CN105294379B - 丙烯回收设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种丙烯回收设备，主要解决现有技术存在能耗高的问题。本发明通过采用含闪蒸罐、高压丙烯回收塔、低压丙烯回收塔和脱丙烷塔的丙烯回收精制设备较好地解决了该问题，可用于环氧丙烷装置回收丙烯的工业生产中。

Description

丙烯回收设备

技术领域

本发明涉及一种丙烯回收设备，特别是涉及一种对丙烯环氧化反应产物进行丙烯回收的设备。

背景技术

环氧丙烷(PO)是非常重要的有机化工原料，是丙烯衍生物中产量仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大有机化工产品，主要用于生产聚醚、丙二醇、异丙醇胺、非聚醚多元醇等，进而生产不饱和聚酯树脂、聚氨酯、表面活性剂、阻燃剂等，广泛应用于化工、轻工、医药、食品、纺织等行业，对化学工业及国民经济发展具有深远的影响。随着环氧丙烷用途的扩大和下游产物用量的增长，使环氧丙烷市场的需求越来越大。

目前工业生产环氧丙烷的方法主要有氯醇法、有联产品的共氧化法(PO/SM法和PO/MTBE法或PO/TBA法)和无联产品的过氧化氢异丙苯法(CHP法)。氯醇法由于在生产过程中产生大量的含氯废水，环境污染及设备腐蚀严重；有联产品的共氧化法克服了氯醇法的污染和腐蚀等缺点，但流程长、投资大、联产物多，联产品市场在一定程度上影响了环氧丙烷的生产。CHP法由于污染小且没有联产品生成已成为环氧丙烷生产技术的发展方向。

在固定床催化剂层的存在下由过氧化氢异丙苯(CHP)和丙烯制备环氧丙烷化合物的技术是已知的，主要包括三个反应过程：(1)异丙苯空气氧化制过氧化氢异丙苯；(2)CHP与丙烯在多相催化剂存在下发生环氧化反应生产环氧丙烷(PO)和α,α-二甲基苄醇(DMBA)；(3)DMBA与H2在催化剂存在下发生氢解反应生成异丙苯，异丙苯循环到氧化工序生产CHP。为提高CHP的转化率，通常使丙烯过量，如n(丙烯)/n(CHP)的摩尔比为5～20，因此反应产物里有大量过量的丙烯，为提高环氧化效率和减少PO的精制负荷，要求将反应产物中的丙烯进行循环利用，且循环丙烯需要较高的纯度，脱除必要的杂质，同时避免惰性组分在循环系统中累积。

文献CN1505616A公开了一种环氧丙烷的制备方法，包括使丙烯与氢过氧化枯烯在催化剂存在下反应得到环氧丙烷的步骤，和使上述反应步骤得到的反应混合物进行蒸馏并从蒸馏塔顶回收未反应的丙烯的步骤，其中蒸馏塔的塔釜温度设为200℃或更低。该方法中，塔釜出粗PO产品，塔顶出丙烯。由于PO具有热敏性，一般工业生产控制塔釜温度不高于130℃，即限定了精馏塔的操作压力，造成塔顶操作温度低于40℃以下，无法采用常规的冷却水做冷剂，需使用大量更低温度的冷剂进行丙烯的冷凝回收，造成工业操作的困难，能耗高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术存在能耗高的问题，提供一种新的丙烯回收设备。该设备具有能耗低，丙烯回收率高，丙烷脱除彻底，环氧丙烷产品收率高，设备投资省，流程简单，工业化实施性强的特点。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种丙烯回收设备，包括：

闪蒸罐，用于对含α,α-二甲基苄醇、异丙苯、环氧丙烷、丙烯和丙烷的原料进行分离，从而在罐顶得到第一轻组分物流，在罐底得到第一重组分物流；所述闪蒸罐的入口与原料管道相连，罐顶出口与第一轻组分物流管道相连，罐底出口与第一重组分物流管道相连；

高压丙烯回收塔，用于接受来自所述闪蒸罐罐顶的第一轻组分物流，从而在塔顶得到第二轻组分物流，在塔釜得到含环氧丙烷的第二重组分物流并将其排出；所述高压丙烯回收塔的入口与第一轻组分物流管道相连，塔顶出口与第二轻组分物流管道相连，塔釜出口与第二重组分物流管道相连；所述第二轻组分物流管道与第一管道相通，用于分流一部分第二轻组分物流；

低压丙烯回收塔，用于接受来自所述闪蒸罐罐底的第一重组分物流，从而在塔顶得到第三轻组分物流，在塔釜得到含环氧丙烷的第三重组分物流并将其排出；所述低压丙烯回收塔的入口与第一重组分物流管道相连，塔顶出口与第三轻组分物流管道相连，塔釜出口与第三重组分物流管道相连；

脱丙烷塔，用于接受来自所述第二轻组分物流的分流部分，并对其进行分离，从而在塔顶得到第四轻组分物流，在塔釜得到含丙烷的第四重组分物流并将其排出；所述脱丙烷塔的入口与第一管道相连，塔顶出口与第四轻组分物流管道相连，塔釜出口与第四重组分物流管道相连；

第二轻组分物流管道、第三轻组分物流管道和第四轻组分物流管道，用以回收丙烯。

上述技术方案中，优选地，所述高压丙烯回收塔的操作压力以表压计为0.1～1.0MPa，所述低压丙烯回收塔的操作压力以表压计为0.1～0.3MPa。更优选地，所述高压丙烯回收塔的操作压力以表压计为0.5～0.9MPa，所述低压丙烯回收塔的操作压力以表压计为0.15～0.25MPa。

上述技术方案中，优选地，所述含α,α-二甲基苄醇、异丙苯、环氧丙烷、丙烯和丙烷的原料为丙烯与过氧化氢异丙苯反应后的产物。更优选地，所述含α,α-二甲基苄醇、异丙苯、环氧丙烷、丙烯和丙烷的原料中，以重量百分比计，α,α-二甲基苄醇的含量为19～50％，异丙苯的含量为10～70％，环氧丙烷的含量为5～20％，丙烯的含量为5～60％，丙烷的含量为0～10％。

上述技术方案中，优选地，所述高压丙烯回收塔塔顶操作温度为-30～20℃，塔釜操作温度为45～120℃，理论塔板数为10～50。

上述技术方案中，优选地，所述低压丙烯回收塔塔顶操作温度为-30～-16℃，塔釜操作温度为85～120℃，理论塔板数为10～50。

上述技术方案中，优选地，闪蒸罐的操作温度为10～120℃，操作压力以表压计为0.1～5.0MPa。

上述技术方案中，优选地，脱丙烷塔操作压力以表压计为1.5～2.5MPa，塔顶操作温度为40～65℃，塔釜操作温度为40～65℃，理论塔板数为10～80。

上述技术方案中，优选地，所述第二轻组分物流进入脱丙烷塔的分流部分是所述第二轻组分物流重量的0.1～0.5。

本发明采用含闪蒸罐、高压丙烯回收塔、低压丙烯回收塔和脱丙烷塔的丙烯回收精制设备，液相环氧丙烷反应产物首先通过闪蒸罐进行初步的分离，绝大部分的丙烯闪蒸成气相。闪蒸得到的含少量环氧丙烷的丙烯气相送入高压丙烯回收塔进行精制，塔顶得到高纯度的丙烯(原料中50～98重量％的丙烯在此得到回收)，塔釜得到环氧丙烷重组分。由于高压丙烯回收塔塔釜不含异丙苯和DMBA，在控制塔釜温度不超过120℃情况下，可以将塔压提高，使得塔顶可以使用较高温度的冷剂来冷凝高纯度丙烯。同时，从塔顶回收的丙烯中分出一部分送入脱丙烷塔分离，以脱除新鲜丙烯带入反应循环系统的丙烷杂质。闪蒸罐底的液相反应产物还剩少量的丙烯需回收利用，因此送入低压丙烯回收塔继续进行精制。采用本发明设备，原料中50～98重量％的丙烯通过闪蒸罐和高压丙烯回收塔得到了回收，减少了低压丙烯回收塔的进料量。因此，高压丙烯回收塔塔顶采取常规的冷却水作冷剂进行丙烯的冷凝回收即可，只有低压丙烯回收塔塔顶需采用更低温度的冷剂。与现有技术相比，可减少能耗达55％。此外，采用本发明设备，保证了丙烯与过氧化氢异丙苯环氧化反应中未反应完全的丙烯和环氧丙烷产品的分离，并且脱除了原料丙烯中带进系统的惰性组分丙烷，回收的丙烯可循环回丙烯环氧化反应系统做反应原料，既保证了丙烯的收率(可达99.9％)，同时保证了循环丙烯的纯度要求(可达95％)和PO产品的收率(可达99.9％)，流程简单，设备投资省，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明设备示意图。

图1中，1为闪蒸罐，2为高压丙烯回收塔，3为脱丙烷塔，4为低压丙烯回收塔，5为原料管道，6为第一轻组分物流管道(其中为闪蒸罐罐顶气相产物，主要含丙烯、丙烷和环氧丙烷)，7为第一重组分物流管道(其中为闪蒸罐罐底液相产物，主要含α,α-二甲基苄醇、异丙苯、环氧丙烷和丙烯)，8为第二轻组分物流管道(其中为高压丙烯回收塔塔顶物流，主要含丙烯和丙烷)，9为第二重组分物流管道(其中为高压丙烯回收塔塔釜物流，含环氧丙烷)，10为第四轻组分物流管道(其中为脱丙烷塔塔顶回收丙烯)，11为第四重组分物流管道(其中为脱丙烷塔塔釜丙烷物流)，12为第三轻组分物流管道(其中为低压丙烯回收塔塔顶回收丙烯)，13为第三重组分物流管道(其中为低压丙烯回收塔塔釜物流，主要含α,α-二甲基苄醇、异丙苯、环氧丙烷，原料中10～90的PO在此分离)，14为第一管道(其中为高压丙烯回收塔塔顶物流中进入脱丙烷塔的分流部分)，15为回收丙烯物流管道。

图1中，来自环氧化反应系统的含α,α-二甲基苄醇、异丙苯、环氧丙烷、丙烯和丙烷的原料经管道5首先送入闪蒸罐1进行分离，闪蒸罐顶得到的气相产物经管道6送入高压丙烯回收塔2精制，闪蒸罐底得到的液相产物经管道7送入低压丙烯回收塔4精制。高压丙烯回收塔2塔顶物流分成两部分，小部分物流经管道14(占第二轻组分物流重量的0.1～0.5)进入脱丙烷塔3进行精制。脱丙烷塔3塔顶得到丙烯，塔釜脱除丙烷。高压丙烯回收塔2塔釜得到的物流和低压丙烯回收塔4塔釜得到的物流为粗环氧丙烷，送入后续的分离系统。高压丙烯回收塔2塔顶物流除去进入脱丙烷塔的分流部分、低压丙烯回收塔塔顶物流、以及脱丙烷塔塔顶物流，即为回收的丙烯物流，可送回环氧化反应系统参与反应。其中，各塔的塔顶冷凝器都省略未画。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

如图1所示，以10万吨/年的PO装置为例，含α,α-二甲基苄醇、异丙苯、环氧丙烷、丙烯和丙烷的原料经管道5进入闪蒸罐1，罐顶得到第一轻组分物流，罐底得到第一重组分物流。所述第一轻组分物流进入高压丙烯回收塔2，分离后，塔顶得到第二轻组分物流，塔釜得到第二重组分物流；所述第二重组分物流外排。所述第一重组分物流进入低压丙烯回收塔4，分离后，塔顶得到第三轻组分物流，塔釜得到第三重组分物流；所述第三重组分物流外排。所述第二轻组分物流分为两部分，其中的一部分经管道14进入脱丙烷塔3，分离后，塔顶得到第四轻组分物流，塔釜得到含丙烷的第四重组分物流；所述第四重组分物流外排。所述第二轻组分物流中除去进入脱丙烷塔的部分、所述第三轻组分物流、以及所述第四轻组分物流，即为回收的丙烯物流。管道9中的第二重组分物流和管道13中的第三重组分物流为粗PO，送入后续的分离系统。

其中，原料中，以重量百分比计，α,α-二甲基苄醇的含量为26％，异丙苯的含量为6％，环氧丙烷的含量为10％，丙烯的含量为55％，丙烷的含量为3％。

闪蒸罐的操作条件为：操作压力为1.0MPa，塔顶操作温度为58℃。

高压丙烯回收塔的操作条件为：操作压力为0.9MPa，塔顶操作温度为19℃，塔釜操作温度为116℃，理论塔板数为30块。

低压丙烯回收塔的操作条件为：操作压力为0.3MPa，塔顶操作温度为-12℃，塔釜操作温度为120℃，理论塔板数为30块。

脱丙烷塔的操作条件为：操作压力为2.0MPa，塔顶操作温度为51℃，塔釜操作温度为55℃，理论塔板数为50块。

进入脱丙烷塔的物流14是高压丙烯回收塔塔顶物流8重量的10％。

结果为：高压丙烯回收塔塔顶采取温度为9℃的冷冻水774吨/小时(按10℃温差计算)作冷剂进行丙烯的冷凝回收，低压丙烯回收塔塔顶采用温度为-20℃的冷剂28.3吨/小时(按8℃温差计算)。

丙烯的收率为99.9％，回收丙烯的纯度为95％，PO产品的收率为99.9％。其中高压丙烯回收塔回收总丙烯82％。

【实施例2】

同【实施例1】，只是原料和操作条件改变。

原料中，以重量百分比计，α,α-二甲基苄醇的含量为26％，异丙苯的含量为21.5％，环氧丙烷的含量为10.5％，丙烯的含量为39％，丙烷的含量为2％。

闪蒸罐的操作条件为：操作压力为2.0MPa，塔顶操作温度为93℃。

高压丙烯回收塔的操作条件为：操作压力为0.9MPa，塔顶操作温度为19℃，塔釜操作温度为120℃，理论塔板数为25块。

低压丙烯回收塔的操作条件为：操作压力为0.3MPa，塔顶操作温度为-12℃，塔釜操作温度为120℃，理论塔板数为30块。

脱丙烷塔的操作条件为：操作压力为2.0MPa，塔顶操作温度为50℃，塔釜操作温度为55℃，理论塔板数为50块。

进入脱丙烷塔的物流14是高压丙烯回收塔塔顶物流8重量的25％。

结果为：高压丙烯回收塔塔顶采取温度为9℃的冷冻水404吨/小时(按10℃温差计算)作冷剂进行丙烯的冷凝回收，低压丙烯回收塔塔顶采用温度为-20℃的冷剂32.6吨/小时(按8℃温差计算)。

丙烯的收率为99.9％，回收丙烯的纯度为95％，PO产品的收率为99.9％。其中高压丙烯回收塔回收总丙烯55％。

【比较例1】

同【实施例1】的原料进入一个蒸馏塔，从蒸馏塔顶回收未反应的丙烯，塔釜出粗PO产品。

蒸馏塔的操作条件为：操作压力为0.3MPa，塔顶操作温度为-12℃，塔釜操作温度为120℃，理论塔板数为30块。

结果为：塔顶采用温度为-20℃的冷剂92.5吨/小时。

Claims (7)

1.一种丙烯回收方法，其特征在于所述方法中所采用的丙烯回收设备包括：

闪蒸罐，用于对含α,α-二甲基苄醇、异丙苯、环氧丙烷、丙烯和丙烷的原料进行分离，从而在罐顶得到第一轻组分物流，在罐底得到第一重组分物流；所述闪蒸罐的入口与原料管道相连，罐顶出口与第一轻组分物流管道相连，罐底出口与第一重组分物流管道相连；

高压丙烯回收塔，用于接受来自所述闪蒸罐罐顶的第一轻组分物流，从而在塔顶得到第二轻组分物流，在塔釜得到含环氧丙烷的第二重组分物流并将其排出；所述高压丙烯回收塔的入口与第一轻组分物流管道相连，塔顶出口与第二轻组分物流管道相连，塔釜出口与第二重组分物流管道相连；所述第二轻组分物流管道与第一管道相通，用于分流一部分第二轻组分物流；

低压丙烯回收塔，用于接受来自所述闪蒸罐罐底的第一重组分物流，从而在塔顶得到第三轻组分物流，在塔釜得到含环氧丙烷的第三重组分物流并将其排出；所述低压丙烯回收塔的入口与第一重组分物流管道相连，塔顶出口与第三轻组分物流管道相连，塔釜出口与第三重组分物流管道相连；

脱丙烷塔，用于接受来自所述第二轻组分物流的分流部分，并对其进行分离，从而在塔顶得到第四轻组分物流，在塔釜得到含丙烷的第四重组分物流并将其排出；所述脱丙烷塔的入口与第一管道相连，塔顶出口与第四轻组分物流管道相连，塔釜出口与第四重组分物流管道相连；

第二轻组分物流管道、第三轻组分物流管道和第四轻组分物流管道，用以回收丙烯；

其中所述高压丙烯回收塔的操作压力以表压计为0.1～1.0MPa，塔顶操作温度为-30～20℃，塔釜操作温度为45～120℃，理论塔板数为10～50；

其中所述低压丙烯回收塔的操作压力以表压计为0.1～0.3MPa，塔顶操作温度为-30～-16℃，塔釜操作温度为85～120℃，理论塔板数为10～50。

2.根据权利要求1所述丙烯回收方法，其特征在于所述高压丙烯回收塔的操作压力以表压计为0.5～0.9MPa，所述低压丙烯回收塔的操作压力以表压计为0.15～0.25MPa。

3.根据权利要求1所述丙烯回收方法，其特征在于所述含α,α-二甲基苄醇、异丙苯、环氧丙烷、丙烯和丙烷的原料为丙烯与过氧化氢异丙苯反应后的产物。

4.根据权利要求3所述丙烯回收方法，其特征在于所述含α,α-二甲基苄醇、异丙苯、环氧丙烷、丙烯和丙烷的原料中，以重量百分比计，α,α-二甲基苄醇的含量为19～50％，异丙苯的含量为10～70％，环氧丙烷的含量为5～20％，丙烯的含量为5～60％，丙烷的含量为0～10％。

5.根据权利要求1所述丙烯回收方法，其特征在于闪蒸罐的操作温度为10～120℃，操作压力以表压计为0.1～5.0MPa。

6.根据权利要求1所述丙烯回收方法，其特征在于脱丙烷塔操作压力以表压计为1.5～2.5MPa，塔顶操作温度为40～65℃，塔釜操作温度为40～65℃，理论塔板数为10～80。

7.根据权利要求1所述丙烯回收方法，其特征在于所述第二轻组分物流进入脱丙烷塔的分流部分是所述第二轻组分物流重量的0.1～0.5。