[发明专利]裂化气的膜分离方法

说明书

本发明涉及裂化流出物组分的分离。具体地说，本发明涉及在低温分离其它低沸点组分之前从裂化流出物中分离出氢的方法。

在高温下加热饱和烃，例如乙烷、丙烷、或丁烷，高温下饱和烃转化为烯烃，从而制得象乙烯、丙烯和其它高级烯烃之类的烯烃，例如：可以将乙烷在高温下脱氢制得乙烯。类似地，可以将石脑油、气油和其它重烃进料，高温裂解制得烯烃。

加热饱和烃或石脑油或气油进料产生的裂化气流出物中含有氢、二氧化碳、蒸汽、烯烃、轻饱和烃、重烃和其它成分。裂化流出物被送入烯烃加工厂的回收系统。

在产品回收系统中，裂化流出物被一级或多级压缩使烃组分部分液化以便低温蒸馏分离。在冷却裂化流出物之前必须除去二氧化碳、水、和重烃，以免这些组分凝固堵塞设备。从裂化流出物中除去二氧化碳、水蒸汽和重烃之后，将流出物送入低温分离系统如冷却系列中，在该系统中，对裂化流出物冷冻可分离出低沸点组分如氢和甲烷。

在烯烃加工厂中采用各种方法提供冷冻。较高的冷冻级（例如60°F～-40°F）用丙烯冷冻系统提供。较低的冷冻级（-50°F～-150°F）用乙烯冷冻系统提供。通常每一个系统都有三至四个冷冻级。更低的冷冻级（例如：-160°F～-300°F）可由下列的一种或多种方式提供：

1.甲烷冷冻系统;

2.脱甲烷塔液体蒸馏产品的Joule-Thompson（等熵）膨胀;

3.冷冻系列的低温浓缩物的Joule-Thompson膨胀;或

4.来自顶部脱甲烷塔的氢蒸汽产品膨胀，同时产生逆向动力。

最低级冷冻路线的选择取决于几个因素;例如：裂化原料的类型，是需要高压氢产品还是将用作燃料等。

烯烃加工厂总体的冷冻要求可以用各系统所需的动力来表示。对于混有例如丙烯冷冻、乙烯冷冻和氢骤冷器的工厂来说，所需的冷冻动力将是丙烯冷冻系统所需的动力加上乙烯冷冻系统所需的动力，氢骤冷器回收的动力很小。

本发明的目的之一是降低从裂化流出物中分离出低沸点组分所需的总体冷冻要求。

本发明的目的之二是降低流入产品回收系统的裂化流出物的量，从而减小系统中所用设备的尺寸。

根据本发明的一个方面，提供了一种从裂化流出物中分离出氢的方法。该方法包括：在至少一个压缩级中压缩，在将裂化流出物冷冻以分离低沸点组分之前，从压缩的裂化流出物中至少分离出部分氢。然后，将流出物冷却，以低温分离低沸点组分。在一个优选的实施例中，将裂化流出物通过至少一个半透膜而使至少一部分氢从裂化流出物中分离出。在一个实施例中，未透过膜的流出物被送入至少一个压缩级中循环。

所述至少一个半透膜可以含至少一个膜级，它可以是膜分离器的形式。膜分离器可以包含一系列交替的膜与“螺旋状缠绕”在收集管上的间隔层。气体进入该分离器，透过物通过包裹的膜进入收集管中。透过物通过收集管从一个出口流出分离器。未透过的气体或残留物从另一个出口流出。膜可以由聚合物材料制得，例如，纤维素衍生物、聚砜、聚酰胺、聚芳酰胺和聚酰亚胺。或者也可以采用陶瓷、玻璃和金属膜。

或者，膜也可以由一束中空纤维制成。纤维是由如上所述的材料制成的。在这样的分离器中，进入分离器的气体接触纤维膜。透过物进入中空纤维，而未透过气体或残留物仍在纤维外面。透过物在减压下流过纤维，流到使透过物流往出口的管道。未透过气或残留物在与进料气基本相同的压力下流向另一出口。

上述膜分离器的实例在下列文中有进一步的叙述：Spillman，″Economics  of  Gas  Separation  Membranes，″Chemical  Engineering  Progress，January  1989  pp.41-62;Haggin，″New  Generation  of  Membranes  Developed  for  Industrial  Separations，″Chemical  and  Engineering  News，June  6，1988，pp.7-16;Monsanto，″How  Prism  Separators  Work，″brochure（1985）;和″MEDAL-Membrane  Separation  System，Du  Pont/Air  Liquide.″