CN106495980A

CN106495980A - 基于前、后脱丙烷双塔流程的气分装置及方法

Info

Publication number: CN106495980A
Application number: CN201610860033.2A
Authority: CN
Inventors: 董宏光; 栾波; 韩志忠; 王耀圩; 郑李斌; 张凤岐; 朱炜玄; 崔宪峰
Original assignee: Dalian University of Technology; Shandong Chambroad Petrochemicals Co Ltd
Current assignee: Dalian University of Technology; Shandong Chambroad Petrochemicals Co Ltd
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2017-03-15

Abstract

本发明公开了一种基于前、后脱丙烷双塔流程的气分装置及方法，属于石油化工气分领域。采用前、后脱丙烷双塔代替常规流程中的脱丙烷塔，前脱丙烷塔采用非清晰分割进行碳三和碳四的分离，塔底重沸器热源为90～110℃热水；后脱丙烷塔采用清晰分割进行碳三和碳四的分离，塔底重沸器热源为0.35MPag蒸汽，冬季操作时后脱丙烷塔可降压操作，塔底重沸器可用90～110℃热水作为热源。本发明与现有常规流程相比，在保证分离指标的前提下，可降低热能等级，实现装置的节能增效。

Description

基于前、后脱丙烷双塔流程的气分装置及方法

技术领域

本发明属于石油化工气分领域，涉及一种基于前后脱丙烷双塔流程的气分装置及方法。具体就是在常规的气分工艺基础上，将脱丙烷塔改为双塔流程。其中，前脱丙烷塔采用非清晰分割，塔顶馏出液含乙烷和部分丙烷、丙烯，釜液含碳三和碳四，而后脱丙烷塔对碳三和碳四进行清晰分割。同时，保证脱乙烷塔和丙烯精馏塔与原流程分离效果相同。另外，在维持前、后脱丙烷塔顶馏出物可用循环水冷凝冷却的条件下，由于前脱丙烷塔采用非清晰分割，使得塔底温度降低，重沸器所用热源由蒸汽改为热水，可以降低热能等级，减少蒸汽的消耗。如果考虑季节气温变化，冬季北方地区循环冷却水温度较低，可继续降低后脱丙烷塔的压力，进而再降低塔底温度，以期用热水代替蒸汽，从而取消气分装置中蒸汽的消耗。本发明相比原有流程，可以降低热能等级，减少甚至取消蒸汽消耗，对于降低装置综合能耗有着重要的意义。

背景技术

炼厂气分装置采用精馏技术进行液化气的分离，产品包括精丙烯、丙烷和混合碳四。目前，国内外气分装置多采用常规精馏流程，流程主要组成是脱丙烷塔、脱乙烷塔、丙烯精馏塔，其中丙烯精馏塔板数较多，分为两塔串联操作。

气分装置产品为聚合级丙烯≥99.6％，wt％，由于流程中各塔所需理论板数较多且回流比较大，造成塔高较高塔径较粗，并且塔底再沸器所需热负荷和塔顶冷凝器所需冷凝负荷均较大，导致设备投资和装置操作费用均较高。

在常规精馏流程中，脱丙烷塔底温度为100～105℃，脱乙烷塔底温度为55～65℃，丙烯精馏塔底温度为55～60℃。脱丙烷塔重沸器热源为0.35MPag蒸汽，脱乙烷塔和丙烯精馏塔重沸器热源为90～110℃热水。通过进行分离序列优化综合，可降低脱丙烷塔热能等级，减少蒸汽消耗量，实现装置的节能增效。

发明内容

本发明针对常规气分装置中热能等级高，且能耗高等问题，提出一种热能等级低的新型节能精馏装置及方法。

本发明的技术方案：

一种基于前、后脱丙烷双塔流程的气分装置，原料液化气经进料缓冲罐后，经前脱丙烷塔进料泵送至原料-碳四馏分换热器预热后进入前脱丙烷塔；前脱丙烷塔塔顶馏出碳二和碳三馏分，经前脱丙烷塔顶冷凝器冷凝后进入前脱丙烷塔回流罐，前脱丙烷塔回流罐中一部分液体经前脱丙烷塔回流泵作为前脱丙烷塔塔顶回流，另一部分液体经脱丙烷塔进料泵送至脱乙烷塔；前脱丙烷塔底重沸器使用热水作为热源，前脱丙烷塔塔底碳三和碳四馏分经后脱丙烷塔进料泵送至后脱丙烷塔，后脱丙烷塔塔顶馏出碳三馏分，经后脱丙烷塔顶冷凝器冷凝后进入后脱丙烷塔回流罐；后脱丙烷塔回流罐中一部分液体经后脱丙烷塔回流泵作为后脱丙烷塔塔顶回流，另一部分经丙烯精馏塔A进料泵送至丙烯精馏塔A；后脱丙烷塔底重沸器使用0.35MPag蒸汽作为热源，后脱丙烷塔塔底馏出碳四馏分依次经原料-碳四馏分换热器和碳四馏分冷却器换热后出装置；脱乙烷塔塔顶馏出碳二和碳三馏分，经脱乙烷塔顶冷凝器冷凝后进入脱乙烷塔回流罐；脱乙烷塔回流罐中液相经脱乙烷塔回流泵作为脱乙烷塔塔顶回流，气相作为燃料气出装置；脱乙烷塔底重沸器使用热水作为热源，脱乙烷塔塔底碳三馏分自压进入丙烯精馏塔A；丙烯精馏塔A气相进入丙烯精馏塔B底，丙烯精馏塔B底液相经丙烯精馏塔中间泵送至丙烯精馏塔A顶，丙烯精馏塔B顶气相经丙烯精馏塔顶冷凝器冷凝后进入丙烯精馏塔回流罐；丙烯精馏塔回流罐中一部分经丙烯精馏塔回流泵作为丙烯精馏塔B塔顶回流，另一部分作为丙烯产品出装置；丙烯精馏塔底重沸器使用热水作为热源，丙烯精馏塔A塔底丙烷馏分经丙烷冷却器冷却后出装置。

一种基于前、后脱丙烷双塔流程的气分方法，步骤如下：

夏季，设定的装置参数如下：

前脱丙烷塔操作参数：塔顶温度为40～50℃，塔底温度为70～85℃，操作压力为1.7～1.9MPag，理论塔板数为50～70，回流比1.5～3；

后脱丙烷塔操作参数：塔顶温度为40～50℃，塔底温度为90～110℃，操作压力为1.6～1.8MPag，理论塔板数为60～80，回流比为4～6；

脱乙烷塔操作参数：塔顶温度为45～60℃，塔底温度为60～70℃，操作压力为2.6～2.8MPag，理论塔板数为40～50，回流比为60～80；

丙烯精馏塔操作参数：塔顶温度为40～55℃，塔底温度为50～65℃，操作压力为1.8～2.0MPag，理论塔板数200～240，由于理论塔板数较多，分为丙烯精馏塔A和丙烯精馏塔B，回流比为10～20。

冬季，设定的装置参数如下：

后脱丙烷塔操作参数：塔顶温度为24～27℃，塔底温度为75～85℃，操作压力为1.6～1.8MPag，理论塔板数为60～80，回流比为4～6；

本发明的有益效果：本发明的基于前、后脱丙烷双塔流程的气分装置与常规流程中脱丙烷塔相比，分离效果和能耗相当，但双塔脱丙烷流程可降低热能等级，实现装置节能增效。

附图说明

图1为基于前、后脱丙烷双塔流程的气分装置及方法的流程示意图。

图中：1进料缓冲罐；2前脱丙烷塔进料泵；3原料-碳四馏分换热器；4前脱丙烷塔；5前脱丙烷塔顶冷凝器；6前脱丙烷塔回流罐；7前脱丙烷塔回流泵；8脱丙烷塔进料泵；9脱乙烷塔；10前脱丙烷塔底重沸器；11后脱丙烷塔进料泵；12后脱丙烷塔；13后脱丙烷塔顶冷凝器；14后脱丙烷塔回流罐；15后脱丙烷塔回流泵；16丙烯精馏塔A进料泵；17丙烯精馏塔A；18后脱丙烷塔底重沸器；19碳四馏分冷却器；20脱乙烷塔顶冷凝器；21脱乙烷塔回流罐；22脱乙烷塔回流泵；23脱乙烷塔底重沸器；24丙烯精馏塔B；25丙烯精馏塔中间泵；26丙烯精馏塔顶冷凝器；27丙烯精馏塔回流罐；28丙烯精馏塔回流泵；29丙烯精馏塔底重沸器；30丙烷冷却器。

具体实施方式

下面结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明是通过如下技术方案实现的：

原料液化气经进料缓冲罐1后，经前脱丙烷塔进料泵2送至原料-碳四馏分换热器3预热后进入前脱丙烷塔4，前脱丙烷塔4顶馏出碳二、碳三馏分，经前脱丙烷塔顶冷凝器5冷凝冷却后进入前脱丙烷塔回流罐6，一部分液体经前脱丙烷塔回流泵7作为塔顶回流，另一部分液体经脱乙烷塔进料泵8送至脱乙烷塔9；前脱丙烷塔底重沸器10使用热水作为热源，塔底碳三、碳四馏分经后脱丙烷塔进料泵11送至后脱丙烷塔12，后脱丙烷塔12顶馏出碳三馏分，经后脱丙烷塔顶冷凝器13冷凝冷却后进入后脱丙烷塔回流罐14，一部分液体经后脱丙烷塔回流泵15作为塔顶回流，另一部分经丙烯精馏塔A进料泵16送至丙烯精馏塔A17，后脱丙烷塔底重沸器18使用0.35MPag蒸汽作为热源，塔底碳四馏分经原料-碳四馏分换热器3和碳四馏分冷却器19换热后出装置；脱乙烷塔9顶馏出碳二、碳三馏分，经脱乙烷塔顶冷凝器20冷凝冷却后进入脱乙烷塔回流罐21，液相经脱乙烷塔回流泵22作为塔顶回流，气相作为燃料气出装置，脱乙烷塔底重沸器23使用热水作为热源，塔底碳三馏分自压进入丙烯精馏塔A17；丙烯精馏塔A17气相进入丙烯精馏塔B24底，丙烯精馏塔B24底液经丙烯精馏塔中间泵25送至丙烯精馏塔A17顶，丙烯精馏塔B24顶气相经丙烯精馏塔冷凝器26冷凝冷却后进入丙烯精馏塔回流罐27，一部分经丙烯精馏塔回流泵28作为塔顶回流，另一部分作为丙烯产品出装置，丙烯精馏塔A底重沸器29使用热水作为热源，塔底丙烷馏分经丙烷冷却器30冷却后出装置。

实施例

以某气分装置为例，采用本发明所述流程。进料量为50000kg/h，进料组成：乙烷0.2％wt％，丙烷11.5％wt％，丙烯41.3％wt％，正丁烷6.3％wt％，异丁烷13.6％wt％，正丁烯3.4％wt％，1-丁烯13.5％wt％，顺-2-丁烯4.6％wt％，反-2-丁烯5.6％wt％。前脱丙烷塔理论板数65，进料位置为第25块板，操作压力为1.7MPag，前脱丙烷塔顶采出量为17000kg/h，采出产品碳三含量控制在99.6％wt％以上；前脱丙烷塔底采出量为33000kg/h，采出产品碳四含量控制在71.2％wt％以上。脱乙烷塔理论板数为47，进料位置为第19块板，操作压力为2.65MPag，脱乙烷塔顶采出量为251kg/h，采出产品碳二含量控制在18.4％wt％以上；脱乙烷塔底采出量为16749kg/h，采出产品碳三含量控制在99.8％wt％以上。后脱丙烷塔理论板数为75，进料位置为第34块板，操作压力为1.7MPag，后脱丙烷塔顶采出量为9438kg/h，采出产品碳三含量控制在99.99％wt％以上，后脱丙烷塔底采出量为23562kg/h，采出产品碳四含量控制在99.7％wt％以上。丙烯精馏塔理论板数为202，脱乙烷塔底馏出液进第107块板，后脱丙烷塔顶馏出液进第122块板，丙烯精馏塔操作压力为1.85MPag，丙烯精馏塔顶采出量为20510kg/h，采出产品纯度控制在99.6％wt％以上；丙烯精馏塔底采出量为5677kg/h，采出产品纯度控制在98.1％wt％以上。该过程主要公用工程能耗如表1所示。

表1公用工程能耗

为便于说明本发明在节能增效方面的技术优势，将本发明所述方法与常规流程进行比较。常规流程中进料流量、组成以及产品纯度要求与本发明相同，则其主要公用工程能耗如表2所示。

表2公用工程能耗

将本发明实施实例的能耗结果与常规流程进行对比，其结果如表3所示。

表3能耗结果对比

由表3的公用工程能耗对比结果对比数据，可以看出，通过将脱丙烷塔改为前、后脱丙烷双塔，可节省蒸汽消耗3201kW，即节省蒸汽消耗46％，消耗热水热负荷增加1475kW，总能耗减少1726kW，即降低总能耗4.2％。

若装置在冬季进行操作，由于循环水温度较低，可降低后脱丙烷塔操作压力至1.0MPag，在保证各分离指标的前提下，后脱丙烷塔顶温度为24℃，可用循环水冷凝冷却，后脱丙烷塔底温度为78℃，可用热水作为热源。该过程主要公用工程能耗如表4所示。

表4公用工程能耗

由表4的公用工程能耗结果可以看出，冬季操作时，可省去蒸汽消耗，总能耗减少1948kW，即降低总能耗4.7％。因此，采用本发明基于前后脱丙烷双塔流程节能优化的装置及方法，可大幅度减小气分装置的公用工程能耗，实现节能增效的目的。

Claims

1.一种基于前、后脱丙烷双塔流程的气分装置，其特征在于，原料液化气经进料缓冲罐后，经前脱丙烷塔进料泵送至原料-碳四馏分换热器预热后进入前脱丙烷塔；前脱丙烷塔塔顶馏出碳二和碳三馏分，经前脱丙烷塔顶冷凝器冷凝后进入前脱丙烷塔回流罐，前脱丙烷塔回流罐中一部分液体经前脱丙烷塔回流泵作为前脱丙烷塔塔顶回流，另一部分液体经脱丙烷塔进料泵送至脱乙烷塔；前脱丙烷塔底重沸器使用热水作为热源，前脱丙烷塔塔底碳三和碳四馏分经后脱丙烷塔进料泵送至后脱丙烷塔，后脱丙烷塔塔顶馏出碳三馏分，经后脱丙烷塔顶冷凝器冷凝后进入后脱丙烷塔回流罐；后脱丙烷塔回流罐中一部分液体经后脱丙烷塔回流泵作为后脱丙烷塔塔顶回流，另一部分经丙烯精馏塔A进料泵送至丙烯精馏塔A；后脱丙烷塔底重沸器使用0.35MPag蒸汽作为热源，后脱丙烷塔塔底馏出碳四馏分依次经原料-碳四馏分换热器和碳四馏分冷却器换热后出装置；脱乙烷塔塔顶馏出碳二和碳三馏分，经脱乙烷塔顶冷凝器冷凝后进入脱乙烷塔回流罐；脱乙烷塔回流罐中液相经脱乙烷塔回流泵作为脱乙烷塔塔顶回流，气相作为燃料气出装置；脱乙烷塔底重沸器使用热水作为热源，脱乙烷塔塔底碳三馏分自压进入丙烯精馏塔A；丙烯精馏塔A气相进入丙烯精馏塔B底，丙烯精馏塔B底液相经丙烯精馏塔中间泵送至丙烯精馏塔A顶，丙烯精馏塔B顶气相经丙烯精馏塔顶冷凝器冷凝后进入丙烯精馏塔回流罐；丙烯精馏塔回流罐中一部分经丙烯精馏塔回流泵作为丙烯精馏塔B塔顶回流，另一部分作为丙烯产品出装置；丙烯精馏塔底重沸器使用热水作为热源，丙烯精馏塔A塔底丙烷馏分经丙烷冷却器冷却后出装置。

2.用权利要求1所述的气分装置实现气分的方法，其特征在于，步骤如下：

夏季，设定的装置参数如下：

丙烯精馏塔操作参数：塔顶温度为40～55℃，塔底温度为50～65℃，操作压力为1.8～2.0MPag，理论塔板数200～240，由于理论塔板数较多，分为丙烯精馏塔A和丙烯精馏塔B，回流比为10～20；

冬季，设定的装置参数如下：