CN105924338B - 丁醇尾气回收工艺与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的丁醇尾气回收工艺与系统，其中，回收系统包括：第一压缩机、丁醛精馏塔、干燥装置、换热器、第一气液分离罐、丙烷精馏塔、丙烯精馏塔、第二气液分离罐。本发明的丁醇尾气回收工艺包括：压缩丁醇尾气；对压缩后的丁醇尾气精馏；利用干燥装置使脱除丁醛后的丁醇尾气脱除水与二氧化碳；使脱除水与二氧化碳后的丁醇尾气冷却降温，形成气液混合物；使气液混合物中的气相、液相分离；对气液混合物分离出的液相精馏，产出丙烷与包含丙烯的气相；对包含丙烯的气相精馏；用于使丙烯精馏塔产出的气相冷却降温，形成气液混合物，并分离气液混合物中液相、气相，产出丙烯。本发明的技术方案结构简单、效率较高，可以很好的处理丁醇尾气。
Description
技术领域
本发明涉及化工尾气的回收利用，特别是涉及一种丁醇尾气回收工艺与系统。
背景技术
通常化工厂生产丁醇采用羰基合成反应。羰基合成反应过程中为了防止丙烷等惰性组分的累积，需要从系统的循环回路中连续排放出一部分尾气。通常这部分尾气的来源包括羰基合成反应器、丙烯吸收塔、丁醛稳定塔和粗丁醇收集槽。尾气中含有价值较高的可利用的丙烯和丙烷，而丙烯和丙烷均为极其重要的化工原料。目前这部分丁醇尾气主要排至火炬直接燃烧，一方面造成了资源的浪费，另一方面造成了环境污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种效率较高的，可以很好的处理丁醇尾气的丁醇尾气回收工艺与系统。
本发明的丁醇尾气回收系统，包括：
用于压缩丁醇尾气的第一压缩机；
用于对压缩后的丁醇尾气精馏，使丁醇尾气脱除丁醛并产出丁醛的丁醛精馏塔，与所述第一压缩机通过管路连接；
用于使脱除丁醛后的丁醇尾气脱除水与二氧化碳的干燥装置，与所述丁醛精馏塔通过管路连接；
用于使脱除水与二氧化碳后的丁醇尾气冷却降温，形成第一气液混合物的换热器，与干燥装置通过管路连接；
用于使第一气液混合物中的气相、液相分离的第一气液分离罐，与换热器通过管路连接；
用于对第一气液混合物分离出的液相精馏，产出丙烷与包含丙烯的气相的丙烷精馏塔，与第一气液分离罐通过管路连接；
用于对所述丙烷精馏塔精馏产生的包含丙烯的气相精馏的丙烯精馏塔，与丙烷精馏塔通过管路连接；
用于使丙烯精馏塔产出的气相冷却降温，形成第二气液混合物，并分离气液混合物中液相、气相的第二气液分离罐。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，还包括用于向所述换热器提供冷量的混合冷剂制冷系统，所述混合冷剂制冷系统沿混合冷剂流动方向依次包括用于对混合冷剂压缩的混合冷剂压缩机、水冷器，所述水冷器通过第一管路连通节流阀，所述节流阀通过回流管路连接混合冷剂缓冲罐，混合冷剂缓冲罐连通混合冷剂压缩机的入口，所述混合冷剂在混合冷剂压缩机与混合冷剂缓冲罐之间循环，第一管路经过丙烷精馏塔的塔底再沸器，回流管路经过丙烯精馏塔的塔顶冷凝器以及换热器，第一管路中的混合冷剂在丙烷精馏塔的塔底再沸器中提供热量，回流管路中的混合冷剂在丙烯精馏塔的塔顶冷凝器以及换热器中提供冷量。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，还包括用于向所述换热器提供冷量的透平膨胀机。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，干燥装置包括：
第一干燥器、第二干燥器，第一干燥器、第二干燥器分别与所述丁醛精馏塔通过管路连接，以使脱除丁醛后的丁醇尾气脱除水与二氧化碳；
热冲洗管路，一端通过第二管路连接于第一气液分离罐的气体出口，另一端分别连接第一干燥器、第二干燥器的热吹气进口，热冲洗管路上设置有加热器；
冷吹管路，一端通过第二管路连接于第一气液分离罐的气体出口，另一端分别连接第一干燥器、第二干燥器的冷吹气进口；
排气管路，一端分别与第一干燥器的再生气出口、第二干燥器的再生气出口连通，另一端连接分离器，以使排出的再生气经过分离器分离后排至燃烧系统。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，第二管路的一端连接于第一气液分离罐的气体出口，第二管路的另一端分别与热冲洗管路、冷吹管路连接，第二管路上设置有膨胀机或混合冷却剂制冷系统，第二管路经过换热器，以使第一气液分离罐分离出的气相经膨胀机或混合冷却剂制冷系统制冷后，在换热器内提供冷量后进入热冲洗管路或冷吹管路。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，丙烯精馏塔的底部设置有流体出口，通过第三管路连接丙烷精馏塔的上部进口，以使丙烯精馏塔的塔底釜液通过第三管路返回丙烷精馏塔提纯。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，第二气液分离罐的顶部的气体出口与排尾气管路连通，所述排尾气管路经过换热器，以使所述排尾气管路中的由第二气液分离罐排出的气体冷却。
本发明的丁醇尾气回收工艺，包括：
压缩丁醇尾气；
对压缩后的丁醇尾气精馏，使丁醇尾气脱除丁醛并产出丁醛；
利用干燥装置使脱除丁醛后的丁醇尾气脱除水与二氧化碳；
使脱除水与二氧化碳后的丁醇尾气冷却降温，形成第一气液混合物；
使第一气液混合物中的气相、液相分离；
对第一气液混合物分离出的液相精馏，产出丙烷与包含丙烯的气相；
对包含丙烯的气相精馏；
用于使丙烯精馏塔产出的气相冷却降温，形成第二气液混合物，并分离第二气液混合物中液相、气相，产出丙烯。
本发明的丁醇尾气回收工艺，其中，所述对包含丙烯的气相精馏包括：从丙烯精馏塔塔顶获取纯度为98％的丙烯产品，经泵增压后进入丙烯储罐储存，丙烯精馏塔的塔底釜液返回丙烷精馏塔提纯。
本发明的丁醇尾气回收工艺，其中，所述使第一气液混合物中的气相、液相分离包括：将气液混合物分离出的气相复温后经膨胀机膨胀制冷，然后在换热器内提供冷量后进入热冲洗管路或冷吹管路，作为干燥装置的再生气。
本发明的技术方案结构简单、效率较高，可以很好的处理丁醇尾气。
附图说明
图1为本发明的丁醇尾气回收系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的丁醇尾气回收系统，包括：
用于压缩丁醇尾气的第一压缩机C1；
用于对压缩后的丁醇尾气精馏，使丁醇尾气脱除丁醛并产出丁醛的丁醛精馏塔V1，与第一压缩机通过管路连接；
用于使脱除丁醛后的丁醇尾气脱除水与二氧化碳的干燥装置V2，与丁醛精馏塔通过管路连接；
用于使脱除水与二氧化碳后的丁醇尾气冷却降温，形成第一气液混合物的换热器E1，与干燥装置V2通过管路连接；
用于使第一气液混合物中的气相、液相分离的第一气液分离罐V3，与换热器E1通过管路连接；
用于对第一气液混合物分离出的液相精馏，产出丙烷与包含丙烯的气相的丙烷精馏塔V4，与第一气液分离罐V3通过管路连接；
用于对丙烷精馏塔精馏产生的包含丙烯的气相精馏的丙烯精馏塔V5，与丙烷精馏塔V4通过管路连接；
用于使丙烯精馏塔产出的气相冷却降温，形成第二气液混合物，并分离气液混合物中液相、气相的第二气液分离罐V6。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，还包括用于向换热器提供冷量的混合冷剂制冷系统，混合冷剂制冷系统沿混合冷剂流动方向依次包括用于对混合冷剂压缩的混合冷剂压缩机、水冷器，水冷器通过第一管路连通节流阀，节流阀通过回流管路连接混合冷剂缓冲罐，混合冷剂缓冲罐连通混合冷剂压缩机的入口，混合冷剂在混合冷剂压缩机与混合冷剂缓冲罐之间循环，第一管路经过丙烷精馏塔V4的塔底再沸器，回流管路经过丙烯精馏塔V5的塔顶冷凝器以及换热器E1，第一管路中的混合冷剂在丙烷精馏塔的塔底再沸器中提供热量，回流管路中的混合冷剂在丙烯精馏塔的塔顶冷凝器以及换热器中提供冷量。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，还包括用于向换热器E1提供冷量的透平膨胀机。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，干燥装置V2包括：
第一干燥器、第二干燥器，第一干燥器、第二干燥器分别与丁醛精馏塔V1通过管路连接，以使脱除丁醛后的丁醇尾气脱除水与二氧化碳；
热冲洗管路，一端通过第二管路连接于第一气液分离罐的气体出口，另一端分别连接第一干燥器、第二干燥器的热吹气进口，热冲洗管路上设置有加热器；
冷吹管路，一端通过第二管路连接于第一气液分离罐的气体出口，另一端分别连接第一干燥器、第二干燥器的冷吹气进口；
排气管路，一端分别与第一干燥器的再生气出口、第二干燥器的再生气出口连通，另一端连接分离器，以使排出的再生气经过分离器分离后排至燃烧系统。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，第二管路的一端连接于第一气液分离罐V3的气体出口，第二管路的另一端分别与热冲洗管路、冷吹管路连接，第二管路上设置有膨胀机T1，第二管路经过换热器E1，以使第一气液分离罐V3分离出的气相经膨胀机T1制冷后，在换热器E1内提供冷量后进入热冲洗管路或冷吹管路。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，丙烯精馏塔V5的底部设置有流体出口，通过第三管路连接丙烷精馏塔V4的上部进口，以使丙烯精馏塔的塔底釜液通过第三管路返回丙烷精馏塔提纯。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，第二气液分离罐V6的顶部的气体出口与排尾气管路连通，排尾气管路经过换热器E1，以使排尾气管路中的由第二气液分离罐排出的气体冷却。
本发明的丁醇尾气回收系统的其他实施例中，还包括用于向换热器提供冷量的透平膨胀机。
本发明的丁醇尾气回收系统的其他实施例中，第二管路上设置有混合冷却剂制冷系统，第二管路经过换热器，以使第一气液分离罐分离出的气相经混合冷却剂制冷系统制冷后，在换热器内提供冷量后进入热冲洗管路或冷吹管路。
本发明的丁醇尾气回收工艺，包括：
压缩丁醇尾气；
对压缩后的丁醇尾气精馏，使丁醇尾气脱除丁醛并产出丁醛；
利用干燥装置使脱除丁醛后的丁醇尾气脱除水与二氧化碳；
使脱除水与二氧化碳后的丁醇尾气冷却降温，形成第一气液混合物；
使第一气液混合物中的气相、液相分离；
对第一气液混合物分离出的液相精馏，产出丙烷与包含丙烯的气相；
对包含丙烯的气相精馏；
用于使丙烯精馏塔产出的气相冷却降温，形成第二气液混合物，并分离第二气液混合物中液相、气相，产出丙烯。
本发明的丁醇尾气回收工艺，其中，所述对包含丙烯的气相精馏包括：从丙烯精馏塔塔顶获取纯度为98％的丙烯产品，经泵增压后进入丙烯储罐储存，丙烯精馏塔的塔底釜液返回丙烷精馏塔提纯。
本发明的丁醇尾气回收工艺，其中，所述使第一气液混合物中的气相、液相分离包括：将气液混合物分离出的气相复温后经膨胀机膨胀制冷，然后在换热器内提供冷量后进入热冲洗管路或冷吹管路，作为干燥装置的再生气。
本发明的技术方案结构简单、效率较高，可以很好的处理丁醇尾气。
本发明的技术方案，其中，本发明的丁醇尾气回收工艺，包括将丁醇尾气进行升压，对升压后的气体进行丁醛脱除，得到正丁醛、异丁醛产品；然后对丁醛脱除后的气体进行脱水及脱碳，对脱水脱碳后的气体进入换热器进行降温冷却，冷却后的气相组分进入换热器复温后进行膨胀制冷，再进入换热器回收冷量后排出系统；液相则是以丙烯和丙烷为主，减压后进入丙烷精馏塔V4，在丙烷精馏塔V4中以丙烷为主要组分的产品从塔底抽出，经泵增压后进入丙烷储罐储存。丙烷精馏塔V4的塔顶气相进入丙烯精馏塔V5，丙烯精馏塔V5采用部分回流、部分抽出的方式从塔顶获取纯度为98％的丙烯产品，经泵增压后进入丙烯储罐储存，而塔底釜液通过泵返回丙烷精馏塔V4继续提纯。
本发明的技术方案的优点是：能耗低、操作简单、无吸收剂的消耗。
本发明的丁醇尾气回收系统，其中，混合冷剂制冷系统可以由氮膨胀制冷循环系统替代。
本发明的技术方案选用低温精馏分离方案回收丁醇尾气中的丙烯、丙烷及丁醛。有效保证了系统安全、连续、低能耗运行。相对于传统的吸收解析工艺，本发明的技术方案能耗低、操作简单、无吸收剂的消耗。传统的吸收解析工艺需要用吸收剂将丙烷、丙烯吸收下来，然后用蒸汽解析，精馏塔再沸热源采用中压蒸汽。而本发明的技术方案的低温精馏的再沸热源可以使用常温原料气，从而节约了大量的蒸汽。
本发明的技术方案不需要吸附剂，从而在运行期间，减少了吸收剂的补充费用和大修时吸附剂的排放费用。
本发明的丁醇尾气回收工艺的具体实施例：
来自丙烯吸收塔和丁醇稳定塔的丁醇尾气进入缓冲罐充分混合后进入第一压缩机C1，将压力提升至1.5MPa，并冷却至40℃。增压后的混合气与羰基合成反应器排放气混合，进入丁醛精馏塔V1。
第一压缩机C1为电机驱动的往复式压缩机，共两台，一用一备。混合后的丁醇尾气进入丁醛精馏塔V1，在丁醛精馏塔V1内实现丁醛同其他组分的分离，塔底得到正丁醛、异丁醛产品，送往丁醇装置，塔底气相进行干燥脱水工序。经本工序后丁醇尾气中的丁醛摩尔含量≤100ppm。
干燥装置V2由两台干燥器、一台加热器、一台冷却器、一台分离器组成。一干燥器吸附，另一台干燥器再生，两塔交替进行。再生分加热和冷却两个步骤，经干燥后的气体露点低于-70℃。
干燥装置V2的等压干燥过程如下：
混合气(即脱除丁醛后的丁醇尾气)首先进入第一干燥器，其中装填的干燥剂将混合气中的水分吸附下来，以满足后续液化分离系统的运行要求。与此同时，第二干燥器处于再生过程。
干燥塔的再生过程包括加热再生和吹冷两个步骤。在加热再生过程中，第一气液分离罐分离出的气相经加热器升温后冲洗需要再生的第二干燥塔，使吸附剂升温，其中的水分得以解吸出来，解吸气经冷却和分液后排放至燃烧系统。在吹冷过程中，再生气体直接去处于再生状态的第二干燥塔，将第二干燥塔温度降至常温。此时第二塔完成了再生过程。
待第一塔吸附过程结束后，两塔进行切换，如此循环。
干燥好的混合气温度约40℃，压力约1.45MPa，进入冷箱，经过换热器E1，温度降低至一定温度出换热器E1，进入第一气液分离罐V3。
第一气液分离罐V3分离的气相是以氮氢气为主的轻组分，复温后进入膨胀机T1膨胀制冷，最终提供冷量后出换热器E1，作为干燥装置V2的再生气；液相则是以丙烯和丙烷为主，减压后进入丙烷精馏塔V4，在丙烷精馏塔V4中以丙烷为主要组分的丙烷从塔底抽出，经泵增压后进入丙烷储罐储存。塔顶气相进入丙烯精馏塔V5，丙烯精馏塔V5采用部分回流，部分抽出的方式从塔顶获取纯度为96.6％的丙烯产品，塔底釜液通过泵返回丙烷精馏塔V4继续提纯。
本系统冷量除第一气液分离罐V3分离的气相膨胀提供外，还采用了闭式的混合冷剂制冷系统。混合冷剂制冷系统中的制冷剂主要由乙烯、丙烯按照一定比例混合而成。制冷流程如下：
混合工质压力约0.04MPa，经过混合冷剂压缩机先压缩至2.0MPa左右，水冷后为丙烷精馏塔V4提供再沸，再沸后的混合冷剂被液化，经节流减压后为丙烯精馏塔V5的塔顶冷凝器提供冷量，最终至换热器E1复温出冷箱，回到混合冷剂缓冲罐，完成整个制冷循环。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种丁醇尾气回收装置，其特征在于，包括：
用于压缩丁醇尾气的第一压缩机；
用于对压缩后的丁醇尾气精馏，使丁醇尾气脱除丁醛并产出丁醛的丁醛精馏塔，与所述第一压缩机通过管路连接；
用于使脱除丁醛后的丁醇尾气脱除水与二氧化碳的干燥装置，与所述丁醛精馏塔通过管路连接；
用于使脱除水与二氧化碳后的丁醇尾气冷却降温，形成第一气液混合物的换热器，与干燥装置通过管路连接；
用于使第一气液混合物中的气相、液相分离的第一气液分离罐，与换热器通过管路连接；
用于对第一气液混合物分离出的液相精馏，产出丙烷与包含丙烯的气相的丙烷精馏塔，与第一气液分离罐通过管路连接；
用于对所述丙烷精馏塔精馏产生的包含丙烯的气相精馏的丙烯精馏塔，与丙烷精馏塔通过管路连接；
用于使丙烯精馏塔产出的气相冷却降温，形成第二气液混合物，并分离气液混合物中液相、气相的第二气液分离罐；干燥装置包括：
第一干燥器、第二干燥器，第一干燥器、第二干燥器分别与所述丁醛精馏塔通过管路连接，以使脱除丁醛后的丁醇尾气脱除水与二氧化碳；
热冲洗管路，一端通过第二管路连接于第一气液分离罐的气体出口，另一端分别连接第一干燥器、第二干燥器的热吹气进口，热冲洗管路上设置有加热器；
冷吹管路，一端通过第二管路连接于第一气液分离罐的气体出口，另一端分别连接第一干燥器、第二干燥器的冷吹气进口；
排气管路，一端分别与第一干燥器的再生气出口、第二干燥器的再生气出口连通，另一端连接分离器，以使排出的再生气经过分离器分离后排至燃烧装置，
还包括用于向所述换热器提供冷量的透平膨胀机，第二管路的一端连接于第一气液分离罐的气体出口，第二管路的另一端分别与热冲洗管路、冷吹管路连接，第二管路上设置有膨胀机或混合冷却剂制冷装置，第二管路经过换热器，以使第一气液分离罐分离出的气相经膨胀机或混合冷却剂制冷装置制冷后，在换热器内提供冷量后进入热冲洗管路或冷吹管路，第二气液分离罐的顶部的气体出口与排尾气管路连通，所述排尾气管路经过换热器，以使所述排尾气管路中的由第二气液分离罐排出的气体冷却。
2.如权利要求1所述的丁醇尾气回收装置，其特征在于，丙烯精馏塔的底部设置有流体出口，通过第三管路连接丙烷精馏塔的上部进口，以使丙烯精馏塔的塔底釜液通过第三管路返回丙烷精馏塔提纯。
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