CN101724427A - 分离富含芳烃混合物的精馏系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种分离富含芳烃混合物的精馏系统，其包括：一预热单元，用以实现对加氢裂解汽油的预热；一脱甲苯单元，其获取经过所述预热单元预热的加氢裂解汽油，经分流获得轻组份烃类产品、甲苯产品以及C8～C9重组份烃类产品；一脱重芳烃单元，其获取来自所述的脱甲苯单元C8～C9的重组份烃类产品，分离出重芳烃产品和C8芳香烃；一分离控制单元，用以实现对整个分离过程的控制。

Description

分离富含芳烃混合物的精馏系统
技术领域
本发明涉及的是一种石油物质的物理分离技术，特别涉及的是一种采用精馏法分离富含芳烃混合物的系统。
背景技术
富含芳烃混合物的裂解汽油是低烯烃装置生产乙烯过程中必然伴生的大宗副产品，是生产汽油、石油树脂、溶剂油等化工产品的重要原料。乙烯裂解装置副产的裂解汽油经过加氢，切除C5和C10馏分，再进行苯抽提后，剩下的以C7～C9组分为主的加氢裂解汽油可进一步分离，得到甲苯、二甲苯等产品。目前已实现工业化的芳烃分离方法主要是萃取、抽提及吸附等，广泛采用的是芳烃抽提法。抽提分离法虽然能够达到目的，但是它工艺流程长，具有以下缺点(1)设备台数多，占地大，投资大；(2)操作费用高；(3)能耗高。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种分离富含芳烃混合物的精馏系统，用以克服上背景技术中提到的现有的分离中采用是萃取、抽提及吸附等方法，带来的设备台数多，占地大，投资大；操作费用高；能耗高等缺陷。
为实现上述目的本发明采用的技术方案在于，提供一种分离富含芳烃混合物的精馏系统，其包括：
一预热单元，用以实现对加氢裂解汽油的预热；
一脱甲苯单元，其获取经过所述预热单元预热的加氢裂解汽油，经分流获得轻组份烃类产品、甲苯产品以及C8～C9重组份烃类产品；
一脱重芳烃单元，其获取来自所述的脱甲苯单元C8～C9的重组份烃类产品，分离出重芳烃产品和C8芳香烃；
一分离控制单元，用以实现对整个分离过程的控制。
其中，所述的预热单元为四台依次串接的换热器，即第一换热器、第二换热器、第三换热器以及第四换热器。
其中，所述的脱甲苯单元包括：
一脱甲苯塔，其用以实现对所述加氢裂解汽油的初次分离；
一轻组份烃类传输分离子单元，其将由所述的脱甲苯塔顶端流出的轻质组份烃类产品分离出来；
一甲苯传输分离子单元，其将由所述的脱甲苯塔顶部流出的甲苯产品分离出来；
一C8～C9的重组份烃类传输分离子单元，其将由所述的脱甲苯塔底端获得的C8～C9的重组份烃类传输给所述的脱重芳烃单元。
其中，所述的轻组份烃类传输分离子单元包括：
一脱甲苯塔顶空冷器，其用以将所述的轻质组份烃类产品进行冷凝；
一脱甲苯塔顶回流罐，用以收集冷凝后的轻质组份烃类产品；
一脱甲苯塔顶回流泵，其设置于所述的脱甲苯塔顶回流罐和所述的脱甲苯塔之间，对轻组份烃类加压后向所述的脱甲苯塔进行部分回流；
一脱甲苯塔顶馏分水冷器，请将所述的轻质组份烃类产品以液态形式流出。
其中，所述的甲苯传输分离子单元为一甲苯产品泵以及一甲苯水冷器，其两者之间连接有一所述的换热器，所述的甲苯产品经所述的甲苯水冷器流出。
其中，所述的C8～C9的重组份烃类传输分离子单元为一设置于所述的脱甲苯塔底的泵，其与所述的脱重芳烃单元相连接。
其中，所述的脱重芳烃单元包括：
一脱重芳烃塔，其用以实现对所述C8～C9重组份烃类产品初次分离；
一C8芳烃传输分离子单元，其将由所述的脱重芳烃塔顶端流出的C8芳烃产品分离出来；
一重芳烃传输分离子单元，其将由所述的脱重芳烃塔底端流出的重芳烃分离出去。
其中，所述C8芳烃传输分离子单元包括：
一脱重芳烃塔顶空冷器，其用以将所述的C8芳烃产品进行冷凝；
一脱重芳烃塔顶回流罐，用以收集冷凝后的C8芳烃产品；
一脱重芳烃塔顶回流泵，其设置于所述的脱重芳烃塔顶回流罐和所述的脱重芳烃塔之间，经加压后产生一部分回流至所述的脱重芳烃塔，另一部分经一所述的换热器后通过一C8芳烃水冷器流出。
其中，所述的重芳烃传输分离子单元包括：一脱重芳烃塔底泵以及一重芳烃水冷器，其两者之间连接有一所述的换热器，所述的重芳烃产品经所述的重芳烃水冷器流出。
较佳的，还包括：一分离热源提供单元，用以提供所述的加氢裂解汽油分离塔的热源，满足持续精馏的需求，其包括：
一第一再沸器，其置于所述的脱甲苯塔底；
一第二再沸器，其置于所述的脱重芳烃塔底；
两者分别与一所述的换热器相连接；
一蒸汽凝液罐，其获取水蒸气后进行冷凝；
一蒸汽凝液泵，用以将所述冷凝处理的水蒸气排出，并送入凝液管网重复利用。
以上通过含有不同热能的物质进行换热，达到了裂解汽油的预热和塔内溜出物的冷却，实现了热能的充分利用。
较佳的，还包括：一事故排放罐，其与一排放气空冷器相连接，用以对事故排放气冷凝、降温和收集，减少向环境的排放。
其中，所述的分离控制单元包括：
一工艺流程控制子单元，其为一计算机分散控制系统，用以实现对所述的预热单元、脱甲苯单元以及脱重芳烃单元的温度、压力、流量、物位、阀门状态、泵的状态以及泵控制中心各个电气设备的状态检测、报警；
一安全控制子单元，其为一自动联锁保护系统，在发生系统超压时关闭进料和蒸汽管线上的紧急切断阀；紧急切断阀设定值小于相关安全阀设定压力，没有物料排出。在发生火灾工况时，通过安全阀将芳烃混合物排入系统排放收集单元，实现安全排放。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：本系统所需设备台数少，占地面积小，成本低；实现的操作费用低；并且能耗不高。
附图说明
图1为本发明分离富含芳烃混合物的精馏系统的功能框图；
图2为本发明分离富含芳烃混合物的精馏系统较佳实施例一的功能框图；
图3为本发明分离富含芳烃混合物的精馏系统较佳实施例一的示意图；
图4为本发明分离富含芳烃混合物的精馏系统中脱甲苯塔温度剖面曲线图；
图5为本发明分离富含芳烃混合物的精馏系统中脱重芳烃塔温度剖面曲线图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
请参阅图1所示，其为本发明分离富含芳烃混合物的精馏系统的功能框图；所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统包括：一预热单元1，用以实现对加氢裂解汽油的预热；
一脱甲苯单元2，其获取经过所述预热单元1预热的加氢裂解汽油，经分流获得轻组份烃类产品、甲苯产品以及C8～C9重组份烃类产品，其中所述的甲苯产品的分流仍要通过所述的预热单元1的加热处理，后可以通过冷凝处理后分离出来；
一脱重芳烃单元3，其获取来自所述的脱甲苯单元2的C8～C9的重组份烃类产品，分离出重芳烃产品和C8芳香烃，其中所述的重芳烃产品和C8芳香烃的分流仍要通过所述的预热单元1的加热处理，后可以通过冷凝处理后分离出来；
一分离控制单元4，用以实现对整个分离过程的控制。
请参阅图2所示，其为本发明分离富含芳烃混合物的精馏系统较佳实施例一的功能框图；在所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统中，所述的预热单元1为四台依次串接的换热器，即第一换热器11、第二换热器12、第三换热器13以及第四换热器14。上述换热器组件一方面实现入料时对所述的加氢裂解汽油的预热；另一发面实现对不同分离目标的冷却，从而满足分离目标的输送温度要求；
所述的脱甲苯单元2包括：
一脱甲苯塔21，其用以实现对所述加氢裂解汽油的初次分离；
一轻组份烃类传输分离子单元22，其将由所述的脱甲苯塔21顶端流出的轻质组份烃类产品分离出来；
一甲苯传输分离子单元24，其将由所述的脱甲苯塔21顶部流出的甲苯产品分离出来，其与所述的第四换热器14相连接；
一C8～C9重组份烃类传输分离子单元23，其将由所述的脱甲苯塔21底端获得的C8～C9重组份烃类传输给所述的脱重芳烃单元3。
所述的脱重芳烃单元3包括：
一脱重芳烃塔31，其用以实现对所述C8～C9重组份烃类产品初次分离；
一C8芳烃传输分离子单元32，其将由所述的脱重芳烃塔31顶端流出的C8芳烃产品分离出来，其与所述的第三换热器13相连接；
一重芳烃传输分离子单元33，其将由所述的脱重芳烃塔31底端流出的重芳烃分离出去，其与所述的第二换热器12相连接。
为了将所述加氢裂解汽油分离出去，还包括一分离热源提供单元5，用以提供所述的加氢裂解汽油分离塔的热源，满足持续精馏的需求。
所述的分离控制单元4包括：
一工艺流程控制子单元41，其为一计算机分散控制系统，用以实现对所述的预热单元1、脱甲苯单元2以及脱重芳烃单元3的温度、压力、流量、物位？、阀门状态、泵的状态以及泵控制中心各个电气设备的状态检测、报警等控制；
一安全控制子单元42，其为一自动联锁保护系统，在发生系统超压时关闭进料和蒸汽管线上的紧急切断阀；紧急切断阀设定值小于相关安全阀设定压力，没有物料排出；在发生火灾工况时，通过安全阀将芳烃混合物排入系统排放收集单元，实现安全排放。
请参阅图3所示，其为本发明分离富含芳烃混合物的精馏系统较佳实施例一的示意图。对于所述的脱甲苯单元中所述的轻组份烃类传输分离子单元，其在本实例中可以包括：
一脱甲苯塔顶空冷器E0105，其用以将所述的轻质组份烃类产品进行冷凝；
一脱甲苯塔顶回流罐D0101，用以收集冷凝后的轻质组份烃类产品；
一脱甲苯塔顶回流泵P0101A/B，其设置于所述的脱甲苯塔顶回流罐D0101和所述的脱甲苯塔T0101之间，对轻组份烃类加压后向所述的脱甲苯塔T0101进行部分回流；
一脱甲苯塔顶馏分水冷器E0109，请将所述的轻质组份烃类产品以液态形式流出。
其中，所述的甲苯传输分离子单元为一甲苯产品泵P0105A/B以及一甲苯水冷器E0110，其两者之间连接有一所述的换热器E0101，所述的甲苯产品经所述的甲苯水冷器E0110流出。
其中，所述的C8～C9的重组份烃类传输分离子单元为一设置于所述的脱甲苯塔底的泵P0103A/B，其与所述的脱重芳烃单元中的脱重芳烃塔T0102相连接。
对于所述的脱重芳烃单元中所述C8芳烃传输分离子单元其可以包括：
一脱重芳烃塔顶空冷器E0106，其用以将所述的C8芳烃产品进行冷凝；
一脱重芳烃塔顶回流罐D0102，用以收集冷凝后的C8芳烃产品；
一脱重芳烃塔顶回流泵P0102A/B，其设置于所述的脱重芳烃塔顶回流罐D0102和所述的脱重芳烃塔T0102之间，经加压后产生一部分回流至所述的脱重芳烃塔T0102，另一部分经一所述的换热器E0102后通过一C8芳烃水冷器E0111流出。
其中，所述的重芳烃传输分离子单元包括：一脱重芳烃塔底泵P0104A/B以及一重芳烃水冷器E0112，其两者之间连接有一所述的换热器E0103，所述的重芳烃产品经所述的重芳烃水冷器E0112流出。
对于所述的分离热源提供单元5，其包括：
一第一再沸器E0107，其置于所述的脱甲苯塔T0101底；
一第二再沸器E0108，其置于所述的脱重芳烃塔T0102底；
两者分别与一所述的换热器E0104相连接；
一蒸汽凝液罐D0106，其获取水蒸气后进行冷凝；
一蒸汽凝液泵P0107A/B，用以将所述冷凝处理的水蒸气排出，并送入凝液管网重复利用。
以上通过含有不同热能的物质进行换热，达到了裂解汽油的预热和塔内溜出物的冷却，实现了热能的充分利用。
为了提高安全性本发明还包括：一事故排放罐D0104，其与一排放气空冷器E0113相连接，用以对事故排放气冷凝、降温和收集，减少向环境的排放。
在具体的应用中的过程如下：
所述的加氢裂解汽油从加氢裂解汽油罐(其是一种来源)由裂解汽油泵P2201A/B抽出，经过四台所述的换热器E0101～0104预热后，送至所述的脱甲苯塔T0101。
纯度为90-97％wt(其纯度可按市场需要控制)的甲苯的从该脱甲苯塔T0101侧线抽出，经甲苯产品泵P0105A/B、裂解汽油第一换热器E0101以回收热量、再经甲苯水冷器E0110进一步冷却后成为甲苯产品送至甲苯罐。所述的甲苯罐可以选择为为2台10000m3内浮顶储罐。
所述的脱甲苯塔T010顶轻组分经脱甲苯塔顶空冷器E0105冷凝后流至脱甲苯塔顶回流罐D0101，从回流罐底经脱甲苯塔顶回流泵P0101A/B加压后，部分作为所述的脱甲苯塔T010回流，另一部分作为副产品送至轻组分罐或调和轻油罐。所述的轻组分罐可以选择为2台1000m3内浮顶储罐。
所述的脱甲苯塔T010底C8～C9物流送到脱重芳烃塔T0102脱除重芳烃。
所述的脱重芳烃塔T0102底出料为重芳烃，用脱重芳烃塔底泵P0104A/B送至重芳烃罐。重芳烃罐可以选择为2台5000m3内浮顶储罐。
所述的脱重芳烃塔T0102顶产品为二甲苯，经脱重芳烃塔顶空冷器E0106冷凝后至脱重芳烃塔顶回流罐D0102，从回流罐底经脱重芳烃塔顶回流泵P0102A/B加压后，部分作为所述的脱重芳烃塔T0102回流，另一部分作为产品可以送至2台5000m3二甲苯罐储存。
对于所述的工艺流程控制子单元，其做为计算机分散控制系统，用以实现对所述的预热单元、脱甲苯单元以及脱重芳烃单元的温度、压力、流量控制其为实现本发明起到的作用是很大的，尤其体现在对脱甲苯塔T0101以及对脱重芳烃塔T0102的主要指标的控制检测上，为此本具体实施方式分别将脱甲苯塔T0101以及对脱重芳烃塔T0102主要控制指标如下：
压力控制指标见下表：
Figure G2009102437996D00071
温度控制指标见下表：
Figure G2009102437996D00072
流量控制指标见下表：
Figure G2009102437996D00082
其对应的脱甲苯塔温度剖面请参阅图4所示，这些都是通过所述的工艺流程控制子单元进行控制获得的。
具体实现为在裂解汽油原料入口管线设置流量控制，通过塔顶回流罐D0101液位的变化可调节回流量；同时在侧线采出送出管线设置流量调节阀，通过流量调节阀可控制塔顶馏分送出量；塔底组分流出量由塔底液位控制，通过调节中压蒸汽流量实现对塔底再沸器E0107温度的控制；设置联锁系统，当事故工况，塔压超过0.17MPaG时联锁停止中压蒸汽的供应。
对于所述的脱重芳烃塔的主要控制指标如下：
压力控制指标见下表4
Figure G2009102437996D00083
温度控制指标见下表5：
  1   TI-0137   T0102塔底温度   ℃   175～185
  2   TI-0138   T0102塔第34块板温度   ℃   150～160   进料板
  3   TI-0139   T0102塔第38块板温度   ℃   150～160   进料板
  4   TI-0140   T0102塔第42块板温度   ℃   150～160   进料板
  5   TI-0141   T0102塔顶部液相温度   ℃   135～145
  6   TI-0142   T0102塔顶部气相温度   ℃   135～145
流量控制指标见下表：
Figure G2009102437996D00091
其对应的脱重芳烃塔温度剖面请参阅图4所示，这些都是通过所述的工艺流程控制子单元进行控制获得的。
具体实现为在入口管线设置流量控制，通过塔顶回流罐D0102液位可调节塔顶馏分送出量，通过流量调节阀控制塔顶回流量；塔底组分流出量由塔底液位控制；通过调节中压蒸汽流量实现对塔底再沸器E0108温度的控制。设置联锁系统，事故工况时，塔压超过0.17MPaG时联锁停止中压蒸汽的供应。
对于所述的安全控制子单元，本装置已经设置了相应的自动联锁保护系统和紧急停车措施，选择了适当的设备设计压力、再沸器热源供应温度后，确定设置排放气冷凝装置。这样既能回收物料，又能减少大气排放污染。
在电力、冷却水等故障工况，自动联锁保护系统将关闭进料和蒸汽管线上的紧急切断阀。紧急切断阀设定值小于相关安全阀设定压力，没有物料排出。
最大事故工况为火灾工况。根据API-RP-521推荐的火灾事故范围地面面积，本装置区域泄放量最大为8.7t/h，芳烃分离装置全部泄放量约为15t/h。事故排放罐D0104油品的容积为10.55+11.56＝22.11m3；排放气空冷器的设计流量为18t/h。
火灾时，气化后的物料首先经排放气空冷器E0113，从229℃全部冷凝冷却到90℃以下，然后在事故排放罐D0104中用冷却水继续冷却到47℃以下。油品比水轻，浮在上面。事后可以通过撇油口导出，或引至地下废液槽，用泵打出。
排放气总管有氮气连续进入事故排放罐D0104，形成氮封。然后氮气及少量物料通过放空管引至装置最高点---脱甲苯塔T0101最高点(地面50米以上)放空。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种分离富含芳烃混合物的精馏系统，其特征在于，其包括：
一预热单元，用以实现对加氢裂解汽油的预热；
一脱甲苯单元，其获取经过所述预热单元预热的加氢裂解汽油，经分流获得轻组份烃类产品、甲苯产品以及C8～C9重组份烃类产品；
一脱重芳烃单元，其获取来自所述的脱甲苯单元C8～C9的重组份烃类产品，分离出重芳烃产品和C8芳香烃；
一分离控制单元，用以实现对整个分离过程的控制。
2.根据权利要求1所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统，其特征在于，所述的预热单元为四台依次串接的换热器。
3.根据权利要求1所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统，其特征在于，所述的脱甲苯单元包括：
一脱甲苯塔，其用以实现对所述加氢裂解汽油的初次分离；
一轻组份烃类传输分离子单元，其将由所述的脱甲苯塔顶端流出的轻质组份烃类产品分离出来；
一甲苯传输分离子单元，其将由所述的脱甲苯塔顶部流出的甲苯产品分离出来；
一C8～C9的重组份烃类传输分离子单元，其将由所述的脱甲苯塔底端获得的C8～C9的重组份烃类传输给所述的脱重芳烃单元。
4.根据权利要求3所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统，其特征在于，所述的轻组份烃类传输分离子单元包括：
一脱甲苯塔顶空冷器，其用以将所述的轻质组份烃类产品进行冷凝；
一脱甲苯塔顶回流罐，用以收集冷凝后的轻质组份烃类产品；
一脱甲苯塔顶回流泵，其设置于所述的脱甲苯塔顶回流罐和所述的脱甲苯塔之间，对轻组份烃类加压后向所述的脱甲苯塔进行部分回流；
一脱甲苯塔顶馏分水冷器，请将所述的轻质组份烃类产品以液态形式流出。
5.根据权利要求4所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统，其特征在于，所述的甲苯传输分离子单元为一甲苯产品泵以及一甲苯水冷器，其两者之间连接有一所述的换热器，所述的甲苯产品经所述的甲苯水冷器流出。
6.根据权利要求4或5所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统，其特征在于，所述的C8～C9的重组份烃类传输分离子单元为一设置于所述的脱甲苯塔底的泵，其与所述的脱重芳烃单元相连接。
7.根据权利要求1或3所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统，其特征在于，所述的脱重芳烃单元包括：
一脱重芳烃塔，其用以实现对所述C8～C9重组份烃类产品初次分离；
一C8芳烃传输分离子单元，其将由所述的脱重芳烃塔顶端流出的C8芳烃产品分离出来；
一重芳烃传输分离子单元，其将由所述的脱重芳烃塔底端流出的重芳烃分离出去。
8.根据权利要求7所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统，其特征在于，所述C8芳烃传输分离子单元包括：
一脱重芳烃塔顶空冷器，其用以将所述的C8芳烃产品进行冷凝；
一脱重芳烃塔顶回流罐，用以收集冷凝后的C8芳烃产品；
一脱重芳烃塔顶回流泵，其设置于所述的脱重芳烃塔顶回流罐和所述的脱重芳烃塔之间，经加压后产生一部分回流至所述的脱重芳烃塔，另一部分经一所述的换热器后通过一C8芳烃水冷器流出。
9.根据权利要求8所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统，其特征在于，所述的重芳烃传输分离子单元包括：一脱重芳烃塔底泵以及一重芳烃水冷器，其两者之间连接有一所述的换热器，所述的重芳烃产品经所述的重芳烃水冷器流出。
10.根据权利要求7所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统，其特征在于，还包括一分离热源提供单元，用以提供所述的加氢裂解汽油分离塔的热源，满足持续精馏的需求，其包括：
一第一再沸器，其置于所述的脱甲苯塔底；
一第二再沸器，其置于所述的脱重芳烃塔底；
两者分别与一所述的换热器相连接；
一蒸汽凝液罐，其获取水蒸气后进行冷凝；
一蒸汽凝液泵，用以将所述冷凝处理的水蒸气排出，并送入凝液管网重复利用。
11.根据权利要求10所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统，其特征在于，还包括：一事故排放罐，其与一排放气空冷器相连接，用以对事故排放气冷凝、降温和收集，减少向环境的排放。
12.根据权利要求1或7所述的分离富含芳烃混合物的精馏系统，其特征在于，所述的分离控制单元包括：
一工艺流程控制子单元，其为一计算机分散控制系统，用以实现对所述的预热单元、脱甲苯单元以及脱重芳烃单元的温度、压力、流量、物位、阀门状态、泵的状态以及泵控制中心各个电气设备的状态检测、报警；
一安全控制子单元，其为一自动联锁保护系统，在发生系统超压时关闭进料和蒸汽管线上的紧急切断阀；紧急切断阀设定值小于相关安全阀设定压力，没有物料排出；在发生火灾工况时，通过安全阀将芳烃混合物排入系统排放收集单元，实现安全排放。
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