит менее чем около 30% азота сырьевого потока мембранного блока, (f) возврат первой части первого потока извлекаемого азота в компрессор и возврат второй части первого потока извлекаемого азота в продувочный сосуд, (g) введение по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения для производства второго потока углеводородов и сырьевого потока установки адсорбции при переменном давлении (PSA), причем сырьевой поток установки PSA содержит не менее чем около 97% азота в потоке ретентата, (h) введение по меньшей мере части сырьевого потока установки PSA в установку PSA для производства второго потока извлекаемого азота и потока хвостового газа, при этом молярная концентрация азота во втором потоке извлекаемого азота превышает молярную концентрацию азота в первом потоке извлекаемого азота, и (i) возврат по меньшей мере части потока хвостового газа в компрессор.
[00222] Двадцать четвертый аспект, который представляет собой способ по двадцать третьему аспекту, отличается тем, что компрессор имеет объемный поток, который снижен по меньшей мере на около 20% по сравнению с объемным потоком, поступающим в компрессор в другой аналогичной системе получения полимера, которая имеет либо мембранный блок азота, либо установку PSA, но не и то, и другое вместе.
[00223] Двадцать пятый аспект, который представляет собой способ по любому из двадцать третьего и двадцать четвертого аспектов, дополнительно включает (i) охлаждение по меньшей мере части потока сжатого газа перед этапом (d) введения по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения; и (ii) охлаждение по меньшей мере части потока ретентата перед этапом (g) введения по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения.
[00224] Двадцать шестой аспект, который представляет собой систему установки извлечения изобутана и азота (INRU), содержащую компрессор, первый блок разделения, мембранный блок азота, второй блок разделения и установку адсорбции при переменном давлении (PSA); отличается тем, что компрессор выполнен с возможностью получения потока отработанного продувочного газа, потока возвратного азота и потока хвостового газа и производства потока сжатого газа; при этом компрессор имеет объемный поток, который снижен по меньшей мере на около 20% по сравнению с объемным потоком, поступающим в компрессор в другой аналогичной системе INRU, которая имеет либо мембранный блок, либо установку PSA, но не и то, и другое вместе; при этом первый блок разделения представляет собой парожидкостный сепаратор, выполненный с возможностью получения по меньшей мере части потока сжатого газа и производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока, при этом первый поток углеводородов представляет собой поток жидкости, а сырьевой поток мембранного блока представляет собой газообразный поток; при этом мембранный блок азота выполнен с возможностью получения по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока и производства первого потока азота и потока ретентата, при этом первый поток азота имеет манометрическое давление от около 1 фунта на кв. дюйм до около 50 фунтов на кв. дюйм, при этом возвратный поток азота содержит по меньшей мере часть первого потока азота, а поток ретентата имеет точку росы по углеводородам, которая больше, чем точка росы по углеводородам сырьевого потока мембранного блока; при этом второй блок разделения представляет собой парожидкостный сепаратор, выполненный с возможностью получения по меньшей мере части потока ретентата и производства второго потока углеводородов и сырьевого потока установки адсорбции при переменном давлении (PSA), при этом второй поток углеводородов представляет собой поток жидкости, при этом сырьевой поток установки PSA представляет собой газообразный поток, причем сырьевой поток установки PSA содержит углеводороды и азот; и при этом установка PSA выполнена с возможностью получения по меньшей мере части сырьевого потока установки PSA и производства второго потока азота и потока хвостового газа, при этом установка PSA имеет адсорбер PSA, расположенный в нем, причем адсорбер PSA позволяет азоту проходить через установку PSA и быть собранному в качестве второго потока азота, при этом адсорбер PSA адсорбирует углеводороды, а поток продувочного газа, содержащий изобутан, десорбирует углеводороды из адсорбера PSA для производства потока хвостового газа.
[00225] Двадцать седьмой аспект, который представляет собой систему INRU по двадцать шестому аспекту, дополнительно содержит первый блок охлаждения, причем первый блок охлаждения выполнен с возможностью получения по меньшей мере части потока сжатого газа перед введением по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения; и второй блок охлаждения, причем второй блок охлаждения выполнен с возможностью получения по меньшей мере части потока ретентата перед введением по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения.
[00226] Двадцать восьмой аспект, который представляет собой систему INRU по любому из двадцать шестого и двадцать седьмого аспектов, дополнительно содержит первый отпарной блок, причем первый отпарной блок выполнен с возможностью получения по меньшей мере части первого потока углеводородов и производства очищенного первого потока углеводородов и третьего потока азота; и второй отпарной блок, причем второй отпарной блок выполнен с возможностью получения по меньшей мере части второго потока углеводородов и производства очищенного второго потока углеводородов и четвертого потока азота.
[00227] Двадцать девятый аспект, который представляет собой способ полимеризации этилена, включающий: (а) полимеризацию этилена в системе суспензионного циркуляционного реактора для получения потока продукта полимеризации; (b) разделение по меньшей мере части потока продукта полимеризации в испарительной камере на поток газа и поток полимера, содержащий полиэтилен, изобутан, этилен и этан; (с) контактирование по меньшей мере части потока полимера с потоком азота в продувочном сосуде для получения потока продуваемого полимера и потока отработанного азота, при этом поток продуваемого полимера содержит полиэтилен и при этом отработанный азот содержит азот, изобутан, этилен и этан; (d) введение по меньшей мере части потока отработанного азота в компрессор для производства потока сжатого газа; (е) введение по меньшей мере части потока сжатого газа в первый блок разделения для производства первого потока углеводородов и сырьевого потока мембранного блока, при этом первый поток углеводородов содержит не менее чем около 50% изобутана в потоке сжатого газа, причем сырьевой поток мембранного блока содержит не менее чем около 95% азота в потоке сжатого газа; (f) введение по меньшей мере части сырьевого потока мембранного блока в мембранный блок азота для производства первого потока извлекаемого азота и потока ретентата, причем поток ретентата содержит менее чем около 30% азота в сырьевом потоке мембранного блока; (g) возврат первой части первого потока извлекаемого азота в компрессор и возврат второй части первого потока извлекаемого азота в продувочный сосуд; (i) введение по меньшей мере части потока ретентата во второй блок разделения для производства второго потока углеводородов и сырьевого потока установки адсорбции при переменном давлении (PSA), причем сырьевой поток установки PSA содержит не менее чем около 97% азота в потоке ретентата; (j) введение по меньшей мере части сырьевого потока установки PSA в установку PSA для производства второго потока извлекаемого азота и потока хвостового газа, при этом молярная концентрация азота во втором потоке извлекаемого азота превышает молярную концентрацию азота в первом потоке извлекаемого азота; и (к) возврат при хотя бы части потока хвостового газа в компрессор.
[00228] Тридцатый аспект, который представляет собой способ по двадцать девятому аспекту, отличается тем, что компрессор имеет объемный поток, который снижен по меньшей мере на около 20% по сравнению с объемным потоком, поступающим в компрессор в другой аналогичной системе получения полимера, которая имеет либо мембранный блок или установку PSA, но не и то, и другое вместе.
[00229] Несмотря на то, что были проиллюстрированы и описаны аспекты и варианты реализации изобретения, их модификации могут быть сделаны без отклонения от сущности и идей изобретения. Варианты реализации изобретения и примеры, описанные в данном тексте, являются только иллюстративными и не имеют ограничительного характера. Возможно множество вариантов и модификаций изобретения, раскрытого в данном документе, которые находятся в пределах объема изобретения.
l
u
l
u
l
[00230] Раскрыт по меньшей мере один вариант реализации изобретения, а вариации, комбинации и/или модификации варианта(ов) реализации изобретения и/или признаки варианта(ов) реализации изобретения, выполненные специалистом в данной области техники, находятся в пределах объема раскрытия. Альтернативные варианты реализации изобретения, которые являются результатом объединения, интеграции и/или исключения характеристик варианта(ов) реализации изобретения, также находятся в пределах объема раскрытия. В тех случаях, когда числовые пределы или ограничения указаны прямо, такие явно выраженные пределы или ограничения следует понимать как включающие итеративные пределы или ограничения аналогичной величины, попадающие в явно указанные пределы или ограничения (например, от около 1 до около 10 включают 2, 3, 4 и т.д.; более 0,10 включает 0,11, 0,12, 0,13 и т.д.). Например, каждый раз при описании числовых пределов с нижним пределом R и верхним пределом R, в частности, описывается любое число, попадающее в эти пределы. В частности раскрыты следующие числа в данных пределах: R=R+k*(R-R), при этом к представляет собой переменную в пределах от 1 процента до 100 процентов с шагом 1 процент, т.е. 1 процент, 2 процента, 3 процента, 4 процента, 5 процентов, …, 50 процентов, 51 процент, 52 процента, …, 95 процентов, 96 процентов, 97 процентов, 98 процентов, 99 процентов или 100 процентов. Кроме того, любые числовые пределы, определенные двумя числами R, как указано выше, также конкретно описаны. Применение термина «опционально» в отношении любого элемента формулы изобретения означает, что элемент является обязательным или, в ином случае, не является обязательным, причем обе альтернативы находятся в пределах объема формулы изобретения. Следует понимать, что применение более широких терминов, а именно «содержит», «включает», «имеет», поддерживает более узкие термины, а именно «состоящий из», «состоящий главным образом из», «состоящий по существу из» и т.д.
[00231] Соответственно, объем защиты не ограничивается описанием, изложенным выше, но ограничивается только формулой изобретения, которая следует далее; этот объем включает все эквиваленты предмета формулы изобретения. Все без исключения пункты формулы изобретения включены в описание в качестве варианта реализации данного изобретения. Следовательно, формула изобретения представляет собой дополнительное описание и является дополнением к подробному описанию данного изобретения. Раскрытия всех патентов, патентных заявок и публикаций, процитированных в данном документе, включены в данный документ посредством ссылки.