CN105949023B

CN105949023B - 一种高纯异丁烷生产工艺

Info

Publication number: CN105949023B
Application number: CN201610317839.7A
Authority: CN
Inventors: 刘永明; 刘宝林; 李进杰; 崔建国; 郭强胜; 柴铮杰
Original assignee: Luoyang Refining & Chemical Company Ltd By Share Ltd
Current assignee: Luoyang Refining & Chemical Company Ltd By Share Ltd
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2019-04-02
Anticipated expiration: 2036-05-16
Also published as: CN105949023A

Abstract

一种涉及制冷和聚乙烯行业领域的高纯异丁烷生产工艺，所述工艺采用了无碱脱硫醇组合的技术，以及固体吸附脱水法并串级链接的深度脱水法，因此所述工艺能够真正做到在脱硫时的无碱脱臭和不产生会导致二次污染的碱渣，从而有效的确保了生产出的高纯异丁烷产品中硫含量和微量水含量的指标都能够明显的优于现有的高纯异丁烷产品。

Description

一种高纯异丁烷生产工艺

技术领域

本发明涉及制冷和聚乙烯行业领域，尤其是涉及一种制备高纯异丁烷的生产工艺。

背景技术

公知的，高纯异丁烷主要应用于制冷和聚乙烯行业，其是一种具有广泛用途的有机原料，由于能够有效替代对大气臭氧层具有破坏作用的氟利昂，并且其还是一种优良的溶剂，因此其在制冷和聚乙烯行业具有广阔的市场前景和良好的经济效益；目前，现有的执行GB/T 19465的高纯异丁烷在生产制备时，一般均是先由液化石油气中分馏出丁烷，再由丁烷精馏分离生产出正丁烷、异丁烷，然后再对异丁烷进行提馏分离，脱出丙烷，从而制得精制异丁烷，最后，再进一步对精制异丁烷进行脱水，从而获得高纯异丁烷，然而，由于现行的相关质量指标中对高纯异丁烷中的不饱和烃、碳五及碳五以上重组分、碳三及碳三以上轻组分均没有做出明确要求，且根据化学工业出版社出版的，由任建纲主编的《环保型制冷剂》中提到的标准要求，现有制冷剂异丁烷中的主要组分异丁烷的含量为≥99.5%，水的质量分数为≤0.002%（wt），气相中的一氧化碳、二氧化碳等不凝气体的体积分数为≤1.5%即合格，当用于聚乙烯行业时，则要求气相中的一氧化碳、二氧化碳等不凝气体的含量为≤7㎎/m³，因此，随着行业发展，在应用方对异丁烷纯度质量越来越高的需求下，现有的高纯异丁烷的生产工艺已经渐渐不能满足市场上对高纯异丁烷的质量要求了。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种高纯异丁烷生产工艺，所述的工艺能够有效提高异丁烷的纯度，从而达到满足市场上对异丁烷高纯度的质量需求的目的。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种高纯异丁烷生产工艺，所述的工艺步骤如下：

a、对原料液化石油气进行脱无机硫，要求将原料中的无机硫含量降至0.5ug/mL以下；

b、将脱无机硫后的原料送入脱丙烷塔进行冷凝以脱除碳三及碳三以下轻组分；

c、将脱丙烷塔塔底的原料送入脱异丁烷塔以分离出异丁烷产品；

d、先对脱异丁烷塔塔顶分离出的异丁烷进行冷凝，然后再将冷凝后的异丁烷产品送入脱水罐进行脱水，要求将异丁烷中水的质量分数降至0.0015%（wt）以下；

e、对脱水后的异丁烷进行脱有机硫，要求将异丁烷中的硫含量降至0.5ug/mL以下；

f、将脱有机硫后的异丁烷送入加氢系统原料缓冲罐并加压，使异丁烷与氢气混合，并将与氢气混合后的异丁烷送入加氢反应预热器进行预热，然后再将预热后的异丁烷送入加氢反应器进行反应以完全去除不饱和烃；

g、将反应后的异丁烷送入解吸塔以进一步去除碳三及碳三以下轻组分，并同时去除不凝气，要求使解吸塔塔底内的异丁烷中不凝气的含量降至5㎎/m³以下，碳三及碳三以下轻组分的质量分数降到0.03%（wt）以下；

h、利用解吸塔的自压将其塔底内的异丁烷送入脱重塔以去除正丁烷、碳五及碳五以上重组分，要求使脱重塔塔顶产出的异丁烷产品中的正丁烷质量分数降至0.05%（wt）以下，碳五及碳五以上重组分降至0%（wt），即高纯异丁烷生产完成。

进一步，所述的工艺步骤如下：

a、使用原料泵在2.5～2.8Mpa的压力下将原料液化石油气送入脱硫化氢罐内进行脱无机硫，要求将原料中的无机硫含量降至0.5ug/mL以下；

b、将脱硫后的原料送入脱丙烷塔进行冷凝以脱除碳三及碳三以下轻组分，要求脱丙烷塔压力为1.75～1.85Mpa，塔顶温度为46～50℃，塔底温度为115～125℃；

c、将脱丙烷塔塔底的原料送入脱异丁烷塔以分离出异丁烷产品，要求脱异丁烷塔压力为0.56～0.57Mpa，塔顶温度为48.6～48.9℃，塔底温度为78～80℃；

d、先对脱异丁烷塔塔顶分离出的异丁烷进行冷凝，然后再将冷凝后的异丁烷产品送入脱水罐，在常温、0.6～1.2Mpa的工作压力下进行脱水，要求将异丁烷中水的质量分数降至0.0015%（wt）以下；

e、将脱水后的异丁烷送入脱硫罐，在常温、0.5～1.0Mpa的压力下进行脱有机硫，要求将异丁烷中的硫含量降至0.5ug/mL以下；

f、将脱硫后的异丁烷送入加氢系统原料缓冲罐，由加氢原料泵加压至2.9～3.5Mpa，再将与氢气混合后的异丁烷送入加氢反应预热器进行预热，要求预热温度在30～60℃，然后将预热后的异丁烷送入加氢反应器进行反应以完全去除不饱和烃，要求加氢反应器的压力为2.45～2.5Mpa，氢烯摩尔比为4～6 mol/mol；

g、将反应后的异丁烷送入解吸塔以进一步去除碳三及碳三以下轻组分，并同时去除不凝气，要求解吸塔压力为1.75～1.8Mpa，塔顶温度为89～92℃，塔底温度为97～100℃，使解吸塔塔底内的异丁烷中不凝气的含量降至5㎎/m³以下，碳三及碳三以下轻组分的质量分数降到0.03%（wt）以下；

h、利用解吸塔的自压将其塔底内的异丁烷送入脱重塔以去除正丁烷、碳五及碳五以上重组分，要求脱重塔压力为0.6～0.65Mpa，塔顶温度为52～53℃，塔底温度为60～65℃，使脱重塔塔顶产出的异丁烷产品中的正丁烷质量分数降至0.05%（wt）以下，碳五及碳五以上重组分降至0%（wt），即高纯异丁烷生产完成。

进一步，所述的步骤c中采用两个脱异丁烷塔，在操作时，先将脱丙烷塔塔底的原料送入第一个脱异丁烷塔的下部，再利用回流泵将第一个脱异丁烷塔塔内底部的物料打回流至第二个脱异丁烷塔的上部，将第二个脱异丁烷塔塔顶部气相由气相线通至第一个脱异丁烷塔的塔底部，最后，利用冷凝器对第一个脱异丁烷塔塔顶气相进行冷凝，然后将冷凝后的异丁烷按18～22t/t的回流比打回流至第一个脱异丁烷塔的顶部，其余的异丁烷则直接进入步骤d中的脱水罐进行脱水。

进一步，所述的步骤g中，解吸塔塔顶分离出不凝气、碳三及碳三以下轻组分，依质量要求间歇排放，且冷凝出的液体经回流泵送回解吸塔。

进一步，所述步骤h中，脱重塔塔顶产出的异丁烷产品需经冷凝器冷凝，然后将冷凝后的异丁烷产品按1～3t/t的回流比为打回流至脱重塔内，其余的即为合格的高纯异丁烷。

进一步，所述步骤a中，采用氧化锌为脱硫剂，且使用一用一备两个固定床脱无机硫。

进一步，所述的步骤d中，使用固体吸附脱水法，由两用两备四套固定床吸附罐组成串级链接，且采用活化氧化铝为吸附剂，其分子式为：2/3K2O·1/3Na2O·Al2O3·SiO2·4.5H2O。

进一步，所述步骤e中，采用活性组分结构属于结晶化学中ABO3型的化合物为催化剂，且使用两用两备四个固定床脱有机硫。

进一步，所述的步骤f中，加氢反应器采用钯系贵金属为催化剂。

进一步，所述的步骤f中，加氢反应器采用碳四烯烃饱和加氢催化剂。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所述的高纯异丁烷生产工艺与现有工艺相比，其不但整体应用设备较少，投资需求较低，操作维护简单，而且还由于采用了无碱脱硫醇组合的工艺技术，以及固体吸附脱水法并串级链接的深度脱水法，因此所述工艺能够真正做到在脱硫时的无碱脱臭和不产生会导致二次污染的碱渣，从而有效的确保了生产出的高纯异丁烷产品中硫含量和微量水含量的指标都能够明显的优于现有的高纯异丁烷产品；此外，由于所述工艺首次采用了钯系贵金属为催化剂来去除异丁烷中的烯烃，且所述工艺针对其产生的副反应而增加了脱重塔，从而有效的确保了生产出的高纯异丁烷产品中的不凝气含量及重组分含量的质量指标均能够明显优于现有的高纯异丁烷产品；

综上所述，利用所述工艺生产出的高纯异丁烷，其总不饱和烃的质量分数为0%（wt），碳三及碳三以下轻组分的质量分数为≤0.03%（wt），正丁烷质量分数降至0.05%（wt）以下，碳五及碳五以上重组分的质量分数为≤0.0%（wt），水的质量分数为≤0.0015%（wt），气相中的一氧化碳、二氧化碳等不凝气的含量为5㎎/m³，由于所述工艺生产出的高纯异丁烷的质量分数在99.95%（wt）以上，其不仅在异丁烷含量要求上明显超出了国标要求，而且还有效提高了国标中一些没有要求或要求较低的其他指标的要求，从而达到了提高高纯异丁烷整体质量标准，为市场提供更加优质的高纯异丁烷产品的目的。

附图说明

图1是所述工艺的流程示意图。

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例：

实施本发明所述的高纯异丁烷生产工艺时，结合附图1，所述的工艺步骤如下：

a、使用原料泵在2.5Mpa的压力下将原料液化石油气送入脱硫化氢罐内进行脱无机硫；由于氧化锌能与硫化氢反应生成难于解离且十分稳定的硫化锌, 其净化对象一般又为硫化氢浓度较低的气体，因此所述工艺采用氧化锌为脱硫剂，其反应式为ZnO+H2S→ZnS+H2O；同时，所述工艺还使用了一用一备两个固定床来脱无机硫，即使用一个，备用一个，从而达到轮换使用，不间断生产的目的；操作本步骤能够将原料中的无机硫含量降至0.5ug/mL以下；

b、将脱硫后的原料送入脱丙烷塔进行冷凝以脱除碳三及碳三以下轻组分，要求脱丙烷塔压力为1.75～1.85Mpa，塔顶温度为46～50℃，塔底温度为115～125℃；此外，还能够对由脱丙烷塔塔顶分离出丙烷进行冷凝，然后再利用回流泵把经过冷凝后的丙烷按5t/t的回流比送回脱丙烷塔内，以达到有效保障脱丙烷塔塔内气相和液相平衡的目的；

c、将积于脱丙烷塔塔底的原料送入脱异丁烷塔以分离出异丁烷产品，要求脱异丁烷塔压力为0.56～0.57Mpa，塔顶温度为48.6～48.9℃，塔底温度为78～80℃；根据需要，本步骤能够采用两个脱异丁烷塔，在操作时，先将脱丙烷塔塔底的原料送入第一个脱异丁烷塔的下部，再利用回流泵将第一个脱异丁烷塔塔内底部的物料打回流至第二个脱异丁烷塔的上部，将第二个脱异丁烷塔塔顶部气相由气相线通至第一个脱异丁烷塔的塔底部，最后，利用冷凝器对第一个脱异丁烷塔塔顶分离出的异丁烷气相进行冷凝，然后将冷凝后的异丁烷按20t/t的回流比打回流至第一个脱异丁烷塔的顶部，以达到有效保障脱异丁烷塔塔内气相和液相平衡的目的；注意，执行回流作业时，剩余的异丁烷不需再执行下一步骤d中的冷却操作即能够送入脱水罐进行脱水作业；

d、先对脱异丁烷塔塔顶分离出的异丁烷进行冷却，然后再将冷却后的异丁烷产品送入脱水罐，在常温、0.6～1.2Mpa的工作压力下进行脱水，要求将异丁烷中水的质量分数降至0.0015%（wt）以下；由于活化氧化铝具有内部多孔结构、其比表面积较大，非常利于对异丁烷产品进行深度脱水，因此所述工艺采用吸附剂为活化氧化铝的固体吸附脱水法，其分子式为2/3K2O·1/3Na2O·Al2O3·SiO2·4.5H2O；同时，由于脱水时使用的脱水吸附器主要是固定床吸附罐,因此，为确保能够连续生产,所述工艺采用两用两备四套固定床吸附罐组成串级链接，即其中两罐进行脱水,另外两罐进行吸附剂的再生和冷却,然后以对应切换操作的方式来不间断的进行脱水作业；

e、将脱水后的异丁烷送入脱硫罐，在常温、0.5～1.0Mpa的压力下进行脱有机硫；由于活性组分中的晶格氧能将硫醇氧化成二硫化物,当液化石油气中有微量氧存在时,其能够立即补到晶格氧中,从而使活性组分结构不被破坏,且能如此循环反复，同时根据此机理,催化剂需在氧的浓度大于硫醇的浓度的前提下使用，且在进行反应时,不需加入活化剂,也不需加入有机碱和无机碱，因此所述工艺采用活性组分结构属于结晶化学中ABO3型的化合物为催化剂；根据需要，所述工艺能够使用两用两备四个固定床脱硫罐来脱无机硫，即使用两个，备用两个，从而达到轮换使用，不间断生产的目的；操作本步骤能够将异丁烷中的总硫含量降至0.5ug/mL以下；

f、将脱硫后的异丁烷送入加氢系统原料缓冲罐，由加氢原料泵加压至2.9～3.5Mpa，再将与氢气混合后的异丁烷送入加氢反应预热器进行预热，要求预热温度在30～60℃，然后将预热后的异丁烷送入加氢反应器进行反应以完全去除不饱和烃，要求加氢反应器的压力为2.45～2.5Mpa，氢烯摩尔比为6 mol/mol；根据需要，加氢反应器能够采用钯系贵金属为催化剂，如采用碳四烯烃饱和加氢催化剂时，该催化剂在30～60℃，且压力为2.45-2.5Mpa的条件下，碳四烯烃和氢气进行反应，即烯烃加氢饱和为烷烃的反应，其反应式如下：

CH3-CH=CH2+H2→CH3-CH2-CH3；

CH3-CH2-CH=CH2+H2→CH3-CH2-CH2-CH3；

CH3-CH=CH-CH3+H2→CH3-CH2-CH2-CH3；

CH2=C(CH3)-CH3+H2→CH3-CH(CH3)-CH3；

CH3-CH2-CH2-CH3+CH3-CH2-CH2-CH3→CH3-CH2-CH2-CH2-CH2- CH2-CH2-CH3；

g、将反应后的异丁烷送入解吸塔以进一步去除碳三及碳三以下轻组分，并同时去除气相中的不凝气，要求解吸塔压力为1.75～1.8Mpa，塔顶温度为89～92℃，塔底温度为97～100℃，使解吸塔塔底内的异丁烷中不凝气的含量降至5㎎/m³以下，碳三及碳三以下轻组分的质量分数降到0.03%（wt）以下；根据需要，能够先通过塔顶放压线将解吸塔内的一氧化碳、二氧化碳等不凝气及微量的碳二、碳三间歇性排出，然后再通用回流泵将冷凝后的异丁烷送回至解吸塔内，以达到有效保障解吸塔塔内气相和液相平衡的目的；

h、由于所述工艺在异丁烷加氢反应时会有微量的二聚反应，其会形成碳八组分的杂质，因此需要脱重塔来完全去除异丁烷中含有的碳八杂质，即先利用解吸塔的自压将积于解吸塔塔底的异丁烷送入脱重塔以去除正丁烷、碳五及碳五以上重组分，此过程要求脱重塔压力为0.6～0.65Mpa，塔顶温度为52～53℃，塔底温度为60～65℃，最终使脱重塔塔顶产出的异丁烷产品中的正丁烷质量分数降至0.05%（wt）以下，碳五及碳五以上重组分降至0%（wt），即高纯异丁烷生产完成；此时，能够将脱重塔塔底的物料送回脱异丁烷塔进行回炼；根据需要，能够使用冷凝器对脱重塔塔顶产出的异丁烷产品进行冷凝，然后再利用回流泵按1t/t的回流比将冷凝后的异丁烷打回流至脱重塔内，以达到有效保障脱重塔塔内的气相和液相平衡的目的；而剩余的异丁烷即为合格的高纯异丁烷。

本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。

Claims

1.一种异丁烷生产工艺，其特征是：所述的工艺步骤如下：

b、将脱硫后的原料送入脱丙烷塔进行冷凝以脱除碳三及以下轻组分，要求脱丙烷塔压力为1.75～1.85Mpa，塔顶温度为46～50℃，塔底温度为115～125℃；

h、利用解吸塔的自压将其塔底内的异丁烷送入脱重塔以去除正丁烷、碳五及碳五以上重组分，要求脱重塔压力为0.6～0.65Mpa，塔顶温度为52～53℃，塔底温度为60～65℃，使脱重塔塔顶产出的异丁烷产品中的正丁烷质量分数降至0.05%（wt）以下，碳五及碳五以上重组分降至0%（wt），即异丁烷生产完成。

2.根据权利要求1所述的异丁烷生产工艺，其特征是：所述的步骤c中采用两个脱异丁烷塔，在操作时，先将脱丙烷塔塔底的原料送入第一个脱异丁烷塔的下部，再利用回流泵将第一个脱异丁烷塔塔内底部的物料打回流至第二个脱异丁烷塔的上部，将第二个脱异丁烷塔塔顶部气相由气相线通至第一个脱异丁烷塔的塔底部，最后，利用冷凝器对第一个脱异丁烷塔塔顶气相进行冷凝，然后将冷凝后的异丁烷按18～22t/t的回流比打回流至第一个脱异丁烷塔的顶部，其余的异丁烷则直接进入步骤d中的脱水罐进行脱水。

3.根据权利要求1所述的异丁烷生产工艺，所述的步骤g中，解吸塔塔顶分离出不凝气、碳三及碳三以下轻组分，依质量要求间歇排放，且冷凝出的液体经回流泵送回解吸塔。

4.根据权利要求1所述的异丁烷生产工艺，所述步骤h中，脱重塔塔顶产出的异丁烷产品需经冷凝器冷凝，然后将冷凝后的异丁烷产品按1～3t/t的回流比为打回流至脱重塔内，其余的即为合格的异丁烷。

5.根据权利要求1所述的异丁烷生产工艺，所述步骤a中，采用氧化锌为脱硫剂，且使用一用一备两个固定床脱无机硫。

6.根据权利要求1所述的异丁烷生产工艺，所述的步骤d中，使用固体吸附脱水法，由两用两备四套固定床吸附罐组成串级链接，且采用活化氧化铝为吸附剂，其分子式为：2/3K2O·1/3Na2O·Al2O3·SiO2·4.5H2O。

7.根据权利要求1所述的异丁烷生产工艺，所述步骤e中，采用活性组分结构属于结晶化学中ABO₃型的化合物为催化剂，且使用两用两备四个固定床脱有机硫。

8.根据权利要求1所述的异丁烷生产工艺，所述的步骤f中，加氢反应器采用钯系贵金属为催化剂。

9.根据权利要求1所述的异丁烷生产工艺，所述的步骤f中，加氢反应器采用碳四烯烃饱和加氢催化剂。