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7/23/2019 [Feb. 17, 2005] Integrating a Methanol to Olefin Reaction System With a Steam Cracking System
1/27
US 20050038304A1
1 2 ) Patent
Application Publication
1 0 ) P u b . N o . : US 2 0 0 5 / 0 0 3 8 3 0 4
A 1
1 9 ) United S t a t e s
Van Egmond e t a l .
4 3 ) P u b .
D a t e : F e b . 1 7 ,
2005
5 4 )
INTEGRATING
A METHANOLTO OLEFIN
REACTION SYSTEM WITH A STEAM
CRACKING
SYSTEM
7 6 ) I n v e n t o r s :
Cor
.
Van Egmond, P a s a d e n a ,
TX
U S ) ; D a v i d
J o n D u h o n ,
K i n g W o o d ,
TX U S ) ;
J a i m e s
S h e r , H o u s t o n ,
TX
U s )
C o r r e s p o n d e n c e A d d r e s s :
EXXONMOBIL CHEMICAL COMPANY
5200
BAYWAY
DRIVE
PO.
BOX
149
BAYTOWN,
TX
7 5 2 2 - 2 1 4 9 U S )
2 1 ) A p p l .
N o . :
1 0 / 6 4 2 , 0 7 4
2 2 ) F i l e d :
A u g .
1 5 , 2 0 0 3
P u b l i c a t i o n C l a s s i ? c a t i o n
(51) I n t . Cl? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c07c 1/00
5 2 )
US. C l .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
585/324; 422/131; 422/188
5 7 )
ABSTRACT
The p r e s e n t i n v e n t i o n
p r o v i d e s
a n i n t e g r a t e d
s y s t e m
f o r
p r o d u c i n g e t h y l e n e
a n d
p r o p y l e n e f r o m a n o X y g e n a t e t o
o l e ? n (OTO) r e a c t i o n s y s t e m a n d a s t e a m c r a c k i n g s y s t e m .
I n a
p r e f e r r e d
embodiment, a t
l e a s t
a p o r t i o n
o f
a n e f f l u e n t
s t r e a m
from
a steam c r a c k i n g
f u r n a c e i s
combined
With
a t
l e a s t
a p o r t i o n
o f
an e f f l u e n t
stream
from an OTO e a c t i o n
s y s t e m . P r e f e r a b l y t h e combined e f ? u e n t s t r e a m
i s
p r o
c e s s e d by o n e o r more
q u e n c h
u n i t s , c o m p r e s s i o n u n i t s ,
a n d / o r f r a c t i o n a t i o n c o l u m n s .
By
i n t e g r a t i n g
a
s t e a m c r a c k
i n g s y s t e m
W i t h a n
OTO e a c t i o n s y s t e m , e q u i p m e n t c o u n t
c a n b e r e d u c e d
a t
a s i g n i ? c a n t commercial s a v i n g s . Com
p r e s s o r
e f ? c i e n c y p e r
p o u n d
o f
e t h y l e n e
a n d p r o p y l e n e c a n
a l s o be a d v a n t a g e o u s l y i n c r e a s e d
o v e r c o n v e n t i o n a l
steam
c r a c k i n g
s y s t e m s .
M o r e o v e r , t h e a m o u n t o f
p o l l u t a n t s
p r o
d u c e d p e r p o u n d o f e t h y l e n e a n d p r o p y l e n e p r o d u c e d
c a n
b e
s i g n i ? c a n t l y
r e d u c e d
o v e r
t h e
amount
f
p o l l u t a n t s
p r o d u c e d
p e r pound
o f
e t h y l e n e
a n d p r o p y l e n e p r o d u c e d
i n
a s t e a m
c r a c k i n g s y s t e m .
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P a t e n t A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n F e b .
1 7 ,
2 0 0 5 S h e e t 1
0 f
5 US 2 0 0 5 / 0 0 3 8 3 0 4 A 1
1 3
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P a t e n t A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n F e b . 1 7 , 2 0 0 5 S h e e t 2
0 f
5 US 2 0 0 5 / 0 0 3 8 3 0 4 A 1
2 7
HI
2 7 2
2 6 6
2 5 3
2 5 2
A
2 5
2 4 9
Fl
2 0 0
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P a t e n t A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n F e b . 1 7 , 2 0 0 5 S h e e t 3 0 f 5 US 2 0 0 5 / 0 0 3 8 3 0 4 A 1
co v
0 0
pm
co
co co
o f :
co
m
|\
co
m
3 4 9
M
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0 f
5 US 2 0 0 5 / 0 0 3 8 3 0 4 A 1
3 6
CO
I .
4 3 7
4 4 9
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1 7 ,
2 0 0 5 S h e e t 5
0 f
5 US 2 0 0 5 / 0 0 3 8 3 0 4 A 1
m m m
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US 2005/0038304
A 1
INTEGRATING A METHANOL
TO OLEFIN
REACTION SYSTEM WITH
A
STEAM CRACKING
SYSTEM
FIELD
OF
THE
INVENTION
[ 0 0 0 1 ]
T h e
p r e s e n t
i n v e n t i o n r e l a t e s t o i n t e g r a t e d s y s t e m s
f o r p r o d u c i n g
e t h y l e n e
a n d
p r o p y l e n e . M o r e
p a r t i c u l a r l y , t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n r e l a t e s t o i n t e g r a t i n g a methanol o o l e ? n
r e a c t i o n
s y s t e m W i t h a
s t e a m
c r a c k i n g s y s t e m .
BACKGROUND OF THE
INVENTION
[ 0 0 0 2 ] L i g h t o l e ? n s u c h h a s e t h y l e n e
a n d
p r o p y l e n e a r e
i m p o r t a n t c o m m o d i t y p e t r o c h e m i c a l s u s e f u l
i n
a v a r i e t y o f
p r o c e s s e s
f o r making p l a s t i c s a n d o t h e r c h e m i c a l com
p o u n d s . E t h y l e n e i s
u s e d
t o make v a r i o u s
p o l y e t h y l e n e
p l a s t i c s , a n d
i n
m a k i n g
o t h e r c h e m i c a l s v i n y l c h l o r i d e ,
e t h y l e n e o X i d e , e t h y l b e n Z e n e a n d a l c o h o l . P r o p y l e n e i s u s e d
t o
make
a r i o u s p o l y p r o p y l e n e
p l a s t i c s ,
a n d i n m a k i n g o t h e r
c h e m i c a l s
s u c h a s
a c r y l o n i t r i l e
a n d
p r o p y l e n e
o X i d e .
[ 0 0 0 3 ]
The
p e t r o c h e m i c a l i n d u s t r y h a s knoWn f o r some
t i m e t h a t o X y g e n a t e s , e s p e c i a l l y a l c o h o l s , a r e c o n v e r t i b l e
i n t o
l i g h t
o l e ? n s . T h e p r e f e r r e d
c o n v e r s i o n p r o c e s s i s g e n
e r a l l y
r e f e r r e d t o a s
a n
o X y g e n a t e t o o l e ? n (OTO)
r e a c t i o n
p r o c e s s . When
m e t h a n o l
i s t h e
o X y g e n a t e ,
t h e p r o c e s s i s
s p e c i ? c a l l y
r e f e r r e d t o
a s
a methanol t o ole?n (MTO)
r e a c t i o n p r o c e s s . Methanol
s
a p a r t i c u l a r l y p r e f e r r e d oXy
g e n a t e
f o r t h e s y n t h e s i s o f e t h y l e n e a n d / o r p r o p y l e n e . S p e
c i ? c a l l y , i n a n
OTO
e a c t i o n
p r o c e s s ,
a n oXygenate
c o n t a c t s
a
m o l e c u l a r
s i e v e
c a t a l y s t c o m p o s i t i o n
u n d e r
t h e c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
t o
c o n v e r t
a t l e a s t
a
p o r t i o n
o f
t h e
oXygenate
t o
l i g h t
o l e ? n s .
[ 0 0 0 4 ] T r a d i t i o n a l l y , e t h y l e n e a n d p r o p y l e n e h a s
b e e n
p r o d u c e d
on a commercial s c a l e
t h r o u g h
s t e a m c r a c k i n g . I n
s t e a m
c r a c k i n g ,
h y d r o c a r b o n s
a r e
t h e r m a l l y c r a c k e d
i n
t h e
p r e s e n c e o f
s t e a m t o p r o d u c e d l i g h t e r
p r o d u c t s ,
p a r t i c u l a r l y
e t h y l e n e
a n d p r o p y l e n e . T y p i c a l s t e a m c r a c k i n g f e e d s t o c k s
r a n g e
f r o m g a s e o u s
p a r a f ? n s t o
n a p h t h a
a n d
g a s o i l s . S p e
c i ? c a l l y , i n s t e a m c r a c k i n g , t h e h y d r o c a r b o n s
a r e
p y r o l y Z e d
i n
t h e p r e s e n c e o f
steam i n
t u b u l a r m e t a l
c o i l s
W i t h i n
f u r n a c e s .
Steam
a c t s a s a
d i l u e n t and t h e hydrocarbon c r a c k s
t o p r o d u c e o l e ? n s ,
d i o l e ? n s ,
a n d o t h e r b y p r o d u c t s . T y p i c a l
s t e a m
c r a c k i n g p r o c e s s e s
a r e d e s c r i b e d , f o r
e X a m p l e , i n
US.
P a t . N o s . 3 , 3 6 5 , 3 8 7 a n d 4 , 0 6 1 , 5 6 2 ,
t h e
e n t i r e t i e s o f Which
a r e
i n c o r p o r a t e d
h e r e i n
b y r e f e r e n c e .
[ 0 0 0 5 ]
I n
s t e a m
c r a c k i n g ,
t h e h y d r o c a r b o n
f e e d s t o c k
i s n o t
o n l y c o n v e r t e d t o e t h y l e n e a n d p r o p y l e n e b u t a l s o f o r m s
many
loW a l u e o r o t h e r W i s e u n d e s i r a b l e b y p r o d u c t s .
These
u n d e s i r a b l e
b y p r o d u c t s
a d d l o a d s t o e X i s t i n g p r o c e s s e q u i p
m e n t . L i g h t p r o d u c t s
s u c h
s
h y d r o g e n
a n d
m e t h a n e
a d d
l o a d s
t o
t h e
c o m p r e s s i o n a n d
r e f r i g e r a t i o n t r a i n s . H e a v i e r
p r o d u c t s
s u c h a s g a s o l i n e ,
g a s
o i l s a n d
f u e l
o i l s
a d d
l o a d s t o
e f f l u e n t
q u e n c h
s y s t e m s . T h e s e a d d e d l o a d s l i m i t t h e a b i l i t y
f o r
t h e p r o c e s s i n g
e q u i p m e n t i n a s t e a m
c r a c k i n g s y s t e m
t o
r e c o v e r
a d d i t i o n a l
e t h y l e n e a n d p r o p y l e n e p r o d u c t i o n .
T h a t
i s ,
i n
s t e a m c r a c k i n g s y s t e m s, t h e
a d d i t i o n a l l o a d s c r e a t e d b y
p r o c e s s i n g u n d e s i r e d b y p r o d u c t s
l i m i t s
t h e
amount o f
e t h
y l e n e a n d
p r o p y l e n e
t h a t c a n b e
p r o d u c e d . T h u s ,
t h e
n e e d
e X i s t s f o r a p r o c e s s a n d s y s t e m t h a t
c a n
improve
p r o d u c t i o n
o f
e t h y l e n e a n d p r o p y l e n e W i t h o u t
a d d i n g
e x c e s s i v e l o a d s
t o
e X i s t i n g c o m p r e s s i on a n d f r a c t i o n a t i o n
e q u i p m e n t .
[ 0 0 0 6 ] A n a d d i t i o n a l p r o b l e m
a s s o c i a t e d
W i t h
s t e a m
c r a c k i n g s y s t e m s i s t h a t a s a d d i t i o n a l c r a c k i n g f u r n a c e s a r e
F e b .
1 7 ,
2 0 0 5
added
t o
a s t e a m
c r a c k i n g
s y s t e m
t o
p r o d u c e
more
l i g h t
o l e ? n s , a i r p o l l u t a n t p r o d u c t i o n ,
p a r t i c u l a r l y
NOX
a n d
g r e e n h o u s e
g a s
p r o d u c t i o n e . g . ,
CO2
r o d u c t i o n )
i n c r e a s e s .
T h u s , t h e n e e d a l s o e X i s t s f o r r e d u c i n g t h e amount o f a i r
p o l l u t a n t s
p r o d u c e d
p e r
p o u n d
o f e t h y l e n e
a n d p r o p y l e n e
i n
a
s t e a m
c r a c k i n g s y s t e m .
SUMMARY
OF
THE
INVENTION
[ 0 0 0 7 ] T h e p r e s e n t i n v e n t i o n p r o v i d e s
f o r
t h e
i n t e g r a t i o n
o f
a n o X y g e n a t e t o o l e ? n (OTO)
r e a c t i o n
s y s t e m W i t h
a
s t e a m
c r a c k i n g s y s t e m.
I n
a p r e f e r r e d
e m b o d i m e n t ,
a t l e a s t
a
p o r t i o n o f an
e f f l u e n t
stream from
a
steam
c r a c k i n g f u r n a c e
i s
combined With
t l e a s t a p o r t i o n
o f an
e f f l u e n t stream from
a n
OTO
e a c t i o n s y s t e m . P r e f e r a b l y ,
t h e combined
e f f l u e n t
s t r e a m i s p r o c e s s e d by o n e o r
more
quench n i t s , compres
s i o n u n i t s , a n d / o r f r a c t i o n a t i o n c o l u m n s . By i n t e g r a t i n g a
s t e a m c r a c k i n g s y s t e m W i t h a n OTO e a c t i o n s y s t e m , e qu i p
ment count can be reduced a t a s i g n i ? c a n t
commercial
s a v i n g s . A d d i t i o n a l l y , t h e a m o u n t
o f
p o l l u t a n t s p r o d u c e d
p e r
p o u n d
o f e t h y l e n e a n d p r o p y l e n e
p r o d u c e d
c a n b e
s i g n i ?
c a n t l y r e d u c e d o v e r
t h e
amount o f
p o l l u t a n t s
p r o d u c e d p e r
p o u n d
o f
e t h y l e n e a n d p r o p y l e n e p r o d u c e d i n a
s t e a m
c r a c k i n g
s y s t e m .
[ 0 0 0 8 ] I n
one
embodiment,
t h e
i n v e n t i o n
i s t o
a
p r o c e s s
f o r
f o r m i n g l i g h t o l e ? n s . I n t h e p r o c e s s , h y d r o c a r b o n s
c o n t a c t steam i n a c r a c k i n g f u r n a c e under
? r s t
c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
to
form a ? r s t e f f l u e n t s t r e a m c o n t a i n i n g f u e l
o i l ,
g a s o i l ,
g a s o l i n e
a n d l i g h t
o l e ? n s .
S i m u l t a n e o u s l y ,
m e t h a n o l
c o n t a c t s
a
molecular s i e v e
c a t a l y s t
i n
a
methanol-to-ole?n
r e a c t o r under second c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
t o
form a
second
e f f l u e n t s t r e a m c o n t a i n i n g l i g h t o l e ? n s , C4+
h y d r o c a r b o n s
and W a t e r . At
l e a s t
a p o r t i o n o f
t h e
? r s t e f f l u e n t
s t r e a m
and
a t l e a s t a p o r t i o n
o f
t h e second e f f l u e n t stream a r e combined
t o
form
a combined
s t r e a m .
The combined stream
c o n t a c t s
a
quench
medium
n a
quench
n i t
u n d e r
c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
t o form a quench overhead
s t r e a m
and a quench
bottoms
s t r e a m ,
W h e r e i n
t h e
quench o v e r h e a d s t r e a m c o n t a i n s a t
l e a s t
a
m a j o r i t y
o f
t h e l i g h t
o l e ? n s t h a t Were
p r e s e n t i n t h e
combined s t r e a m ,
a n d W h e r e i n
t h e
quench b o t t o m s
s t r e a m
c o n t a i n s
a t l e a s t
a p o r t i o n o f
t h e
W a t e r
and condensed
c o m p o n e n t s . At l e a s t a p o r t i o n o f
t h e q u e n c h
o v e r h e a d
s t r e a m i s f r a c t i o n a t e d t o form a l i g h t o l e ? n s p r o d u c t s t r e a m
and one
o r
more C 4 + hydrocarbon s t r e a m s , Wherein h e l i g h t
o l e ? n s
p r o d u c t s t r e a m
c o n t a i n s
a
m a j o r i t y
o f t h e
l i g h t o l e ? n s
t h a t Were p r e s e n t i n t h e a t l e a s t a p o r t i o n o f t h e quench
o v e r h e a d
s t r e a m .
T h e l i g h t o l e ? n s p r o d u c t s t r e a m o p t i o n a l l y
c o n t a i n s
a t l e a s t 5 0 , a t l e a s t 7 5
o r a t
l e a s t 90 W e i g h t
p e r c e n t
l i g h t
o l e ? n s , b a s e d
o n t h e t o t a l
W e i g h t o f
t h e l i g h t o l e ? n s
p r o d u c t s t r e a m .
[ 0 0 0 9 ]
I n
a n o t h e r e m b o d i m e n t ,
h y d r o c a r b o n s
c o n t a c t
steam i n a
c r a c k i n g f u r n a c e
under
? r s t c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
t o form a
? r s t
e f f l u e n t s t r e a m c o n t a i n i n g
f u e l
o i l , g a s o i l ,
g a s o l i n e a n d
l i g h t
o l e ? n s .
The
? r s t e f f l u e n t s t r e a m i s s e p a
r a t e d
i n t o a l i g h t ole?ns-containing
stream
and one
o r
more
h e a v y h y d r o c a r b o n s t r e a m s , W h e r e i n t h e l i g h t o l e ? n s - c o n
t a i n i n g s t r e a m c o n t a i n s a t l e a s t a m a j o r i t y
o f
t h e l i g h t o l e ? n s
t h a t
Were r e s e n t i n t h e ? r s t
e f f l u e n t
s t r e a m .
S i m u l t a n e o u s l y ,
methanol c o n t a c t s
a
molecular
s i e v e c a t a l y s t i n a
methanol
t o - o l e ? n
r e a c t o r
under second c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
t o
form a
s e c o n d
e f f l u e n t s t r e a m
c o n t a i n i n g
l i g h t o l e ? n s , C4+
h y d r o
c a r b o n s
a n d W a t e r . At l e a s t a
p o r t i o n
o f t h e
l i g h t
o l e ? n s
c o n t a i n i n g
s t r e a m
a n d
a t l e a s t
a p o r t i o n o f
t h e
s e c o n d
e f f l u e n t
stream
a r e combined t o form a combined
stream.
7/23/2019 [Feb. 17, 2005] Integrating a Methanol to Olefin Reaction System With a Steam Cracking System
8/27
US 2005/0038304
A 1
The
combined
t r e a m
c o n t a c t s a quench medium n a quench
u n i t u n d e r c o n d i t i o n s e f f e c t i v e t o form a quench overhead
s t r e a m a n d
a
q u e n c h
b o t t o m s
s t r e a m ,
W h e r e i n
t h e
quench
o v e r h e a d s t r e a m
c o n t a i n s
a t
l e a s t
a m a j o r i t y o f t h e l i g h t
o l e ? n s
t h a t
Were
p r e s e n t
i n
t h e
combined
s t r e a m ,
and
Wherein t h e quench bottoms
s t r e a m
c o n t a i n s a t
l e a s t
a
p o r t i o n o f t h e
W a t e r
a n d condensed c o m p o n e n t s . At l e a s t a
p o r t i o n
o f
t h e
q u e n c h o v e r h e a d
s t r e a m i s
f r a c t i o n a t e d
t o
form a
l i g h t ole?ns product stream
and
one
o r more
C 4 +
h y d r o c a r b o n s t r e a m s , W h e r e i n t h e l i g h t o l e ? n s p r o d u c t
s t r e a m c o n t a i n s
a
m a j o r i t y o f t h e l i g h t o l e ? n s
t h a t Were
p r e s e n t
i n
t h e a t l e a s t
a
p o r t i o n o f t h e q u e n c h o v e r h e a d
stream.
[ 0 0 1 0 ] I n
a n o t h e r
e m b o d i m e n t ,
t h e
s t e a m c r a c k i n g a n d
OTO r e a c t i o n s y s t e m s a r e
i n t e g r a t e d
a f t e r p r o d u c t
q u e n c h
i n g . I n t h i s embodiment, h y d r o c a r b o n s c o n t a c t
s t e a m i n a
c r a c k i n g
f u r n a c e
under
? r s t c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
t o form
a
? r s t e f ? u e n t
s t r e a m
c o n t a i n i n g f u e l o i l , g a s o i l , g a s o l i n e ,
W a t e r
a n d
l i g h t
o l e ? n s .
The ? r s t e f ? u e n t
s t r e a m
i s s e p a r a t e d
i n t o a l i g h t
o l e ? n s - c o n t a i n i n g stream
and one
o r
more
heavy
h y d r o c a r b o n
s t r e a m s , W h e r e i n t h e l i g h t
o l e ? n s - c o n t a i n i n g
s t r e a m
c o n t a i n s a t
l e a s t
a m a j o r i t y o f
t h e l i g h t o l e ? n s
t h a t
Were p r e s e n t
i n t h e ? r s t
e f f l u e n t s t r e a m . At
l e a s t
a p o r t i o n
o f
t h e l i g h t o l e ? n s - c o n t a i n i n g s t r e a m
c o n t a c t s a ? r s t q u e n c h
medium i n
a ? r s t quench u n i t u n d e r s e c o n d c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
t o form
a
? r s t
quench
overhead stream and
a
? r s t
q u e n c h b o t t o m s s t r e a m , W h e r e i n
t h e ? r s t
q u e n c h
o v e r h e a d
s t r e a m
c o n t a i n s
a t l e a s t a m a j o r i t y
o f
t h e l i g h t o l e ? n s t h a t
W e r e
p r e s e n t i n t h e a t l e a s t
a
p o r t i o n o f t h e l i g h t o l e ? n s
c o n t a i n i n g s t r e a m ,
a n d W h e r e i n t h e ? r s t
q u e n c h
b o t t o m s
s t r e a m
c o n t a i n s
? r s t
condensed
components and
a t l e a s t a
m a j o r i t y
o f t h e W a t e r
t h a t
Was r e s e n t i n t h e a t l e a s t
a
p o r t i o n
o f
t h e l i g h t
o l e ? n s - c o n t a i n i n g
s t r e a m .
S i m u l t a n e o u s l y ,
methanol c o n t a c t s a
molecular
s i e v e
c a t a l y s t
i n a methanol
t o - o l e ? n r e a c t o r under t h i r d c o n d i t i o n s e f f e c t i v e
t o
form a
s e c o n d
e f ? u e n t
s t r e a m
c o n t a i n i n g
W a t e r a n d l i g h t o l e ? n s .
At
l e a s t
a
p o r t i o n o f
t h e
second
e f ? u e n t
stream
c o n t a c t s a
s e c o n d q u e n c h
medium
n a s e c o n d q u e n c h u n i t u n d e r f o u r t h
c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
to
form a second quench overhead
s t r e a m a n d
a
second
quench
bottoms s t r e a m , Wherein t h e
s e c o n d quench o v e r h e a d s t r e a m
c o n t a i n s
a t l e a s t a
m a j o r i t y
o f
t h e l i g h t o l e ? n s t h a t
Were
p r e s e n t i n t h e a t l e a s t
a p o r t i o n
o f
t h e
s e c o n d e f ? u e n t
s t r e a m ,
a n d W h e r e i n
t h e
s e c o n d
quench
b o t t o m s s t r e a m
c o n t a i n s
s e c o n d
c o n d e n s e d compo
n e n t s and
t
l e a s t a m a j o r i t y o f t h e Water
t h a t
Was p r e s e n t i n
t h e
a t l e a s t a
p o r t i o n o f t h e
second e f f l u e n t s t r e a m . At l e a s t
a
p o r t i o n o f t h e ? r s t quench o v e r h e a d
s t r e a m
i s combined
W i t h
a t
l e a s t
a
p o r t i o n
o f t h e s e c o n d quench o v e r h e a d s t r e a m
t o
form a
combined s t r e a m .
At
l e a s t
a
p o r t i o n o f t h e
combined s t r e a m i s compressed t o
form
a compressed
s t r e a m ,
a n d
a t
l e a s t
a
p o r t i o n o f
t h e
compressed
s t r e a m
i s
f r a c t i o n a t e d t o form a
l i g h t
o l e ? n s p r o d u c t s t r e a m
and one
o r more C4+ h y d r o c a r b o n s t r e a m s , W h e r e i n t h e l i g h t o l e ? n s
p r o d u c t s t r e am c o n t a i n s
a
m a j o r i t y
o f t h e
l i g h t o l e ? n s t h a t
Were p r e s e n t
i n t h e compressed s t r e a m .
[ 0 0 1 1 ] I n a n o t h e r e m b o d i m e n t , t h e s t e a m c r a c k i n g a n d
OTO e a c t i o n s y s t e m s a r e i n t e g r a t e d a f t e r e f ? u e n t compres
s i o n .
I n t h i s
embodiment, h y d r o c a r b o n s
c o n t a c t
s t e a m i n
a
c r a c k i n g f u r n a c e
under
? r s t c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
t o
form a
? r s t e f f l u e n t s t r e a m
c o n t a i n i n g
f u e l o i l , g a s o i l , g a s o l i n e a n d
l i g h t o l e ? n s . The ? r s t e f f l u e n t s t r e a m i s s e p a r a t e d i n t o a l i g h t
o l e ? n s - c o n t a i n i n g s t r e a m
and one
o r more heavy h y d r o c a r
bon s t r e a m s , W h e r e i n
t h e
l i g h t o l e ? n s - c o n t a i n i n g s t r e a m
c o n t a i n s
a t
l e a s t a m a j o r i t y
o f
t h e l i g h t o l e ? n s t h a t Were
F e b .
1 7 ,
2 0 0 5
p r e s e n t
i n
t h e ? r s t e f ? u e n t s t r e a m . At l e a s t a p o r t i o n o f t h e
l i g h t o l e ? n s - c o n t a i n i n g s t r e a m c o n t a c t s a ? r s t
q u e n c h
medium
i n
a
? r s t
quench u n i t u n d e r s e c o n d c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
t o
form a ? r s t quench
overhead s t r e a m and
a
? r s t
q u e n c h b o t t o m s
s t r e a m ,
W h e r e i n
t h e ? r s t
q u e n c h o v e r h e a d
s t r e a m
c o n t a i n s
a t l e a s t a
m a j o r i t y
o f t h e l i g h t o l e ? n s t h a t
Were p r e s e n t
i n t h e
a t
l e a s t
a p o r t i o n o f
t h e l i g h t
o l e ? n s
c o n t a i n i n g
s t r e a m , a n d W h e r e i n
t h e
? r s t
q u e n c h
b o t t o m s
s t r e a m c o n t a i n s ? r s t condensed components and
a t
l e a s t
a
m a j o r i t y
o f t h e W a t e r t h a t Was r e s e n t i n t h e
a t
l e a s t
a
p o r t i o n
o f t h e l i g h t o l e ? n s - c o n t a i n i n g s t r e a m . At e a s t a p o r t i o n o f
t h e ? r s t quench
o v e r h e a d
s t r e a m
i s compressed
t o form a
? r s t c o m p r e s s e d
s t r e a m . S i m u l t a n e o u s l y ,
m e t h a n o l
c o n t a c t s
a
molecular
s i e v e c a t a l y s t
i n
a
methanol-to-ole?n
r e a c t o r
under t h i r d c o n d i t i o n s e f f e c t i v e
t o
form a second e f f l u e n t
s t r e a m
c o n t a i n i n g W a t e r a n d
l i g h t o l e ? n s .
At e a s t
a p o r t i o n
o f t h e
second
e f ? u e n t s t r e a m c o n t a c t s a second quench
medium i n a s e c o n d quench u n i t
u n d e r
f o u r t h
c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
t o
form a second quench
overhead
stream and a
s e c o n d
q u e n c h
b o t t o m s
s t r e a m ,
W h e r e i n t h e s e c o n d
q u e n c h
o v e r h e a d s t r e a m
c o n t a i n s a t
l e a s t
a m a j o r i t y o f
t h e l i g h t
o l e ? n s t h a t Were p r e s e n t
i n
t h e
a t l e a s t
a p o r t i o n
o f
t h e
s e c o n d e f f l u e n t s t r e a m , a n d W h e r e i n
t h e
s e c o n d q u e n c h
b o t t o m s s t r e a m
c o n t a i n s
s e c o n d condensed components a n d
a t l e a s t a
m a j o r i t y
o f t h e
Water
h a t Was r e s e n t i n t h e a t l e a s t
a
p o r t i o n o f t h e
second
e f ? u e n t
s t r e a m . At l e a s t
a
p o r t i o n o f
t h e s e c o n d quench o v e r h e a d s t r e a m
i s
compressed t o form a
s e c o n d
compressed
s t r e a m .
At l e a s t
a
p o r t i o n
o f
t h e ? r s t
compressed s t r e a m and a t l e a s t a p o r t i o n o f t h e s e c o n d
compressed stream a r e combined t o form a combined
s t r e a m ,
and a t
l e a s t
a
p o r t i o n o f
t h e
combined s t r e a m
i s
f r a c t i o n a t e d t o form a l i g h t
o l e ? n s p r o d u c t s t r e a m
and one
o r
more
C4+ h y d r o c a r b o n s t r e a m s , W h e r e i n t h e l i g h t o l e ? n s
p r o d u c t s tr e a m c o n t a i n s
a
m a j o r i t y
o f t h e
l i g h t o l e ? n s t h a t
Were
p r e s e n t i n t h e combined s t r e a m .
[ 0 0 1 2 ]
The
i n v e n t i o n i s a l s o
d i r e c t e d
t o
i n t e g r a t e d
s y s t e m s
f o r f o r m i n g l i g h t
o l e ? n s . I n
o n e e m b o d i m e n t , t h e s y s t e m
comprises
a
steam
c r a c k i n g f u r n a c e
having one
o r more
i n l e t s f o r
r e c e i v i n g
h y d r o c a r b o n s a n d
s t e a m ,
a n d a ? r s t
o u t l e t l i n e f o r c a r r y i n g a ? r s t p r o d u c t s t r e a m . The s y s t e m
a l s o i n c l u d e s
a
methanol t o o l e ? n c o n v e r s i o n u n i t h a v i n g
one o r
more
i n l e t s
f o r
r e c e i v i n g a
methanol-containing
f e e d s t o c k ,
and
a
s e c o n d
o u t l e t
l i n e f o r c a r r y i n g
a
s e c o n d
p r o d u c t s t r e a m .
A u e n c h u n i t
i s i n
? u i d c o m m u n i c a t i o n
W i t h t h e ? r s t
o u t l e t
l i n e a n d t h e s e c o n d o u t l e t l i n e , W h e r e i n
t h e quench u n i t i n c l u d e s a n o v e r h e a d l i n e ,
a
c o n d e n s a t e l i n e
a n d
a
pumparound
s t r e a m , W h e r e i n
t h e pumparound s t r e a m
i s
a r r a n g e d t o d e l i v e r
condensed
components
from
a
l o W e r
r e g i o n o f t h e q u e n c h u n i t t o a n u p p e r r e g i o n
o f
t h e q u e n c h
u n i t . A compressor i s a l s o
i n c l u d e d
h a v i n g
a
compressor
i n l e t
and
a
compressor
o u t l e t ,
Wherein
t h e
compressor
n l e t
i s
i n
? u i d
communication W i t h t h e o v e r h e a d l i n e . The
s y s t e m a l s o i n c l u d e s a f r a c t i o n a t i o n s y s t e m h a v i n g a f r a c
t i o n a t o r
i n l e t , a l i g h t ole?n o u t l e t l i n e and one o r more C 4 +
h y d r o c a r b o n o u t l e t l i n e s ,
W h e r e i n t h e f r a c t i o n a t o r
i n l e t
i s i n
? u i d
communication
W i t h t h e c o m p r e s s o r
o u t l e t .
[ 0 0 1 3 ] I n a n o t h e r embodiment, t h e
i n v e n t i o n
i s
t o a
s y s
t e m f o r
f o r m i n g
l i g h t
o l e ? n s ,
t h e
s y s t e m
i n c l u d i n g a
s t e a m
c r a c k i n g f u r n a c e
h a v i n g one o r more
i n l e t s
f o r r e c e i v i n g
h y d r o c a r b o n s a n d
s t e a m ,
a n d a ? r s t o u t l e t
l i n e
f o r
c a r r y i n g
a ? r s t
p r o d u c t
s t r e a m . The system a l s o
i n c l u d e s
a ? r s t
q u e n c h u n i t
i n
? u i d c o m m u n i c a t i o n W i t h t h e ? r s t
o u t l e t
l i n e ,
W h e r e i n
t h e ? r s t quench u n i t i n c l u d e s a ? r s t o v e r h e a d l i n e ,
a
? r s t
c o n d e n s a t e
l i n e and
a
? r s t
pumparound s t r e a m ,
7/23/2019 [Feb. 17, 2005] Integrating a Methanol to Olefin Reaction System With a Steam Cracking System
9/27
US 2005/0038304
A 1
w h e r e i n t h e ? r s t
pumparound
s t r e a m
i s
a r r a n g e d t o d e l i v e r
? r s t
c o n d e n s e d
components from a ? r s t l o W e r r e g i o n o f t h e
? r s t
q u e n c h
u n i t
t o
a ? r s t u p p e r
r e g i o n o f
t h e ? r s t q u e n c h
u n i t .
A l s o , t h e
s y s t e m c o m p r i s e s
a methanol
t o
o l e ? n con
v e r s i o n
u n i t
having
one
o r
more
i n l e t s f o r
r e c e i v i n g
a
m e t h a n o l - c o n t a i n i n g
f e e d s t o c k , a n d a
s e c o n d o u t l e t
l i n e f o r
c a r r y i n g
a s e c o n d
p r o d u c t s t r e a m . A
e c o n d q u e n c h u n i t i s
i n ? u i d c o m m u n i c a t i o n W i t h t h e s e c o n d
o u t l e t
l i n e ,
W h e r e i n
t h e
s e c o n d
quench u n i t i n c l u d e s a
s e c o n d o v e r h e a d
l i n e , a
s e c o n d c o n d e n s a t e l i n e a n d a s e c o n d pumparound
s t r e a m ,
W h e r e i n t h e s e c o n d
pumparound
s t r e a m i s a r r a n g e d t o
d e l i v e r second
condensed
components from a second l o W e r
r e g i o n o f
t h e s e c o n d
q u e n c h
u n i t t o a s e c o n d u p p e r
r e g i o n o f
t h e
s e c o n d
q u e n c h
u n i t .
A o m p r e s s o r i s a l s o p r o v i d e d
h a v i n g a
compressor
n l e t and a
compressor
o u t l e t ,
Wherein
t h e c o m p r e s s o r i n l e t
i s i n ? u i d
communication
W i t h
t h e ? r s t
o v e r h e a d
l i n e
a n d t h e s e c o n d o v e r h e a d l i n e . The s y s t e m
a l s o
i n c l u d e s
a
f r a c t i o n a t i o n
system
having
a f r a c t i o n a t o r i n l e t , a
l i g h t
ole?n
o u t l e t l i n e and one
o r more
C 4 + hydrocarbon
o u t l e t
l i n e s ,
Wherein
t h e f r a c t i o n a t o r
i n l e t
i s
i n
? u i d
com
m u n i c a t i o n W i t h
t h e c o m p r e s s o r o u t l e t .
[ 0 0 1 4 ] I n
a n o t h e r e m b o d i m e n t ,
t h e s y s t e m c o m p r i s e s a
steam c r a c k i n g f u r n a c e having one o r more i n l e t s
f o r
r e c e i v
i n g
h y d r o c a r b o n s a n d
s t e a m , a n d
a
? r s t
o u t l e t
l i n e
f o r
c a r r y i n g a ? r s t p r o d u c t s t r e a m . A r s t
q u e n c h
u n i t i s
p r o
v i d e d
i n
? u i d c o m m u n i c a t i o n
W i t h t h e ? r s t o u t l e t l i n e ,
W h e r e i n
t h e ? r s t quench u n i t i n c l u d e s a ? r s t
o v e r h e a d
l i n e ,
a
? r s t c o n d e n s a t e l i n e a n d
a
? r s t
pumparound s t r e a m ,
W h e r e i n t h e ? r s t pumparound s t r e a m i s a r r a n g e d t o
d e l i v e r
? r s t
c o n d e n s e d
components from a ? r s t l o W e r r e g i o n o f t h e
? r s t q u e n c h
u n i t
t o a ? r s t
u p p e r
r e g i o n o f t h e ? r s t
q u e n c h
u n i t . A r s t compressor h a v i n g
a
? r s t compressor i n l e t and
a
? r s t
c o m p r e s s o r o u t l e t
i s
a l s o p r o v i d e d , W h e r e i n
t h e ? r s t
c o m p r e s s o r
i n l e t
i s i n ? u i d communication W i t h t h e ? r s t
overhead
i n e . The system
a l s o
i n c l u d e s
a methanol t o
ole?n
conversion
u n i t
having one
o r
more i n l e t s
f o r r e c e i v i n g a
m e t h a n o l - c o n t a i n i n g
f e e d s t o c k ,
a n d
a
s e c o n d o u t l e t
l i n e f o r
c a r r y i n g a s e c o n d p r o d u c t s t r e a m . A e c o n d
q u e n c h u n i t i s
i n ? u i d c o m m u n i c a t i o n W i t h t h e s e c o n d
o u t l e t
l i n e ,
W h e r e i n
t h e
s e c o n d quench
u n i t i n c l u d e s a
s e c o n d o v e r h e a d
l i n e , a
s e c o n d
c o n d e n s a t e l i n e
a n d
a
s e c o n d pumparound s t r e a m ,
W h e r e i n t h e s e c o n d
pumparound
s t r e a m i s a r r a n g e d
t o
d e l i v e r
second
condensed
components from a second l o W e r
r e g i o n
o f
t h e s e c o n d q u e n c h
u n i t t o
a s e c o n d u p p e r r e g i o n
o f
t h e
s e c o n d
quench u n i t . A l s o ,
t h e
i n v e n t i o n i n c l u d e s a
second compressor having a second compressor i n l e t
and
a
s e c o n d c o m p r e s s o r
o u t l e t , W h e r e i n t h e
s e c o n d c o m p r e s s o r
i n l e t
i s i n ? u i d communication W i t h t h e s e c o n d o v e r h e a d
l i n e .
The
s y s t e m a l s o i n c l u d e s a f r a c t i o n a t i o n s y s t e m
h a v i n g
a f r a c t i o n a t o r
i n l e t ,
a l i g h t
ole?n
o u t l e t
l i n e
and one
o r
more
C4+
h y d r o c a r b o n
o u t l e t l i n e s ,
W h e r e i n
t h e f r a c t i o n a t o r i n l e t
i s
i n
? u i d
communication W i t h t h e ? r s t c o m p r e s s o r o u t l e t
a n d t h e s e c o n d c o m p r e s s o r o u t l e t .
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[ 0 0 1 5 ] T h i s i n v e n t i o n W i l l
b e
b e t t e r u n d e r s t o o d b y r e f e r
e n c e t o t h e d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f t h e i n v e n t i o n
When
t a k e n
t o g e t h e r W i t h t h e a t t a c h e d
d r a W i n g s ,
W h e r e i n :
[ 0 0 1 6 ]
FIG.
1 i l l u s t r a t e s a s t r e a m
c r a c k i n g s y s t e m ;
[ 0 0 1 7 ]
FIG.
2
i l l u s t r a t e s
a n o X y g e n a t e
t o
o l e ? n r e a c t i o n
s y s t e m ;
F e b .
1 7 ,
2 0 0 5
[ 0 0 1 8 ] FIG. 3 i l l u s t r a t e s
a n
i n t e g r a t e d s t e a m c r a c k i n g
a n d
o X y g e n a t e t o o l e ? n r e a c t i o n s y s t e m , W h e r e i n t h e i n t e g r a t e d
s y s t e m s h a r e s a quench n i t , a c o m p r e s s i o n u n i t , a n d one o r
more s e p a r a t i o n u n i t s ;
[ 0 0 1 9 ]
FIG.
4 i l l u s t r a t e s a n i n t e g r a t e d s t e a m c r a c k i n g
s y s t e m a n d
o X y g e n a t e
t o
o l e ? n
r e a c t i o n
s y s t e m , W h e r e i n
t h e
i n t e g r a t e d
system s h a r e s
a
compression n i t and one o r
more
s e p a r a t i o n
u n i t s ; a n d
[ 0 0 2 0 ]
FIG.
5 i l l u s t r a t e s a n i n t e g r a t e d s t e a m c r a c k i n g
s y s t e m a n d
o X y g e n a t e
t o
o l e ? n
r e a c t i o n
s y s t e m , W h e r e i n
t h e
i n t e g r a t e d
system
s h a r e s
one
o r more s e p a r a t i o n
u n i t s .
DETAILED DESCRIPTION OF THE
INVENTION
[ 0 0 2 1 ] I n t r o d u c t i o n
[ 0 0 2 2 ]
The
p r e s e n t i n v e n t i o n
p r o v i d e s a n i n t e g r a t e d
r e a c
t i o n
s y s t e m
f o r p r o d u c i n g
e t h y l e n e a n d p r o p y l e n e . S p e c i ?
c a l l y ,
t h e
i n t e g r a t e d
s y s t e m a c c o r d i n g
t o
t h e
p r e s e n t
i n v e n
t i o n combines a n e f f l u e n t
from
a
steam
c r a c k i n g
system
i t h
a n e f f l u e n t from
a n
oXygenate t o ole?n (OTO) r e a c t i o n
s y s t e m ,
p r e f e r a b l y a m e t h a n o l t o
o l e ? n
(MTO)
r e a c t i o n
s y s t e m . By
combining
e f f l u e n t s t r e a m s from a s t e a m c r a c k
i n g s y s t e m a n d
a n
OTO e a c t i o n
s y s t e m ,
e q u i p m e n t c o u n t
i n
t h e i n t e g r a t e d
s y s t e m
c a n
b e
a d v a n t a g e o u s l y m i n i m i Z e d .
A l s o , c o m p r e s s o r e f ? c i e n c y
p e r p o u n d
o f
e t h y l e n e
a n d
p r o p y l e n e p r o d u c e d
c a n
b e a d v a n t a g e o u s l y i n c r e a s e d o v e r
c o m p r e s s o r
s y s t e m s i n c o n v e n t i o n a l
s t e a m
c r a c k i n g s y s
t e m s .
A d d i t i o n a l l y ,
t h e
a m o u n t
o f p o l l u t a n t s p r o d u c e d p e r
p o u n d o f
e t h y l e n e
a n d
p r o p y l e n e p r o d u c e d c a n
b e
s i g n i ?
c a n t l y
l o W e r
t h a n i n a
c o n v e n t i o n a l
s t e a m
c r a c k i n g s y s t e m.
[ 0 0 2 3 ] S t e a m
C r a c k i n g S y s t e m s
[ 0 0 2 4 ]
T h e
b u l k
o f e t h y l e n e
c o n s u m e d
i n
t h e
p r o d u c t i o n
o f
v a r i o u s
p l a s t i c s a n d p e t r o c h e m i c a l s
s u c h
a s p o l y e t h y l e n e
i s p r o d u c e d
b y t h e r m a l l y c r a c k i n g h i g h e r m o l e c u l a r
W e i g h t
h y d r o c a r b o n s i n a f e e d s t r e a m .
Steam
i s u s u a l l y admiXed
W i t h t h e f e e d s t r e a m
t h a t i s
d i r e c t e d t o t h e c r a c k i n g
r e a c t o r
t o r e d u c e
t h e
h y d r o c a r b o n p a r t i a l p r e s s u r e a n d
t h e r e b y
e n h a n c e
o l e ? n y i e l d . The
p r e s e n c e
o f s t e a m a l s o
r e d u c e s
t h e
f o r m a t i o n a n d d e p o s i t i o n o f c a r b o n a c e o u s m a t e r i a l i n
t h e
c r a c k i n g r e a c t o r s .
The
p r o c e s s
i s
t h e r e f o r e o f t e n r e f e r r e d
t o
a s
steam
c r a c k i n g o r p y r o l y s i s. The f e e d s t o c k t h a t
i s
f e d
t o
a steam
c r a c k i n g
u n i t can
be
q u i t e d i v e r s e and
can be
chosen
f r o m a v a r i e t y o f p e t r o l e u m
f r a c t i o n s .
[ 0 0 2 5 ]
The
f e e d s t r e a m o r f e e d s t o c k
t h a t i s d i r e c t e d t o a
s t e a m c r a c k i n g
u n i t
p r e f e r a b l y h a s a
b o i l i n g
p o i n t r a n g e
f a l l i n g
W i t h i n
t h e n a p h t h a
b o i l i n g
p o i n t
r a n g e o f a b o u t
3 6
C .
t o
a b o u t 1 9 5
C .
N a p h t h a
i s
a
g a s o l i n e r a n g e b o i l i n g
h y d r o c a r b o n
h a v i n g
a
c a r b o n r a n g e o f
C5 t o C 1 2 . O p t i o n
a l l y , t h e f e e d
s t r e a m
t h a t i s d i r e c t e d t o t h e
s t e a m c r a c k i n g
u n i t
c o m p r i s e s C2 o C40
y d r o c a r b o n s ,
more r e f e r a b l y C2
t o
C30 h y d r o c a r b o n s
e . g . , i n c l u d i n g n a p h t h a,
? e l d c o n d e n
s a t e s , v a r i o u s
g a s o i l c u t s
a n d c r u d e o i l ) ,
a n d m o s t
p r e f e r a b l y
C2 o
C20 y d r o c a r b o n s .
I n a n o t h e r embodiment, t h e
s t r e a m
c r a c k i n g f e e d c o m p r i s e s C2
t o
C4 h y d r o c a r b o n s . I n t h i s
embodiment,
t h e
s t r e a m c r a c k i n g
f e e d
c o m p r i s e s o n e o r
more
o f
e t h a n e ,
p r o p a n e , e t h an e / p r o p a n e
m i X e d , o r a
miXed
C4
s t r e a m .
[ 0 0 2 6 ]
As
s e d h e r e i n ,
l i g h t
o l e ? n s m e a n s e t h y l e n e a n d
p r o p y l e n e .
F u e l
o i l i s
a h y d r o c a r b o n - c o n t a i n i n g
compo
s i t i o n , i n a n y p h y s i c a l
s t a t e ,
c o m p r i s i n g m o s t l y C9+ h y d r o
7/23/2019 [Feb. 17, 2005] Integrating a Methanol to Olefin Reaction System With a Steam Cracking System
10/27
US 2005/0038304
A 1
c a r b o n s ; g a s o i l
i s
a h y d r o c a r b o n - c o n t a i n i n g
c o m p o s i t i o n ,
i n
a n y p h y s i c a l s t a t e , c o m p r i s i n g m o s t l y C 7 - C 8
h y d r o c a r
b o n s ; a n d
g a s o l i n e i s a h y d r o c a r b o n - c o n t a i n i n g
c o m p o s i
t i o n ,
i n a n y
p h y s i c a l s t a t e , c o m p r i s i n g m o s t ly C 4 - C 6
h y d r o
c a r b o n s .
[ 0 0 2 7 ] W i t h i n t h e s t e a m c r a c k i n g
u n i t ,
t h e f e e d s t r e a m
c o n t a c t s s t e a m u n d e r
c o n d i t i o n s , e . g . ,
t e m p e r a t u r e a n d
p r e s
s u r e ,
e f f e c t i v e
t o
c o n v e r t
a t l e a s t
a
p o r t i o n o f t h e f e e d s t r e a m
t o
e t h y l e n e a n d p r o p y l e n e ,
W h i c h e x i t s
t h e s t e a m
c r a c k i n g
u n i t i n
a steam
c r a c k i n g e f ? u e n t s t r e a m . The
steam
c r a c k i n g
e f ? u e n t s t r e a m c o n t a i n s
a v a r i e t y
o f
c o n t a m i n a n t s and
C 4 +
c o m p o n e n t s
i n
a d d i t i o n t o e t h y l e n e
a n d
p r o p y l e n e ,
a n d
s e p a r a t i o n o f
t h e s e
v a r i o u s h y d r o c a r b o n c o m p o n e n t s
i s
n e c e s s a r y i n o r d e r t o
y i e l d
c h e m i c a l o r p o l y m e r i Z a t i on g r a d e
e t h y l e n e
a n d
p r o p y l e n e .
F o r
e x a m p l e ,
u p o n
e x i t i n g t h e
s t e a m c r a c k i n g u n i t ,
t h e
s t e a m c r a c k i n g e f ? u en t s t r e a m
p r e f e r a b l y
i s
c o o l e d
i n a n
i n d i r e c t
quench u n i t t o form a
c o o l e d s t e a m
c r a c k i n g
e f f l u e n t
s t r e a m , W h i c h
i s p r e f e r a b l y
directed t o one
or more fractionation
u n i t s .
[0028]
I d e a l l y ,
t h e
one
o r more
f r a c t i o n a t i o n u n i t s
com
p r i s e s a f r a c t i o n a t i o n
c o l u m n
c a p a b l e o f s e p a r a t i n g t h e
cooled
steam
cracking
ef?uent
stream
i n t o
tWo
o r
more
d e r i v a t i v e
s t r e a m s . A s u s e d
h e r e i n ,
f r a c t i o n a t i n g means
s e p a r a t i n g
a
s t r e a m ,
e . g . ,
by d i s t i l l a t i o n , i n t o tWo o r more
n o n - a l i q u o t d e r i v a t i v e s t r e a m s . P r e f e r a b l y , t h e
one
o r more
f r a c t i o n a t i o n u n i t s s e p a r a t e s
t h e c o o l e d
s t e a m
c r a c k i n g
e f ? u
e n t stream
i n t o one
o r more o f :
a
l i g h t
hydrocarbon
stream
c o n t a i n i n g m o s t l y CS-
c o m p o n e n t s ,
a g a s o l i n e s t r e a m a l s o
r e f e r r e d
t o
a s
p y r o l y s i s g a s o l i n e
o r
p y g a s ) c o n t a i n i n g m o s t l y
C6 components
and
o p t i o n a l l y W a t e r , a
g a s o i l s t r e a m
c o n t a i n i n g C7 t o C 8 h y d r o c a r b o n s , a
f u e l
o i l s t r e a m
con
t a i n i n g
C9 + h y d r o c a r b o n c o m p o n e n t s , a n d a c o k e r e m o v a l
s t r e a m
f o r removing carbonaceous
d e p o s i t s
from
t h e
one
o r
more f r a c t i o n a t i o n u n i t s .
S p e c i ? c a l l y , t h e f u e l
o i l
s t r e a m
c o n t a i n s
a t
l e a s t
a
m a j o r i t y
o f
t h e
f u e l
o i l
t h a t
Was
r e s e n t
i n
t h e c o o l e d
steam
c r a c k i n g e f ? u e n t s t r e a m .
The
a s o i l s t r e a m
c o n t a i n s
a t l e a s t a m a j o r i t y
o f
t h e
g a s
o i l t h a t
Was r e s e n t
i n
t h e c o o l e d s t e a m
c r a c k i n g
e f f l u e n t s t r e a m . The g a s o l i n e
s t r e a m c o n t a i n s a t
l e a s t
a m a j o r i t y
o f
t h e
g a s o l i n e
t h a t Was
p r e s e n t i n t h e
c o o l e d s t e a m c r a c k i n g e f ? u e n t
s t r e a m .
[ 0 0 2 9 ]
I d e a l l y , t h e l i g h t h y d r o c a r b o n
s t r e a m
o p t i o n a l l y
c o m p r i s i n g
a
m i n o r amount o f
C6
c o m p o n e n t s )
i s
d i r e c t e d
from t h e one o r more f r a c t i o n a ti o n u n i t s t o a quench toWer
f o r d i r e c t
l i g h t
h y d r o c a r b o n
s t r e a m q u e n c h i n g .
I n t h e q u e n c h
t o W e r , t h e l i g h t
h y d r o c a r b o n
s t r e a m , o r a p o r t i o n t h e r e o f ,
c o n t a c t s
a
q u e n c h
medium, p r e f e r a b l y
W a t e r , u n d e r c o n d i
t i o n s e f f e c t i v e
t o s e p a r a t e
r e a d i l y c o n d e n s a b l e c o m p o n e n t s
f r o m n o n - r e a d i l y c o n d e n s a b l e c o m p o n e n t s . P r e f e r a b l y , t W o
p h a s e s f o r m i n t h e b o t t o m
o f
t h e quench t o W e r , a p y g a s
s t r e a m
Which
c o n t a i n s
m o s t l y
C6
h y d r o c a r b o n s ,
a n d
a
h e a v i e r
W a t e r c o n t a i n i n g
s t r e a m . A o r t i o n o f t h e W a t e r
c o n t a i n i n g stream
o p t i o n a l l y i s
cooled i n
one o r
more h e a t
e x c h a n g e r s
a n d
r e i n t r o d u c e d
i n t o
t h e
quench
t o W e r v i a o n e
o r more quench medium i n l e t s .
T h u s ,
i n t h i s embodiment,
condensed W a t e r
from t h e
l i g h t
h y d r o c a r b o n
s t r e a m
s e r v e s
a s t h e
q u e n c h medium i n
t h e
q u e n c h t o W e r . N o n r e a d i l y
c o n d e n s a b l e components
s u c h
a s
e t h y l e n e
a n d p r o p y l e n e a r e
WithdraWn from t h e quench t o W e r
v i a
a quench o v e r h e a d
s t r e a m . The
m a j o r i t y
o f
t h e
C S - c o m p o n e n t s p r e f e r a b l y a r e
y i e l d e d f r o m
t h e
q u e n c h
t o W e r i n t h e
q u e n c h
o v e r h e a d
stream.
[ 0 0 3 0 ]
T h e q u e n c h o v e r h e a d
s t r e a m
f r o m t h e q u e n c h
t o W e r p r e f e r a b l y
i s
d i r e c t e d t o a
compression system
con
F e b .
1 7 ,
2 0 0 5
t a i n i n g o n e
o r
more
c o m p r e s s i o n s t a g e s ,
p r e f e r a b l y
a t
l e a s t
f o u r c o m p r e s s i o n s t a g e s .
I n
a p r e f e r r e d e m b o d i m e n t , t h e
c o m p r e s s i o n s y s t em
c o m p r i s e s o n e
o r more c e n t r i f u g a l
c o m p r e s s o r s ,
one
o r
more
h e a t exchangers
f o r
c o o l i n g
intermediate
condensed
s t r e a m s ,
and one
o r
more
knockout
drums t o s e p a r a t e condensed components from noncon
d e n s e d c o m p o n e n t s .
T h e
c o m p r e s s i o n s y s t e m
p r e f e r a b l y
f o r m s a
c o m p r e s s e d
e f f l u e n t s t r e a m , Which i s
i d e a l l y
d i r e c t e d to a
c a u s t i c
Wash
n i t
f o r removal o f carbon d i o x i d e
t h e r e f r o m .
[ 0 0 3 1 ] S p e c i ? c a l l y ,
i n t h e c a u s t i c
Wash
u n i t , t h e com
p r e s s e d
s t r e a m c o n t a c t s c a u s t i c , e . g . ,
s o d i u m h y d r o x i d e ,
under
c o n d i t i o n s e f f e c t i v e t o remove
carbon
d i o x i d e t h e r e
f r o m .
Sodium
b i c a r b o n a t e (NaHCO3) o p t i o n a l l y i s
f o r m e d
a s
a b y p r o d u c t
o f t h e c a r b o n d i o x i d e removal r o c e s s . T h u s ,
t h e
c a u s t i c
Wash u n i t forms a n o v e r h e a d CO2 d e p l e t e d
s t r e a m and a s p e n t c a u s t i c bottoms
s t r e a m .
O p t i o n a l l y , t h e
CO2 e p l e t e d
s t r e a m
o r a p o r t i o n t h e r e o f
i s
compressed
i n
one
o r
more a d d i t i o n a l s t a g e s . A l s o ,
t h e CO2
d e p l e t e d
s t r e a m
o r
a
p o r t i o n
t h e r e o f o p t i o n a l l y
i s
d i r e c t e d
t o
a
d r y i n g
u n i t , p r e f e r a b l y a m o l e c u l a r s i e v e
d r y i n g
u n i t , W h e r e i n t h e
CO2
d e p l e t e d
stream c o n t a c t s
a Water
removal medium
under c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
t o
remove
Water from t h e
CO2
d e p l e t e d
s t r e a m . P r e f e r a b l y ,
t h e
W a t e r
r e m o v a l medium
c o m p r i s e s a m o l e c u l a r s i e v e p a r t i c l e
a d a p t e d t o
s e l e c t i v e l y
a d s o r b
W a t e r
m o l e c u l e s . T h a t i s ,
t h e
d r y i n g u n i t removes
W a t e r from t h e c a r b o n
d i o x i d e d e p l e t e d
s t r e a m t o form a d r y
p r o d u c t s t r e a m c o m p r i s i n g
e t h y l e n e ,
p r o p y l e n e a n d o p t i o n
a l l y
l i g h t e n d s s u c h a s
h y d r o g e n ,
c a r b o n m o n o x i d e a n d
m e t h a n e
a n d / o r
C4+ h y d r o c a r b o n s . T h e d r y p r o d u c t s t r e a m ,
o r a
p o r t i o n
t h e r e o f ,
i s
t h e n d i r e c t e d
t o
a
s e p a r a t i o n s y s t e m
t h a t i s a d a p t e d
t o
s e p a r a t e t h e d r y s t r e a m i n t o
tWo
o r more
o f
i t s
i n d i v i d u a l c o m p o n e n t s .
[ 0 0 3 2 ]
FIG.
1 i l l u s t r a t e s a s t e a m
c r a c k i n g s y s t e m . As
shoWn,
a
C 2
t o
C 40
c o n t a i n i n g f e e d s t o c k
101
a s
d i r e c t e d
t o
s t e a m c r a c k i n g
u n i t 1 0 2 . P r e f e r a b l y ,
f e e d s t o c k 101 com
p r i s e s C 2 o
C30 h y d r o c a r b o n s ,
a n d more p r e f e r a b l y C2 o
C20 h y d r o c a r b o n s . S t e a m c r a c k i n g
u n i t
1 0 2 p r e f e r a b l y
c o m p r i s e s
a
p r e h e a t
r e g i o n 1 0 3
a n d
a
c r a c k i n g
r e g i o n 1 0 4 .
I n
t h e p r e h e a t
r e g i o n 1 0 3 , t h e
f e e d s t o c k
1 0 1 i s
h e a t e d t o
form a h e a t e d f e e d s t o c k
s t r e a m
having a t e m p e r a t u r e o f
f r o m a b o u t
2 0 0
F . 9 3
C . )
t o a b o u t
4 5 0 F .
2 3 2 C . ) .
Steam
f r o m
s t e a m c o n t a i n i n g l i n e
1 0 5
p r e f e r a b l y i s a d m i x e d
W i t h
t h e
h e a t e d f e e d s t o c k
1 0 1 , Which i s t h e n
d i r e c t e d
t o
c r a c k i n g r e g i o n
1 0 4 . I n
c r a c k i n g r e g i o n 1 0 4 ,
t h e s t e a m
c o n t a i n i n g
f e e d s t o c k
1 0 1 i s
f u r t h e r
h e a t e d u n d e r c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e
t o
c r a c k
t h e
h y d r o c a r b o n s
a n d
p r o d u c e a n e f ? u
e n t s t r e a m 1 0 6 c o m p r i s i n g f u e l o i l , g a s o i l ,
p y r o l y s i s
g a s o
l i n e , a n d C S - h y d r o c a r b o n
c o m p o n e n t s i n c l u d i n g
e t h y l e n e
a n d
p r o p y l e n e ) .
[ 0 0 3 3 ] E f f l u e n t s t r e a m 1 0 6 o p t i o n a l l y i s d i r e c t e d t o i n d i
r e c t
q u e n c h u n i t 107 f o r i n d i r e c t e f f lu e n t s t r e a m qu e n c h i n g .
I n t h e i n d i r e c t q u e n c h u n i t 1 0 7 ,
e f ? u e n t
s t r e a m 1 0 6 i s c o o l e d
under c o n d i t i o n s e f f e c t i v e t o form c o o l e d
s t r e a m
1 0 8 .
Cooled
stream
108
s t h e n p r e f e r a b l y d i r e c t e d
t o one o r
more
f r a c t i o n a t i o n u n i t s 1 0 9 . I n f r a c t i o n a t i o n u n i t 1 0 9 , c o o l e d
s t r e a m 108
s
s u b j e c t e d t o t e m p e r a t u r e
a n d p r e s s u r e
c o n d i
t i o n s
t h a t
a r e e f f e c t i v e t o s e p a r a t e t h e
c o o l e d s t r e a m
108
i n t o
a p l u r a l i t y o f d e r i v a t i v e
n o n - a l i q u o t
s t r e a m s .
As s h o W n ,
c o o l e d s t r e a m
108
s
f r a c t i o n a t e d
i n f r a c t i o n a t i o n u n i t
109 t o
f o r m f u e l o i l s t r e a m 1 1 0 , g a s o i l
s t r e a m
1 1 1 , g a s o l i n e s t r e a m
1 1 2 ,
a n d
l i g h t h y d r o c a r b o n s t r e a m
1 4 1 c o n t a i n i n g
C5
h y d r o c a r b o n s i n c l u d i n g
e t h y l e n e a n d p r o p y l e n e ) .
7/23/2019 [Feb. 17, 2005] Integrating a Methanol to Olefin Reaction System With a Steam Cracking System
11/27
US 2005/0038304
A 1
[ 0 0 3 4 ]
Carbonaceous
d e p o s i t s
c o k e )
a r e formed
a s
a
b y p r o d u c t o f t h e s t e a m c r a c k i n g p r o c e s s . T h e s e c a r b o n
a c e o u s
d e p o s i t s e x i t t h e s t e a m c r a c k i n g u n i t
1 0 2
v i a
e f f l u e n t
s t r e a m 1 0 6 a n d
a r e d i r e c t e d
t h r o u g h
i n d i r e c t quench n i t
107
a n d
c o o l e d s t r e a m
108
t o
f r a c t i o n a ti o n u n i t
1 0 9 .
Upon
i n t r o d u c t i o n
i n t o
f r a c t i o n a t i o n u n i t
1 0 9 , t h e c a r b o n a c e o u s
d e p o s i t s s e t t l e
a n d
a r e s e p a r a t e d f r o m
t h e
l i q u i d c o m p o n e n t s
c o n t a i n e d i n f r a c t i o n a t i o n
u n i t
1 0 9 . The s e t t l e d
c a r b o n
a c e o u s
d e p o s i t s
i n f r a c t i o n a ti o n u n i t
109
i d e a l l y
a r e
W i t h
draWn t h e r e f r o m , a s
shoWn by c o k e r e m o v a l s t r e a m 1 1 3 .
[ 0 0 3 5 ] L i g h t h y d r o c a r b o n s t r e a m
1 4 1
p r e f e r a b l y
i s t h e n
d i r e c t e d
t o q u e n c h
u n i t 1 3 4 ,
W h e r e i n r e a d i l y
c o n d e n s a b l e
c o m p o n e n t s
i n l i g h t
h y d r o c a r b o n s t r e a m 1 4 1 a r e c o n d e n s e d
f r o m n o n r e a d i l y c o n d e n s a b l e c o m p o n e n t s
c o n t a i n e d t h e r e i n .
S p e c i ? c a l l y ,
i n q u e n c h
u n i t
1 3 4 , l i g h t h y d r o c a r b o n s t r e a m
141 o r
a
p o r t i o n t h e r e o f c o n t a c t s
a
quenching medium under
c o n d i t i o n s e f f e c t i v e t o c o n d e n s e o u t
t h e
r e a d i l y
c o n d e n s a b l e
c o m p o n e n t s
c o n t a i n e d t h e r e i n .
The
r e a d i l y c o n d e n s a b l e
c o m p o n e n t s i n l i g h t
h y d r o c a r b o n
s t r e a m 1 4 1 c o m p r i s e a q u e
o u s a n d hy d r o c a r b o n c o m p o n e n t s ,
Which
s e p a r a t e
i n
t h e
q u e n c h
u n i t
1 3 4
a n d
f o r m t W o
c o n d e n s e d p h a s e s , s p e c i ?
c a l l y ,
h y d r o c a r b o n
p h a s e
1 1 4 a n d a q u e o u s p h a s e 1 1 5 .
[ 0 0 3 6 ]
As s h o W n ,
h y d r o c a r b o n
p h a s e 1 1 4
c o n t a i n s m o s t l y
C6 h y d r o c a r b o n c o m p o n e n t s , Which a r e WithdraWn
f r o m
q u e n c h u n i t 1 3 4 v i a p y g a s s t r e a m 1 1 6 . Aqueous p h a s e
1 1 5
i s WithdraWn f r o m quench u n i t 134
v i a
c o n d e n s a t e
s t r e a m
1 1 8 W i t h t h e a s s i s t a n c e o f
pump
1 1 9 . Pump 1 1 9 d i r e c t s a
p o r t i o n o f c o n d e n s a t e s t r e a m 1 1 8 t h r o u g h h e a t e x c h a n g e r
1 2 0 , Which c o o l s c o n d e n s a t e
s t r e a m
1 1 8 . The c o o l e d con
d e n s a t e
s t r e a m 1 1 8 i s
t h e n d i r e c t e d back o quench u n i t
134
Wherein
t h e
cooled condensate stream
118
serves
a s
a
quench medium
to
c o n d e n s e
o u t
r e a d i l y
c o n d e n s a b l e
com
p o n e n t s t h a t
e n t e r
q u e n c h
u n i t 1 3 4
v i a l i g h t
h y d r o c a r b o n
s t r e a m
1 4 1 .
O p t i o n a l l y , c o o l e d c o n d e n s a t e s t r e a m
1 1 8
i s
s e p a r a t e d
i n t o
a p l u r a l i t y
o f
s t r e a m s ,
Which
i n t r o d u c e
t h e
c o o l e d c o n d e n s a t e s tr e a m 1 1 8 i n t o
q u e n c h u n i t 1 3 4
t h r o u g h
a p l u r a l i t y
o f
i n l e t s i n q u e n c h u n i t 1 3 4 .
N o n - r e a d i l y
c o n
d e n s a b l e
c o m p o n e n t s
c o n t a i n e d i n l i g h t h y d r o c a r b o n s t r e a m
1 4 1 e x i t q u e n c h u n i t 1 3 4 v i a q u e n c h o v e r h e a d
s t r e a m
1 1 7 .
[ 0 0 3 7 ]
Quench
o v e r h e a d s t r e a m 1 1 7 i d e a l l y i s
t h e n
com
p r e s s e d
i n one o r more compression s t a g e s ,
p r e f e r a b l y
a
p l u r a l i t y
o f
c o m p r e s s i o n s t a g e s . F o r c l a r i t y ,
F I G .
1 i l l u s
t r a t e s a
s i n g l e
c o m p r e s s i o n s t a g e 1 2 1 , W h i c h c o m p r i s e s a
compressor
1 2 2 , a
h e a t
e x c h a n g e r 124 and a knockout drum
1 2 6 . H o W e v e r ,
t h e
c o m p r e s s i o n s y s t em
o p t i o n a l l y c o m p r i s e s
t W o , t h r e e ,
f o u r o r
more c o m p r e s s i o n
s t a g e s .
R e v e r t i n g t o
FIG. 1 ,
quench o v e r h e a d
s t r e a m
1 1 7 i s
d i r e c t e d t o com
p r e s s o r 1 2 2 , Which c o m p r e s s e s
q u e n c h o v e r h e a d
s t r e a m 1 1 7
a n d f o r m s c o m p r e s s e d s t r e a m 1 2 3 . Compressed s t r e a m
1 2 3
i s
t h e n d i r e c t e d
t o a h e a t e x c h a n g e r 124 i n Which t h e
c o m p r e s s e d
s t r e a m 1 2 3 i n d i r e c t l y c o n t a c t s a
c o o l i n g
medium
u n d e r c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e t o
c o o l c o m p r e s s e d
s t r e a m 123 and
form
c o o l e d
compressed
s t r e a m
1 2 5 .
Cooled
compressed
s t r e a m
125 s t h e n d i r e c t e d t o a knockout
drum
1 2 6 ,
W h e r e i n r e a d i l y c o n d e n s a b l e c o m p o n e n t s a r e a l l o W e d
t o c o n d e n s e
f r o m
n o n - r e a d i l y
c o n d e n s a b l e
c o m p o n e n t s . The
r e a d i l y c o n d e n s a b l e c o m p o n e n t s e x i t
k n o c k o u t
drum
1 2 6
v i a
c o n d e n s e d
s t r e a m
1 2 8 . I f t h e
r e a d i l y c o n d e n s a b l e compo
n e n t s c o n t a i n e d i n c o o l e d c o m p r e s s e d s t r e a m
1 2 5 c o m p r i s e
a q u e o u s
a n d h y d r o c a r b o n
c o m p o n e n t s , t h e n t h e k n o c k o u t
drum 1 2 6
o p t i o n a l l y
i s
a
t W o - p h a s e
o r t h r e e - p h a s e k n o c k o u t
d r u m ,
n o t shoWn, Which i s
a d a p t e d
t o form
a n
a q u e o u s
condensed
s t r e a m ,
a
hydrocarbon
condensed s t r e a m , and a
F e b .
1 7 ,
2 0 0 5
v a p o r
s t r e a m .
As
s h o W n , k n o c k o u t
drum
1 2 6
i s a d a p t e d t o
s e p a r a t e c o n d e n s e d components i n c o n d e n s e d
s t r e a m
1 2 8
from g a s e o u s c o m p o n e n t s , Which e x i t k n o c k o u t
drum
1 2 6
v i a vapor s t r e a m 1 2 7 .
[ 0 0 3 8 ]
V a p o r s t r e a m 1 2 7 i d e a l l y i s t h e n
d i r e c t e d t o
a
c a u s t i c
Wash
u n i t
133 f o r removal o f
e n t r a i n e d
a c i d g a s e s
such a s CO2. That i s , c a u s t i c Wash u n i t 133 removes CO2
and
o t h e r e n t r a i n e d
a c i d
g a s e s from t h e
vapor
s t r e a m 1 2 7 ,
o r
a
p o r t i o n
t h e r e o f , a n d f o r m s a CO2 e p l e t e d s t r e a m 1 3 0 . The
v a p o r s t r e a m 1 2 7 p r e f e r a b ly c o n t a i n s r e l a t i v e l y f e W h y d r o
c a r b o n c o m p o n e n t s t h a t
c a u s e f o u l i n g
p r o b l e m s
i n s u c h
a c i d
g a s t r e a t m e n t s y s t e m s .
[ 0 0 3 9 ]
S o l i d o r
l i q u i d
a c i d g a s t r e a t m e n t
s y s t e m s c a n
b e
u s e d
i n
t h i s
i n v e n t i o n . I n
e i t h e r s y s t e m ,
t h e
a c i d g a s i s
removed
from
t h e Wash
overhead
stream o r
a
stream
derived
t h e r e f r o m
by c o n t a c t i n g t h e
s t r e a m W i t h a n a c i d g a s a b s o r
b e n t o r a d s o r b e n t . Examples o f such a b s o r b e n t s
o r
a d s o r
b e n t s i n c l u d e
a m i n e s , p o t a s s i u m
c a r b o n a t e ,
c a u s t i c , a l u
m i n a , m o l e c u l a r
s i e v e s ,
a n d
m e m b r a n e s ,
p a r t i c u l a r l y
m e m b r a n e s
f o r m e d o f p o l y s u l f o n e , p o l y i m i d , p o l y a m i d e ,
g l a s s y p o l y m e r a n d
c e l l u l o s e
a c e t a t e . S o l u t i o n s c o n t a i n i n g
a m i n e s a n d c a u s t i c
compounds
a r e
p r e f e r r e d ,
W i t h c a u s t i c
c o m p o u n d s
b e i n g
m o r e
p r e f e r r e d .
[ 0 0 4 0 ]
Aqueous a m i n e
s o l u t i o n s
t h a t
a r e u s e f u l
i n
t h i s
i n v e n t i o n
c a n
c o n t a i n
a n y amine compound
o r compounds
s u i t a b l e
f o r
a c i d
g a s
a b s o r p t i o n . E x a m p l e s
i n c l u d e a l k a n o
l a m i n e s , s u c h a s t r i e t h a n o l a m i n e
T E A ) ;
m e t h y l d i e t h a n o l a
m i n e M D E A ) ; d i e t h a n o l a m i n e
D E A ) ;
m o n o e t h a n o l a m i n e
M E A ) ; d i i s o p r o p a n o l a m i n e D I P A ) ; a n d h y d r o x y a m i n o e t
h y l e t h e r
(DGA).
E f f e c t i v e
c o n c e n t r a t i o n s c a n
r a n g e f r o m
a b o u t 0 . 5 t o
a b o u t 8
moles
o f
amine p e r
l i t e r
o f
aqueous
s o l u t i o n .
[ 0 0 4 1 ]
P i p e r a Z i n e a n d / o r
m o n o m e t h y l e t h a n o l a m i n e
MMEA) c a n be added t o aqueous amine s o l u t i o n s t o
e n h a n c e t h e i r a b s o r p t i o n c a p a b i l i t i e s . T h e s e a d d i t i v e s c a n b e
i n c l u d e d
i n t h e aqueous
s o l u t i o n
a t
a
c o n c e n t r a t i o n
o f
from
a b o u t 0 . 0 4 t o a b o u t
2
moles p e r
l i t e r
o f
aqueous s o l u t i o n .
[ 0 0 4 2 ]
C a u s t i c compounds h a t c a n
b e u s e d i n t h i s i n v e n
t i o n a r e a l k a l i n e compounds, Which a r e e f f e c t i v e i n remov
i n g a c i d
g a s
from
a n
i n i t i a l e f f l u e n t s t r e a m . Examples
o f
s u c h a l k a l i n e compounds i n c l u d e
s o d i u m
h y d r o x i d e a n d
p o t a s s i u m h y d r o x i d e .
[ 0 0 4 3 ] R e v e r t i n g t o FIG. 1 , c a u s t i c Wash
u n i t
1 3 3 com
p r i s e s one o r m o r e , p r e f e r a b l y a p l u r a l i t y o f
b e d s
t h r e e a r e
s h o W n ) a n d a
pumparound
s t r e a m 1 3 2 . Pumparound s t r e a m
1 3 2 W i t h d r a W s a p o r t i o n o f t h e s p e n t c a u s t i c f r o m c a u s t i c
Wash u n i t
133 and
r e c i r c u l a t e s
i t t o one
o r
more h i g h e r
p o r t i o n s
o n
t h e
c a u s t i c Wash u n i t 1 3 3 . As s h o W n , pumpa
r o u n d s t r e a m
132
WithdraWs a
p o r t i o n
o f t h e
s p e n t c a u s t i c
s o l u t i o n from t h e c a u s t i c Wash u n i t
133
a n d r e c i r c u l a t e s i t
i n t o c a u s t i c Wash
u n i t
133
t h r o u g h
tWo n l e t s . F r e s h c a u s t i c
1 3 5
o p t i o n a l l y i s
i n t r o d u c e d
i n t o
t h e
pumparound
s t r e a m
1 3 2
o r
d i r e c t l y i n t o
c a u s t i c
Wash
n i t 1 3 3 . O p t i o n a l l y , W a t e r
s t r e a m 1 2 9 i s a l s o i n t r o d u c e d i n t o c a u s t i c Wash u n i t 1 3 3 ,
p r e f e r a b l y a d j a c e n t
t h e t o p e n d
t h e r e o f ,
i n o r d e r
t o e n s u r e
t h a t CO2 d e p l e t e d s t r e a m 130
d o e s
n o t c o n t a i n e n t r a i n e d
c a u s t i c medium, o r c o n t a i n s a minimal amount
o f
c a u s t i c
medium. I n t h i s m a n n e r , c a u s t i c
Wash
u n i t
133
f u n c t i o n s
t o
remove CO2 and o t h e r e n t r a i n e d
a c i d
g a s
components
a s
Well a s f u n c t i o n s a s a
Water
Wash u n i t . Thus,
upon i n t r o
d u c t i o n i n t o c a u s t i c
Wash
u n i t 1 3 3 , vapor
s t r e a m
127
con
7/23/2019 [Feb. 17, 2005] Integrating a Methanol to Olefin Reaction System With a Steam Cracking System
12/27
US 2005/0038304
A 1
t a c t s a c a u s t i c
medium
135 under c o n d i t i o n s e f f e c t i v e t o
remove
CO2 and
o t h e r e n t r a i n e d
a c i d
g a s
components
t h e r e o f ,
a n d
f o r m CO2 d e p l e t e d
s t r e a m
1 3 0
a n d
s p e n t
c a u s t i c
s t r e a m
1 3 1 . CO2 e p l e t e d s t r e a m 1 3 0 i s t h e n o p t i o n
a l l y
d i r e c t e d
t o
a
d r y i n g
u n i t 1 3 6 . O p t i o n a l l y ,
CO2
e p l e t e d
stream
130
s compressed i n one o r more
a d d i t i o n a l s t a g e s ,
n o t s h o W n ,
b e t W e e n c a u s t i c
Wash u n i t
1 3 3 a n d d r y i n g u n i t
1 3 6 .
[ 0 0 4 4 ] I n
t h i s
e m b o d i m e n t ,
a
s o l i d o r l i q u i d d r y i n g s y s t e m
can be
used t o remove
Water
a n d / o r a d d i t i o n a l oxygenated
h y d r o c a r b o n s from
t h e
e f f l u e n t s t r e a m t h a t i s
d i r e c t e d
t h e r e t o ,
e . g . ,
CO2
d e p l e t e d
s t r e a m 1 3 0 .
I n t h e s o l i d
d r y i n g
s y s t e m , t h e
e f f l u e n t s t r e a m ,
e . g . , CO2 d e p l e t e d
s t r e a m
1 3 0 ,
i s
r e c e i v e d
i n a d r y i n g u n i t . I n t h e d r y i n g u n i t , t h e e f f l u e n t
stream contacts
a s o l i d
adsorbent
t o
f u r t h e r remove Water
a n d o x y g e n a t e d h y d r o c a r b o n s t o
v e r y
l o W l e v e l s .
T y p i c a l l y ,
t h e
a d s o r p t io n p r o c e s s i s
c a r r i e d o u t
i n one o r
more ?xed
b e d s
c o n t a i n i n g
a s u i t a b l e s o l i d a d s o r b e n t .
[ 0 0 4 5 ] A d s o r p t i o n i s u s e f u l f o r
r e m o v i n g
W a t e r a n d
o x y
g e n a t e d
h y d r o c a r b o n s
t o
v e r y l o W c o n c e n t r a t i o n s , a n d
f o r
r e m o v i n g
o x y g e n a t e d
h y d r o c a r b o n s
t h a t
a r e n o t n o r m a l l y
r e m o v e d b y
u s i n g o t h e r
t r e a t m e n t s y s t e m s . P r e f e r a b l y , a n
a d s o r b e n t s y s t e m
u s e d
a s p a r t o f
t h i s
i n v e n t i o n h a s
m u l t i p l e
a d s o r b e n t
b e d s .
M u l t i p l e
b e d s
a l l o W
f o r
c o n t i n u o u s s e p a r a
t i o n
W i t h o u t
t h e
n e e d f o r s h u t t i n g doWn
t h e
p r o c e s s t o
r e g e n e r a t e t h e
s o l i d a d s o r b e n t .
F o r e x a m p l e ,
i n a
t h r e e
bed
s y s t e m
t y p i c a l l y
o n e
b e d
i s
o n - l i n e ,
o n e
b e d
i s
r e g e n e r a t e d
o f f - l i n e ,
and a t h i r d
bed
s
on
s t a n d - b y .
[ 0 0 4 6 ]
The
s p e c i ? c
a d s o r b e n t
s o l i d o r s o l i d s u s e d i n t h e
a d s o r b e n t b e d s
d e p e n d s
o n t h e
t y p e s
o f
c o n t a m i n a n t s
b e i n g
r e m o v e d .
E x a m p l e s o f
s o l i d
a d s o r b e n t s
f o r
r e m o v i n g
W a t e r
a n d v a r i o u s p o l a r o r g a n i c c o m p o u n d s , s u c h a s o x y g e n a t e d
h y d r o c a r b o n s
a n d a b s o r b e n t
l i q u i d s ,
i n c l u d e a l u m i n a s ,
s i l i c a , 3A
m o l e c u l a r
s i e v e s , 4 A
m o l e c u l a r
s i e v e s , a n d a l u
m i n o - s i l i c a t e s .
Beds c o n t a i n i n g
m i x t u r e s
o f t h e s e s i e v e s o r
m u l t i p l e b e d s
h a v i n g
d i f f e r e n t
a d s o r b e n t
s o l i d s c a n b e u s e d
t o
remove
W a t e r ,
a s
W e l l a s a v a r i e t y o f
oxygenated
hydro
c a r b o n s .
[ 0 0 4 7 ]
I n
t h i s
s e p a r a t i o n t e c h n i q u e , o n e o r more
a d s o r p
t i o n beds can be a r r a n g e d
i n
s e r i e s o r
p a r a l l e l . I n one
example o f
a s e r i e s
a r r a n g e m e n t ,
a ? r s t bed i s used t o
remove t h e s m a l l e s t
and most
o l a r m o l e c u l e s , Which
a r e
t h e
e s i e s t t o
r e m o v e .
S u b s e q u e n t b e d s f o r
r e m o v i n g l a r g e r
l e s s
p o l a r
o x y g e n a t e d s p e c i e s a r e
n e x t
i n s e r i e s .
As
a s p e c i ? c
e x a m p l e o f
o n e t y p e o f a r r a n g e m e n t , W a t e r i s
? r s t s e l e c t i v e l y
removed
u s i n g
a 3A m o l e c u l a r s i e v e . T h i s b e d i s t h e n
folloWed
b y
one o r
more
beds containing one o r
more l e s s
s e l e c t i v e
a d s o r b e n t s
s u c h
a s a
l a r g e r p o r e m o l e c u l a r
s i e v e ,
e . g . ,
13x
a n d / o r a high s u r f a c e a r e a a c t i v e
alumina such
a s
S e l e x o r b CD
A l c o a t r a d e n a m e ) .
[ 0 0 4 8 ]
I n a n o t h e r e m b o d i m e n t , t h e ? r s t b e d
i s a 3 . 6 A
m o l e c u l a r s i e v e c a p a b l e o f s e l e c t i v e l y
r e m o v i n g
b o t h W a t e r
and methanol. This bed can t h e n be folloWed by
one
o r more
13x o r a c t i v e alumina beds a s d e s c r i b e d above.
[ 0 0 4 9 ]
The a d s o r b e n t b e d s c a n b e o p e r a t e d a t a m b i e n t
t e m p e r a t u r e o r
a t
e l e v a t e d t e m p e r a t u r e
a s
r e q u i r e d ,
and
W i t h
e i t h e r
upWard o r doWnWard ? o W . R e g e n e r a t i o n o f
t h e
a d s o r
b e n t m a t e r i a l s c a n
be
c a r r i e d o u t by c o n v e n t i o n a l
methods
i n c l u d i n g t r e a tm e n t
With
a
stream o f
a
d r y i n e r t gas such a s
n i t r o g e n a t e l e v a t e d t e m p e r a t u r e .
[ 0 0 5 0 ] I n
t h e l i q u i d
d r y i n g
s y s t e m ,
a
W a t e r a b s o r b e n t i s
used t o
remove
Water from
t h e
e f f l u e n t stream r e c e i v e d
F e b .
1 7 ,
2 0 0 5
t h e r e i n . The
W a t e r a b s o r b e n t
can be any
l i q u i d
e f f e c t i v e
i n
removing W a t e r from a n o l e ? n - c o n t a i n i n g s t r e a m . P r e f e r
a b l y , t h e W a t e r a b s o r b e n t i s t h e same a s t h a t p r e v i o u s l y
d e s c r i b e d .
[ 0 0 5 1 ] T h e d r y i n g s y s t e m o f t h e
p r e s e n t
i n v e n t i o n ,
W h e t h e r e m p l o y i n g a l i q u i d o r a s o l i d
d r y i n g
a g e n t ,
i d e a l l y
forms
a
dry s t r e a m ,
de?ned
h e r e i n a s
a
stream having
a
deW o i n t o f l e s s
t h a n
4 0 F . 4 0
C . ) . P r e f e r a b l y
t h e d r y
s t r e a m
f r o m t h e
d r y i n g
u n i t
h a s a deW
o i n t
o f l e s s t h a n 4 0
F .
4 0 C . ) , more p r e f e r a b l y
l e s s t h a n
a b o u t 6 0 F . 5 1
C . ) ,
a n d
m o s t p r e f e r a b l y l e s s t h a n
9 0 F .
6 7 . 8
C . ) . T h e
d r y s t r e a m p r e f e r a b l y i s t h e n
d i r e c t e d t o
a s e p a r a t i o n s y s t e m
f o r r e m o v a l o f t h e r e m a i n i n g
c o m p o n e n t s
c o n t a i n e d t h e r e i n ,
a s described
i n
more d e t a i l beloW.
[ 0 0 5 2 ]
As shoWn
i n
FIG. 1 , CO2 d e p l e t e d s t r e a m 1 3 0
c o n t a c t s a
d r y i n g a g e n t
i n
d r y i n g u n i t 1 3 6
u n d e r
c o n d i t i o n s
e f f e c t i v e t o form d r y s t r e a m
1 3 7 .
Dry s t r e a m 137 i s t h e n
d i r e c t e d
t o a
s e p a r a t i o n
s y s t e m 1 3 8 ,
i n Which t h e
compo
n e n t s
o f
d r y s t r e a m
137
i d e a l l y
a r e s e p a r a t e d i n t o
tWo o r
m o r e n o n - a l i q u o t p r o d u c t
s t r e a m s . As
s h o W n , s e p a r a t i o n
s y s t e m
1 3 8
s e p a r a t e s d r y s t r e a m
1 3 7
i n t o e t h y l e n e - c o n t a i n
i n g s t r e a m 1 3 9 a n d
p r o p y l e n e - c o n t a i n i n g
s t r e a m 1 4 0 . I t i s
m o r e l i k e l y ,
h o W e v e r , t h a t
s e p a r a t i o n
s y s t e m
1 3 8 s e p a r a t e s
t h e d r y s t r e a m 137 n t o more t h a n tWo e r i v a t i v e n o n - a l i q u o t
s t r e a m s .
S e p a r a t i o n
s y s t e m 1 3 8 p r e f e r a b l y c o m p r i s e s o n e o r
more s e p a r a t i o n u n i t s , p r e f e r a b l y a p l u r a l i t y t h e r e o f .
The
s e p a r a t i o n u n i t s
o p t i o n a l l y
i n c l u d e one
o r
more d i s t i l l a t i o n
c o l u m n s , s p l i t t e r s ,
s e p a r a t o r s ,
W a s h
c o l u m n s ,
a b s o r p t i o n
u n i t s ,
o r
o t h e r s e p a r a t i o n
d e v i c e s .
[ 0 0 5 3 ]
O x y g e n a t e
t o O l e ? n
R e a c t i o n S y s t e m s
[ 0 0 5 4 ] T y p i c a l l y , m o l e c u l a r s i e v e c a t a l y s t s h a v e b e e n u s e d
t o
c o n v e r t
o x y g e n a t e compounds o l i g h t o l e ? n s .
S i l i c o a l u
m i n o p h o s p h a t e
(SAPO) m o l e c u l a r
s i e v e
c a t a l y s t s
a r e
p a r
t i c u l a r l y
d e s i r a b l e
i n
s u c h
a
c o n v e r s i o n
p r o c e s s ,
b e c a u s e
t h e y
a r e
h i g h l y s e l e c t i v e
i n
t h e f o r m a t i o n o f
e t h y l e n e
a n d
p r o p y l e n e .
A n o n - l i m i t i n g l i s t
o f
p r e f e r a b l e SAPO o l e c u l a r
s i e v e c a t a l y s t s i n c l u d e s
S A P O - 1 7 ,
S A P O - 1 8 ,
S A P O - 3 4 ,
SAPO-35, SAPO-44, t h e s u b s t i t u t e d f o r m s
t h e r e o f ,
a n d
m i x t u r e s
t h e r e o f .
[ 0 0 5 5 ] The f e e d s t o c k p r e f e r a b l y c o n t a i n s one o r more
a l i p h a t i c - c o n t a i n i n g c o m p o u n d s
t h a t
i n c l u d e
a l c o h o l s ,
a m i n e s , c a r b o n y l c o m p o u n d s f o r e x a m p l e
a l d e h y d e s ,
k e t o n e s a n d
c a r b o x y l i c a c i d s , e t h e r s ,
h a l i d e s , m e r c a p t a n s ,
s u l ? d e s , a n d t h e l i k e , a n d m i x t u r e s t h e r e o f . T h e
a l i p h a t i c
m o i e t y
o f
t h e a l i p h a t i c - c o n t a i n i n g
c o m p o u n d s
t y p i c a l l y
c o n
t a i n s
from
1 to a b o u t 50
c a r b o n
a t o m s ,
p r e f e r a b l y
from 1 t o
20
c a r b o n
a t o m s ,
more p r e f e r a b l y from 1 t o 10 c a r b o n
a t o m s ,
a n d most p r e f e r a b l y from 1 t o 4 c a r b o n
a t o m s .
[ 0 0 5 6 ] N o n - l i m i t i n g
e x a m p l e s o f a l i p h a t i c - c o n t a i n i n g
compounds
i n c l u d e : a l c o h o l s s u c h a s m e t h a n o l a n d e t h a n o l ,
a l k y l - m e r c a p t a n s s u c h a s m e t h y l m e r c a p t a n a n d e t h y l mer
c a p t a n , a l k y l - s u l ? d e s s u c h a s m e t h y l s u l ? d e , a l k y l - a m i n e s
s u c h a s
m e t h y l
a m i n e , a l k y l - e t h e r s s u c h as DME, d i e t h y l
e t h e r
a n d m e t h y l e t h y l e t h e r ,
a l k y l - h a l i d e s
s u c h
a s m e t h y l
c h l o r i d e a n d e t h y l c h l o r i d e , a l k y l k e t o n e s
s u c h
a s
d i m e t h y l
k e t o n e , a l k y l - a l d e h y d e s s u c h a s