CN108160006B - 丙烷脱氢装置及丙烷脱氢方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种丙烷脱氢装置及丙烷脱氢方法，包括脱氢反应器(1)和换热器(2)，所述换热器(2)的管程入口(24)连接反应原料输送管道(a)，所述换热器(2)的管程出口(25)通过加热炉(3)连接所述脱氢反应器(1)的入口；所述脱氢反应器(1)的出口连接反应产物输送管道(b)，所述反应产物输送管道(b)分为两路，其中第一路反应产物输送管道(b1)通过阀门(5)连接所述换热器(2)的壳程入口(22)；第二路反应产物输送管道(b2)通过蒸汽发生器(4)连接所述换热器(2)的壳程入口(22)；所述换热器(2)的壳程出口(23)连接下游设备。这种丙烷脱氢装置设备投资低、换热效率高，有效避免了多台换热器间的偏流问题，提高了丙烷脱氢装置的稳定性，丙烯的收率和蒸汽产量，延长运行周期。

Description

丙烷脱氢装置及丙烷脱氢方法
技术领域
本发明涉及化工装置领域，尤其涉及一种丙烷脱氢装置及丙烷脱氢方法。
背景技术
丙烷脱氢装置设有多台反应器，各台反应器间隔一定时间，按运行→蒸汽吹扫→再生→还原→运行进行切换操作。在反应器切换过程中换热器的工况也随之波动，即整个操作过程为间歇性脉冲形的波动状态。
目前，丙烷脱氢装置的反应进料与反应出料的换热器主要是采用多台列管式换热器并联运行，这种并联设置的换热器之间极易存在偏流，导致换热温差大、运行压降高、装置能耗高，另外，这些换热器本身极易出现内漏，直接降低了产品收率、增加了压缩机及加热炉的能耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能有效避免换热器的偏流、设备投资低、换热效率高的丙烷脱氢装置。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种能有效避免换热器的偏流、设备投资低、换热效率高的丙烷脱氢方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种丙烷脱氢装置，包括脱氢反应器和换热器，所述换热器的管程入口连接反应原料输送管道，所述换热器的管程出口通过加热炉连接所述脱氢反应器的入口；所述脱氢反应器的出口连接反应产物输送管道，所述反应产物输送管道分为两个支路，其中第一支路通过阀门连接所述换热器的壳程入口；第二支路通过蒸汽发生器连接所述换热器的壳程入口；所述换热器的壳程出口连接下游设备。
优选地，所述阀门为温控调节阀，该温控调节阀的温度检测点位于所述换热器的管程出口处。通过检测换热器管程出口输出的反应原料流股的温度变化，来调节反应产物输送管道的两个支路流量比例，使反应原料的温度稳定在合适的范围内。
优选地，所述换热器包括壳体，所述壳体的顶部设有壳程入口，所述壳体的底部设有壳程出口，所述壳体的下部设有管程入口，所述壳体的上部设有管程出口；所述壳体的内腔内设有换热管，所述换热管沿所述壳体的轴线方向螺旋布置。
进一步优选，所述换热器的壳体的上部设有洗油喷淋入口，所述换热器的壳体的下部设有氮气吹扫入口。在换热器的反应产物侧设有洗油喷淋入口以及氮气吹扫入口，能较好的防止设备结垢和清除结焦垢物，保证装置的长周期运行。
优选地，所述换热器的壳体和换热管采用321H不锈钢材料。以增加换热器的设备强度，增强抗冲击性能。
优选地，所述换热器的壳程入口、壳程出口、管程出口、管程入口、洗油喷淋入口以及氮气吹扫入口均采用法兰连接。安装、拆卸方便，便于换热器的检修与清洗。
使用上述各丙烷脱氢装置的丙烷脱氢方法，其特征在于包括下述步骤：
压力为0.3～0.5MPa、温度为26℃～40℃的反应原料流股进入所述换热器的管程，与来自所述脱氢反应器的反应产物流股换热，换热后得到温度为420℃～460℃的反应原料流股进入所述加热炉加热到595℃～610℃并减压至0.044～0.066MPa后进入所述脱氢反应器中进行丙烷脱氢反应，控制脱氢反应器中操作压力为0.044～0.066MPa，反应温度为595℃～610℃；
出所述脱氢反应器的反应产物流股分为两股，即进入第一支路的第一流股和进入第二支路的第二流股；其中第二流股进入蒸汽发生器换热，换热后的第二流股再与第一流股混合得到温度为440℃～485℃的反应产物流股；所述第一支路设有的温控调节阀，通过检测换热器管程出口输出的反应原料流股的温度变化，来控制第一流股的流量，使得换热器管程出口输出的反应原料流股的温度为420℃～460℃。
与现有技术相比，本发明所提供的丙烷脱氢装置在反应产物输送管道上设有蒸汽发生器，用来产生更多蒸汽，大大提高了能量的利用效率；此外，通过改进换热器的结构，不仅可以对等替代原多台换热器，避免设备内漏，而且可用一台换热器替换现有装置中并联设置的多台换热器，不仅能达到多台换热器的换热效果，降低设备投资、配管数量及装置占地面积，而且有效避免了多台换热器间的偏流问题，提高了丙烷脱氢装置的稳定性，丙烯的收率和蒸汽产量，延长运行周期。优选方案中，换热器的壳体上设置洗油喷淋入口以及氮气吹扫入口，能较好的防止设备结垢和清除结焦垢物，保证装置的长周期运行。
附图说明
图1为本发明实施例的流程示意图；
图2为本发明实施例中换热器的剖视示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1～图2所示，该丙烷脱氢装置包括：
脱氢反应器1，为常规的丙烷脱氢反应器，多台脱氢反应器1并联设置(图中未示出)，各台脱氢反应器1之间按时序进行切换，即按运行→反应器内部吹扫→催化剂再生→反应器还原→运行进行切换操作，以完成生产任务。
换热器2，换热器的管程入口24连接反应原料输送管道a，换热器的管程出口25通过加热炉3连接脱氢反应器1的入口；所述脱氢反应器1的出口连接反应产物输送管道b，反应产物输送管道b分为两个支路，其中第一支路b1通过阀门5连接换热器的壳程入口；其中，阀门5为温控调节阀，该温控调节阀的温度检测点可以设在换热器2的管程出口25处。通过检测换热器2的管程出口25输出的反应原料流股的温度变化，来调节反应产物输送管道b的两个支路流量比例，使反应原料的温度稳定在合适的范围内。
第二支路b2通过蒸汽发生器4连接换热器2的壳程入口22；在第二支路b2中设有蒸汽发生器4，可以用来产生蒸汽，实现能量的有效利用。两支路合并后，进入换热器2壳程加热原料。
所述换热器2的壳程出口23连接下游设备；
其中，换热器2的具体结构，包括壳体21，壳体21的顶部设有壳程入口22，壳体21的底部设有壳程出口23，壳体21的下部设有管程入口24，壳体21的上部设有管程出口25；壳体21的内腔内设有换热管26，换热管26沿壳体21的轴线方向螺旋布置；单台换热器2的直径根据装置规模能做到DN4000至DN6800的大直径范围，可以达到现有装置中多台普通换热器并联使用的换热效果。
此外，换热器2的壳体21的上部设有洗油喷淋入口27，换热器2的壳体21的下部设有氮气吹扫入口28。以便对换热器2的壳体21的内腔及时清除结焦垢物，保证装置的长周期运行。
此外，为了增加换热器2的设备强度，增强抗冲击性能，换热器2的壳体21和换热管26可采用321H不锈钢材料；为了方便换热器2的检修与清洗，换热器2的壳程入口22、壳程出口23、管程出口25、管程入口24、洗油喷淋入口27以及氮气吹扫入口28均采用法兰连接。
丙烷脱氢装置的具体流程如下：
压力为0.3～0.5MPa下，温度为26℃～40℃的反应原料流股进入换热器2的管程，与来自脱氢反应器1的反应产物流股换热，换热后的反应原料流股的温度为420℃～460℃，从换热器2的管程出口25输出，此过程中，流经换热器2的压力降小于30kPa。
换热后的反应原料流股再通过加热炉3加热到反应温度，经减压操作后进入到脱氢反应器1中，进行脱氢反应，脱氢反应器1中操作压力为0.044～0.066MPa，反应温度为595℃～610℃。
脱氢反应完成后，反应产物流股通过反应产物输送管道b输送至换热器2的壳程与反应原料流股进行换热，换热后反应产物流股由换热器2壳程出口23输出，送往下游装置，温度为75℃～120℃；
其中，反应产物流股分为两股，即通过第一支路b1输送的第一流股和通过第二支路b2输送的第二流股；第二流股流经蒸汽发生器4产生蒸汽，冷却后的第二流股再与第一流股混合，混合后的反应产物流股的温度为440℃～485℃；第一流股所在的第一支路b1设有的温控调节阀，通过检测换热器2管程出口25输出的反应原料流股的温度变化，来控制第一流股的流量，使得换热器2管程出口25输出的反应原料流股的温度为420℃～460℃以及换热器2壳程出口23输出的反应产物流股的温度小于110℃为宜。

Claims (6)

1.一种丙烷脱氢装置，包括多台并联设置的脱氢反应器(1)和一台换热器(2)，其特征在于：
所述换热器(2)的管程入口(24)连接反应原料输送管道(a)，所述换热器(2)的管程出口(25)通过加热炉(3)连接所述脱氢反应器(1)的入口；
所述脱氢反应器(1)的出口连接反应产物输送管道(b)，所述反应产物输送管道(b)分为两个支路，其中第一支路(b1)通过阀门(5)连接所述换热器(2)的壳程入口(22)；第二支路(b2)通过蒸汽发生器(4)连接所述换热器(2)的壳程入口(22)；
所述换热器(2)的壳程出口(23)连接下游设备；
所述换热器(2)包括壳体(21)，所述壳体(21)的顶部设有壳程入口(22)，所述壳体(21)的底部设有壳程出口(23)，所述壳体(21)的下部设有管程入口(24)，所述壳体(21)的上部设有管程出口(25)；
所述壳体(21)的内腔内设有换热管(26)，所述换热管(26)沿所述壳体(21)的轴线方向螺旋布置。
2.根据权利要求1所述的丙烷脱氢装置，其特征在于：所述阀门(5)为温控调节阀，该温控调节阀的温度检测点位于所述换热器(2)的管程出口(25)处。
3.根据权利要求1或2所述的丙烷脱氢装置，其特征在于：所述换热器(2)的壳体(21)上部设有洗油喷淋入口(27)，所述换热器(2)的壳体(21)的下部设有氮气吹扫入口(28)。
4.根据权利要求3所述的丙烷脱氢装置，其特征在于：所述换热器(2)的壳体(21)和换热管(26)均采用321H不锈钢材料。
5.根据权利要求4所述的丙烷脱氢装置，其特征在于：所述换热器(2)的壳程入口(22)、壳程出口(23)、管程出口(25)、管程入口(24)、洗油喷淋入口(27)以及氮气吹扫入口(28)均采用法兰连接。
6.使用如权利要求1至5任一权利要求所述的丙烷脱氢装置的丙烷脱氢方法，其特征在于包括下述步骤：
压力为0.3~0.5MPa、温度为26℃~40℃的反应原料流股进入所述换热器(2)的管程，与来自所述脱氢反应器(1)的反应产物流股换热，换热后得到温度为420℃~460℃的反应原料流股进入所述加热炉(3)加热到595℃~610℃并减压至0.044~0.066MPa后进入所述脱氢反应器(1)中进行丙烷脱氢反应，控制脱氢反应器(1)中操作压力为0.044~0.066MPa，反应温度为595℃~610℃；
出所述脱氢反应器(1)的反应产物流股分为两股，即进入第一支路(b1)的第一流股和进入第二支路(b2)的第二流股；其中第二流股进入蒸汽发生器(4)换热，换热后的第二流股再与第一流股混合得到温度为440℃~485℃的反应产物流股；所述第一支路(b1)设有的阀门(5)为温控调节阀，通过检测换热器(2)管程出口(25)输出的反应原料流股的温度变化，来控制第一流股的流量，使得换热器(2)管程出口(25)输出的反应原料流股的温度为420℃~460℃。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhang Xianan

Inventor after: Ren Hongliang

Inventor after: Huang Chenyang

Inventor after: Du Yueliang

Inventor after: Wang Jianliang

Inventor after: Hu Xingmiao

Inventor after: Zhou Kuier

Inventor after: Tao Jiang

Inventor after: Wang Yu

Inventor after: Li Yuping

Inventor after: Wu Lijun

Inventor before: Zhang Xianan

Inventor before: Ren Hongliang

Inventor before: Huang Chenyang

Inventor before: Wang Jianliang

Inventor before: Hu Xingmiao

Inventor before: Zhou Kuier

Inventor before: Tao Jiang

Inventor before: Wang Yu

Inventor before: Li Yuping

Inventor before: Wu Lijun

Inventor before: Li Junjie

CB03 Change of inventor or designer information
CB02 Change of applicant information

Address after: 315207 Jiaochuan Street Refining Road, Zhenhai District, Ningbo City, Zhejiang Province

Applicant after: Zhenhai Petrochemical Construction and Installation Engineering Co.,Ltd.

Address before: 315207 Jiaochuan Street Refining Road, Zhenhai District, Ningbo City, Zhejiang Province

Applicant before: ZHENHAI PETROCHEMICAL JIANAN ENGINEERING Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant