CN103570576A - 一种裂解碳五分离装置循环溶剂再生系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裂解碳五分离装置循环溶剂再生系统及方法。系统包括：粗溶剂罐、溶剂精制塔和回流罐，粗溶剂罐前设置有闪蒸罐、再沸器和循环泵；所述再沸器连接闪蒸罐，闪蒸罐顶部连接粗溶剂罐，闪蒸罐底部连接循环泵，循环泵出口管路分成两支，一支与循环溶剂进料管线合并后连接再沸器，另一支连接废渣罐。方法包括：循环溶剂经再沸器加热后进入闪蒸罐，闪蒸罐底部采出物流经循环泵分成两股，一股送至循环溶剂进料管线，合并送入再沸器，另一股间歇采出送至废渣罐。本发明可以使溶剂与焦油更好的分离，同时减少了焦油累积的可能，提高了装置的经济效益，减少了操作强度。

Description

一种裂解碳五分离装置循环溶剂再生系统及方法

技术领域

本发明涉及裂解碳五领域，更进一步说，涉及一种裂解碳五分离装置循环溶剂再生系统及方法。

背景技术

在石油裂解制乙烯过程中副产相当多数量的碳五馏分，碳五馏分富含异戊二烯、间戊二烯和环戊二烯等双烯。这些双烯烃化学性质活泼，是重要的化工原料。由于石油烃类裂解的原料、裂解深度及分离程度上的差异，碳五馏分中的双烯烃含量有所不同，但总量在40～60%中间。因此，分离利用碳五馏分对于提高乙烯装置的经济效益、综合利用石油资源具有深远的意义。

裂解碳五馏分由20多种沸点相近，彼此间易形成共沸物的组分组成，从中分离出纯度符合应用要求的双烯烃难度较高，工艺较为复杂，现有技术中普遍采用萃取精馏法。常用的选择性溶剂有二甲基甲酰胺（DMF）、乙腈和N-甲基吡咯烷酮，如专利JP63101338、JP74019245、US3510405、US3535260等所公开的工艺方法。其中DMF溶剂具有对碳五双烯烃的选择性好、溶解度大、与碳五易分离、腐蚀性低及毒性小等诸多优点。

为了制取高纯度的异戊二烯产品，现有技术中普遍采用两段萃取精馏方法，主要的萃取剂是二甲基甲酰胺（DMF）、乙腈等。如由北京化工研究院和北京石化工程公司（现为中国石化工程建设有限公司）共同开发的DMF法碳五分离流程中，首先利用原料预处理单元对碳五原料进行预处理，脱除大部分的碳五炔烃、碳四和部分碳五轻组分，接着进入二聚反应器，使大部分环戊二烯二聚成双环戊二烯，在预脱重塔脱除全部的碳六、双环以及部分间戊二烯和环戊二烯等重组分；预脱重塔顶物料进入一萃单元，采用DMF作为溶剂，在一萃系统脱除碳五馏分中的烷烃和单烯烃，得到化学级异戊二烯；在第二萃取单元脱除其中的炔烃和环戊二烯，炔烃主要是丁炔-2和异戊烯炔，最终得到聚合级异戊二烯产品；由预脱重和脱重塔釜物料进入间戊二烯和双环戊二烯单元通过精馏分离分别得到间戊二烯和双环戊二烯产品；由于一萃和二萃系统的溶剂是循环利用，且操作温度较高，不可避免的异戊二烯、间戊二烯的自聚物及两两聚合物生成，因此需要将一萃和二萃系统的循环溶剂连续采出一小股去溶剂再生系统。

中国专利CN1803764A公开了一种碳五萃取解析后DMF的再生方法，如图1所示，这也是目前工业化装置普遍采用的方法。其基本流程是待再生的溶剂首先在溶剂再生釜减压蒸去胶质等重组分，气相所形成的物流经冷却后进入DMF缓冲罐。缓冲罐内物料经DMF回收精制塔上料泵送入回收精制塔，回收精制塔为常压操作，通过共沸精馏，塔顶脱除水、碳五烃和碳五低聚物等烃类化合物，塔釜得到99%以上纯度的DMF溶剂，返回萃取单元作为补充溶剂。

上述溶剂再生系统主要存在问题是溶剂再生釜不断蒸出溶剂DMF和碳五烃类，循环溶剂中较重的胶质、黑渣子不断累积，待DMF很难蒸出时，再将循环溶剂进料切换到另一个再生釜内，由于再生釜内胶质较粘稠流动缓慢，所以传热效果较差，同时粘稠物料冷却后形成的固体粘附在再生釜的换热管内，使得再生釜需要频繁人工清理，现场恶臭气味很严重，一方面频繁的清理增加了工人的劳动强度，同时也影响再生釜的使用寿命，从而影响装置的经济效益，另一方面恶臭的聚合物容易污染环境，影响工人身体健康。

中国专利CN101397261A公开了一种裂解碳五萃取溶剂二甲基甲酰胺的再生方法，其主要步骤是将需再生的萃取溶剂二甲基甲酰胺进入溶剂再生釜，经减压蒸馏从再生釜顶部抽出气相物流，从下端抽出含杂质的液相物流；气相物流进入脱水塔，经过减压精馏从塔顶采出包含碳五烃和水的物流，从塔釜采出不含水的液体物流进入溶剂精制塔；溶剂精制塔内经过减压精馏塔顶采出以DMF为主的再生溶剂，塔釜采出含碳五二聚体的液体物流与来自再生釜的含杂质的液体物流合并进入溶剂回收塔，经过减压精馏，塔顶回收溶剂合并到脱水塔进料，塔釜物料送入残渣释放器间歇排出残渣。该流程可以解决溶剂水解和堵塞塔等问题，但是缺陷在于加热盘管在再生釜内，由于液相自流较缓慢，传热效果较差，同时随操作时间延长焦油极易累积在加热盘管内，需要定时清理，且需要增加两台塔和带搅拌器的残渣释放器，能耗和设备投资较高，操作成本增加，不是很经济的流程。

中国专利CN101450909A公开了一种裂解碳五萃取溶剂二甲基甲酰胺的分凝分馏再生方法，其主要步骤是将需再生的萃取溶剂二甲基甲酰胺进入溶剂再生釜，经减压蒸馏从再生釜顶部抽出气相物流，从下端抽出含杂质的液相物流；气相物流进入分凝分馏塔中上部，经过减压精馏从塔顶采出包含碳五烃和水的物流；从再生釜下端抽出含杂质的液相物流进入带有搅拌和加热的残渣释放器，从残渣释放罐顶部蒸出的气相物流进入分凝分馏塔中下部，残渣释放罐底部排出含有双环戊二烯、碳五二聚体和胶质的物流；分凝分馏塔底部流出物流进入残渣释放器，从分凝分馏塔中下部采出再生过的二甲基甲酰胺。该流程一方面由于加热盘管在再生釜内，传热效果较差，同时随时间延长焦油极易累积在加热盘管内，需要定时清理，另一方面由于DMF与碳五的低聚物沸点接近，所以侧线采出的DMF纯度达不到99%，且CPD和DCPD不能满足分别小于1ppm和0.2%的要求，故不能满足二萃系统循环溶剂的需要，只能用于一段萃取流程，应用范围有限。

发明内容

为解决现有技术中溶剂再生釜传热效果差，频繁切换和清理，操作成本和劳动强度较大的问题，本发明提供了一种裂解碳五分离装置循环溶剂再生系统及方法。通过将加热器与再生釜剥离，增加溶剂循环泵，一方面强化了传热效果，另一方面通过循环泵的间接搅拌作用加强了闪蒸罐内物料的流动，使溶剂与焦油更好的分离，同时减少了焦油累积的可能，提高了装置的经济效益，减少了操作强度。

本发明的目的之一是提供一种裂解碳五分离装置循环溶剂再生系统。

包括：粗溶剂罐、溶剂精制塔和回流罐，所述粗溶剂罐底部出口连接溶剂精制塔，溶剂精制塔顶部连接回流罐后返回溶剂精制塔。

所述粗溶剂罐前设置有闪蒸罐、再沸器和循环泵；所述再沸器连接闪蒸罐，闪蒸罐顶部连接粗溶剂罐，闪蒸罐底部连接循环泵，循环泵出口管路分成两支，一支与循环溶剂进料管线合并后连接再沸器，另一支连接废渣罐。

所述闪蒸罐外设置有加热盘管或者夹套管，盘管或夹套内通入低压蒸汽使闪蒸罐内保温110～150℃；

所述再沸器底部高于闪蒸罐进料口，以免重组分积聚于闪蒸罐再沸器内，即再沸器出口物流可自流至闪蒸罐内。

本发明的目的之二是提供一种裂解碳五分离装置循环溶剂再生方法。

包括：循环溶剂经再沸器加热后进入闪蒸罐，闪蒸罐底部采出物流经循环泵分成两股，一股送至循环溶剂进料管线，合并送入再沸器，另一股间歇采出送至废渣罐；

闪蒸罐顶部采出物料经冷凝后进入溶剂精制塔精制，溶剂精制塔塔釜得到纯度99%(wt)以上的纯溶剂。

其中：

循环溶剂经再沸器加热至115～160℃后进入闪蒸罐；

所述闪蒸罐的操作压力为-0.06～-0.09MpaG；

闪蒸罐的温度为110～150℃；

闪蒸罐顶部采出物料经冷却至80～120℃后物料由泵送入溶剂精制塔；

当闪蒸罐内液位较高且闪蒸罐温度不断升高时，保持循环泵采出至循环溶剂进料管线流量不变，开启泵出口至废渣罐管线阀门，待闪蒸罐内液位回落至正常值时停止采出。

具体可采用以下技术方案：

如图2所示，主要包括以下步骤：

a)由碳五装置萃取单元汽提塔釜来的溶剂进入再沸器，升温至115～160℃，加热后物料进入闪蒸罐，闪蒸罐的操作压力为-0.06～-0.09MPaG，顶部蒸出溶剂蒸汽，底部采出液相物流。

b)由闪蒸罐底部采出物流经循环泵分成两股，一股送至循环溶剂进料管线，合并送入闪蒸罐加热器，另一股送至废渣罐；

溶剂闪蒸循环泵采出正常连续返回循环溶剂进料管线，间歇抽出一股送至废渣罐，视闪蒸罐内物料状态而定。当闪蒸罐内液位升高且温度不断升高时，表明焦油累积较多，保持循环泵采出至循环溶剂进料管线流量不变，开启泵出口至废渣罐或废渣池管线阀门，操作过程中要注意通过视镜观察闪蒸罐内焦油情况（避免因浓缩过度而造成排放不畅、或溶剂较多而增加溶剂损耗和污染环境），待闪蒸罐内液位回落同时闪蒸罐温度降低至110～150℃时，停止采出。

c)由溶剂闪蒸罐顶部采出气相首先进过再生釜冷凝器，冷却至80～120℃，冷却后物料由泵送入溶剂精制塔。

d)经溶剂再生釜冷凝器冷却后的物料进入溶剂精制塔，通过普通精馏，塔顶蒸出水、碳五烃和碳五低聚物等烃类化合物，塔釜得到99%以上纯度的溶剂，返回萃取单元作为补充溶剂。

以上所述的步骤c和d可采用现有技术中通常的方法。

萃取精馏塔中的溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮水溶液中的至少一种。

本发明具有以下优点：

①将加热器与再生釜剥离，增加溶剂循环泵，强化了传热效果，相应减少了换热面积，减少了投资；

②整个过程可以实现密闭连续，减少了聚合物暴露空气的可能性，从而减少了污染物的排放；现有技术正常运行时两个再生釜，当一个釜液位高时，便切换至另一个釜进料，之前的釜继续不断蒸直至溶剂大部分被蒸出，再将此釜破真空倒料，因此整体可以看做连续密闭，但是随着操作时间延长，由于焦油累积，使得人工必须定时打开再生釜清理焦油。本发明由于焦油定期清理，且不会积累在换热器内，所以是真正连续密闭操作的；

③通过循环泵的间接搅拌作用加强了闪蒸罐内物料的流动，使溶剂与焦油更好的分离，同时减少了焦油累积的可能，提高了装置的经济效益，减少了操作强度。

本发明所述的系统及方法不仅适用于DMF（二甲基甲酰胺），还适用于二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮。

附图说明

图1传统裂解碳五分离装置循环溶剂再生系统示意图

图2本发明裂解碳五分离装置循环溶剂再生系统示意图

附图标记说明：

1-溶剂再生釜（A B互为备用），2-再沸器，3-闪蒸罐，4-循环泵，5-废渣罐，6-再生釜冷凝器，7-粗溶剂罐，8-粗溶剂泵，9-溶剂精制塔，10-溶剂精制塔再沸器，11-溶剂精制塔冷凝器，12-溶剂精制塔回流罐，13-溶剂精制塔回流泵，14-溶剂精制塔釜泵；15-循环溶剂

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例：

如图2所示，一种裂解碳五分离装置循环溶剂再生系统。

包括：粗溶剂罐7、溶剂精制塔9和回流罐12，所述粗溶剂罐7底部出口连接溶剂精制塔9，溶剂精制塔9顶部连接回流罐12后返回溶剂精制塔，

所述粗溶剂罐7前设置有闪蒸罐3、再沸器2和循环泵4；所述再沸器2连接闪蒸罐3，闪蒸罐3顶部连接粗溶剂罐7，闪蒸罐3底部连接循环泵4，循环泵4出口管路分成两支，一支与循环溶剂进料管线合并后连接再沸器2，另一支连接废渣罐5。

所述闪蒸罐3外设置有加热盘管或者夹套管。

所述再沸器2底部高于闪蒸罐进料口。

a)由碳五装置萃取单元汽提塔釜来的溶剂二甲基甲酰胺（DMF）进入再沸器，升温至120℃，操作压力为-0.011MPaG，加热后物料进入闪蒸罐，闪蒸罐的操作压力为-0.066MPaG，操作温度为116℃，顶部蒸出DMF蒸汽，底部采出液相物流。

b)由闪蒸罐底部采出物流经循环泵分成两股，一股送至循环溶剂进料管线，合并送入闪蒸罐加热器，另一股送至废渣罐；

溶剂闪蒸循环泵采出正常连续返回循环溶剂进料管线，间歇抽出一股送至废渣罐，视闪蒸罐内物料状态而定。当闪蒸罐内液位较高且闪蒸罐温度不断升高时，表明焦油累积较多，保持循环泵采出至循环溶剂进料管线流量不变，开启泵出口至废渣罐或废渣池管线阀门，待闪蒸罐内液位回落至正常值时停止采出。

c)由溶剂闪蒸罐顶部采出气相首先进过再生釜冷凝器，冷却至100℃，冷却后物料由泵送入溶剂精制塔。

d)经溶剂再生釜冷凝器冷却后的物料进入溶剂精制塔，通过普通精馏，塔顶蒸出水、碳五烃和碳五低聚物等烃类化合物，塔釜得到99%以上纯度的DMF溶剂，返回萃取单元作为补充溶剂。

Claims (8)

1.一种裂解碳五分离装置循环溶剂再生系统，包括：粗溶剂罐、溶剂精制塔和回流罐，所述粗溶剂罐底部出口连接溶剂精制塔，溶剂精制塔顶部连接回流罐后返回溶剂精制塔，其特征在于：

所述粗溶剂罐前设置有闪蒸罐、再沸器和循环泵；所述再沸器连接闪蒸罐，闪蒸罐顶部连接粗溶剂罐，闪蒸罐底部连接循环泵，循环泵出口管路分成两支，一支与循环溶剂进料管线合并后连接再沸器，另一支连接废渣罐。

2.如权利要求1所述的循环溶剂再生系统，其特征在于：

所述闪蒸罐外部设置有加热盘管或者夹套管。

3.如权利要求1所述的循环溶剂再生系统，其特征在于：

所述再沸器底部高于闪蒸罐进料口。

4.一种采用如权利要求1~3之一所述系统的循环溶剂再生方法，包括：

循环溶剂经再沸器加热后进入闪蒸罐，闪蒸罐底部采出物流经循环泵分成两股，一股送至循环溶剂进料管线，合并送入再沸器，另一股间歇采出送至废渣罐；

闪蒸罐顶部采出物料经冷凝后进入溶剂精制塔精制，溶剂精制塔塔釜得到纯溶剂。

5.如权利要求4所述的循环溶剂再生方法，其特征在于：

循环溶剂经再沸器加热至115～160℃后进入闪蒸罐。

6.如权利要求4所述的循环溶剂再生方法，其特征在于：

所述闪蒸罐的操作压力为-0.06～-0.09MpaG；

闪蒸罐的温度为110～150℃。

7.如权利要求4所述的循环溶剂再生方法，其特征在于：

闪蒸罐顶部采出物料经冷却至80～120℃后物料由泵送入溶剂精制塔。

8.如权利要求4~7之一所述的循环溶剂再生方法，其特征在于：

当闪蒸罐内液位升高且闪蒸罐温度不断升高时，保持循环泵采出至循环溶剂进料管线流量不变，开启泵出口至废渣罐管线阀门，待闪蒸罐内液位回落同时闪蒸罐温度降低至110～150℃停止采出。

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