CN108586185B - 一种差压热偶丙烯精制分离系统及分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种差压热偶丙烯精制分离系统及分离方法，脱丙烷塔的塔顶连接有第一管线，脱丙烷塔的塔顶通过压缩机与脱丙烯塔的塔底连接。脱丙烯塔的塔顶的第四管线上并联设置有第一再沸器和换热器，第一再沸器和换热器分别与回流罐的进口连接，回流罐的出口与回流泵的进口连接，回流泵的出口与第一阀门连接，第一阀门的一个出口与脱丙烯塔的塔顶连接，另一个出口用于采出丙烯产品。第一再沸器设置在脱丙烷塔的塔底，脱丙烷塔的塔底分别与第一再沸器的底部和顶部连接。解决了现有技术丙烯精制工段提纯丙烯过程中丙烯/丙烷分离体系涉及相变，导致能耗高的问题。本发明的丙烯/丙烷分离体系不涉及相变过程，工艺运行成本显著降低。
Description
技术领域
本发明涉及环氧丙烷生产技术领域，尤其涉及一种差压热偶丙烯精制分离系统及分离方法。
背景技术
原油精炼过程中产生的丙烷主要存在于液化石油气中，长期以来，液化石油气被束缚于燃料领域，表现为资源浪费严重、附加值不高。
环氧丙烷可作为生产聚氨酯的原料，市场缺口较大，以液化石油气为原料生产环氧丙烷能够拓宽石油化工产业链条、提高炼化项目经济效益和企业市场竞争力。
以液化石油气为原料生产环氧丙烷的工艺方案如下：首先，丙烷脱氢工段，液化石油气在固定床反应器内，控制反应温度为650℃，在Gr-Al催化剂的作用下进行脱氢反应转化为丙烯；生成的粗产物进入深冷工段，复迭制冷，将粗产物压缩至-95℃，1MPa后进入丙烯精制工段，采用差压热偶精制系统提纯丙烯，提纯的丙烯、甲醇-水携带TS-1催化剂和均三甲苯携带氢化蒽醌进入淤浆床反应器充分反应生成环氧丙烷(PO)及副产品，后经分离工段、产品粗分离工段、产品精制工段、副产物处理工段和再生工段，有机相在干燥活化后重复进行利用，获得的环氧丙烷和副产品丙二醇单甲醚作为产品待售。
传统的生产工艺中，丙烷经脱氢工段得到粗丙烯产品，粗丙烯产品在深冷工段冷却至相变，达到丙烯精制工段所需的条件，因丙烯和丙烷沸点较为接近，采用普通精制塔(其塔顶设有冷凝器，塔釜设有再沸器)分离涉及相变的混合体系，工艺操作条件苛刻，塔顶冷凝器与塔釜再沸器以消耗大量的公用工程介质为代价，满足工艺系统的正常操作。大大的增加了系统的操作费用和设备的投资、维修费用，不利于高效、节能生产。
针对上述存在的工艺问题，如何通过工艺技术方案的改变来优化环氧丙烷生产中的丙烯精制分离系统，成为亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种差压热偶丙烯精制分离系统及分离方法，解决了现有技术丙烯精制工段提纯丙烯过程中丙烯/丙烷分离体系涉及相变，导致能耗高的问题。本发明的丙烯/丙烷分离体系不涉及相变过程，工艺运行成本显著降低。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种差压热偶丙烯精制分离系统，包括脱丙烷塔、压缩机、脱丙烯塔、回流罐、回流泵以及第一阀门；
脱丙烷塔的塔顶连接有第一管线，脱丙烷塔通过第一管线通入待分离混合物；脱丙烷塔的塔顶还通过第二管线与压缩机的进气口连接，压缩机的出气口通过第三管线与脱丙烯塔的塔底连接；
脱丙烯塔的塔顶连接有第四管线，第四管线上并联设置有第一再沸器和换热器，第一再沸器和换热器分别与回流罐的进口连接，回流罐的出口与回流泵的进口连接，回流泵的出口与第一阀门连接，第一阀门的一个出口通过第五管线与脱丙烯塔的塔顶连接，第一阀门的另一个出口用于采出丙烯产品；
第一再沸器设置在脱丙烷塔的塔底，脱丙烷塔的塔底分别与第一再沸器的底部和顶部连接。
更进一步地，本发明的特点还在于：
第四管线上设置有第二阀门，第二阀门的一个出口与第一再沸器连接；第二阀门的另一个出口连接有第三阀门，第三阀门与换热器连接，换热器与回流罐连接；第一再沸器分别与第三阀门以及回流罐连接。
第一阀门和第二阀门均为三通阀。
还包括第二再沸器，第二再沸器设置在脱丙烷塔的塔底，脱丙烷塔的塔底分别与第二再沸器的底部和顶部连接。
脱丙烷塔的塔底连接有第六管线，第六管线上设有塔底泵，第六管线用于采出脱丙烯混合物。
脱丙烯塔塔底经管线与所述脱丙烷塔塔顶连接。
本发明还提供了一种基于上述差压热偶丙烯精制分离系统的分离方法，其将待分离的丙烯和丙烷混合物通入脱丙烷塔的塔顶，脱丙烷塔塔顶采出的组分经压缩机升压后送至脱丙烯塔的塔底；脱丙烯塔塔顶采出的组分作为换热器和第一再沸器的换热介质，完成热量回收后送至回流罐，然后经回流泵升压后送至脱丙烯塔塔顶，并在回流泵的出口处采出丙烯产品。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种差压热偶丙烯精制分离系统及分离方法，通过将原丙烯精制塔的提馏段变为脱丙烷塔，将原精馏段变为脱丙烯塔，并通过在脱丙烷塔和脱丙烯塔之间增设压缩机，有效解决了脱丙烷塔和脱丙烯塔两塔间操作压差较大，实现了两塔差压热偶分离丙烯/丙烷混合物，不涉及相变过程。待分离丙烯/丙烷混合物进入脱丙烷塔塔顶，在脱丙烷塔塔顶采出的组分经压缩机升压后送至脱丙烯塔塔底，脱丙烯塔塔顶采出轻组分作为换热器和脱丙烷塔塔釜的第一再沸器的换热介质，完成热量回收的轻组分被冷却后，送至回流罐，然后经回流泵升压后送至脱丙烯塔塔顶，实现了塔内流股热量利用效率的最大化。本发明设计新颖合理，工艺运行成本显著降低，工艺操作效率明显提高，符合能源节约型工业发展要求。
附图说明
图1为本发明提供的差压热偶丙烯精制分离系统的结构示意图。
图中：1、脱丙烷塔；2、第一再沸器；3、塔底泵；4、第二再沸器；5、第二阀门；6、第三阀门；7、换热器；8、回流罐；9、压缩机；10、脱丙烯塔；11、回流泵；12、第一阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明提供了一种差压热偶丙烯精制分离系统，包括脱丙烷塔1、压缩机9、脱丙烯塔10、回流罐8、回流泵11以及第一阀门12。脱丙烷塔1的塔顶连接有第一管线，脱丙烷塔1通过第一管线通入待分离混合物；脱丙烷塔1的塔顶还通过第二管线与压缩机9的进气口连接，压缩机9的出气口通过第三管线与脱丙烯塔10的塔底连接。脱丙烯塔10的塔顶连接有第四管线，第四管线上并联设置有第一再沸器2和换热器7，第一再沸器2和换热器7分别与回流罐8的进口连接，回流罐8的出口与回流泵11的进口连接，回流泵11的出口与第一阀门12连接，第一阀门12的一个出口通过第五管线与脱丙烯塔10的塔顶连接；第一阀门12的另一个出口经管线与丙烯产品中间储罐连接，用于采出丙烯产品；第一再沸器2设置在脱丙烷塔1的塔底，脱丙烷塔1的塔底分别与第一再沸器2的底部和顶部连接。
在这里，脱丙烷塔1塔顶的轻组分经压缩机9升压至2.0MPa后经第三管线送至脱丙烯塔10的塔底。脱丙烷塔1的塔顶温度控制在20.3℃～22.8℃，脱丙烷塔1的塔釜温度控制在25.5℃～27.5℃，脱丙烯塔10的塔顶温度控制在51.5℃～54.6℃，脱丙烯塔10的塔釜温度控制在22.1℃～23.7℃。
本发明取消了传统分离体系中采用公用工程维持塔顶冷凝器与塔釜再沸器所需的能耗，通过脱丙烯塔10塔顶采出轻组分作为换热器7和脱丙烷塔1塔釜的第一再沸器2的换热介质，完成热量回收的轻组分被冷却后，送至回流罐8，然后经回流泵11升压后送至脱丙烯塔10塔顶，实现了塔内流股热量利用效率的最大化。本发明通过脱丙烷塔1与脱丙烯塔10两塔间的能量热耦合，可降低工艺能耗费用近40％，节能效果良好，具有冷、热公用工程用量少，设备投资费用低，工艺操作条件温和，系统能耗相对较低，系统工艺内部热耦合效率高等诸多优势，可切实有效提高企业经济效益。
在本发明中，脱丙烯塔10的塔顶连接有第四管线，第四管线上并联设置有第一再沸器2和换热器7，第一再沸器2和换热器7分别与回流罐8的进口连接，其具体的连接方式为：在第四管线上设置有第二阀门5，第二阀门5的一个出口与第一再沸器2连接；第二阀门5的另一个出口连接有第三阀门6，第三阀门6与换热器7连接，换热器7与回流罐8连接；第一再沸器2分别与第三阀门6以及回流罐8连接。
在这里，通过第二阀门5调整进入第一再沸器2的换热介质流量，控制第一再沸器2的温度为25.5℃～27.5℃。第二阀门5与第三阀门6呈串联状态，第一再沸器2与来自脱丙烯塔10塔顶的轻组分经流股间换热后，经管线分别与第三阀门6、回流罐8连接，保证脱丙烯塔10塔顶轻组分温度为21.5℃～23.2℃。本发明以第二阀门5和第三阀门6结合的前馈-反馈调节系统，提高了热耦合利用效率，增加了工艺系统的稳定性。
在本发明中，第一阀门12和第二阀门5均为三通阀。
本发明还包括第二再沸器4，第二再沸器4设置在脱丙烷塔1的塔底，脱丙烷塔1的塔底分别与第二再沸器4的底部和顶部连接。第二再沸器4的换热介质由系统的公用工程提供。
本发明的脱丙烷塔1的塔底连接有第六管线，第六管线上设有塔底泵3，第六管线用于采出脱丙烯混合物。
在本发明中，脱丙烯塔10塔底经管线与所述脱丙烷塔1塔顶连接，使得来自脱丙烯塔10的塔底采出物进入脱丙烷塔1的塔顶进行分离。
本发明还提供了一种基于上述差压热偶丙烯精制分离系统的分离方法，如下：将待分离丙烯/丙烷混合物和脱丙烯塔10的塔底采出物通入脱丙烷塔1塔顶第1块塔板，脱丙烷塔1共79块塔板，在脱丙烷塔1塔底第79块塔板采出脱丙烯混合物，经塔底泵3送至下一分离单元；在脱丙烷塔1塔顶采出的组分经压缩机9升压至2.0MPa后，送至脱丙烯塔10塔底第99块塔板，脱丙烯塔10塔顶第1块塔板采出轻组分作为换热器7和脱丙烷塔1塔釜的第一再沸器2的换热介质，完成热量回收的轻组分被冷却后，送至回流罐8，然后经回流泵11升压后送至脱丙烯塔10塔顶第1块塔板。需要说明的是，脱丙烷塔1和脱丙烯塔10的塔板数可根据实际情况进行设置。
Claims (5)
1.一种差压热偶丙烯精制分离系统，其特征在于，包括脱丙烷塔(1)、压缩机(9)、脱丙烯塔(10)、回流罐(8)、回流泵(11)以及第一阀门(12)；
脱丙烷塔(1)的塔顶连接有第一管线，脱丙烷塔(1)通过第一管线通入待分离混合物；脱丙烷塔(1)的塔顶还通过第二管线与压缩机(9)的进气口连接，压缩机(9)的出气口通过第三管线与脱丙烯塔(10)的塔底连接；
脱丙烯塔(10)的塔顶连接有第四管线，第四管线上并联设置有第一再沸器(2)和换热器(7)，第一再沸器(2)和换热器(7)分别与回流罐(8)的进口连接，回流罐(8)的出口与回流泵(11)的进口连接，回流泵(11)的出口与第一阀门(12)连接，第一阀门(12)的一个出口通过第五管线与脱丙烯塔(10)的塔顶连接，第一阀门(12)的另一个出口用于采出丙烯产品；
第一再沸器(2)设置在脱丙烷塔(1)的塔底，脱丙烷塔(1)的塔底分别与第一再沸器(2)的底部和顶部连接；
第四管线上设置有第二阀门(5)，第二阀门(5)的一个出口与第一再沸器(2)连接；第二阀门(5)的另一个出口连接有第三阀门(6)，第三阀门(6)与换热器(7)连接，第一再沸器(2)分别与第三阀门(6)以及回流罐(8)连接；
还包括第二再沸器(4)，第二再沸器(4)设置在脱丙烷塔(1)的塔底，脱丙烷塔(1)的塔底分别与第二再沸器(4)的底部和顶部连接。
2.根据权利要求1所述的差压热偶丙烯精制分离系统，其特征在于，第一阀门(12)和第二阀门(5)均为三通阀。
3.根据权利要求2所述的差压热偶丙烯精制分离系统，其特征在于，脱丙烷塔(1)的塔底连接有第六管线，第六管线上设有塔底泵(3)，第六管线用于采出脱丙烯混合物。
4.根据权利要求3所述的差压热偶丙烯精制分离系统，其特征在于，脱丙烯塔(10)塔底经管线与所述脱丙烷塔(1)塔顶连接。
5.一种基于权利要求1-4任意一项所述的差压热偶丙烯精制分离系统的分离方法，其特征在于，将待分离的丙烯和丙烷混合物通入脱丙烷塔(1)的塔顶，脱丙烷塔(1)塔顶采出的组分经压缩机(9)升压后送至脱丙烯塔(10)的塔底；脱丙烯塔(10)塔顶采出的组分作为换热器(7)和第一再沸器(2)的换热介质，完成热量回收后送至回流罐(8)，然后经回流泵(11)升压后送至脱丙烯塔(10)塔顶，并在回流泵(11)的出口处采出丙烯产品。
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