CN110790627A - 一种丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统及其回收再利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统及其回收再利用方法。该系统包括依次连通的原料预处理单元、脱异丁烷塔、丁烷干燥器、进料缓冲罐、丁烷异构反应器、异构稳定塔；脱异丁烷塔塔底与C4/C5分离塔相连通，C4/C5分离塔塔顶与脱异丁烷塔相连通。预处理后的丁烷进入脱异丁烷塔脱除异丁烷，剩余的丁烷与重组分混合物通过C4/C5分离塔分离，分离得到的丁烷返回脱异丁烷塔进行回收。该系统将丁烷与C+5重组分混合物进行高效分离，所得丁烷直接在系统中进行回收，回收至反应系统直接利用，实现了循环、提高了原料利用率、减少了对环境的污染。该系统大大提高了碳四丁烷的回收率，解决了该行业中存在的资源浪费以及安全隐患问题，具有很好的应用前景。

Description

一种丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统及其回收再利用 方法

技术领域

本发明属于原料分离回收技术领域。具体涉及一种丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统及其回收再利用方法。尤其是在C3与C4混合脱氢过程中所用丁烷，在进行丁烷异构时对丁烷异构系统中的丁烷进行回收再利用的系统及其回收再利用方法。

背景技术

丙烯是仅次于乙烯的重要石化基础原料，其下游衍生物主要包括聚丙烯和环氧丙烷、丙烯腈、丙烯酸、异丙苯/苯酚/丙酮、羰基合成醇、异丙醇等有机原料。

传统生产丙烯大多采用炼油厂催化裂化装置及蒸汽裂解装置副产丙烯以供市场需要。近年来由于市场对丙烯需求的增速迅速增长，已经高于对乙烯需求的增速，因此，催化裂解装置和蒸汽裂解装置副产丙烯已经不能满足市场对丙烯的需求。为快速提高丙烯产量，以适应工业、市场等对丙烯的需求，因此，快速提高丙烯产量、低成本独立生产丙烯已成为目前研究热点。

直接生产丙烯技术包括有丙烷脱氢、易位转化、高碳烯烃裂解制丙烯和甲醇制烯烃等，而根据原料来源及技术经济的合理性，低碳烷烃混合催化脱氢是更合理也应用更广泛的生产技术。在低碳烷烃混合脱氢制备丙烯过程中，与丙烷混合的原料丁烷需要进行异构反应生成异丁烷才能参与反应丁烷异构过程中，部分未反应的丁烷与C5+等重组分被外排作为混合原料使用，而丁烷极易挥发，在使用过程中绝大部分的丁烷挥发至空气中，剩余C5重组分被真正利用。丁烷的挥发不仅完成资源浪费，也对环境造成较大影响，随着混合脱氢制备丙烯量的增加，造成大量丁烷浪费及环境污染。

发明内容

本发明针对的技术问题是：采用混合脱氢制备丙烯时，丁烷异构过程中，未反应的丁烷被外排、挥发，没有得到充分利用，造成资源浪费、其挥发也对环境造成严重影响，且丁烷属于易燃易爆物，其挥发对周围工作环境也具有很大的安全隐患。

针对上述问题，本发明提供了一种丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统及其回收再利用方法。该系统能够将未反应的丁烷与C5重组分混合物进行高效分离，分离得到的丁烷直接在系统中进行回收，回收至反应系统直接利用，实现了原料的循环，提高了原料利用率、减少了对环境的污染。

本发明是通过以下技术方案实现的

一种丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统，该系统包括原料预处理单元，与原料预处理单元相连通的脱异丁烷塔，与脱异丁烷塔相连通的丁烷干燥器，与丁烷干燥器相连通的进料缓冲罐，与进料缓冲罐相连通的丁烷异构反应器，与丁烷异构反应器相连通的异构稳定塔；

脱异丁烷塔塔底出料口通过物料管道与C4/C5分离塔相连通，C4/C5分离塔塔顶出料口与脱异丁烷塔相连通。

所述的丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统，所述脱异丁烷塔塔顶出料口通过物料管道与回流罐相连通，回流罐通过物料管道通向混合脱氢物料反应系统。

所述的丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统，所述异构稳定塔塔顶出料口通过物料管道与碱洗塔相连通。

所述的丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统，所述异构稳定塔塔底出料口通过物料管道与脱异丁烷塔相连通。

所述的丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统，所述C4/C5分离塔填料采用的是IMTP25，共两段填料床层，每层填料高度为3000mm，两层之间的间距为3000mm，该塔的操作范围为设计负荷的40～210％(所述C4/C5分离塔100％设计进料负荷为964kg/h，而在实际操作中最低操作负荷为40％设计负荷，最高操作负荷为210％设计负荷即2000kg/h，可操作的调节余量非常大，具有很好的实际使用效果)。

采用上述丁烷回收再利用系统进行丁烷回收再利用的方法，该方法包括以下步骤：

经过预处理后的丁烷进入脱异丁烷塔进行脱异丁烷处理；

脱异丁烷后剩余丁烷进行丁烷异构处理；

剩余丁烷与重组分混合物通过C4/C5分离塔进行分离，分离得到的丁烷返回脱异丁烷塔进行回收，得到的重组分外排作为其他物质合成原料。

所述的丁烷回收再利用方法，塔顶异丁烷外排时脱异丁烷塔塔顶温度为59～60℃，丁烷在76～80℃条件下由脱异丁烷塔排出进入丁烷异构反应器进行丁烷异构反应。

所述的丁烷回收再利用的方法，脱异丁烷塔塔底工作温度为108～110℃、压力为0.851MPaG，丁烷与重组分混合物由脱异丁烷塔塔底出料口排出进入到C4/C5分离塔。

所述丁烷回收再利用的方法，所述C4/C5分离塔工作时塔内温度为114～117℃，塔内压力为0.853MPaG、塔顶压力为0.50MPaG。

与现有技术相比，本发明具有以下积极有益效果

现有技术将脱异丁烷塔中排出的丁烷与重组分混合物直接通入后续石油制备中用于石油制备，该过程中由于丁烷极易挥发，造成绝大部分丁烷挥发、几乎没有用于石油制备的含量剩余，完成资源浪费，同时也对环境造成一定的影响。而且丁烷为易燃易爆物质，挥发后对工作环境存在很大的安全隐患，危害性较大。本发明在丁烷异构中采用C4/C5分离塔对脱异丁烷塔中排出的混合物料进行高效分离，将分离的丁烷重新回收进入脱异丁烷塔中、然后进入丁烷异构反应器中进行丁烷异构反应，提高了原料的利用率，避免了原料挥发对环境造成的影响，也避免了C5+重组分中携带过多的C4组分汽化造成的安全隐患。

本发明所用C4/C5分离塔的操作范围为设计负荷的40％～210％，明显增加了分离塔的使用效率及使用寿命，在减少原料浪费、提高原料利用率的同时，进一步降低了工业操作成本。

本发明对C4/C5分离塔中温度、压力等进行探究，在不增加蒸汽使用量(C4/C5分离塔消耗0.45MPa蒸汽，但是塔顶的热气相物流又重新回到脱异丁烷塔作为脱异丁烷塔热源的一部分，使得脱异丁烷塔的0.45MPa蒸汽使用量减少，在整个丁烷异构单元中，蒸汽使用量没有增加且对丁烷进行了高效的回收。)的条件下，大大提高了碳四丁烷的回收率，解决了该行业中存在的资源浪费以安全隐患问题，具有很好的应用前景。

本发明采用的丁烷异构系统中，异构反应完成后的物料经分离，未反应的部分忧经过管道输送至脱异丁烷塔中进行回收再利用，即整个系统实现了最大效率的循环，原料得到高效利用。

因此，本发明丁烷回收再利用系统及方法简单易操作，且有效解决了行业内一直不能解决的丁烷异构中存在的资源浪费及存在的安全隐患问题，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统示意图之一，

图2为丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统示意图之二；

图中符号表示的意义为：1表示C4丁烷预处理单元，2表示脱异丁烷塔塔，3表示丁烷干燥器，4表示进料缓冲罐，5表示丁烷异构反应器，6表示异构稳定塔，7表示碱洗塔，8表示C4/C5分离塔，9表示回流罐，10表示混合脱氢反应单元。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明进行更加详细的说明，以便于对本发明技术方案的理解，但并不用于对本发明保护范围的限制。

本发明的一个实施例提供了一种丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统，如图1、图2所示。该系统包括丁烷原料预处理单元1，与丁烷原料预处理单元1相连通的脱异丁烷塔2，与脱异丁烷塔2相连通的丁烷干燥器3，与丁烷干燥器3相连通的进料缓冲罐4，与进料缓冲罐4相连通的丁烷异构反应器5，与丁烷异构反应器5相连通的异构稳定塔6，异构稳定塔6塔顶出料口通过物料管道与碱洗塔7相连通。

脱异丁烷塔2塔底出料口通过物料管道与C4/C5分离塔8相连通，C4/C5分离塔8塔顶出料口与脱异丁烷塔2相连通；脱异丁烷塔2塔顶出料口通过物料管道与回流罐9相连通，回流罐9通过物料管道通向混合脱氢物料反应系统10。

该系统中，原料丁烷首先经过丁烷原料预处理系统进行预处理，脱除其中的杂质。然后进入到脱异丁烷塔中，在脱异丁烷塔中经过处理后，异丁烷由脱异丁烷塔塔顶排出进入到回流罐，再经回流罐进入到混合脱氢反应单元中进行反应；

脱异丁烷塔排出的丁烷经过干燥后进入到异构反应器中进行异构反应，反应得到的异构丁烷再进入到脱异丁烷塔中进行循环利用，使丁烷得到充分高效利用，整个系统形成较好的循环；

脱异丁烷塔塔底排出丁烷与C5+重组分混合物，该混合物进入C4/C5分离塔中进行分离，在分离塔内将混合物中的C4丁烷充分分离回收(分离后塔顶出料中C5+重组分含量≤0.21％，塔底C4≤0.1％，具有很好的分离效果)。通过该分离塔的分离，避免了混合物中丁烷挥发造成的原料损失浪费，也避免了具有易燃易爆性质的丁烷造成的安全隐患，同时减少了对环境造成的污染。该系统的高效分离，解决了行业内对该技术受到的限制，具有很好的应用前景。

优选地，所述异构稳定塔塔底出料口通过物料管道与脱异丁烷塔相连通。即有效的实现了整个系统的循环，提高了原料利用率。

优选地，所述C4/C5分离塔填料采用的是IMTP25，共两段填料床层，每层填料高度为3000mm，两层之间的间距为3000mm，该分离塔的操作范围为设计负荷的40～210％。在不增加蒸汽用量的条件下，大大提高了混合物中丁烷的回收率，有效避免了原料损失，降低了能耗，提高整体经济效益。

本发明的另一个实施例提供了一种采用上述丁烷回收再利用系统进行丁烷回收再利用的方法，该方法包括以下步骤：

(1)经过丁烷原料预处理单元预处理后的丁烷进入脱异丁烷塔进行脱异丁烷处理，脱异丁烷塔中的混合物料主要包括异丁烷、丁烷以及C5+重组分，在脱异丁烷塔内通过沸点不同进行分离，脱异丁烷塔塔底由低压蒸汽提供热量进行物质分离。具体如下：

a：脱异丁烷塔塔顶异丁烷外排时脱异丁烷塔塔顶温度为59～60℃，异丁烷通过回流罐进入到混合脱氢反应单元中进行后续反应；

b：丁烷在76～80℃条件下由脱异丁烷塔排出，然后经过干燥除去其中的水分，再进入丁烷异构反应器进行丁烷异构反应，反应后生成的异丁烷混合物经过异构稳定塔进行分离，得到的异丁烷由塔底排出通过物料管道进入到脱异丁烷塔中进行再利用；

脱异丁烷塔塔底工作温度为108～110℃、压力为0.851MPaG，丁烷与重组分混合物由脱异丁烷塔塔底出料口排出进入到C4/C5分离塔。

(2)由脱异丁烷塔塔底排出的丁烷与重组分混合物进入到C4/C5分离塔中进行分离，分离得到的丁烷返回脱异丁烷塔进行回收，得到的重组分外排作为其他物质合成原料。混合物中重组分主要为碳八以上组分，沸点与丁烷不同，再沸点不同条件下由于分离塔进行分离收集混合物中的丁烷。具体如下：

丁烷与C5+重组分由C4/C5分离塔中上部进入(流量为385.6kg/h～2000kg/h，根据实际需要进行调节。)分离塔中，塔底由蒸汽提供热量保持塔内温度为114～117℃，塔内压力为0.853MPaG、塔顶压力为0.50MPaG。混合物中的丁烷由分离塔塔顶排出进入到脱异丁烷塔中进行回收，剩余重组分由分离塔塔底排出(经检测，剩余重组分中丁烷含量小于0.1％，具有很好的回收效果)。

因此，本发明通过简单易操作的系统解决了行业内收到该技术的限制问题，在丁烷异构过程中，高效回收了其中的丁烷，避免了原料损失，也避免了重组分混合物中高含量丁烷带来的安全隐患。

Claims (9)

1.一种丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统，其特征在于，该系统包括丁烷原料预处理单元(1)，与丁烷原料预处理单元(1)相连通的脱异丁烷塔(2)，与脱异丁烷塔(2)相连通的丁烷干燥器(3)，与丁烷干燥器(3)相连通的进料缓冲罐(4)，与进料缓冲罐(4)相连通的丁烷异构反应器(5)，与丁烷异构反应器(5)相连通的异构稳定塔(6)；

脱异丁烷塔(2)塔底出料口通过物料管道与C4/C5分离塔(8)相连通，C4/C5分离塔(8)塔顶出料口与脱异丁烷塔(2)相连通。

2.根据权利要求1所述的丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统，其特征在于，所述脱异丁烷塔(2)塔顶出料口通过物料管道与回流罐(9)相连通，回流罐(9)通过物料管道通向混合脱氢物料反应系统(10)。

3.根据权利要求1所述的丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统，其特征在于，所述异构稳定塔(6)塔顶出料口通过物料管道与碱洗塔(7)相连通。

4.根据权利要求1所述的丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统，其特征在于，所述异构稳定塔(6)塔底出料口通过物料管道与脱异丁烷塔(2)相连通。

5.根据权利要求1～4任一项所述的丁烷异构过程中丁烷回收再利用系统，其特征在于，所述C4/C5分离塔(8)填料采用的是IMTP25，共两段填料床层，每层填料高度为3000mm，两层之间的间距为3000mm。

6.采用权利要求1～5任一项所述丁烷回收再利用系统进行丁烷回收再利用的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

经过预处理后的丁烷进入脱异丁烷塔进行脱异丁烷处理；

脱异丁烷后剩余丁烷进行丁烷异构处理；

剩余丁烷与重组分混合物通过C4/C5分离塔进行分离，分离得到的丁烷返回脱异丁烷塔进行回收，得到的重组分外排作为其他物质合成原料。

7.根据权利要求6所述的丁烷回收再利用方法，其特征在于，塔顶异丁烷外排时脱异丁烷塔塔顶温度为59～60℃，丁烷在76～80℃条件下由脱异丁烷塔排出进入丁烷异构反应器进行丁烷异构反应。

8.根据权利要求6所述的丁烷回收再利用的方法，其特征在于，脱异丁烷塔塔底工作温度为108～110℃、压力为0.851MPaG，丁烷与重组分混合物由脱异丁烷塔塔底出料口排出进入到C4/C5分离塔。

9.根据权利要求6所述丁烷回收再利用的方法，其特征在于，所述C4/C5分离塔工作时塔内温度为114～117℃，塔内压力为0.853MPaG、塔顶压力为0.50MPaG。

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