CN103936542A - 一种提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解系统及方法。所述系统包括：进料气化单元，反应单元，压缩单元和分离单元，所述进料气化单元包括：进料缓冲罐和原料蒸发器；所述反应单元包括：进出料换热器、进料加热器和反应器；所述压缩单元包括压缩机；所述分离单元包括：脱丙烷塔和脱丁烷塔，所述脱丁烷塔中上部侧壁设置出口管线，所述出口管线与原料蒸发器进口或出口管线合并后连接进出料换热器。方法包括：脱丁烷塔的中上部侧线采出的包含碳四碳五的馏出物作为系统的循环物料。本发明的系统及方法可以提高原料中碳四、碳五烯烃的利用率，而不需新增设备。

Description

一种提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解系统及方法
技术领域
本发明涉及烯烃催化裂解制丙烯、乙烯产品气分离技术领域，更进一步说，涉及一种提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解系统及方法。
背景技术
烯烃催化裂解技术是利用乙烯装置、MTO装置或FCC装置副产的混合碳四、碳五作为原料，在分子筛催化剂存在下，催化裂解原料中所含的烯烃，获得轻分子烯烃丙烯和乙烯的一种方法。
该技术典型流程如图1所示。新鲜混合碳四、碳五（F-1）在原料蒸发器2被加热汽化后，与来自脱丁烷塔塔顶的气相馏出物F-8（作为循环C4进料）混合后送至反应产物进出料换热器3入口。该股物料与反应器出口产物换热后再通过进料加热器4加热到反应所需温度，进入反应器5进行催化裂解反应。反应器出口产物和反应进料换热后，进一步与压缩系统液相换热（换热器6），最后利用冷却水冷却至压缩机入口所需的温度（冷却器7），进入压缩单元8。通过压缩，反应产物增压至1.0-3.0MPaG左右，压缩机出口气相F-2直接送至分离单元，压缩机段间凝液F-3经泵送至分离单元。分离单元通常包括脱丙烷塔9和脱丁烷塔10。压缩机段间凝液经换热后送至脱丙烷塔，同时压缩机出口气相也进至脱丙烷塔。脱丙烷塔塔顶馏出物为气相粗丙烯F-4，作为本装置的主产物送至乙烯或MTO装置，依托乙烯或MTO装置的深冷分离单元精制获得聚合级乙烯和聚合级丙烯产品；塔釜碳四及以上馏分F-5进入脱丁烷塔。脱丁烷塔釜液F-7为碳五及以上馏分，作为本装置的副产品混合碳五送至界外；塔顶气相馏出物F-8作为循环碳四返回反应单元继续利用其中未转化的碳四烯烃，塔顶液相馏出物F-6作为本装置副产品粗丁烷送至界外。
这种典型流程对原料中烯烃的利用率较低，原因有两点：1、此流程以脱丁烷塔塔顶气相作为循环物料，没有采取措施，利用C4烯烃的沸点比C4烷烃相对较高的特点，提浓碳四烯烃，即循环物料中的烯烃浓度低，甚至低于副产品粗丁烷中烯烃的浓度，因此未转化利用的烯烃较多。2、为保证副产品粗丁烷质量（即满足其中碳五含量指标），仅将脱丁烷塔顶气相碳四作为循环物料，造成碳五烯烃不能循环，进一步降低了原料中烯烃尤其是碳五烯烃的利用率。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解系统及方法。采取在脱丁烷塔侧线采出碳四、碳五作为循环物料的方法，提高原料中碳四、碳五烯烃的利用率，本发明不需额外增加脱丁烷塔塔板数，不改变脱丁烷塔的操作条件（如塔顶操作压力）。
本发明的目的之一是提供一种提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解系统。
包括：进料气化单元，反应单元，压缩单元和分离单元，所述进料气化单元包括：进料缓冲罐和原料蒸发器；所述反应单元包括：进出料换热器、进料加热器和反应器；所述压缩单元包括压缩机；所述分离单元包括：脱丙烷塔和脱丁烷塔，
所述脱丁烷塔中上部侧壁设置出口管线；所述出口管线与原料蒸发器进口或出口管线合并后连接进出料换热器。
本发明的目的之二是提供一种提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解方法。
包括：脱丁烷塔的中上部侧线采出的包含碳四碳五的馏出物作为系统的循环物料。
本发明根据循环物料相态的不同，可分为气相循环和液相循环。
气相循环流程如下：新鲜混合碳四、碳五在原料蒸发器被加热汽化后，与来自脱丁烷塔侧线的气相碳四、碳五混合后送至进出料换热器入口。该股物料与反应器出口产物换热后再通过进料加热器加热到反应所需温度，进入反应器进行催化裂解反应。反应器出口产物和反应进料换热后，进一步与压缩系统液相换热，最后利用冷却水冷却至压缩机入口所需的温度，进入压缩单元。通过压缩，反应产物增压至1.0-3.0MPaG左右，压缩机出口气相直接送至分离单元，压缩机段间凝液经泵送至分离单元。分离单元包括脱丙烷塔和脱丁烷塔。压缩机段间凝液经换热后送至脱丙烷塔，同时压缩机出口气相也进至脱丙烷塔。脱丙烷塔塔顶馏出物为气相粗丙烯，作为本装置的主产物送至乙烯或MTO装置，依托乙烯或MTO装置的深冷分离单元精制获得聚合级乙烯和聚合级丙烯产品；塔釜碳四及以上馏分进入脱丁烷塔。脱丁烷塔塔顶液相馏出物作为本装置副产品粗丁烷送至界外，塔釜液为碳五及以上馏分，作为本装置的副产品混合碳五送至界外；在塔的中上部侧线采出气相馏出物作为循环物料返回反应单元继续利用其中未转化的碳四碳五烯烃。
液相循环流程与气相循环流程相比，不同之处在于脱丁烷塔侧线采出液相的碳四、碳五，该循环物料返回至原料蒸发器前，与新鲜进料混合后，一起进原料蒸发器气化。本发明优选方法是气相循环流程。
所述方法中的工艺条件，可采用现有技术中本领域通常的工艺条件，本发明中可优选：
烯烃催化裂解反应产品气冷却至36-60℃，压缩升压至1.0-3.0MPa后送入脱丙烷塔，
所述脱丙烷塔的操作压力为0.9-2.9MPaG，塔顶温度为15-60℃，塔釜温度为40-150℃；
所述脱丁烷塔的操作压力为0.2-1.5MPaG，塔顶温度为15-95℃，塔釜温度为55-200℃；
所述脱丁烷塔有15-90块塔板，该塔进料板位于塔中部；
所述脱丁烷塔有三股产品采出，即塔顶液相采出副产品粗丁烷，塔釜液相采出混合碳五，及塔中上部侧线采出循环碳四碳五；
脱丁烷塔中上部侧壁采出循环物料，具体可采用：脱丁烷塔塔板自塔顶起由小到大依次编号，在2号塔板至总塔板数三分之二号塔板之间，某块塔板上设置采出结构和管口，将该塔板上物料部分抽出作为循环物料；
所述脱丁烷塔是指能够实现将脱丙烷塔釜碳四及以上馏分分离为副产品粗丁烷、混合碳五及循环物料的整个塔系，可根据实际情况对塔系内具体构成进行优化和调整（如将该塔分为两段）。所述脱丁烷塔塔顶可根据需要采出气相产品，塔釜产品可与其它物料换热以回收余热。
本发明提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解系统及方法具有如下优点和效果：
1.提高烯烃总转化率
本发明通过自脱丁烷塔侧线采出循环物料，可使碳四烯烃在侧线处富集，并且部分碳五烯烃也可被采出，从而提高循环碳四碳五烯烃流量，经催化反应后，烯烃总转化率提高，产品粗丁烷中的碳四烯烃和混合碳五中的碳五烯烃流量降低，原料中烯烃利用率提高。
2.无新增设备
本发明方法与传统方法相比，无需额外增加新的设备，只需对脱丁烷塔内部结构进行调整。
3.不影响脱丁烷塔分离效果
本发明方法，不影响脱丁烷塔分离效果，粗丁烷中碳五及以上重组分含量和混合碳五中碳四及以下轻组分含量均能达到甚至优于传统方法。
附图说明
图1现有技术的烯烃催化裂解系统示意图
图2本发明的提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解系统示意图
附图标记说明：
F-1新鲜碳四碳五原料，1进料缓冲罐，2原料蒸发器，3进出料换热器，4进料加热器，5反应器，6换热器，7冷却器，8压缩机，F-2压缩机气相出料，F-3压缩机段间凝液，9脱丙烷塔，F-4粗丙烯产品，F-5脱丙烷塔釜碳四及以上，10脱丁烷塔，F-6粗丁烷产品，F-7混合碳五产品，F-8循环碳四碳五
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，一种提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解系统。
包括：进料气化单元，反应单元，压缩单元和分离单元，所述进料气化单元包括：进料缓冲罐1和原料蒸发器2；所述反应单元包括：进出料换热器3、进料加热器4和反应器5；所述压缩单元包括压缩机8；所述分离单元包括：脱丙烷塔9和脱丁烷塔10，
所述脱丁烷塔10中上部侧壁设置出口管线；所述出口管线与原料蒸发器2出口管线合并后连接进出料换热器3。
新鲜混合碳四碳五原料F-1在原料蒸发器2被加热汽化后，与来自脱丁烷塔侧线的气相碳四碳五F-8混合后送至进出料换热器3入口。该股物料与反应器出口产物换热后再通过进料加热器4加热到反应所需温度，进入反应器5进行催化裂解反应。反应器出口产物和反应进料换热后，进一步与换热器6，最后利用冷却水冷却至压缩机入口所需的温度，进入压缩机8。通过压缩，反应产物增压至1.5MPaG左右，压缩机出口气相F-2直接送至分离单元，压缩机段间凝液F-3经泵送至分离单元。分离单元包括脱丙烷塔9和脱丁烷塔10。压缩机段间凝液经换热后送至脱丙烷塔，同时压缩机出口气相也进至脱丙烷塔。脱丙烷塔塔顶馏出物为气相粗丙烯F-4，作为本装置的主产物送至乙烯或MTO装置，依托乙烯或MTO装置的深冷分离单元精制获得聚合级乙烯和聚合级丙烯产品；塔釜碳四及以上馏分F-5进入脱丁烷塔。脱丁烷塔塔顶液相馏出物F-6作为本装置副产品粗丁烷送至界外，塔釜液为碳五及以上馏分F-7，作为本装置的副产品混合碳五送至界外；在塔的中上部侧线采出气相馏出物F-8作为循环物料返回反应单元继续利用其中未转化的碳四碳五烯烃。
各步骤参数如下：
所述烯烃催化裂解反应产品气压缩升压至1.5MPaG，并冷却至40℃；
所述脱丙烷塔的操作压力为1.38MPaG，塔顶温度为35℃，塔釜温度为95.1℃；
所述脱丁烷塔的操作压力为0.5MPaG，塔顶温度为51.7℃，塔釜温度为155.3℃；
所述脱丁烷塔有45块塔板，该塔进料板位于塔中部自塔顶起第20块板；
所述脱丁烷塔有三股产品采出，即塔顶液相采出副产品粗丁烷，塔釜液相采出混合碳五，及塔中上部侧线采出循环碳四碳五；
所述脱丁烷塔自塔顶起第18块板设置气相采出结构和管口，将该塔板上气相物料部分抽出作为循环物料。
各物流组成见表1。
对比例：
如图1所示，一种提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解系统。
包括：进料气化单元，反应单元，压缩单元和分离单元，所述进料气化单元包括：进料缓冲罐1和原料蒸发器2；所述反应单元包括：进出料换热器3、进料加热器4和反应器5；所述压缩单元包括压缩机8；所述分离单元包括：脱丙烷塔9和脱丁烷塔10，
脱丁烷塔10顶部设有两支出口管线：一支采出液相产品连通界外；一支采出气相产品，该管线与原料蒸发器2出口管线合并后连接进出料换热器3。
新鲜混合碳四、碳五（F-1）在原料蒸发器2被加热汽化后，与来自脱丁烷塔塔顶的气相馏出物F-8（作为循环C4进料）混合后送至反应产物进出料换热器3入口。该股物料与反应器出口产物换热后再通过进料加热器4加热到反应所需温度，进入反应器5进行催化裂解反应。反应器出口产物和反应进料换热后，进一步与换热器6换热，最后利用冷却水冷却至压缩机入口所需的温度，进入压缩机8。通过压缩，反应产物增压至1.5MPaG左右，压缩机出口气相F-2直接送至分离单元，压缩机段间凝液F-3经泵送至分离单元。分离单元通常包括脱丙烷塔9和脱丁烷塔10。压缩机段间凝液经换热后送至脱丙烷塔，同时压缩机出口气相也进至脱丙烷塔。脱丙烷塔塔顶馏出物为气相粗丙烯F-4，作为本装置的主产物送至乙烯或MTO装置，依托乙烯或MTO装置的深冷分离单元精制获得聚合级乙烯和聚合级丙烯产品；塔釜碳四及以上馏分F-5进入脱丁烷塔。脱丁烷塔釜液F-7为碳五及以上馏分，作为本装置的副产品混合碳五送至界外；塔顶气相馏出物F-8作为循环碳四返回反应单元继续利用其中未转化的碳四烯烃，塔顶液相馏出物F-6作为本装置副产品粗丁烷送至界外。
各步骤参数如下：
所述烯烃催化裂解反应产品气压缩升压至1.5MPaG，并冷却至40℃；
所述脱丙烷塔的操作压力为1.38MPaG，塔顶温度为35℃，塔釜温度为95.1℃；
所述脱丁烷塔的操作压力为0.5MPaG，塔顶温度为53.5℃，塔釜温度为146.4℃；
所述脱丁烷塔有45块塔板，该塔进料板位于塔中部自塔顶起第20块板；
所述脱丁烷塔有三股产品采出，即塔顶液相采出副产品粗丁烷，塔釜液相采出混合碳五，及塔顶采出气相循环碳四。
各物流组成见表1。
表1
注：表中物流号与分别对应图1和图2中物流，即F-5代表自脱丙烷塔釜至脱丁烷塔的碳四及以上馏分；F-6代表脱丁烷塔顶产品粗丁烷；F-7代表脱丁烷塔釜产品混合碳五；F-8代表循环物料，对于实施例代表循环碳四碳五，对于对比例代表循环碳四。
从表1的结果可知，采用本发明的方法，在不改变进料条件及操作压力的前提下，仅将循环物料采出位置由塔顶改为第18块板，循环物料中的碳四碳五烯烃流量就由8076.4kg/hr，增加到8722.2kg/hr，增加了8%；其中碳五烯烃流量由103.1kg/hr，增加到555.1kg/hr，增加了四倍多。而脱丁烷塔塔顶塔釜产品中碳四、碳五烯烃流量相应减少，说明系统总的烯烃转化率提高。
综上所述，本发明的系统及方法可以有效提高原料中碳四、碳五烯烃的利用率，系统主产品丙烯、乙烯的产量将相应提高。

Claims (6)

1.一种提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解系统，包括：进料气化单元，反应单元，压缩单元和分离单元，所述进料气化单元包括：进料缓冲罐和原料蒸发器；所述反应单元包括：进出料换热器、进料加热器和反应器；所述压缩单元包括压缩机；所述分离单元包括：脱丙烷塔和脱丁烷塔，其特征在于：
所述脱丁烷塔中上部侧壁设置出口管线；
所述出口管线与原料蒸发器进口或出口管线合并后连接进出料换热器。
2.一种采用如权利要求1所述的提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解系统的方法，其特征在于所述方法包括：
脱丁烷塔的中上部侧线采出的包含碳四碳五的馏出物作为系统的循环物料。
3.如权利要求2所述的提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解方法，其特征在于：
烯烃催化裂解反应产品气冷却至36-60℃，经压缩升压至1.0-3.0MPa后送入脱丙烷塔。
4.如权利要求2所述的提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解方法，其特征在于：
所述脱丙烷塔的操作压力为0.9-2.9MPaG，塔顶温度为15-60℃，塔釜温度为40-150℃。
5.如权利要求2所述的提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解方法，其特征在于：
所述脱丁烷塔的操作压力为0.2-1.5MPaG，塔顶温度为15-95℃，塔釜温度为55-200℃，所述脱丁烷塔的塔板数为15-90。
6.如权利要求2所述的提高烯烃总转化率的烯烃催化裂解方法，其特征在于：
所述脱丁烷塔侧线采出气相物料。
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