特許 7617992 混合冷媒冷却を伴う脱水素分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-09

(45)【発行日】2025-01-20

(54)【発明の名称】混合冷媒冷却を伴う脱水素分離装置

(51)【国際特許分類】

   F25J 3/06 20060101AFI20250110BHJP

   C09K 5/04 20060101ALI20250110BHJP

【ＦＩ】

F25J3/06 ZAB

C09K5/04 B

【請求項の数】 19

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023140039

(22)【出願日】2023-08-30

(62)【分割の表示】P 2021519574の分割

【原出願日】2019-10-08

(65)【公開番号】P2023166479

(43)【公開日】2023-11-21

【審査請求日】2023-08-30

(31)【優先権主張番号】62/743,263

(32)【優先日】2018-10-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518414306

【氏名又は名称】チャート・エナジー・アンド・ケミカルズ，インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100211236

【弁理士】

【氏名又は名称】道下 浩治

(72)【発明者】

【氏名】デュコート，ダグラス・エイ，ジュニア

(72)【発明者】

【氏名】ヘイルマン，ブレント・エイ

(72)【発明者】

【氏名】グシャナス，ティモシー・ピー

(72)【発明者】

【氏名】ホープウェル，リチャード

【審査官】宮部 裕一

(56)【参考文献】

【文献】独国特許出願公開第１０１１０４６２（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特表２０１８－５２８３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０３６２６７０５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｊ １／００－５／００

Ｃ０７Ｃ ７／０９

Ｃ０７Ｃ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

脱水素反応器からの流出物流体流動内のオレフィン系炭化水素および水素を分離するためのシステムであって、
ａ．混合相流出物流動が形成されるように、前記流出物流体流動を受け取り、部分的に凝縮させるように構成される主熱交換器と、
ｂ．前記混合相流出物流動を受け取り、水素を含む分離蒸気流動およびオレフィン系炭化水素を含む分離液体流動へと分離するように構成される分離システムと、
ｃ．前記分離蒸気流動を受け取り、再循環気体流動と正味蒸気流動とに分けるように構成される分割部と、
ｄ．組み合わされた流動が形成されるように、前記流出物流体流動から独立しているプロパン流動および前記再循環気体流動の少なくとも一部を受け取り、組み合わせるように構成される接合部と、
ｅ．前記正味蒸気流動、前記組み合わされた流動および前記分離液体流動を受け取り、加温して、前記主熱交換器において冷凍をもたらすように構成される、前記主熱交換器と、
ｆ．前記主熱交換器において冷凍を提供するように構成される混合冷媒圧縮システムと、
を備え、
前記主熱交換器は、前記流出物流体流動を受け取る温端と、前記混合相流出物流動が前記主熱交換器から出る冷端とを含み、
前記システムは、膨張された供給物流動が生成されるように前記流出物流体流動から独立していてプロパンを含む供給物流動を受け取り膨張するように構成されるプロパン供給物膨張デバイスをさらに備え、
前記主熱交換器は、前記流出物流体流動に冷却を提供するように、前記温端で前記膨張された供給物流動を受け取り加温するようにも構成されている、
システム。

【請求項2】

前記主熱交換器が、１次冷凍通路を含み、
前記混合冷媒圧縮システムが、
ｉ）前記主熱交換器の前記１次冷凍通路から混合相冷媒流動を受け取るように構成される吸引分離デバイスと、
ｉｉ）前記吸引分離デバイスと流体連通している入口を有する圧縮機と、
ｉｉｉ）前記圧縮機の出口と流体連通している入口を有する第１の段冷却デバイスと、
ｉｖ）前記第１の段冷却デバイスの出口と流体連通している入口、および前記主熱交換器の前記１次冷凍通路と流体連通している蒸気出口を有する吐出物分離デバイスと、
を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

第２の段冷却デバイスをさらに備え、
前記圧縮機は、圧縮機第１の段入口が前記吸引分離デバイスの出口から流体を受け取るように前記吸引分離デバイスの前記出口と流体連通している前記圧縮機第１の段入口と、前記第１の段冷却デバイスの入口が圧縮機第１の段出口から流体を受け取るように前記第１の段冷却デバイスの前記入口と流体連通している前記圧縮機第１の段出口と、を有する第１の段を含む、２段圧縮機であり、
中間段分離デバイス入口が前記第１の段冷却デバイスの出口から流体を受け取るように、中間段分離デバイスが前記第１の段冷却デバイスの前記出口と流体連通する前記中間段分離デバイス入口を有し、
前記圧縮機は、圧縮機第２の段入口が中間段分離デバイス出口から流体を受け取るように前記中間段分離デバイスの前記中間段分離デバイス出口と流体連通する前記圧縮機第２の段入口と、前記第２の段冷却デバイスの入口が圧縮機第２の段出口から流体を受け取るように前記第２の段冷却デバイスの前記入口と流体連通する前記圧縮機第２の段出口と、を有する第２の段も含む、
請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記吐出物分離デバイスは、液体出口を含み、接合部をさらに備え、
前記接合部は、前記吐出物分離デバイスの蒸気出口からの吐出蒸気と、前記吐出物分離デバイスの液体出口からの吐出液体と、を受け取り、組み合わせるように構成され、
前記接合部は、前記主熱交換器の前記１次冷凍通路と流体連通する接合部出口を有する、請求項２に記載のシステム。

【請求項5】

前記吐出物分離デバイスは、前記主熱交換器の前記１次冷凍通路と流体連通する液体出口を含む、請求項２に記載のシステム。

【請求項6】

前記主熱交換器は、前記吐出物分離デバイスの前記蒸気出口から混合冷媒を受け取り、組み合わせるように構成される混合冷媒冷却通路を含み、前記混合冷媒冷却通路から凝縮された混合冷媒を受け取り膨張させ、膨張された混合冷媒を前記１次冷凍通路に向けるように構成される第１の膨張デバイスをさらに備える、請求項２に記載のシステム。

【請求項7】

前記混合冷媒圧縮システムは、主にメタン、エチレン及びプロパンから構成される混合冷媒を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記主熱交換器は、前記流出物流体流動に冷却を提供するように、前記温端で前記組み合わされた流動を受け取り加温するようにも構成されている、
請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記分離システムは単一の分離デバイスを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記接合部は、前記主熱交換器の外部にある、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記分割部は、過熱された蒸気流動として前記分離蒸気流動を受け取り、再循環蒸気流動と正味蒸気流動とに分けるように構成され、前記再循環蒸気流動および前記正味蒸気流動の両方が過熱された水素リッチ蒸気流動である、請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

前記分割部は、前記分離蒸気流動を受け取り、再循環蒸気流動と、適合する水素組成を有する正味蒸気流動とに分けるように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項13】

前記主熱交換器は単一の熱交換器である、請求項１に記載のシステム。

【請求項14】

システム内で、脱水素反応器からの流出物流体流動内のオレフィン系炭化水素および水素を分離するための方法であって、
ａ．混合相流出物流動が形成されるように、主熱交換器内で前記流出物流体流動を部分的に凝縮させるステップと、
ｂ．前記混合相流出物流動を、水素を含む分離蒸気流動およびオレフィン生成物を含む分離液体流動へと分離するステップと、
ｃ．前記分離蒸気流動を、再循環気体流動と正味蒸気流動とに分けるステップと、
ｄ．組み合わされた流動を形成するために、前記再循環気体流動の少なくとも一部を、前記流出物流体流動から独立しているプロパン流動と組み合わせるステップと、
ｅ．前記流出物流体流動を部分的に凝縮させるための冷凍を提供するために、前記正味蒸気流動、前記組み合わされた流動、前記分離液体流動および冷媒流動を加温するステップと、
を含み、
前記主熱交換器は、前記流出物流体流動を受け取る温端と、前記混合相流出物流動が前記主熱交換器から出る冷端とを含み、
前記システムは、膨張された供給物流動が生成されるように前記流出物流体流動から独立していてプロパンを含む供給物流動を受け取り膨張するように構成されるプロパン供給物膨張デバイスをさらに備え、
前記主熱交換器は、前記流出物流体流動に冷却を提供するように、前記温端で前記膨張された供給物流動を受け取り加温するようにも構成されている、
方法。

【請求項15】

ステップｅ．で使用される前記冷媒流動は、混合冷媒を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記流出物流体流動を部分的に凝縮させるステップが、前記混合冷媒と、プロパンおよび前記分離蒸気流動の一部を含む流動との両方を使用して達成される、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記混合冷媒は、主にメタン、エチレン及びプロパンから構成される、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

脱水素反応器からの流出物流体流動内のオレフィン系炭化水素および水素を分離するためのシステムであって、
ａ．混合相流出物流動が形成されるように、前記流出物流体流動を受け取り、部分的に凝縮させるように構成される主熱交換器と、
ｂ．前記混合相流出物流動を受け取り、水素を含む分離蒸気流動およびオレフィン系炭化水素を含む分離液体流動へと分離するように構成される分離システムと、
ｃ．前記分離蒸気流動を受け取り、再循環気体流動と正味蒸気流動とに分けるように構成される分割部と、
ｄ．組み合わされた流動が形成されるように、前記流出物流体流動から独立しているプロパン流動および前記再循環気体流動の少なくとも一部を受け取り、組み合わせるように構成される接合部と、
ｅ．前記正味蒸気流動、前記組み合わされた流動および前記分離液体流動を受け取り、加温して、前記主熱交換器において冷凍をもたらすように構成される、前記主熱交換器と、
ｆ．前記主熱交換器において冷凍を提供するように構成される冷媒圧縮システムと、
を備え、
前記主熱交換器は、前記流出物流体流動を受け取る温端と、前記混合相流出物流動が前記主熱交換器から出る冷端とを含み、
前記システムは、膨張された供給物流動が生成されるように前記流出物流体流動から独立していてプロパンを含む供給物流動を受け取り膨張するように構成されるプロパン供給物膨張デバイスをさらに備え、
前記主熱交換器は、前記流出物流体流動に冷却を提供するように、前記温端で前記膨張された供給物流動を受け取り加温するようにも構成されている、
システム。

【請求項19】

前記分離システムは単一の分離デバイスを含む、請求項１８に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権の主張
[0001]本出願は、２０１８年１０月９日に出願された米国仮出願第６２／７４３，２６３号の利益を主張するものであり、その米国仮出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれている。

【背景技術】

【0002】

[0002]プロパン脱水素（ＰＤＨ）分離システムが、当技術分野において知られている。そのようなシステムの例が、所有者が共通する米国特許第６，３３３，４４５号において説明されており、その米国特許の内容は、参照により本明細書に組み込まれている。

【0003】

[0003]ＰＤＨ分離システムに対する現在の設計は、液体オレフィン生成物の分離および回収に必要な冷凍をもたらすために、反応器流出物蒸気流動（Ｒｅａｃｔｏｒ Ｅｆｆｌｕｅｎｔ ｖａｐｏｒ ｓｔｒｅａｍ）が、反応器流出物圧縮機を使用して高い圧力（約１．２ＭＰａ（１２バールゲージ））まで圧縮され、次いで、２つの、発電機を搭載したまたは圧縮機を搭載した極低温ターボ膨張機を使用して減圧されることを要する。

【0004】

[0004]そのような従来技術システムの欠点は、プロセス全体の電力消費、ターボ膨張機／発電機（または圧縮機）一式の追加費用および維持要件、（資本費用および運転費用を増大する）高いことが必要とされる反応器流出物圧縮機吐出圧力、ならびに、オレフィンおよび水素分離温度を有意に調整するための柔軟性の不足を含む。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

[0005]下記で説明および特許請求される、デバイスおよびシステムにおいて、別個に、または一体で実施され得る、本主題のいくつかの態様が存在する。これらの態様は、単独で、または、本明細書において説明される主題の他の態様との組合せで用いられ得るものであり、これらの態様を一体で説明することは、これらの態様を別個に使用すること、または、本明細書に添付される特許請求の範囲において記載されるように、別個で、もしくは、異なる組合せで、そのような態様を特許請求することを排除することは意図されていない。

【0006】

[0006]１つの態様において、脱水素反応器からの流出物流体流動内のオレフィン系炭化水素および水素を分離するためのシステムが、混合相流出物流動が形成されるように、流出物流体流動を受け取り、部分的に凝縮させるように構成される主熱交換器を含む。１次分離デバイスが、混合相流出物流動を受け取り、１次蒸気流動および１次液体生成物流動へと分離するように、主熱交換器と流体連通している。混合相１次流動が形成されるように、１次蒸気流動を受け取り、部分的に凝縮させるように構成される主熱交換器。２次分離デバイスが、混合相１次流動を受け取り、２次蒸気流動および２次液体生成物流動へと分離するように、主熱交換器と流体連通している。主熱交換器は、２次蒸気流動を受け取り、加温して、流出物流体流動および１次蒸気流動を部分的に凝縮させるための冷凍をもたらすように構成される。混合冷媒圧縮システムが、冷媒を主熱交換器にさらに提供するように構成される。

【0007】

[0007]別の態様において、脱水素反応器からの流出物流体流動内のオレフィン系炭化水素および水素を分離するためのシステムが、混合相流出物流動が形成されるように、流出物流体流動を受け取り、部分的に凝縮させるように構成される保冷箱供給物熱交換器（ｃ
ｏｌｄ ｂｏｘ ｆｅｅｄ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）を含む。１次分離デバイスが、混合相流出物流動を受け取り、１次蒸気流動および１次液体生成物流動へと分離するように、保冷箱供給物熱交換器と流体連通している。混合冷媒熱交換器が、混合相１次流動が形成されるように、１次蒸気流動を受け取り、部分的に凝縮させるように構成される。２次分離デバイスが、混合相１次流動を受け取り、２次蒸気流動および２次液体生成物流動へと分離するように、混合冷媒熱交換器と流体連通している。混合冷媒熱交換器は、２次蒸気流動を受け取り、加温して、１次蒸気流動を部分的に凝縮させるための冷凍をもたらすように構成される。保冷箱供給物熱交換器は、混合冷媒熱交換器から出た後の２次蒸気流動を受け取り、さらに加温して、流出物流体流動を部分的に凝縮させるための冷凍をもたらすように構成される。混合冷媒圧縮システムが、冷媒を混合冷媒熱交換器に提供するように構成される。

【0008】

[0008]さらに別の態様において、脱水素反応器からの流出物流体流動内のオレフィン系炭化水素および水素を分離するための方法が、混合相流出物流動が形成されるように、流出物流体流動を部分的に凝縮させるステップと、混合相流出物流動を１次蒸気流動および１次液体生成物流動へと分離するステップと、混合相１次流動が形成されるように、１次蒸気流動を部分的に凝縮させるステップと、混合相１次流動を２次蒸気流動および２次液体生成物流動へと分離するステップと、２次蒸気流動を加温して、流出物流体流動および１次蒸気流動を部分的に凝縮させるための冷凍をもたらすステップと、冷媒を主熱交換器に混合冷媒圧縮システムから提供するステップとを含む。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】[0009]本開示のシステムの第１の実施形態の概略図である。

【図2】[0010]本開示のシステムの第２の実施形態の概略図である。

【図3】[0011]本開示のシステムの第３の実施形態の概略図である。

【図4】[0012]本開示のシステムの第４の実施形態の概略図である。

【図5】[0013]本開示のシステムの第５の実施形態の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

[0014]本発明は、ここでは、熱交換器およびドラムを伴う混合冷媒（ＭＲ）圧縮機からなるＭＲシステムを使用して、液体オレフィン生成物の分離および回収に必要な冷凍をもたらす、脱水素分離装置である。単に例として、ＭＲシステムは、単一混合冷媒システムを使用し得るものであり、または、第２の冷媒を使用して予冷される単一混合冷媒システムであり得る。

【0011】

[0015]従来技術システムと同じ生成物回収率を達成する一方で、便益のうちの一部は、次のことを含み得る：１）プロセス全体の電力消費がより低い、２）両方のターボ膨張機／発電機（または圧縮機）一式が取り除かれる、３）必要とされる反応器流出物圧縮機吐出圧力が有意に低減され、これにより、資本費用および運転費用を節約する、４）分離システムの運転、維持、および信頼性が、ターボ膨張機プロセスと比較して、ＭＲプロセスによって改善される、５）ＭＲプロセスが、主供給物熱交換器の、より堅牢および寛容な設計を可能とする、６）ＭＲプロセスが、再循環流出物圧縮機に影響を及ぼすことなく、分離システムに対する冷凍水準を調整するための独立した手段を提供する。

【0012】

[0016]プロピレン冷凍が多くのＰＤＨ施設において使用されるので、本明細書において説明されるＭＲプロセスは、プロピレン冷凍を使用して、ＭＲ冷媒を予冷し、ＭＲ圧縮機電力消費を低減する。予冷は、さらに、エチレンおよびプロピレンが好まれるが、メタン、エチレン（またはエタン）、およびプロピレン（またはプロパン）のみを要し、ＭＲ成分混合物が単純化されることを可能とする。ＭＲ混合物内にＣ_４またはＣ_５がなければ、反応器触媒汚染の可能性は低減される。

【0013】

[0017]下記で提示される本発明の解説は、プロパン脱水素装置に特化しているが、同じプロセスが、ブタン脱水素に対して用いられ得る。

【0014】

[0018]図１を参照すると、反応器流出物気体が、ＲＥＣ圧縮機内で約７２０ｋＰａ(７
．２バールゲージ）まで圧縮され、圧縮の熱は、保冷箱蒸気供給物８として極低温分離システムに進入するより前に除去される。気体は、保冷箱供給物熱交換器９に送出され、その熱交換器において、その気体は、部分的に凝縮され、次いで、出口１次分離器１０に流れる。蒸気および液体が分離され、液体流動は、Ｃ_３オレフィン生成物の一部分を内包し、蒸気流動１７は、水素と、残っているオレフィン生成物とを内包する。

【0015】

[0019]この蒸気スチーム１７は、混合冷媒熱交換器１１（ＭＲ交換器）に流れ、その熱交換器において、その蒸気スチームは、さらに、所望される生成物回収率を達成するために、必要な温度まで冷却され、部分的に凝縮される。部分的に凝縮された流動は、２次分離器１２に流れ、液体オレフィン生成物および富水素蒸気流動２１へと分離される。富水素流動は、ＭＲ交換器内で再加熱され、次いで、２つの流動 － （組み合わされた反応器供給物に必要な水素である）再循環気体１３、および、水素流動の残りであり、分離システムから排出されることになる正味蒸気１６へと分けられる。

【0016】

[0020]正味蒸気流動は、再加熱され、冷凍が、新鮮供給物（Ｆｒｅｓｈ Ｆｅｅｄ）熱交換器（冷端２６と温端３２とを有する）内で回収される。液体生成物流動（１次分離器１０および２次分離器１２からの）が組み合わされて組み合わされた液体生成物流動１８を形成し、新鮮供給物熱交換器２６、３２に流れる。

【0017】

[0021]保冷箱蒸気供給物８（「反応器流出物」）は、最初に保冷箱供給物交換器内で冷却される。その供給物は、１次的には、組み合わされた反応器供給物１４により、および２次的には、排出正味蒸気生成物１６の一部分２４により冷却される。組み合わされた反応器供給物は、保冷箱供給物熱交換器９内で、再循環気体流動１３を、冷たい新鮮供給物液体流動１５（プロパンまたはｎ－ブタンなど）と組み合わせ、組み合わされた流動を気化させることにより、冷凍の大部分をもたらす。冷たい新鮮供給物液体流動１５は、保冷箱供給物熱交換器９に進入する前に、２６および３２において新鮮供給物熱交換器内で過冷却される新鮮供給物入口流動２３から形成される。新鮮供給物に対する冷凍は、Ｃ３オレフィン生成物１８から、および、正味蒸気生成物１６の一部分から冷熱を回収することによりもたらされる。

【0018】

[0022]フラッシュ気体（再循環）１９が、新鮮供給物交換器の冷端部２６内で分離器液体を部分的に加温することにより生成される。結果的に生じる蒸気液体混合物２７が、液体生成物貯槽２８内で分離される。貯槽２８からの蒸気が、新鮮供給物交換器の温端部３２内で加温され、フラッシュ気体１９が、上流反応器流出物圧縮機の吸引に対して再循環される（米国特許第６，３３３，４４５号の図１を参照されたい）。貯槽２８からの液体生成物は、ポンプ３４によって吸い込まれ送り出され、追加的な冷熱が、新鮮供給物交換器の温端部３２内で回収される。

【0019】

[0023]分離システムに対する総体的な冷凍平衡は、混合冷媒（ＭＲ）交換器（ＭＲＨＸ）１１内での最終的な冷却を介して、図１において、３８において全体的に示される、ＭＲ圧縮システムによりもたらされる。Ｃ_３予冷されるＭＲシステムがここでは説明されるが、単一ＭＲシステムが、さらに使用され得る。図１は、単一段ＭＲ圧縮機４０、続いて空気または水冷却器４２、さらに続いてＣ_３（プロピレン）予冷器４４を示す。予冷器は、所望される温度を得るために必要とされるのと同じだけ多くの、冷凍の段を利用することができ、２つの段が、簡単のために示される。ＭＲ冷媒は、分離器４６によって、蒸気相流動３１および液相流動３３それぞれへと分離され、ＭＲＨＸ１１に送出される。ＭＲ蒸気流動３１は、ＭＲＨＸ１１内で冷却され、凝縮され、３５において、プロセスに対する最も冷たい冷媒、および、低圧力冷媒流動３７を生成するためにフラッシュされる。ＭＲ液体流動３３が、さらに、ＭＲＨＸ内で冷却され、４１においてフラッシュされ、低圧力冷媒流動３７に送出され、そのＭＲ液体流動３３は、より温かい温度において、低圧力冷媒流動３７に合流し、低圧力冷媒流動３７と混合される。共通冷媒帰還流動４７が、混合相蒸気／液体流動としてＭＲＨＸから出る。圧縮される前に、蒸気および液体は、分離器４８によって分離される。液体は、ポンプ４９によって、より高い圧力まで吸い込まれ送り出され、蒸気は、圧縮機４０において、必要な吐出圧力まで圧縮される。システムは、特定の設計条件に適した、典型的なＭＲ組成を使用する。

【0020】

[0024]図１において例示される、および、上述の熱交換器は、単一の主熱交換器へと組み込まれ、または統合され得る。

【0021】

[0025]図２を参照すると、システムの第２の実施形態において、ＭＲ圧縮機に対する吸引ドラムが、さらに、重質成分冷媒アキュムレータ（ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）として働くように設計され得る。ＭＲシステムは、冷媒内の過剰な重質成分（Ｃ_３、Ｃ_４、またはＣ_５など）によって動作可能であり、結果的に生じるＭＲは、少なくとも一時的には、交換器１１から出る２相流動５２である。これらの過剰な重質成分は、圧縮機吸引ドラム５０内で分離され、ドラム内に留まる。ＭＲ圧縮機４０に流れる冷媒蒸気は、今やその蒸気の露点にあり、システムは、自動的に露点条件において動作する。「補充」冷媒がシステムに追加される際、蓄積される重質成分は、次いで、吸引圧力および温度においての露点に対して、軽質成分との均衡を保つことになる。必要とされる場合、重質成分は、吸引アキュムレータにおいて冷凍システムから優先的に除去され、または、吸引ドラム内に優先的に追加および保持され得る。

【0022】

[0026]図３において例示される、システムの第３の実施形態において、反応器流出物気体が、ＲＥＣ圧縮機内で約７２０ｋＰａ（７．２バールゲージ）まで圧縮され、圧縮の熱は、保冷箱蒸気供給物１０８として極低温分離システムに進入するより前に、周囲交換器（空気または水）冷却によって除去される。気体は、主熱交換器１１０に送出され、その熱交換器において、その気体は、冷却され、部分的に凝縮され、次いで、１次分離器１１２に流れる。蒸気および液体が分離され、液体流動１１４は、Ｃ３オレフィン生成物の一部分を内包し、蒸気流動１１６は、水素と、残っているオレフィン生成物とを内包する。この蒸気スチームは、主熱交換器１１０に戻るように流れ、その熱交換器において、その蒸気スチームは、さらに、所望される生成物回収率を達成するために、冷却され、部分的に凝縮される。部分的に凝縮された流動１１８は、２次分離器１２２に流れ、液体オレフィン生成物１２４および富水素流動１２６へと分離される。富水素蒸気流動は、主熱交換器内で再加熱され、次いで、１３０において、２つの流動 － （組み合わされた反応器供給物１３３に必要な水素である）再循環気体１３２、および、（残っている水素流動の残りであり、分離システムから排出されることになる）正味蒸気１３４へと分けられる。正味蒸気流動は、再加熱され、冷凍が、主熱交換器内で回収される。

【0023】

[0027]温かい新鮮プロパン供給物１３８が、主熱交換器１１０に送出され、１次分離器１１２と同じ温度まで冷却される。冷却された新鮮プロパン供給物１４２は、次いで、組み合わされた反応器供給物１３３を形成するために、再循環気体１３２と混合される。この流動は、再加熱され、冷凍が、主熱交換器内で回収される。このことは、極低温分離システムに対する冷凍の大半をもたらす。

【0024】

[0028]液体生成物流動１１４および１２４（１次分離器１１２および２次分離器１２２からの）は、それらの流動のそれぞれの温度に関しての適切な場所において、主熱交換器
１１０に供給される。液体生成物流動は、加熱され、部分的に気化される。液体生成物流動は、共通管寄せを通って主熱交換器から出て、液体生成物流動１４６を形成する。液体生成物流動のこの向きは、効率を改善し、配管複雑度を低減し、凍結の危険性を低下させる。

【0025】

[0029]部分的に気化された混合されたＣ３液体生成物流動１４６は、液体生成物貯槽１５０に送出される。液体生成物貯槽からの蒸気１５２（フラッシュ気体）が、主熱交換器内で加熱され、次いで、フラッシュ気体流動１５４として、上流反応器流出物圧縮機の吸引に対して再循環される。液体生成物貯槽からの液体１５６（液体生成物）は、ポンプ１５８によって吸い込まれ送り出され、次いで、追加的なエネルギー回収のために主熱交換器内で加熱される。加温された液体生成物は、Ｃ３生成物流動１６２として主熱交換器から出る。

【0026】

[0030]分離システムに対する総体的な冷凍平衡は、１６８において全体的に示される、混合冷媒（ＭＲ）システムによりもたらされる。図３の実施形態は、空気または水中間冷却、および吐出冷却を伴う、２段ＭＲ圧縮機１７２を使用する。第１のＭＲ圧縮機段の吐出物１７４が、１７５において部分的に凝縮され、ＭＲ中間段ドラム１７６に送出される。蒸気１７８が、第２のＭＲ圧縮機段に送出され、液体１８２が、主熱交換器１１０に送出される。第２のＭＲ圧縮機段吐出物１８４が、１８５において部分的に凝縮され、ＭＲアキュムレータ１８６内で分離される。ＭＲアキュムレータ蒸気１９２および液体１９４が、主熱交換器１１０に送出される。ＭＲアキュムレータ蒸気は、主熱交換器内で部分的に凝縮され、結果的に生じる流動１９６が、プロセス効率を改善するために、冷蒸気分離器ドラム２０２に送出される。冷蒸気分離器蒸気２０４、冷蒸気分離器液体２０６、ＭＲアキュムレータ液体１９４、およびＭＲ中間段液体１８２は、すべて、主熱交換器１１０内で凝縮され、予冷される。これらの流動のすべては、交換器から出て、ＪＴ弁（単に例として）を通ってフラッシュされ、結果的に生じる混合相流動は、分離システムに必要な冷凍平衡をもたらすために、適切な温度において直立管（ｓｔａｎｄｐｉｐｅ）２１２、２１３、２１４、および２１６を経て分離され、主熱交換器に送り返される。ＭＲシステム１６８の動作に関する追加的な詳細は、Ｄｕｃｏｔｅ，Ｊｒ．らの、所有者が共通する米国特許出願公開第ＵＳ２０１４／０２６０４１５号において入手可能であり、その米国特許出願公開の内容全体は、参照により本明細書に組み込まれている。

【0027】

[0031]フラッシュされた低圧力ＭＲ流動は、主熱交換器の中で混合され、ＭＲ圧縮機吸引ドラム２２４に送出される単一の過熱された蒸気流動２２０として出る。システムは、特定の設計条件に適した、典型的なＭＲ組成を使用する。

【0028】

[0032]ＭＲシステムは、周囲温度においてのもので、または、より冷温である、追加的な熱伝達設備の、主熱交換器への統合を可能とする。例として、図３は、脱エタン塔精留塔凝縮器（脱エタン塔塔頂入口流動２２６および脱エタン塔塔頂出口流動２２８）の、主熱交換器への統合を示す。このことは、必要な追加的な冷凍負荷に起因して、ＭＲシステムの大きさを増大するが、脱エタン塔精留塔凝縮器設備に対する別個のＣ３冷凍システムに対する必要性を除去し、これにより、脱水素工場に対する総体的な機器総数を低減する。

【0029】

[0033]図４において例示される、本開示のシステムの第４の実施形態において、中間段分離デバイス４０６が、図１のシステムに追加される。ＭＲ熱交換器１１からの混合相ＭＲ流動４０２（ＭＲ熱交換器に進入するより前の分離器４６の液体出口として始まる）が、圧縮機４０の第１の段の出口からの混合相ＭＲ流動４０４と組み合わされる。組み合わされた流動は、分離デバイス４０６の入口に向けられ、結果的に生じる蒸気流動４０８が、圧縮機４０の第２の段の入口内へと向けられる。圧縮機４０の第２の段の出口が、冷却デバイス４２および４４に向けられ、ＭＲ流動の処理は、次いで、混合冷媒熱交換器１１内で冷却し、弁４１によってフラッシュした後の流動３３が、低圧力冷媒流動３７と合流しないということを除いて、図１に関して上述のように継続する。しかしながら、代替的な実施形態において、混合冷媒熱交換器１１内で冷却し、弁４１によってフラッシュした後の流動３３の一部分は、低圧力冷媒流動３７に合流し得る。

【0030】

[0034]図５において例示される、本開示のシステムの第５の実施形態において、中間段分離デバイス５０６が、図２のシステムに追加される。ＭＲ熱交換器１１からの混合相ＭＲ流動５０２が、ＭＲ圧縮機の第１の段の出口からの混合相ＭＲ流動５０４と組み合わされる。組み合わされた流動は、分離デバイス５０６の入口に向けられ、結果的に生じる蒸気流動５０８が、ＭＲ圧縮機の第２の段の入口内へと向けられる。ＭＲ圧縮機の第２の段の出口が、１つまたは複数の冷却デバイスに向けられ、ＭＲ流動の処理は、次いで、図４に関して上述のように継続する。

【0031】

[0035]説明において言及された熱交換器は、配管設計、工場配置計画、または性能を単純化するために、ろう付けアルミニウムプレートフィン熱交換器などの多重流動熱交換器の使用と組み合わされ得る。組合せの例は、新鮮供給物－２交換器と新鮮供給物－１交換器、または、保冷箱供給物交換器と両方の新鮮供給物交換器であり得る。他の組合せが、さらに望ましくあり得る。

【0032】

[0036]本発明の好まれる実施形態が示され説明されたが、変更および修正が、本発明の範囲から逸脱することなく、それらの実施形態においてなされ得るということが、当業者には明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】