CN102863309A - 一种丁烯氧化脱氢制丁二烯反应生成气处理工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丁烯氧化脱氢制备丁二烯过程中氧化反应生成气处理工艺方法,含丁烯的原料依次与经预热的水蒸气、加压的空气混合进入反应器进行氧化脱氢反应;自反应器出来的高温生成气依次经废热锅炉换热、后冷器冷却、水冷洗酸塔洗酸、压缩机升压和洗醛塔洗涤脱醛后,再分别用C6油和高沸点油两级吸收,回收其中C4等有机物,含微量有机物的排放气再经尾气处理设施处理后排放;被C6油吸收的有机物通过解吸塔而制得初级丁二烯,C6油和高沸点油经解吸后循环利用;与现有工业化技术相比,本发明通过降低压缩机出口压力,减少了醛、丁二烯在压缩过程中的聚合损耗和电机功率消耗,通过采用两级吸收,降低了排放气中C6油的含量与损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种丁烯氧化脱氢制丁二烯反应生成气处理工艺方法,属于化工技术领域。
背景技术
丁烯氧化脱氢反应制丁二烯的过程中,其氧化脱氢反应生成气组成十分复杂,其中N2和其他惰性气体的含量约为70%(摩尔百分数,下同),丁二烯及其他C4组分含量约为16~30%,还含少量的有机酸、醛、酮等有害组成。为了得到初级丁二烯,生成气应先经洗酸与洗醛过程中除去其中酸、醛、酮等有机物,再经油吸收过程中除去N2等惰性气体,再通过解吸而获得初级丁二烯。
目前,工业化的工艺过程是采用常压洗醛,加压、一级吸收、冷凝工艺,吸收剂采用的是沸程为60-90℃吸收油,主要组成为己烷及部分庚烷,简称为“C6油”;反应生成气经换热冷却后进入水冷洗酸洗醛塔,从塔顶排出的生成气经压缩机升压至1.1MPa左右,再进入吸收塔,生成气中C4等有机物被C6油吸收而从吸收塔塔底排至解吸塔,吸收塔塔顶排出含C6油、C4的气体,再经冷凝器冷凝回收有机物后排放;该工艺存在以下不足:(1)生成气的洗酸与洗醛过程在同一常压塔内进行,因未经压缩升压,洗醛过程需加入大量水才能达到脱醛效果,造成水耗大、废水多;(2)为了提高吸收塔的吸收效果,需将压缩机出口压力提高至1.0MPa以上,既造成压缩机功率消耗大,又加剧了醛、丁二烯等在压缩过程中的聚合,增大了物料损耗;(3)采用一级吸收,吸收塔塔顶排放气中C6油含量高,在通过冷凝回收部分C6油后,因C6油的饱和蒸汽压高,其C6油损失量仍很大。
针对排放气中C6油损失,文献[1] 利用热分离机回收尾气中的C6油[J],石油化工环境保护,1989,02:42中采用了热分离机回收C6油的技术,但回收率不到50%;专利CN102527186A 介绍了吸附/脱附技术回收溶剂油,提高了溶剂油回收率,因排放气中C6油含量高,造成设备庞大、吸附/脱附频繁,且脱附过程要用蒸汽而产生大量废水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种丁烯氧化脱氢制丁二烯反应生成气处理工艺方法。
本发明的技术方案是:一种丁烯氧化脱氢制丁二烯反应生成气处理工艺方法,其特征在于包括下列步骤:
1)自氧化脱氢反应器出来的高温生成气经换热与冷却后,再通过水冷洗酸塔除去酸、酮和部分醛后,经压缩机压缩送至洗醛塔洗涤脱醛;
2)洗醛后的生成气进入一级吸收塔塔釜与塔顶加入经冷却的低温C6油逆流接触,吸收了C4有机物的C6油从塔底排出,从塔顶排出的含少量C4、C6油气体再送至二级吸收塔;
3)从一级吸收塔塔底排出富含C4有机物的C6油经泵送至一级解吸塔;一级解吸塔上部侧线采出液体初级丁二烯,经冷却后送至后续工序再精制,塔顶气相至一级解吸塔冷凝器冷却冷凝,冷凝的液相回流塔内,含有机物的不凝气体则返回压缩机入口;自一级解吸塔塔底来的C6油用泵加压,大部分经换热冷却后返回C6油罐循环使用,少部分送往脱重塔脱除重组份;C6油在脱重塔内经蒸馏分离,脱除重组份的C6油用泵送回C6油罐循环使用,从脱重塔塔底排出的重组份用泵送出装置;
4)从一级吸收塔塔顶排出的含少量C4、C6油的气体利用自身压力至二级吸收塔塔釜,在二级吸收塔内与从该塔上部加入经冷却的低温高沸点油逆流接触被吸收,从该塔塔顶排出的含微量有机物的排放气再经尾气处理系统处理后排放,从该塔塔底排出富含C4、C6油的高沸点油经泵送至二级解吸塔;
5)吸收了C4、C6油的高沸点油在二级解吸塔内蒸馏,从塔底排出的高沸点油经泵增压并经换热冷却后送至高沸点油罐循环利用;从塔顶排出的含C4、C6油的馏出物至二级解吸塔冷凝器,冷凝液经泵加压,一部分作为回流返回该塔,其余部分送回C6油罐,含少量有机物的气体经冷低温冷凝器冷却冷凝,冷凝液送回C6油罐,不凝气则返回压缩机入口。
本发明中从水冷洗酸塔塔顶排出的生成气经压缩机压缩至出口压力为0.45~0.7MPa,洗醛塔的操作压力接近该压力,从洗醛塔排出气体的温度为5~20℃,洗醛过程需从洗醛塔顶部补充少量脱盐水;
本发明中一级吸收塔的吸收剂是C6油,如 6号溶剂油或正己烷;一级吸收塔的操作压力略低于压缩机出口压力,为0.40~0.65MPa,一级解吸塔的操作压力为0.35~0.60MPa,脱重塔为常压操作;一级吸收塔塔顶温度为5~20℃,一级解吸塔塔顶温度为35~55℃,脱重塔的塔顶操作温度为70~90℃;
本发明中二级吸收塔的吸收剂是馏程为150~250℃的高沸点油,如200号溶剂油和C10~C13烷烃;二级吸收塔的操作压力略低于一级吸收塔出口压力,为0.35~0.65MPa,二级解吸塔为常压操作;二级吸收塔塔顶操作温度为5~20℃,二级解吸塔塔顶操作温度为70~90℃。
本发明通过降低压缩机出口压力,减少了醛、丁二烯在压缩过程中的聚合损耗和电机功率消耗,通过采用两级吸收,降低了排放气中C6油的含量与损失。
附图说明
图1、现工业化丁烯氧化脱氢制丁二烯氧化单元生成气处理流程框图;
图中:1- 吸收塔;2- C6油低温冷却器;3- C6油罐;4- C6油冷却器;5-C6油换热器;6- 解吸塔;7- 解吸塔再沸器;8- 解吸塔冷凝器;9- 解吸塔回流罐;10- 泵;11-吸收塔冷凝器;12-脱重塔;13- 水冷洗酸洗醛塔;14-压缩机;
CW-循环水却水; RW-低温冷冻水;LS-低压蒸汽。
图2、本发明丁烯氧化脱氢制丁二烯氧化单元生成气处理流程框图。
图中:1- 一级吸收塔;2- C6油低温冷却器;3- C6油罐;4- C6油冷却器;5-C6油换热器;6- 一级解吸塔;7- 一级解吸塔再沸器;8- 一级解吸塔冷凝器;9- 一级解吸塔回流罐;10- 泵;11-二级解吸气后冷器;12- 脱重塔;13- 水冷洗酸塔;14- 压缩机;15- 洗醛塔;16- 高沸点油换热器;17- 排放气分离罐;18- 二级吸收塔;19- 二级解吸塔再沸器;20- 二级解吸塔冷凝器;21-二级解吸塔回流罐;22- 高沸点油冷却器;23- 高沸点油低温冷器;24- 高沸点油罐;25- 二级解吸塔;
CW-循环水却水; RW-低温冷冻水;LS-低压蒸汽;HS-高压蒸汽。
下面参照附图2对本发明的工艺方法作进一步说明:
氧化脱氢反应的生成气从水冷洗酸塔13塔顶排出,经压缩机14压缩至0.45~0.7MPa,进入洗醛塔15塔釜,与从塔顶加入的脱低温水逆流接触,气体中醛类被水溶解,从塔底排出的含醛废水经脱醛处理后大部分返回塔循环使用,少部分排往污水处理系统。
洗醛塔15塔顶出来的生成气利用压差进入一级吸收塔1塔釜,与塔顶加入经冷却至5~20℃的C6油逆流接触,生成气中的丁二烯等有机物溶解于C6油而从塔底排出,生成气中的N2、CO2、O2及少量C4、C6油从塔顶排出而进入二级吸收塔18进一步回收C4、C6油。
从一级吸收塔1塔底排出含C4的C6油用泵10送出,经换热器5预热后进入一级解吸塔6进行蒸馏;从一级解吸塔6中上部侧线采出初级丁二烯,经冷却器冷却再用泵送入后续精制单元精制,塔顶馏出的C4组份经塔顶冷凝器8,冷凝液全回流塔内,而不凝气返回压缩机14入口;一级解吸塔6塔底排出的是脱除C4的C6油,大部分C6油经换热器5、冷却器4被冷却至50℃以下送至C6油罐3循环使用,少部分C6油则送入脱重塔12,以分离出C6油中的重组份。
C6油在脱重塔12内进行蒸馏,塔顶馏出物经塔顶冷凝器冷凝后,一部分冷凝液作为塔顶回流,其余冷凝液送入C6油罐3循环使用。脱重塔12塔底排出的重组份用泵增压并经冷却器冷却至50℃以下,送出装置。一级解吸塔6、脱重塔12均配有再沸器,由蒸汽或其他热媒供给热量。
从一级吸收塔6塔顶排出含少量C4、C6油的N2、CO2、O2尾气进入二级吸收塔18塔釜,与塔顶加入并经冷却至5~20℃的高沸点油逆流接触,从二级吸收塔18塔顶排出的是含极少量的有机物N2、CO2、O2气体,再进入尾气处理系统处理达标后高点排放;C4、C6油溶解在高沸点油中并从塔底排出;塔底排出含C4、C6油的高沸点油经换热器16预热后进入二级解吸塔25进行蒸馏分离;塔顶馏出物经塔顶冷凝器冷凝,一部分凝液作为回流液送回塔顶,一部分凝液送回C6油罐3,不凝气返回压缩机14入口;塔底的排出的是脱除了C4、C6油的高沸点油,经换热器16冷却后送入高沸点油罐24以循环利用。
具体实施方式
实施例1:
丁烯氧化脱氢反应的生成气经换热冷却、洗酸洗醛后,其摩尔百分组成如下表:
组份 | 氮气 | 氧气 | 二氧化碳 | 一氧化碳 | 水 | C4烷烃 | C4烯烃 | 丁二烯 | 其它 | 合计 |
mol,% | 58.61 | 1.20 | 5.19 | 0.24 | 1.94 | 3.61 | 10.00 | 19.07 | 0.14 | 100.00 |
现工业化的是加压、一级吸收加低温冷凝工艺,压缩机出口压力为1.1MPa.G;吸收塔塔顶操作压力为1.05MPa.G。本发明的加压二级吸收工艺,压缩机出口压力为0.45MPa.G,一级吸收塔塔顶操作压力为0.4MPa.G,二级吸收塔塔顶操作压力为0.35MPa.G。一级吸收均采用6号油剂油作吸收剂,本发明的二级吸收采用200号油剂油作吸收剂。其应用效果如下表:
本发明工艺与现工业化工艺应用效果对比表
序号 | 参数与指标 | 现工业化的吸收工艺 | 本发明的吸收工艺 |
1 | 生成气处理量,kg/h | 65755 | 65755 |
2 | 压缩机出口压力,MPa.G | 1.10 | 0.45 |
3 | 压缩机功率,kW | 4400 | 2886 |
4 | 一级吸收塔塔顶压力,MPa.G | 1.05 | 0.40 |
5 | 一级吸收塔塔顶温度,℃ | 10.9 | 24 |
6 | 一级吸收用C6油量,kg/h | 78338 | 118338 |
7 | 吸收塔冷凝器冷凝后温度,℃ | 0 | ∕ |
8 | 二级吸收塔塔顶压力,MPa.G | ∕ | 0.35 |
9 | 二级吸收塔塔顶温度,℃ | ∕ | 10.5 |
10 | 二级吸收用高沸点油量,kg/h | ∕ | 96862 |
11 | 排放尾气中C4损失量,kg/h | 0.00 | 0.01 |
12 | 排放尾气中C6油损失量,kg/h | 516.60 | 2.31 |
13 | 排放尾气中高沸点油损失量,kg/h | ∕ | 7.48 |
14 | 排放尾气中总有机物损失量,kg/h | 516.60 | 9.80 |
采用本发明工艺后,压缩机功率降低了1514kW,排放尾气中C6油损失量减少了514.29kg/h,总有机物损失量减少了506.80kg/h。
实施例2:
丁烯氧化脱氢反应的生成气经换热冷却、洗酸洗醛后,其摩尔百分组成如下表:
组份 | 氮气 | 氧气 | 二氧化碳 | 一氧化碳 | 水 | C4烷烃 | C4烯烃 | 丁二烯 | 其它 | 合计 |
mol,% | 58.61 | 1.20 | 5.19 | 0.24 | 1.94 | 3.61 | 10.00 | 19.07 | 0.14 | 100.00 |
现工业化的是加压、一级吸收加低温冷凝工艺,压缩机出口压力为1.1MPa.G;吸收塔塔顶操作压力为1.05MPa.G。本发明的加压二级吸收工艺,压缩机出口压力为0.55MPa.G,一级吸收塔塔顶操作压力为0.50MPa.G,二级吸收塔塔顶操作压力为0.45MPa.G;一级吸收均采用6号油剂油作吸收剂,本发明的二级吸收采用200号油剂油作吸收剂。其应用效果如下表:
本发明工艺与现工业化的工艺应用效果对比表
序号 | 参数与指标 | 现工业化的吸收工艺 | 本发明的吸收工艺 |
1 | 生成气处理量,kg/h | 65755 | 65755 |
2 | 压缩机出口压力,MPa.G | 1.1 | 0.55 |
3 | 压缩机功率消耗,kW | 4400 | 3204 |
4 | 一级吸收塔塔顶压力,MPa.G | 1.05 | 0.50 |
5 | 一级吸收塔塔顶温度,℃ | 10.9 | 24 |
6 | 一级吸收用C6油量,kg/h | 78338 | 108596 |
7 | 吸收塔冷凝器冷凝后温度,℃ | 0 | ∕ |
8 | 二级吸收塔塔顶压力,MPa.G | ∕ | 0.45 |
9 | 二级吸收塔塔顶温度,℃ | ∕ | 10.5 |
10 | 二级吸收用高沸点油量,kg/h | ∕ | 88769 |
11 | 排放尾气中C4损失量,kg/h | 0.00 | 0.00 |
12 | 排放尾气中C6油损失量,kg/h | 516.60 | 1.98 |
13 | 排放尾气中高沸点油损失量,kg/h | ∕ | 6.52 |
14 | 排放尾气中总有机物损失量,kg/h | 516.60 | 8.50 |
采用本发明工艺后,压缩机功率降低了1196kW,排放尾气中C6油损失量减少了514.62kg/h,总有机物损失量减少了508.10kg/h。
实施例3:
丁烯氧化脱氢反应的生成气经换热冷却、洗酸洗醛后,其摩尔百分组成如下表:
组份 | 氮气 | 氧气 | 二氧化碳 | 一氧化碳 | 水 | C4烷烃 | C4烯烃 | 丁二烯 | 其它 | 合计 |
mol,% | 58.61 | 1.20 | 5.19 | 0.24 | 1.94 | 3.61 | 10.00 | 19.07 | 0.14 | 100.00 |
现工业化的是加压、一级吸收加低温冷凝工艺,压缩机出口压力为1.1MPa.G;吸收塔塔顶操作压力为1.05MPa.G。本发明的加压二级吸收工艺,压缩机出口压力为0.70MPa.G,一级吸收塔塔顶操作压力为0.65MPa.G,二级吸收塔塔顶操作压力为0.60MPa.G。一级吸收均采用6号油剂油作吸收剂,本发明的二级吸收采用200号油剂油作吸收剂。其应用效果如下表:
本发明工艺与现工业化工艺应用效果对比表
序号 | 参数与指标 | 现工业化的吸收工艺 | 本发明的吸收工艺 |
1 | 生成气处理量,kg/h | 65755 | 65755 |
2 | 压缩机出口压力,MPa.G | 1.1 | 0.70 |
3 | 压缩机功率消耗,kW | 4400 | 3605 |
4 | 一级吸收塔塔顶压力,MPa.G | 1.05 | 0.65 |
5 | 一级吸收塔塔顶温度,℃ | 10.9 | 10.5 |
6 | 一级吸收用C6油量,kg/h | 78338 | 98632 |
7 | 吸收塔冷凝器冷凝后温度,℃ | 0 | ∕ |
8 | 二级吸收塔塔顶压力,MPa.G | ∕ | 0.6 |
9 | 二级吸收塔塔顶温度,℃ | ∕ | 10.5 |
10 | 二级吸收用高沸点油量,kg/h | ∕ | 78906 |
11 | 排放尾气中C4损失量,kg/h | 0.00 | 0.00 |
12 | 排放尾气中C6油损失量,kg/h | 516.60 | 1.59 |
13 | 排放尾气中高沸点油损失量,kg/h | ∕ | 5.38 |
14 | 排放尾气中总有机物损失量,kg/h | 516.60 | 6.97 |
采用本发明工艺后,压缩机功率降低了795kW,排放尾气中C6油损失量减少了515.01kg/h,总有机物损失量减少了509.63kg/h。
Claims (4)
1.一种丁烯氧化脱氢制备丁二烯反应生成气处理工艺方法,其特征在于包括下列步骤:
1)自氧化脱氢反应器出来的高温生成气经换热与冷却后,再通过水冷洗酸塔除去酸、酮和部分醛后,经压缩机压缩送至洗醛塔洗涤脱醛;
2)洗醛后的生成气进入一级吸收塔塔釜与塔顶加入经冷却的低温C6油逆流接触,吸收了C4有机物的C6油从塔底排出,从塔顶排出的含少量C4、C6油气体再送至二级吸收塔;
3)从一级吸收塔塔底排出富含C4有机物的C6油经泵送至一级解吸塔;一级解吸塔上部侧线采出液体初级丁二烯,经冷却后送至后续工序再精制,塔顶气相至一级解吸塔冷凝器冷却冷凝,冷凝的液相回流塔内,含有机物的不凝气体则返回压缩机入口;自一级解吸塔塔底来的C6油用泵加压,大部分经换热冷却后返回C6油罐循环使用,少部分送往脱重塔脱除重组份;C6油在脱重塔内经蒸馏分离,脱除重组份的C6油用泵送回C6油罐循环使用,从脱重塔塔底排出的重组份用泵送出装置;
4)从一级吸收塔塔顶排出的含少量C4、C6油的气体利用自身压力至二级吸收塔塔釜,在二级吸收塔内与从该塔上部加入经冷却的低温高沸点油逆流接触被吸收,从该塔塔顶排出的含微量有机物的排放气再经尾气处理系统处理后排放,从该塔塔底排出富含C4、C6油的高沸点油经泵送至二级解吸塔;
5)吸收了C4、C6油的高沸点油在二级解吸塔内蒸馏,从塔底排出的高沸点油经泵增压并经换热冷却后送至高沸点油罐循环利用;从塔顶排出的含C4、C6油的馏出物至二级解吸塔冷凝器,冷凝液经泵加压,一部分作为回流返回该塔,其余部分送回C6油罐,含少量有机物的气体经冷低温冷凝器冷却冷凝,冷凝液送回C6油罐,不凝气则返回压缩机入口。
2.根据权利要求1所述的工艺方法,其特征在于从水冷洗酸塔塔顶排出的生成气经压缩机压缩至出口压力为0.45~0.7MPa,洗醛塔的操作压力接近该压力,从洗醛塔排出气体的温度为5~20℃,洗醛过程需从洗醛塔顶部补充少量脱盐水。
3.根据权利要求1所述的工艺方法,其特征在于一级吸收塔的吸收剂是C6油,如 6号溶剂油或正己烷;一级吸收塔的操作压力略低于压缩机出口压力,为0.40~0.65MPa,一级解吸塔的操作压力为0.35~0.60MPa,脱重塔为常压操作;一级吸收塔塔顶温度为5~20℃,一级解吸塔塔顶温度为35~55℃,脱重塔的塔顶操作温度为70~90℃。
4.根据权利要求1所述的工艺方法,其特征在于:二级吸收塔的吸收剂是馏程为150~250℃的高沸点油,如200号溶剂油和C10~C13烷烃;二级吸收塔的操作压力略低于一级吸收塔出口压力,为0.35~0.65MPa,二级解吸塔为常压操作;二级吸收塔塔顶操作温度为5~20℃,二级解吸塔塔顶操作温度为70~90℃。
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