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在直径均匀的单个容器中具有精馏塔和 汽提塔的分馏系统

阅读：843发布：2020-05-11

专利汇可以提供在直径均匀的单个容器中具有精馏塔和汽提塔的分馏系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明描述了一种分馏系统，其利用与汽提塔一起容纳在同一个直径均匀的容器中的单个精馏塔。所述分馏系统包括精馏塔和汽提塔。精馏塔和汽提塔处于直径均匀的单个容器中，并且精馏塔定位在汽提塔的上方。还描述了使用分馏系统分离进料流的方法。，下面是在直径均匀的单个容器中具有精馏塔和汽提塔的分馏系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种分馏系统，包括：
精馏塔(400)，其具有在顶板和底板之间的进料入口、在顶板处的回流入口、在底板处的流体入口、在第一板处的塔顶产物出口、和在底板处的塔底产物出口；
精馏塔侧再沸器(425)，其与所述精馏塔(400)连通；
汽提塔(405)，其具有在顶板处的流体入口、在顶板处的塔顶馏出物出口、和在底板处的塔底产物出口，所述精馏塔(400)的塔底产物出口与汽提塔(405)的流体入口流体连通，所述汽提塔(405)的塔顶馏出物出口与精馏塔(400)的流体入口流体连通；
与所述汽提塔(405)连通的汽提塔再沸器(455)；并且
所述精馏塔(400)和汽提塔(405)处于具有均匀直径的单个容器中，所述精馏塔(400)被定位在所述汽提塔(405)的上方，
其中，所述汽提塔包括并排堆叠布置的分馏塔板(A，B)，其中，第一叠层(A)的底部与第二叠层(B)的顶部液体连通，所述第二叠层(B)的顶部与所述第一叠层(A)的底部蒸气连通，第一叠层和第二叠层各自覆盖所述汽提塔的半部。
2.根据权利要求1所述的分馏系统，其中，在所述第二叠层(B)的顶部设有盲塔板(490)以防止在第二叠层(B)与精馏塔(400)之间直接的液体和蒸气连通。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的分馏系统，其中，所述精馏塔(400)通过储液器塔板(410)与所述汽提塔(405)隔开。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的分馏系统，其中，用于所述精馏塔再沸器(425)的热源的至少一部分是来自热泵压缩机(70)的流(43)。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的分馏系统，其中，所述精馏塔(400)包括多个高性能塔板。
6.一种分离进料流的方法，包括：
将进料流(10)引入分馏系统，所述分馏系统包括精馏塔(400)和汽提塔(405)，所述精馏塔(400)和所述汽提塔(405)处于具有均匀直径的单个容器中，精馏塔(400)定位在汽提塔(405)的上方，进料流(10)被引入精馏塔(400)的进料入口内，该进料入口处于顶板和底板之间，精馏塔(400)具有在顶板处的回流入口、在底板处的流体入口、在第一板处的塔顶产物出口、和在底板处的塔底产物出口；
在精馏塔(400)中将进料流(10)分离成塔顶产物流(460)和塔底流；
将塔底流从精馏塔(400)引入所述汽提塔(405)的流体入口内，该流体入口位于汽提塔(405)的顶部，所述汽提塔(405)具有在顶板处的塔顶馏出物出口、和在底板处的塔底产物出口；
将来自精馏塔(400)的塔底流在汽提塔(405)中分离成塔顶流和塔底流(445)；
将来自汽提塔的塔顶流引入精馏塔(400)的流体入口；
将来自精馏塔(400)的塔顶产物流(460)的一部分(480)回流到精馏塔(400)的回流入口；
在精馏塔再沸器(425)中再加热来自精馏塔(400)的塔底流的至少一部分(435)；
在汽提塔再沸器(455)中再加热来自汽提塔(405)的塔底流(445)的至少一部分(450)，其中，所述汽提塔(405)包括并排堆叠布置的分馏塔板(A，B)，其中，第一叠层(A)的底部与第二叠层(B)的顶部液体连通，所述第二叠层(B)的顶部与所述第一叠层(A)的底部蒸气连通，第一叠层和第二叠层各自覆盖所述汽提塔的半部，所述方法还包括：
将来自所述第一叠层(A)的底部的液体(485)泵送至所述第二叠层(B)的顶部；和将来自所述第二叠层(B)的顶部的蒸气流引导至所述第一叠层(A)的底部。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在精馏塔再沸器(425)中再加热来自精馏塔(400)的塔底流的至少一部分(435)包括：
使来自精馏塔(400)的塔底流的至少一部分(435)与来自热泵压缩机(70)的流(430)热连通。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括：
将来自精馏塔(400)的塔顶产物流(460)的第二部分(20)引入反应器(25)内；
在分离器塔(50)中分离反应器流出物(30)；和
在形成压缩流的热泵压缩机(70)中冷凝来自分离器塔(50)的塔顶流(65)，其中，所述压缩流的一部分包括来自热泵压缩机(70)的流(430)。

说明书全文

在直径均匀的单个容器中具有精馏塔和汽提塔的分馏系统

[0001] 优先权声明

[0002] 本申请要求2013年8月23日递交的美国临时申请61/869,462和2013年9月30日递交的美国申请No.14/041,645的权益。

背景技术

[0003] 烯烃对于多种材料、包括许多石化产品的生产是有价值的。在某些脱氢工艺中，短链饱和烃被改性以形成相应的烯烃。一种特别有用的烯烃是丙烯，丙烯通过丙烷的脱氢来制备。丙烯是极其有用的石化商品，其需求稳步增长。丙烯用在聚丙烯、丙烯腈、丙烯酸、丙烯醛以及许多其他有用的化合物的生产中。聚丙烯广泛应用于许多消费品和工业产品。

[0004] 生产烯烃如丙烯的丙烷脱氢工艺可以包括将丙烷供给到脱氢单元，在脱氢单元中使用催化剂脱氢以形成丙烯。压缩机将来自脱氢单元的流出物压缩至高的压力以便在回收段回收未反应的丙烷和丙烯。压缩的反应器流出物被冷却以使丙烷和丙烯的回收最大化。

[0005] 烃产物流可以从回收单元连通到脱乙烷蒸馏塔，其中乙烷和更轻的组分被作为塔顶气回收，丙烷和丙烯以及重沸点化合物作为塔底流被去除。然后这些塔底流被连通到丙烯分离蒸馏塔，其中丙烯作为塔顶液体被回收，来自塔底流的未反应的丙烷可以再循环回到脱氢单元。

[0006] 这些过程往往需要大量能量输入以沸腾、加压和以其它方式处理各步骤。大量的能量需求导致成本过高等缺点。发明内容

[0007] 本发明的一个方面是一种分馏系统。在一个实施方式中，分馏系统包括：精馏塔，该精馏塔在顶板和底板之间具有进料入口，在顶板处具有回流入口，在底板处具有流体入口，在第一板处具有塔顶产物出口，和在底板处具有塔底产物出口；精馏塔侧再沸器，其与精馏塔连通；汽提塔，其在顶板处具有流体入口，在顶板处具有塔顶产物出口和在底板处具有塔底产物出口，精馏塔的塔底产物出口与汽提塔的流体入口流体连通，汽提塔的塔顶产物出口与精馏塔的流体入口流体连通；汽提塔再沸器，其与所述汽提塔连通；精馏塔和汽提塔处于直径均匀的单个容器中，精馏塔位于所述汽提塔的上方。

[0008] 本发明的另一方面是一种分离进料流的方法。在一个实施例中，该方法包括将进料流引入包括精馏塔和汽提塔的分馏系统，精馏塔和汽提塔处于直径均匀的单个容器中，精馏塔位于所述汽提塔上方，进料流被引入精馏塔的进料入口，进料入口处于顶板和底板之间，精馏塔在顶板处具有回流入口，在底板处具有流体入口，在第一板处具有塔顶产物出口，并且在底板处具有塔底产物出口。进料流在精馏塔被分离成塔顶产物流和塔底流。来自精馏塔的塔底流被引入汽提塔的流体入口，进料入口处于汽提塔顶部，汽提塔在顶板处具有塔顶产物出口，并且在底板处具有塔底产物出口。来自精馏塔的塔底流在汽提塔中被分离成塔顶产物流和塔底流。来自汽提塔的塔顶流被引入精馏塔的流体入口。来自精馏塔的塔顶产物流的一部分被回流至精馏塔的回流入口。来自精馏塔的塔底流的至少一部分在精馏塔再沸器中被再加热，并且来自汽提塔的塔底流的至少一部分在汽提塔再沸器中被再加热。附图说明

[0009] 图1示出了用于制备丙烯的方法的一个实施例。

[0010] 图2示出了图1的方法中使用的蒸馏段的一个实施例。

[0011] 图3示出了用于制备丙烯的方法的另一个实施例。

[0012] 图4示出了图3的方法中使用的蒸馏段的一个实施例。

[0013] 图5示出了可在图3的方法中使用的蒸馏段的一个实施例。

[0014] 图6示出了可在图3的方法中使用的本发明的蒸馏段的一个实施例。

[0015] 图7示出了可在图3的方法中使用的本发明的蒸馏段的另一个实施例。

具体实施方式

[0016] 已经开发了一种分馏系统，其采用与汽提塔一起容纳在直径均匀的同一容器内的单个精馏塔。这种布置与具有两个精馏塔或含有精馏塔与汽提塔的单个锻造容器的系统相比减少了投资和运行成本。

[0017] 分馏系统还简化了分馏的控制和操作，因为仅存在一个回流管线，而不是两个。

[0018] 考虑本文示出的各种发明实施例，可以理解，本发明将发现在从石蜡生产烯烃的一般应用中具有效用，并且不限于丙烯生产。但是，显著效用在于当本发明的实施例用丙烯实践时，并且对应的示例性实施例的结果已被选择用于本文的描述。

[0019] 现在参照附图，图1是用于制备丙烯的现有技术方法的一个示例的示意图。进料流10被供给到蒸馏段15，进料流10中的杂质在蒸馏段被去除。进料流10可含有各种成分，其中一个示例是至少95％的丙烷(wt，以重量计)，其杂质包括乙烷和丁烷。蒸馏段输出流20——其可以主要是丙烷——被传送到反应器25，该输出流在反应器中与催化剂发生反应以产生丙烯。反应器流出物可以被冷却以提高氢气回收(未显示)。

[0020] 含丙烯(有一些乙烷和潜在的其它杂质)的反应器输出流30被传送到脱乙烷塔35，杂质例如氢气、甲烷、乙烷和乙烯作为塔顶蒸气40被去除。产物丙烯和未反应的丙烷作为脱乙烷塔塔底流45被传送到烯烃分离器50。分离器塔顶流55含有丙烯的比例很高。含有未反应的丙烷和至少一些高沸点组分的分离器塔底流60再循环回到蒸馏段15以去除高沸点组分。

[0021] 含有至少一些、某些情况下高达100％的蒸气相的丙烯的额外分离器输出流65在热泵压缩机70(为方便起见可被称为“HPC 70”)中被压缩。HPC输出流75在热交换器78中加热分离器塔底流60的一部分76并且再循环到分离器50。

[0022] 图2示出了现有技术的蒸馏段15的一个实施例。进料流10被供给到脱丙烷塔80，在其中被分成塔顶流85和塔底流90。塔顶流85在热交换器95中被冷却并被传送到塔顶接收器(或收集器)100。冷凝流105被分成回流料流110和蒸馏段输出流20，该回流料流被发送到脱丙烷塔80。

[0023] 塔底流90的一部分115在蒸气再沸器120中被再加热并被送回脱丙烷塔80。

[0024] 在例如这样的现有技术的系统中，理想的是在蒸馏塔中获得尽可能高的回收率；再循环流和塔底流应在未反应的燃料(例如丙烷)中尽可能低。在许多现有技术的方法和系统中，公开了超过99％的回收率，结果是所包括的再循环和塔底流少于1％的未反应的燃料(例如，丙烷)。

[0025] 在一些现有技术的系统和方法中，热泵压缩机如HPC 70产生过多的热量散失到环境中。图3示出了蒸馏段15的实施例，其设计成通过HPC第二输出流120——该输出流通过再沸器125而变成有价值的能源——捕获过多的热量，如在美国出版物No.2013/0131417中所述，该出版物通过引用并入本文。由此获得显著的优点、效率和成本节约。

[0026] 在本实施例中，较高的压力和温度下的HPC第二输出流120被传送到蒸馏段热交换器125，在其中用于加热含有未反应的丙烷的蒸馏段料流130。热交换器125以及本文所讨论的其它热交换器可以是任何常规的设计，其中一个示例是反流管-壳设计和另一示例使用高传热技术如HighfluxTM(可从UOP LLC；Des Plaines,Illinois；USA获得)，或板式交换器。在一些(但不是全部)实施例中，热交换器125可以是再沸器，并且在本文的一些实施例中可这样称呼。HPC第二输出流120可接着作为回流(如所示)被传送回分离器50，或可被传送到其它部件，例如丙烯收集储箱(未显示)。

[0027] 在图4所示的蒸馏段15'的这个实施方式的一个示例中，有串联布置的第一塔150和第二塔155。在一些实施方式中，这些塔可以称为脱丙烷塔，反映了它们调节丙烷使其适合供给反应器25的目的。含有丙烷和其它烃的进料流10被供给到第一蒸馏塔150，高沸点成分在第一蒸馏塔的第一蒸馏塔塔底流160回收，丙烷在第一蒸馏塔的塔顶流165中回收，并被传送通过热交换器170以冷却，然后发送至反应器25。流172作为回流被发送到第一塔150和第二塔155。

[0028] 然后，含有一些丙烷和较重沸点的烃的第一蒸馏塔的塔底流160被传送到第二蒸馏塔155内以用于回收丙烷和恢复高沸点烃的浓度。

[0029] 第一蒸馏塔的塔底流160被示为来自第一蒸馏塔150的塔底流。但是，应理解的是，该第一蒸馏塔塔底流160可以根据需要从第一蒸馏塔150的不同位置提取，因此，使用术语“塔底流”仅为了方便，无意限制本发明的范围。这同样适用于本文在上下文做出的对“塔底(流)”的其它使用。

[0030] 来自第二蒸馏塔155的含有高比例丙烷的蒸馏塔塔顶流175与第一蒸馏塔塔顶流165合并并被传送到反应器25。第二蒸馏塔再沸器180加热第二蒸馏塔塔底再循环流185。含有较重组分的第二蒸馏塔塔底流190根据需要被去除以便使用。

[0031] 以这种方式设计第一蒸馏塔150和第二蒸馏塔155允许利用来自HPC70(图3)的热量——在现有技术中该热量损失到环境中。第一蒸馏塔再沸器125从HPC第二输出流120提取热量来加热第一蒸馏塔再循环流130。第一蒸馏塔150和HPC 70(图3)已经被设计成使得第一蒸馏塔再循环流130的沸点低于HPC第二输出流120的温度，以使这个设计可行。这可以通过改变操作温度、压力、流速、在第一蒸馏塔150中的丙烷回收、第一蒸馏塔150和第二蒸馏塔155中级或塔板的数量、以及其它参数在许多不同的特定配置中完成。然而，已经发现一些设计参数被认为提供特别有用的益处和优点。

[0032] 例如，第一蒸馏塔150被设计和运行以使得第一蒸馏塔再循环流130的沸点不超过60℃。第一蒸馏塔再循环流130(以及第一蒸馏塔塔底流160，其在质量上与再循环流130基本一致)还含有大量未反应的丙烷，这在一些实施方式中为至少5％(以重量计)。在这个系统中使用较低回收量以确保来自HPC第二输出流36的热量可被利用。这也可以在第一蒸馏塔再循环流130，以及第一蒸馏塔塔底流160与第二蒸馏塔塔底流190相比的质量差别方面表示。在一些实施例中，在第一蒸馏塔塔底流160/第一蒸馏再循环流130的沸点比第二蒸馏塔塔底流190低至少20℃的情况下来运行是有利的。

[0033] 第一蒸馏塔塔底再循环流130的质量可以影响所需的压力水平，由此，使用HPC第二输出流120的能量效率来用于这一目的。设计参数包括热交换器设计、流速和第一蒸馏塔再循环流130的沸点与HPC第二输出流120的温度之间的温差。在许多情况下，有利的是，维持第一蒸馏塔再循环流130的沸点与HPC第二输出流120的温度之间的温差为至少5℃(其中HPC第二输出流120比第一蒸馏塔再循环流130更热)以确保来自HPC第二输出流120的热量可以用来再加热第一蒸馏塔再循环流130。在一些实施方式中，HPC第二输出流120被压缩到至少25kg/m2的压力。当被压缩至30kg/m2时，在一些实施方式中，HPC第二输出流120具有68℃的冷凝温度，使其可用作沸点低于60℃的再循环流的热源。

[0034] 第二蒸馏塔155的塔底流190通常与来自单个蒸馏塔的塔底流一致。该塔底流比来自第一蒸馏塔150的塔底流160具有低得多的未反应的丙烷的含量和相应更高浓度的较长链烃，其沸点为100℃或以上。第二蒸馏塔再沸器180可相应地要求低压或甚至中压蒸汽或其它适当的加热介质。

[0035] 在一个实施例中，第一塔被指定使用56个塔板来在净塔底产物中回收10％的C3材料并维持塔顶蒸气中的100mppm的nC4+C4＝(正丁烷和C4烯烃)。第二塔有67个塔板并被指定在净塔底产物中回收0.5％的C3材料供给到脱丙烷系统，同时维持塔顶蒸气中的100mppm的nC4+C4＝。总之，脱丙烷系统在净塔顶馏出物回收99.5％的C3材料，具有100mppm的nC4+C4＝的净塔顶馏出物纯度。两塔系统允许第一塔塔底液温度较低，因此它可以通过热泵压缩机第二级(HPC2)的排放物而被再沸。

[0036] 尽管图4示出串联布置的两个蒸馏塔150和155，在其它实施例中也可以使用三个或更多个塔。

[0037] 然而，用于两个大型脱丙烷塔的资金和运营费用都很高。需要为蒸馏段降低资金成本，或操作成本，并且优选两者都降低。

[0038] 开发了一种分馏系统，其具有处于同一容器中的精馏塔和汽提塔，如在同一日期提交的美国申请序列号14/041,565，标题为FRACTIONATION SYSTEM AND METHOD INCLUDING DEPROPANIZER COLUMN AND BOTTOMS STRIPPING COLUMN(包括脱丙烷塔和底部产物汽提塔的分馏系统和方法)(代理人案卷号H0039557-01)中所述的，其通过引用并入本文。

[0039] 在该布置中，如图5所示，汽提塔285以锻造布置方式堆叠在精馏塔280的下方。储液器塔板290使精馏塔280与汽提塔285分开。

[0040] 进料10被引入精馏塔280。

[0041] 来自精馏塔280的塔顶流335在热交换器340中冷却并送到塔顶接收器345。冷凝流350被分离成被发送到精馏塔280的回流料流255和蒸馏段输出流20。

[0042] 来自储液器塔板290的液体流过降液管310进入汽提塔285的塔板S1内，并且来自塔板S1的蒸气向上流动通过储液器塔板295的蒸气提升管315进入精馏塔280的塔底。

[0043] 精馏塔再沸器295供给储液器塔板290。HPC第二输出流300被用来加热再循环流305。用于再循环流305的入口和出口处于精馏塔280的底部塔板与储液器塔板290之间的空间中。

[0044] 含有较重组分的汽提塔塔底流320被去除。再循环流325在蒸汽再沸器330中被加热并返回到汽提塔285。

[0045] 精馏塔塔底产物温度可被指定以保持对数平均温差(LMTD)与热回收再沸器的占空比相等以允许HPC2的排放压力处于经济有效的范围内。

[0046] 指定汽提塔以使分馏系统维持用于丙烷脱氢过程所需的在净塔顶馏出物中对C3材料99.5％的回收率。为了实现这样的回收，汽提塔塔底温度设定在104.4℃(220℉)，脱丙烷塔塔顶压力为1.765MPa(g，表压)(256psig)。这允许汽提塔从重质C4+材料中去除或清除C3材料，因此有价值的C3材料可作为蒸气被送回精馏塔。104.4℃(220℉)的温度处于用于作为汽提塔再沸器的加热介质的276kPa(g)(40psig)蒸汽的范围内。例如，精馏塔的尺寸可设置成塔直径为13'的筛板，而汽提塔的尺寸可设置成塔直径为5'的筛板。塔板数量和精馏塔进料位置可以被优化以实现能源消耗最低。

[0047] 然而，锻造的塔制造起来比具有整体相同的直径的塔更加昂贵，因为两个部段之间的锥形段和增加的风力矩。因此，期望精馏段和汽提段具有相同直径的塔。面临的挑战是如何设计塔的内部以容纳用于两个部段的单一直径。

[0048] 单一直径通过使用允许精馏塔的直径减小的塔板和允许汽提塔的直径增大的塔板实现。

[0049] 在图6所示的一个实施例中，在精馏塔400和汽提塔405中的塔板横跨所述塔延伸。精馏塔400的直径决定了总体容器直径。

[0050] 精馏塔400中的塔板是高性能塔板。高性能塔板可比传统塔板容纳更多蒸气和液体。合适的高性能塔板包括，但不限于，MDTM塔板，ECMDTM塔板和SimulFlowTM塔板(可购自UOP LLC)以及其它高性能或增加了容量的塔板。

[0051] 储液器塔板410将精馏塔400和汽提塔405分隔开。储液器塔板410具有降液管415以允许液体流入汽提塔405，并具有蒸气提升管420以允许蒸气向上流入精馏塔400。储液器塔板为过程再沸器入口设计有足够的液体停留时间(例如，30秒的停留时间)以稳定气化。此外，再沸器返回管嘴305的底部将处于储液器塔板的液面上方(如储液器的液面上方
45.7cm(18in))以允许返回管线的适当/足够的蒸气/液体分离。此外，再沸器返回管嘴的顶部将低于蒸气提升管的顶部的高度，使得从再沸器返回的液体不会沿蒸气提升管向下溢(例如蒸气提升管顶部高度以下30.5cm(12in))。蒸气提升管的顶部与储液器塔板上方的塔板之间的距离将等于储液器塔板上方的塔段中的塔板间隔(通常45.7-61.0cm(18-24in))。
总体蒸气提升管面积将足以使得汽提塔的蒸气可以被引导并均匀地分布到精馏塔内且压降最小(例如，塔的总截面积的20％)。再沸器入口吸取管嘴将位于贮槽中(例如，贮槽可以在高度、宽度和深度方面是吸取管嘴的管件直径的1.5倍)。再沸器入口管线将典型地与贮槽的底部平齐以提供再沸器入口管线的液体密封。贮槽和下面的塔板之间的距离将等于塔板间隔(通常为45.7-61.0cm(18-24in))。

[0052] 汽提塔405设计成具有设计余量以便在从过程再沸器的热输入不足的事件中适应40％的再沸占空比。塔板设计用于增大的负载，以及阀塔板将允许对来自精馏塔再沸器的所需热量输入进行足够的调节。

[0053] 汽提塔405中的塔板设计成具有比正常的更大的降液管，并且具有数量减少的阀以适应精馏塔400所需的直径。所述塔板可以是任何类型的常规塔板。对汽提塔合适的塔板包括但不限于阀，和筛盘。

[0054] 精馏塔再沸器425位于精馏塔400的底端的略上方以允许再沸器管线排入用于启动和关闭的贮槽。精馏塔再沸器425供给储液器塔板410。HPC第二输出流430用于加热再循环流435。用于再循环流435的精馏塔再沸器的入口和出口处于精馏塔400的底部塔板与储液器塔板410之间的空间中，而精馏塔再沸器出口位于精馏塔再沸器入口上方。典型地，再沸器入口管线是深度为1.5倍管道直径的贮槽。这允许来自蓄液器塔板台面的液体自由排放到入口管线。

[0055] 入口节流阀440设置在精馏塔再沸器入口管线上，以允许再沸器被定位在比33％气化所需的更低的高度。该阀将调节再沸器循环并降低将再沸器提高到比容器的下部更高的水平/位置的成本。

[0056] 含有较重质成分的汽提塔的塔底流445被去除。再循环流450在蒸气再沸器455中被加热并返回到汽提塔405。

[0057] 来自精馏塔400的塔顶流460在热交换器465中被冷却并被送到塔顶接收器470。冷凝的流475被分成送至精馏塔400的回流料流480和蒸馏段输出流20。

[0058] 在图7所示的另一实施例中，汽提塔405中的塔板各自覆盖汽提塔405的半部。它们在汽提塔405中并排布置成两个叠层A和B，这降低了汽提塔405的高度。

[0059] 来自储液器塔板410的液体流经降液管415到汽提塔405的顶部塔板上。该液体向下流过叠层A中的塔板。液体485然后被泵送到叠层B的顶部塔板，并且其向下流过叠层B中的塔板。蒸气从叠层B的底部向上流到顶部。在叠层B的顶部的盲塔板490防止从叠层B的顶部到精馏塔400的任何蒸气/液体连通。蒸气通过蒸气通道495被送到叠层A的底部。蒸气向上流过叠层A并流出汽提塔405与精馏塔400之间的蒸气提升管420，在该处与来自精馏塔再沸器的蒸气合并。

[0060] 如果需要，液体485的被泵送到叠层B的顶部的一部分可被抽取作为重质的侧流500。

[0061] 本实施例的精馏塔和汽提塔可利用任何类型的塔板。

[0062] 精馏塔被设计成用于维持被传送至汽提塔的精馏塔净塔底流中C3材料的30％的回收率。这允许塔底流的温度为56℃和具有96％的C3材料(以摩尔计)。这是用于精馏塔塔底流的理想的温度和成分，使得热泵压缩机排放流(例如86℃)可用于再沸精馏塔并允许热泵材料在再沸器的热侧(例如，67℃)的出口冷凝。因此，精馏塔再沸器将使热量从热泵压缩机排放流传递到精馏塔。因为C3材料的热力学性质是相似的，所以这是可行的。精馏塔塔底流将跌至汽提塔，C3材料在汽提塔被汽提并且重质C4+材料将浓缩。汽提塔塔底产物的温度将被固定在104℃，这会从重质C4+材料汽提出C3材料。C3材料将返回到精馏塔塔底段。C3蒸气流向精馏塔提供额外的汽提蒸气并辅助精馏塔的分馏。

[0063] 精馏塔400被设计和运行以使得精馏塔再循环流435的始沸点为不超过60℃。精馏塔再循环流435还包含大量未反应的丙烷，其在一些实施方式中为至少5％(以重量计)。在这个系统中的较低的回收量用来确保来自HPC第二输出流430的热量可被利用以使脱丙烷精馏塔中的材料再沸。

[0064] 精馏塔塔底再循环流435和HPC第二输出流430的成分可影响热泵压缩机动力消耗，由此，影响使用HPC第二输出流430用于此目的的可行性。设计参数包括热交换器设计、流率和精馏塔再循环流435始沸点与HPC第二输出流430的温度之间的温度差。有利的是，维持精馏塔再沸器425内的对数平均温差(LMTD)在HPC第二输出流430与精馏塔再沸器入口流435之间大于5℃。这允许再沸器内适当的热交换，并允许所述再沸器的冷侧(精馏侧)进行气化和热侧(或热泵侧)进行冷凝。在一些实施方式中，HPC第二输出流430被压缩到至少
3MPa(g)(30bar(g))的压力。当压缩到3MPa(g)(30bar(g))时，在一些实施方式中，HPC第二输出流430具有68℃的冷凝温度，使其可用作热源以使始沸点接近60℃的液体再沸。

[0065] 具体实施例

[0066] 下面结合具体实施例描述，但应当理解，本描述旨在说明而不是限制前面的描述和所附权利要求的范围。

[0067] 本发明的第一实施方式是一种分馏系统，包括：精馏塔，其在顶板和底板之间具有进料入口，在顶板处具有回流入口，在底板处具有流体入口，在第一板处具有塔顶产物出口，和在底板处具有塔底出口；精馏塔侧再沸器，其与所述精馏塔连通；汽提塔，其在顶板处具有流体入口，在顶板处具有塔顶出口，和在底板处具有塔底出口，精馏塔的塔底出口与汽提塔的流体入口流体连通，所述汽提塔的塔顶出口与精馏塔的流体入口流体连通；汽提塔再沸器，其与所述汽提塔连通；精馏塔和汽提塔处于直径均匀的单个容器中，所述精馏塔被定位在所述汽提塔的上方。本发明的一个实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，精馏塔包括多个高性能塔板。本发明的一个实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，所述汽提塔包括并排堆叠布置的分馏塔板，其中，第一叠层的底部与第二叠层的顶部液体连通，以及其中，第二叠层的顶部与所述第一叠层的底部蒸气连通。本发明的一个实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，在第二叠层的顶部有盲塔板以防止第二叠层与精馏塔之间的直接液体和蒸气连通。本发明的一个实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，通过从第二叠层的顶部到第一叠层的底部的蒸气通道提供蒸气连通。本发明的一个实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，精馏塔通过储液器塔板与汽提塔隔开。本发明的一个实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，还包括冷凝器，其具有与所述精馏塔的塔顶产物出口流体连通的入口，和与精馏塔的回流入口流体连通的出口。本发明的一个实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，用于所述精馏塔再沸器的热源的至少一部分是来自热泵压缩机的流。本发明的一个实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，用于精馏塔再沸器的出口和入口处于位于精馏塔的底板下方并位于将精馏塔与汽提塔分隔开的塔板上方的空间中，精馏塔再沸器出口位于精馏塔再沸器入口的上方。本发明的一个实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，所述热泵压缩机与分离器塔流体连通，分离器塔处于反应器的下游，反应器与精馏塔的塔顶产物出口流体连通。本发明的一个实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，精馏塔再沸器还包括阀来控制流至精馏塔再沸器的流量。本发明的一个实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，精馏塔的塔顶产物出口与反应器流体连通。本发明的一个实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，精馏塔的塔顶产物出口处于精馏塔的顶板上方，精馏塔的回流入口处于精馏塔的顶板上方并位于塔顶产物出口的下方，汽提塔的塔顶出口处于汽提塔的顶板上方，汽提塔的流体入口处于汽提塔的顶板上方和汽提塔的塔顶出口下方，以及精馏塔的流体入口处于精馏塔的底板下方和精馏塔的塔底出口上方。

[0068] 本发明的第二实施方式是一种分离进料流的方法，包括将进料流引入具有精馏塔和汽提塔的分馏系统，精馏塔和汽提塔处于直径均匀的单个容器中，精馏塔位于所述汽提塔上方，进料流被引入精馏塔的进料入口，进料入口处于顶板和底板之间，精馏塔在顶部板处具有回流入口，在底板处具有流体入口，在第一板处具有塔顶产物出口，并且在底板处具有塔底产物出口；在精馏塔中将进料流分离成塔顶产物流和塔底产物流；将塔底产物流从精馏塔引入汽提塔的流体入口，流体入口在汽提塔的顶部处，汽提塔在顶板处具有塔顶出口和在底板处具有塔底出口；在汽提塔中将来自精馏塔的塔底流分成塔顶流和塔底流；将来自汽提塔的塔顶流引入精馏塔的流体入口；将来自精馏塔的塔顶产物流的一部分回流到精馏塔的回流入口；在精馏塔再沸器中再加热来自精馏塔的塔底流的至少一部分；和在汽提塔再沸器中再加热来自汽提塔的塔底流的至少一部分。本发明的一个实施例是直到本段中的第二实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，所述在精馏塔再沸器中再加热来自精馏塔的塔底流的至少一部分包括使来自精馏塔的塔底流的至少一部分与来自热泵压缩机的流热连通。本发明的一个实施例是直到本段中的第二实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，还包括将来自精馏塔的塔顶产物流的第二部分引入反应器内；在分离器塔中分离反应器流出物；和在热泵压缩机中冷凝来自分离器塔的塔顶流以形成压缩流，其中，压缩流的一部分包括来自热泵压缩机的流。本发明的一个实施例是直到本段中的第二实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，用于精馏塔再沸器的出口和入口处于精馏塔再沸器的底板下方和将精馏塔与汽提塔分隔开的塔板上方的空间中，精馏塔再沸器出口位于精馏塔再沸器入口的上方。本发明的一个实施例是直到本段中的第二实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，还包括在将来自精馏塔的塔顶产物流的一部分回流到精馏塔的回流入口之前冷凝塔顶产物流的该部分。本发明的一个实施例是直到本段中的第二实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，所述汽提塔包括并排堆叠布置的分馏塔板，其中，第一叠层的底部与第二叠层的顶部液体连通，以及其中，所述第二叠层的顶部与所述第一叠层的底部蒸气连通，还包括将来自第一叠层的底部的液体泵送到第二叠层的顶部；和将来自所述第二叠层的顶部的蒸气流引导至第一叠层的底部。本发明的一个实施例是直到本段中的第二实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，还包括利用阀来控制流向精馏塔再沸器的流率。

[0069] 虽然在本发明的前面的详细描述中已经示出了至少一个示例性实施例，但是应该理解的是，存在大量变型。还应理解的是，所述的一个或多个示例性实施例仅仅是示例，并非意在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将提供本领域技术人员在一个方便的路线图实现本发明的示例性实施例。可以理解，各种改变可在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明范围的情况下在示范性实施例描述的元件的功能和布置中进行。

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在直径均匀的单个容器中具有精馏塔和汽提塔的分馏系统

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