CN106316761A - 丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了石油化工领域的丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，通过采用带膨胀机的丙烯加乙烯级联制冷工艺和带脱乙烷塔顶冷凝段脱乙烷工艺相结合的方式来分离丙烷脱氢制丙烯反应产物，在脱丙烷塔塔顶分馏出丙烷作为反应循环物流返回丙烷脱氢制丙烯反应部分进一步反应，脱丙烷塔塔底产品C4+馏分送出装置。以克服上述现有技术存在的吸收剂循环量大，能耗高的问题。

Description

丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法

技术领域

本发明属于石油化工或天然气化工领域，具体涉及一种丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法。

背景技术

丙烯是化学工业中重要的基本有机化工原料。长期以来国内外丙烯的来源主要依靠石脑油裂解联产和FCC副产。据统计，在全球的丙烯需求中，中国市场占到了15％以上，并且消费量还在以每年约5％～6％的速度增长，丙烯供需缺口在近年来不断加大。随着石油资源的紧缺，而天然气价格相对于原油价格廉价，由此衍化而来的C3和C4烷烃越来越受到人们的关注，其中丙烷催化脱氢技术(PDH)无疑是C3利用领域最受关注的焦点。

在未来的国内市场上，随着甲醇制烯烃(MTO)装置的不断开工，势必会对传统的FCC和乙烯裂解生产烯烃路线产生冲击。作为FCC和乙烯裂解副产的丙烯和异丁烯产量会越来越少。因此，丙烷脱氢制丙烯技术面临一个非常好的发展机遇，市场潜力巨大。

目前，世界上丙烷脱氢制丙烯专利技术有：UOP公司的Oleflex工艺、ABB鲁姆斯公司的Catofin工艺、康菲(Uhde)公司的Star工艺、Snamprogetti/Yarsintz公司的FBD-4工艺以及林德/巴斯夫公司的PDH工艺。这些工艺普遍采用深冷工艺来分离丙烷脱氢制丙烯反应产物。深冷分离工艺是石脑油蒸汽裂解产物分离的主要方法，技术成熟，应用广泛，由于冷剂温度低，反应产物中碳三几乎全部都冷凝下来，因而丙烯收率高，但对设备材质要求高，能耗高。

中国专利CN102795956B公开了一种丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，该方法采用膜分离和深冷分离结合的方式来分离丙烷脱氢制丙烯反应产物。但膜分离富氢气回收率较低，如需作为产品外送需单独压缩，总能耗并没有降低。

巴斯福股份公司公开了一系列专利CN100567230C、CN101087740B、CN101137605A、CN101415661A，这些专利包括了从丙烷脱氢反应到产物分离的全过程。因反应产物中含H₂O、CO₂、CO、N₂等，CN100567230C公开了采用洗涤的工艺除去部分杂质，CN101087740B、CN101137605A公开了采用惰性吸收剂分离该部分杂质。CN101415661A公开了一种采用变压吸附的方法，分离出丙烯产品。但这些方法所得到的富氢气体中氢气含量较低，烃类含量高，只能当做燃料气烧掉。

中国专利CN102040445公开了一种富含丙烷的低碳烃脱氢制丙烯工艺全流程，该专利采用汽油作吸收剂来分离丙烷脱氢产物中的轻组分和碳三。但丙烷脱氢产物中氢气含量高，所需的吸收剂循环量非常大，能耗高。

发明内容

本发明的目的是提供一种丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，通过采用带膨胀机的丙烯加乙烯级联制冷工艺和带脱乙烷塔顶冷凝段脱乙烷工艺相结合的方式来分离丙烷脱氢制丙烯反应产物，以克服上述现有技术存在的吸收剂循环量大，能耗高的问题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，其特征在于，主要包括下述步骤：

1)丙烷脱氢制丙烯反应产物经预处理后进入采用带膨胀机的丙烯加乙烯级联制冷系统后,液相送入脱乙烷塔；

2)脱乙烷塔塔顶油气经冷凝后进入脱乙烷塔回流罐，脱乙烷塔回流罐罐底液体全部回流返回脱乙烷塔，脱乙烷塔回流罐罐顶气体进入脱乙烷塔顶冷凝段经冷凝段分馏，冷凝段顶部气体在丙烯制冷系统的作用下经脱乙烷塔顶冷凝段制冷器冷凝后进入脱乙烷塔深冷罐；

3)脱乙烷塔深冷罐罐顶气体作为燃料气送出装置，脱乙烷塔深冷罐罐底液体回流全部返回至脱乙烷塔顶冷凝段，脱乙烷塔底液体进入精丙烯塔；

4)在精丙烯塔塔顶分馏出精丙烯产品，精丙烯塔塔底液相进入脱丙烷塔，在脱丙烷塔塔顶分馏出丙烷作为反应循环物流返回丙烷脱氢制丙烯反应部分进一步反应，脱丙烷塔塔底产品C4+馏分送出装置。

本发明丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，其进一步特征在于：所述的丙烷脱氢制丙烯反应产物的预处理是反应产物经三级压缩，压缩至1.2～2.0MPa(表压)后，依次经冷却和干燥。将反应产物中的水含量降至1ppm以下。

本发明丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，其进一步特征在于：所述的带膨胀机的丙烯加乙烯级联制冷系统中，经三级压缩后的丙烷脱氢制丙烯反应产物在丙烯制冷系统的作用下经一段制冷器冷却至-35～-20℃后，进入一段深冷罐进行气液分离，气相经换热冷却后，在乙烯制冷系统的作用下经二段制冷器冷却至-95～-85℃，进入二段深冷罐进行气液分离，二段深冷罐罐顶气进入膨胀机，通过膨胀机降温降压，温度降至-120～-105℃，压力降至0.7～0.9MPa(表压)，膨胀机出口物流经换热后，大部分作为循环氢返回反应部分，剩余气体经膨胀机压缩至2.0～2.5MPa(表压)作为丙烷氢送出装置。一段深冷罐和二段深冷罐罐底液相分别经升压、换热汇合进入脱乙烷塔。

本发明丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，其进一步特征在于：所述的脱乙烷塔顶操作压力2.4～2.6MPa(表压)，脱乙烷塔塔顶操作温度50～55℃，脱乙烷塔塔底操作温度65～70℃，塔顶油气经脱乙烷塔顶冷凝器冷凝至40～45℃，进入脱乙烷塔回流罐，脱乙烷塔回流罐罐底液体经脱乙烷塔回流泵升压后在液位及流量串级控制下作为回流全部返回脱乙烷塔，脱乙烷塔回流罐罐顶气体进入脱乙烷塔顶冷凝段经冷凝段分馏，冷凝段顶部气体在丙烯制冷系统的作用下经脱乙烷塔顶冷凝段制冷器冷凝至-25～-20℃后进入脱乙烷塔深冷罐，脱乙烷塔深冷罐罐顶气体在塔顶压力控制下作为燃料气送出装置，脱乙烷塔深冷罐罐底液体经脱乙烷塔顶冷凝段回流泵升压后在罐底液位及流量串级控制下作为回流全部返回至脱乙烷塔顶冷凝段。脱乙烷塔底液体在塔釜液位和流量串级控制下自压进入精丙烯塔。

精丙烯塔和脱丙烷塔采用常规操作，本领域专业人员，可根据具体情况，精丙烯塔采用热泵流程或常规流程，获得聚合级精丙烯，脱丙烷塔分离获得的丙烷作为反应循环物流返回至反应部分进一步反应。

所述的一段制冷器和脱乙烷塔顶冷凝段制冷器均在丙烯制冷系统的作用下制冷。

所述脱乙烷塔顶冷凝段设置板式或填料塔盘，理论塔盘数为5～15块。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1)本发明丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，采用带脱乙烷塔顶冷凝段脱乙烷工艺，脱乙烷塔为常规操作，脱乙烷塔重沸器可采用热煤水或低压蒸气等常规热源，脱乙烷塔顶冷凝器可采用空冷或循环水冷凝塔顶气，操作便利。

2)脱乙烷塔回流罐罐顶气相进入脱乙烷塔顶冷凝段，经脱乙烷塔顶冷凝段分馏，脱乙烷塔冷凝段顶气相经脱乙烷塔顶冷凝段制冷器冷凝后，进入脱乙烷塔深冷罐，不凝气在压力控制下送至燃料气管网，液相经脱乙烷塔冷凝段回流泵升压作为回流全部返回脱乙烷塔冷凝段。可降低不凝气中丙烯的含量，以保证丙烯收率。

3)采用带脱乙烷塔顶冷凝段脱乙烷工艺，脱乙烷塔不必在低温下运行，大部分能耗在采用常规热源和冷源，操作便利，脱乙烷塔回流罐中气相分馏靠丙烯制冷系统提供冷源，所需冷量少，能耗与常规脱乙烷比较低30％以上。

4)采用带膨胀机的丙烯加乙烯级联制冷系统，膨胀机的引入利用二段深冷罐出口气相的制冷，回收了-100℃级冷量，同时将丙烷氢压缩至化工企业氢气管网压力，送至工厂管网。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的使用范围。

附图说明

图1为本发明丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法流程示意图。

图中所示附图标记为：

1-丙烷脱氢制丙烯反应产物，2-三级压缩机系统，3-压缩出口冷却单元，4-干燥系统，5-一段制冷器，6-一段深冷罐，7-一段深冷罐气相出口冷却单元，8-二段制冷器，9-乙烯制冷系统，10-二段深冷罐，11-二段深冷罐罐底液相，12-一段深冷罐液相，13-膨胀机，14-循环氢，15-脱乙烷塔，16-脱乙烷塔顶冷凝器，17-脱乙烷塔回流罐，18-脱乙烷塔顶冷凝段，19-脱乙烷塔顶冷凝段制冷器，20-脱乙烷塔深冷罐，21-脱乙烷塔顶冷凝段回流泵，22-脱乙烷塔回流泵，23-精丙烯塔，24-脱丙烷塔，25-精丙烯产品，26-丙烷，27-C4+馏分，28-丙烯制冷系统，29-丙烷氢，30-燃料气。

具体实施方式

下面结合附图1和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

如图1所示，丙烷脱氢制丙烯反应产物1经三级压缩系统2，压缩至1.2～2.0MPa(表压)，经压缩出口冷却单元3冷却至5～10℃，进入干燥系统4，将反应产物中的水含量降至1ppm以下。在丙烯制冷系统28的作用下经一段制冷器5冷却至-35～-20℃后进入一段深冷罐6进行气液分离，罐顶气相经一段深冷罐气相出口冷却单元7换热后，在乙烯制冷系统9的作用下经二段制冷器8冷却至-95～-85℃，进入二段深冷罐10进行气液分离，罐顶气进入膨胀机13，通过膨胀机13降温降压，温度降至-120～-105℃，压力降至0.7～0.9MPa(表压)，膨胀机13出口物流经换热后，大部分作为循环氢14返回反应部分，剩余气体经膨胀机13压缩至2.0～2.5MPa(表压)作为丙烷氢29送出装置。一段深冷罐液相12和二段深冷罐罐底液相11分别经升压、换热汇合进入脱乙烷塔15。

脱乙烷塔15顶操作压力2.4～2.6MPa(表压)，塔顶操作温度50～55℃，塔底操作温度65～70℃，塔顶油气经脱乙烷塔顶冷凝器16冷凝至40～45℃，进入脱乙烷塔回流罐17，罐底液体经脱乙烷塔回流泵22升压后在液位及流量串级控制下作为回流全部返回脱乙烷塔15，罐顶气体进入脱乙烷塔顶冷凝段18，经脱乙烷塔顶冷凝段分馏，冷凝段顶部气体在丙烯制冷系统28的作用下经脱乙烷塔顶冷凝段制冷器19冷凝至-25～-20℃后进入脱乙烷塔深冷罐20，罐顶气体在塔顶压力控制下作为燃料气30送出装置，罐底液体经脱乙烷塔顶冷凝段回流泵21升压后在罐底液位及流量串级控制下作为回流全部返回至脱乙烷塔顶冷凝段18。脱乙烷塔底液体在塔釜液位和流量串级控制下自压进入精丙烯塔23。

在精丙烯塔23作用下，塔顶分馏出精丙烯产品25，塔底液相进入脱丙烷塔24，在脱丙烷塔24作用下，塔顶分馏出丙烷26作为反应循环物流返回反应部分进一步反应，塔底产品C4+馏分送出装置。

所述的一段制冷器和脱乙烷塔顶冷凝段制冷器均在丙烯制冷系统的作用下制冷。

所述脱乙烷塔顶冷凝段设置板式塔盘，理论塔盘数为5～15块。

所述的脱乙烷塔采用低压蒸汽或热煤水等低温位热源。脱乙烷塔顶冷凝器采用循环水或空气等冷源。

所述的精丙烯塔和脱丙烷塔，本领域专业人员，可根据具体情况，精丙烯塔采用热泵流程或常规流程，脱丙烷塔也采用常规流程。

Claims (6)

1.丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，其特征在于，主要包括下述步骤：

1)丙烷脱氢制丙烯反应产物经压缩和冷却干燥预处理后进入采用带膨胀机的丙烯加乙烯级联制冷系统后,液相送入脱乙烷塔；

2)脱乙烷塔塔顶油气经冷凝后进入脱乙烷塔回流罐，脱乙烷塔回流罐罐底液体全部回流返回脱乙烷塔，脱乙烷塔回流罐罐顶气体进入脱乙烷塔顶冷凝段经冷凝段分馏，冷凝段顶部气体在丙烯制冷系统的作用下经脱乙烷塔顶冷凝段制冷器冷凝后进入脱乙烷塔深冷罐；

3)脱乙烷塔深冷罐罐顶气体作为燃料气送出装置，脱乙烷塔深冷罐罐底液体回流全部返回至脱乙烷塔顶冷凝段，脱乙烷塔底液体进入精丙烯塔；

4)在精丙烯塔塔顶分馏出精丙烯产品，精丙烯塔塔底液相进入脱丙烷塔，在脱丙烷塔塔顶分馏出丙烷作为反应循环物流返回丙烷脱氢制丙烯反应部分进一步反应，脱丙烷塔塔底产品C4+馏分送出装置。

2.根据权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，其特征在于：步骤1)所述的反应产物经三级压缩，依次经冷却和干燥，将反应产物中的水含量降至1ppm以下。

3.根据权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，其特征在于：所述的脱乙烷塔顶操作压力2.4～2.6MPa(表压)，脱乙烷塔塔顶操作温度50～55℃，脱乙烷塔塔底操作温度65～70℃，塔顶油气经脱乙烷塔顶冷凝器冷凝至40～45℃，进入脱乙烷塔回流罐。

4.根据权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，其特征在于：所述脱乙烷塔深冷罐的操作温度为-25～-20℃。

5.根据权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，其特征在于：在所述脱乙烷塔顶冷凝段设置有塔盘。

6.根据权利要求5所述的丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，其特征在于：在所述脱乙烷塔顶冷凝段设置有板式或填料塔盘，理论塔盘数为5～15块。