CN108456128A - 一种丙烷脱氢产品气的分离工艺及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种丙烷脱氢产品气的分离工艺及系统。本发明通过丙烷催化脱氢工艺制取丙烯是一种新的获取丙烯产品的生成方法,由于原料价格优势,用这种方法生成丙烯装置逐年增加;丙烷脱氢制丙烯除催化剂外,产品气的分离也非常重要,特别是碳三组分与氢气等轻组分的分离。本发明采用了冷剂加溶剂吸收的分离工艺,与目前采用的深冷分离相比能耗大大降低。本发明所提供的系统,由于其最低运行温度在‑40℃左右,设备管线的保冷材料等级降低,从而降低了系统投资成本。
Description
技术领域
本发明属于石油化工行业的丙烷脱氢领域,涉及一种丙烷脱氢产品气的分离工艺及系统,将丙烷脱氢产品气净化处理得到聚合级丙烯产品。
背景技术
丙烯是一种重要的石油化工基础原料,在国民经济中占有重要地位。前些年,国际上传统的生产丙烯产品的方法主要有石油产品裂解、石油产品催化裂化等。如今,丙烷催化脱氢、甲醇制烯烃及甲醇制丙烯也成为生产丙烯的新的重要途径,在以往,丙烷主要来源于油田伴生气,产量比较低,有条件的地方可以作为轻烃裂解炉的原料生产丙烯产品,大多数地区的丙烷由于不能形成规模而用作液化气产品,再加上丙烷脱氢催化剂极其昂贵,国际上用丙烷脱氢生产丙烯的装置是凤毛麟角;然而,随着页岩气开采技术的不断进步和成熟,页岩气的开采量越来越大,开采页岩气的成本越来越低,从而伴生丙烷量越来越大,导致丙烷价格越来越低,通过丙烷催化脱氢生产丙烯的成本越来越低,在利益驱动下用丙烷脱氢生产丙烯的装置也越来越多。
目前国内国际实现工业化生产丙烷脱氢工艺有三家,国际上采用最多的有两种工艺,一家是UOP的移动床丙烷催化脱氢工艺,另一家是鲁姆斯的固定床丙烷催化脱氢工艺,而国内采用UOP移动床催化脱氢更多。无论是UOP移动床催化脱氢还是鲁姆斯的固定床丙烷催化脱氢,对于产品气分离都是采用深冷分离的方法,这是由于丙烷脱氢制丙烯是唯一原料生产唯一产品,产品气主要组成是丙烷、丙烯和氢气,经深冷分离得到聚合级丙烯产品、循环丙烷及氢气尾气,聚合级丙烯作为产品送下游装置,循环丙烷返回催化脱氢反应器脱氢生产丙烯,氢气尾气作为燃料气,但大多数生产厂家将这股尾气进行变压吸附制成氢气产品。氢气尾气碳三含量高不仅造成丙烯产品及原料损失,也增多变压吸附的能耗甚至影响氢气产品质量,因此,在丙烷脱氢产品气分离的操作中控制氢气尾气的碳三含量非常关键,在压力一定的条件下温度越低,尾气中碳三含量就越少,因此UOP和Lummus两个专利商都采用深冷分离来解决这个问题。丙烷脱氢产品气深冷分离与传统的裂解气深冷分离的制冷工艺基本一样,大都采用丙烯冷剂与乙烯冷剂复叠制冷,冷剂最低温度可以达到零下101℃,丙烷脱氢产品气分离装置大部分设备、管线管件必须采用耐低温材质,保冷材料要求升级,数量增加,装置投资较大。
发明内容
本发明是针对现有丙烷脱氢产品气深冷分离的缺点,提供了一种丙烷脱氢产品气的分离工艺及系统,该工艺不用乙烯烯冷剂和膨胀机,将产品气冷却到-38℃~5℃,然后用溶剂将氢气尾气夹带的碳三吸收,然后解吸回收碳三组分。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
1)来自丙烷脱氢反应装置的产品气被冷却后进入压缩机加压,之后进入净化单元以脱除酸性气体;
2)脱除酸性气体的产品气降温后进入干燥器以脱除水分,干燥后的产品气经过冷剂换热器降温后进入气液分离罐,气液分离罐的底部的液相物料送入脱乙烷塔;
3)气液分离罐顶部的气相物料进入吸收塔,吸收塔塔顶的氢气尾气经复热后送入变压吸附装置,其塔底的液相物料用泵送入解析塔;
4)解析塔的顶部物料进入脱乙烷塔,其底部物料经冷却后返回吸收塔用于溶解吸收气相进料中的碳三组分;
5)脱乙烷塔的塔顶采出碳二组分,其塔底的碳三组分送入丙烯精馏塔;碳三组分在丙烯精馏塔中分离为丙烯产品和丙烷,丙烯精馏塔塔顶的丙烯产品送出装置界区,丙烷返回原料汽化单元。
进一步地,其中步骤1)中,来自丙烷脱氢反应装置的产品气被冷却至38℃~42℃后进入压缩机,经压缩机加压到1.3-3.0MPa,之后进入净化单元以脱除酸性气体。
进一步地,其中步骤2)中,脱除酸性气体的产品气降温至10℃~20℃后进入干燥器以脱除水分,干燥后的产品气经过换热器降温至-38℃~5℃后进入气液分离罐,气液分离罐的底部的液相物料送入脱乙烷塔。
进一步地,其中步骤3)中,气液分离罐顶部的气相物料进入吸收塔,之后该气相物料中的碳三组分被溶剂溶解吸收,吸收塔塔顶的氢气尾气经复热至常温后送入变压吸附装置以制取氢气,其塔底的液相物料用泵送入解析塔。
进一步地,其中步骤3)中,所述溶剂为C5-C10的混合烃。
进一步地,其中步骤4)中,解析塔的顶部物料作为脱乙烷塔的一股进料进入脱乙烷塔,其底部物料经冷却至-38℃~5℃后后返回吸收塔用于溶解吸收气相进料中的碳三组分。
进一步地,其中步骤5)中,丙烷返回原料汽化单元气化后,送入丙烷脱氢反应装置进行脱氢。
一种丙烷脱氢产品气的分离系统,包括通过管道依次连接的压缩机、净化单元、干燥器及气液分离罐;所述气液分离罐的顶部连接有吸收塔,所述吸收塔的底部连接有解析塔,所述解析塔的顶部连接有脱乙烷塔,所述脱乙烷塔的底部连接有丙烯精馏塔。
进一步地,其中所述气液分离罐的底部与脱乙烷塔连接;所述吸收塔的顶部与变压吸附装置连接。
进一步地,其中所述压缩机与丙烷脱氢反应装置相连接;所述丙烯精馏塔与原料汽化单元相连接。
进一步地,其中所述丙烷脱氢反应装置还与所述原料汽化单元相连接。
本发明能够达到如下技术效果:
1.本发明所提供的工艺,由于丙烷脱氢产品气被冷剂冷却到-38℃~5℃,氢气尾气夹带的碳三组分的回收不是利用进一步冷却的方法,而是用溶剂吸收(萃取)的方法来完成;
2.本发明所提供的工艺,由于其解吸后的碳三组分组分合格,可直接进入丙烯精馏塔;解吸后的物料轻组分含量超标,解吸物料进脱乙烷塔脱出轻组分后进入丙烯精馏塔;
3.本发明所提供的工艺,由于其所用溶剂(萃取剂)可以是装置自产的较重组分或丙烷原料分离出来的混合碳四及重组分,也可以用C5-C10的混合烃。
4.本发明所提供的工艺,由于其充分利用丙烷汽化吸收的热量,故降低丙烯压缩机的能耗;
5.本发明所提供的工艺,由于其引入溶剂吸收(萃取)法,装置的最低运行温度在-40℃左右,不仅省掉了乙烯制冷系统也省去了原工艺的膨胀制冷系统,原深冷分离工艺的深冷设备(铝材质板翅翅换热器)、管线管件、仪表阀门等可以用符合条件低温碳钢代替,降低系统投资成本;
6.本发明所提供的系统,由于溶剂(萃取剂)的引入使丙烷脱氢产品气分离在较高温度下就能实现,新的丙烷脱氢产品气分离只有丙烯、丙烷(或氟利昂)制冷系统,省掉了乙烯制冷系统,大大降低了系统的运行成本和投资成本;
7.本发明所提供的系统,由于其最低运行温度在-40℃左右,设备管线的保冷材料等级降低,从而降低了系统投资成本。
附图说明
图1为本发明所述的丙烷脱氢产品气的分离系统的连接示意图。
其中,101-压缩机,102-净化单元,103-干燥器,104-气液分离罐,201-脱乙烷塔,202-吸收塔;203-解析塔,303-丙烯精馏塔。
具体实施方式
下面结合具体实施对本发明做进一步的描述,所述实施例的示例旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明个体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或按照产品说明书进行。
除非特别说明,以下材料或试剂均为市售。
如图1所示,本发明提供了一种丙烷脱氢产品气的分离工艺,依次包含以下步骤:
1)来自丙烷脱氢反应装置的产品气(主要包括氢气、碳三以及少量的碳二、碳一、二氧化碳、一氧化碳)被冷却至38℃~42℃后进入压缩机101,经压缩机101加压到1.3-3.0MPa后,进入净化单元102以脱除酸性气体(二氧化碳);
2)脱除酸性气体的产品气降温至10℃~20℃后进入干燥器103以脱除水分,干燥后的产品气经过丙烯冷剂换热器降温至-38℃~5℃后进入气液分离罐104,气液分离罐104的底部的液相物料(主要是碳三)送入脱乙烷塔201;
3)气液分离罐104的顶部的气相物料(主要包括氢气以及少量的碳二、碳一、一氧化碳)进入吸收塔202,之后该气相物料中的碳三组分(丙烷和丙烯)被溶剂(C5-C10的混合烃)溶解吸收,吸收塔202的塔顶的氢气尾气(主要包括碳二、碳一、氢气)经复热至常温后送入变压吸附装置以制取氢气,其塔底的液相物料(溶剂、碳三)用泵送入解析塔203;
4)解析塔203的顶部物料(溶剂、碳三)作为脱乙烷塔的一股进料进入脱乙烷塔201,解析塔203的底部物料(溶剂)经冷却至-38℃~5℃后返回吸收塔202用于溶解吸收气相进料(主要包括氢气以及少量的碳二、碳一、一氧化碳)中的碳三组分(丙烷和丙烯);
5)脱乙烷塔201的塔顶采出碳二组分(乙烷和乙烯),其塔底的碳三组分(丙烷和丙烯)送入丙烯精馏塔303;碳三组分在丙烯精馏塔303中分离为丙烯产品和丙烷,丙烯精馏塔303的塔顶的丙烯产品送出装置界区,丙烷返回原料汽化单元气化后,送入丙烷脱氢反应装置进行脱氢。
如图1所示,本发明还提供了一种丙烷脱氢产品气的分离系统,包括通过管道依次连接的压缩机101、净化单元102、干燥器103及气液分离罐104;所述气液分离罐104的顶部连接有吸收塔202,所述吸收塔202的底部连接有解析塔203,所述解析塔203的顶部连接有脱乙烷塔201,所述气液分离罐104的底部与脱乙烷塔201连接,所述脱乙烷塔201的底部连接有丙烯精馏塔303。
此外,所述压缩机101与丙烷脱氢反应装置相连接;所述吸收塔202的顶部与变压吸附装置连接;所述丙烯精馏塔303与原料汽化单元相连接;所述丙烷脱氢反应装置还与所述原料汽化单元相连接。
经过本发明的丙烷脱氢产品气的分离系统的处理,丙烯产品功功耗可从670~700千克标准煤/吨下降至630~670千克标准煤/吨,从而降低了系统投资及运行成本。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种丙烷脱氢产品气的分离工艺,其特征在于,依次包含以下步骤:
1)来自丙烷脱氢反应装置的产品气被冷却后进入压缩机加压,之后进入净化单元以脱除酸性气体;
2)脱除酸性气体的产品气降温后进入干燥器以脱除水分,干燥后的产品气经过丙烯冷剂换热器降温后进入气液分离罐,气液分离罐的底部的液相物料送入脱乙烷塔;
3)气液分离罐顶部的气相物料进入吸收塔,吸收塔塔顶的氢气尾气经复热后送入变压吸附装置,其塔底的液相物料用泵送入解析塔;
4)解析塔的顶部物料进入脱乙烷塔,其底部物料经冷却后返回吸收塔用于溶解吸收气相进料中的碳三组分;
5)脱乙烷塔的塔顶采出碳二组分,其塔底的碳三组分送入丙烯精馏塔;碳三组分在丙烯精馏塔中分离为丙烯产品和丙烷,丙烯精馏塔塔顶的丙烯产品送出装置界区,丙烷返回原料汽化单元。
2.如权利要求1所述的分离工艺,其特征在于,步骤1)中,来自丙烷脱氢反应装置的产品气被冷却至38℃~42℃后进入压缩机,经压缩机加压到1.3-3.0MPa,之后进入净化单元以脱除酸性气体。
3.如权利要求1所述的分离工艺,其特征在于,步骤2)中,脱除酸性气体的产品气降温至10℃~20℃后进入干燥器以脱除水分,干燥后的产品气经过换热器降温至-38℃~5℃后进入气液分离罐,气液分离罐的底部的液相物料送入脱乙烷塔。
4.如权利要求1所述的分离工艺,其特征在于,步骤3)中,气液分离罐顶部的气相物料进入吸收塔,之后该气相物料中的碳三组分被溶剂溶解吸收,吸收塔塔顶的氢气尾气经复热至常温后送入变压吸附装置以制取氢气,其塔底的液相物料用泵送入解析塔。
5.如权利要求4所述的分离工艺,其特征在于,步骤3)中,所述溶剂为C5-C10的混合烃。
6.如权利要求1所述的分离工艺,其特征在于,步骤4)中,解析塔的顶部物料作为脱乙烷塔的一股进料进入脱乙烷塔,其底部物料经冷却至-38℃~5℃后后返回吸收塔用于溶解吸收气相进料中的碳三组分。
7.如权利要求1所述的分离工艺,其特征在于,步骤5)中,丙烷返回原料汽化单元气化后,送入丙烷脱氢反应装置进行脱氢。
8.一种丙烷脱氢产品气的分离系统,其特征在于,包括通过管道依次连接的压缩机、净化单元、干燥器及气液分离罐;所述气液分离罐的顶部连接有吸收塔,所述吸收塔的底部连接有解析塔,所述解析塔的顶部连接有脱乙烷塔,所述脱乙烷塔的底部连接有丙烯精馏塔。
9.如权利要求8所述的分离系统,其特征在于,所述气液分离罐的底部与脱乙烷塔连接;所述吸收塔的顶部与变压吸附装置连接。
10.如权利要求9所述的分离系统,其特征在于,所述压缩机与丙烷脱氢反应装置相连接;所述丙烯精馏塔与原料汽化单元相连接;所述丙烷脱氢反应装置还与所述原料汽化单元相连接。
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