CN110845292A - 一种c3/c4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统与方法 - Google Patents

一种c3/c4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统与方法。该系统包括C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统，与C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统相连通的产品冷却分离系统，与产品冷却分离系统相连通的脱硫系统，与脱硫系统相连通的醚化系统；丙烷及丁烷原料经过干燥、加热后进入到混合脱氢反应装置中反应，反应所得产物经过冷却分离后得到丁烷与异丁烯混合物；然后进入脱硫塔中进行脱硫，脱硫后的物质进入到醚化系统中进行醚化反应得到醚化物。该方法对通过混合脱氢所得异丁烯进行高效脱硫，然后能够较好的用于醚化制备醚化物，提高了醚化制备产品的质量，也使得异丁烯得到较好的回收利用，避免了其中硫化物对醚化装置的影响，延长了设备的使用寿命。

Description

一种C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统与方法
技术领域
本发明属于混合脱氢技术领域，具体涉及一种C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统与方法。
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。直接生产丙烯逐渐替代催化裂解装置等的副产，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。如联合催化和鲁姆斯公司的Catofin工艺、UOP公司的Oleflex的工艺等均为常用的工业化烷烃脱氢工艺。
混合低碳烷烃脱氢制备丙烯时，所得产品中除丙烯外还含有大量异丁烯，通常异丁烯作为醚化原料进行醚化反应，以提高原料利用率、降低资源损耗，但在醚化过程中由于异丁烯中含有较高含量的硫而对产品质量具有很大的影响、甚至造成产品质量不合格而报废，不能得到较好的利用，造成资源浪费、也给后续处理设备造成严重损害，降低了原料利用率也缩短了设备使用寿命，不利于行业内经济的发展。
发明内容
本发明针对的技术问题是：目前C3/C4烷烃混合脱氢后所得产品异丁烷中含有较多的硫，在回收后通过醚化装置制备新产品时硫全部富集在异丁烯的醚化产品中，明显降低了产品质量，对产品质量影响严重时致使产品不合格而则无法使用。使得回收的中间体异丁烯不能得到较好的利用，且对于醚化装置具有较大的影响，缩短了设备使用寿命。
针对上述问题，本发明提供了一种C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统与方法。该方法对通过混合脱氢所得异丁烯进行高效脱硫，然后能够较好的用于醚化制备醚化物，提高了制备产品的质量，也使得异丁烯得到较好的回收利用，避免了其中硫化物对醚化装置的影响，延长了设备的使用寿命。
本发明是通过以下技术方案实现的
一种C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统，该系统包括C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统，与C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统相连通的产品冷却分离系统，与产品冷却分离系统相连通的脱硫系统，与脱硫系统相连通的醚化系统；
C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统，用于以C3/C4烷烃为原料反应制备丙烯及异丁烯；产品冷却分离系统，用于将产品反应系统制备的产品进行分离，收集丙烯；脱硫系统，用于将异丁烯中的硫脱除；醚化系统，用于收集脱硫后的异丁烯制备醚化物。
所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统，所述C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统包括有与丙烷及丁烷进料管道相连通的进料干燥器，与进料干燥器相连通的冷箱，与冷箱相连通的热联合换热器，与热联合换热器相连通的进料加热炉，与进料加热炉相连通的第一反应器，与第一反应器相连通的第一加热炉，与第一加热炉相连通的第二反应器，与第二反应器相连通的第二加热炉，与第二加热炉相连通的第三反应器，第三反应器通过管道与热联合换热器相连通，热联合换热器通过管道与油洗冷却塔相连通，油洗冷却塔与产品气压缩机相连通，产品气压缩机与脱氯罐相连通，脱氯罐与反应产物干燥器相连通，干燥完成、得到产品。
所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统，所述的产品冷却分离系统包括有与C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统相连通的冷箱，与冷箱相连通的分馏精制装置。
所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统，所述的脱硫系统包括活化氮气系统，活化氮气返回系统，第一脱硫塔，第二脱硫塔及第三脱硫塔；
所述活化氮气系统出口通过管道与第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔顶端进口相连通，第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔底端氮气出口均通过阀门及管道与活化氮气返回系统相连通；
所述分馏精制装置的出料口通过管道及阀门分别与第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔的底端进口相连通，第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔分别通过阀门及管道与醚化装置相连通。
所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统，所述第一脱硫塔顶端物料出口还通过第一阀门、第二阀门及管道与第二脱硫塔底端物料进口相连通，第二脱硫塔顶端物料出口还通过第三阀门、第四阀门及管道与第三脱硫塔底端物料进口相连通。
一种C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理方法，该方法采用权利要求1～5任一项所述C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统完成。
所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理方法，该方法包括以下步骤：
丙烷及丁烷原料经过干燥、加热后进入到混合脱氢反应装置中反应，反应所得产物经过冷却分离后得到丁烷与异丁烯混合物；
丁烷异丁烯混合物进入脱硫塔中进行脱硫，脱硫后的物质进入到醚化系统中进行醚化反应得到醚化物。
所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理方法，所述丙烷与丁烷混合物经过进料干燥器进行干燥，至其中水含量＜1ppm；通过与热联合换热器进行换热至温度为521±5℃，然后经过进料加热炉加热至610±5℃；
在反应装置中反应时的温度为600～650℃、反应压力为0.05～0.35MPaG。
所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理方法，在脱硫塔中进行脱硫时的温度为35～45℃，压力为1.9MPaG；每个脱硫塔内脱硫剂的填量为50t、物料的流量为57000～57500kg/h。
与现有技术相比，本发明具有以下积极有益效果
丙烷及丁烷混合物通过混合脱氢之后所得产品，经过精馏处理分离出C1、C2以及丙烷后，剩余异丁烯及丁烷物料混合物，通常该混合物直接用于醚化反应制备醚化物，醚化物再次作为工业物料使用，使得整个过程中原料得到充分利用。但该过程中，经过混合脱氢后所得异丁烯与丁烷混合物中含有较多量的硫(多达5ppm)，后续醚化反应中，硫全部富集再异丁烯中，对醚化物质量造成较大的影响，所得产品质量不合格时，则会报废、无法使用，不仅造成原料浪费及人力物力投入的损失，废料的排放也会对环境造成一定的影响。所以，硫的存在对于中间体异丁烯的再次利用造成较大的影响。
本发明在通过脱硫系统将异丁烯与丁烷混合物中硫脱除，采用多个脱硫塔同时以并联及串联方式连接；混合物中硫含量较少时通过多个脱硫塔并联同时对异丁烯混合物进行脱硫处理，具有较高的脱硫效率，混合物中硫含量较多时则通过多个脱硫塔串联对混合物进行多次脱硫处理，以将其中硫含量降至最低。该系统通过简单易控的操作有效脱除了异丁烯混合物中的硫，避免了其对醚化产物质量的影响，提高了醚化产品质量，实现了原料的高效再利用。
该系统能够根据混合物中硫含量灵活转变对混合物的脱硫方式，降低了对脱硫塔及脱硫剂的消耗。
附图说明
图1表示C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统示意图，
图2表示C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统中的脱硫系统示意图；
图中符号表示的意义为：1表示进料干燥器，2表示冷箱，3表示热联合换热器，4表示进料加热炉，5表示第一反应器，6表示第一加热炉，7表示第二反应器，8表示第二加热炉，9表示底盘反应器，10表示油洗冷却塔，11表示产品气压缩机，12表示脱氯罐，13表示反应产物干燥器，14表示分馏精制装置，15表示第一脱硫塔，16表示第二脱硫塔，17表示第三脱硫塔，18表示醚化系统，19表示第三阀门，20表示第一阀门，21表示第二阀门，22表示第四阀门；1501表示第一脱硫塔阀门一，1502表示第一脱硫塔阀门二，1601表示第二脱硫塔阀门一，1602表示第二脱硫塔阀门二，1701表示第三脱硫塔阀门一，1702表示第三脱硫塔阀门二。
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，但是并不用于限制本发明的保护范围。
本发明的一个实施例提供了一种C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统，如图1、图2所示，
该系统包括C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统，与C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统相连通的产品冷却分离系统，与产品冷却分离系统相连通的脱硫系统，与脱硫系统相连通的醚化系统；
所述C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统包括有与丙烷及丁烷进料管道相连通的进料干燥器，与进料干燥器相连通的冷箱，与冷箱相连通的热联合换热器，与热联合换热器相连通的进料加热炉，与进料加热炉相连通的第一反应器，与第一反应器相连通的第一加热炉，与第一加热炉相连通的第二反应器，与第二反应器相连通的第二加热炉，与第二加热炉相连通的第三反应器，第三反应器通过管道与热联合换热器相连通，热联合换热器通过管道与油洗冷却塔相连通，油洗冷却塔与产品气压缩机相连通，产品气压缩机与脱氯罐相连通，脱氯罐与反应产物干燥器相连通；所述的产品冷却分离系统包括有与C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统中反应产物干燥器相连通的冷箱，与冷箱相连通的分馏精制装置；
所述的脱硫系统包括活化氮气系统，活化氮气返回系统，第一脱硫塔，第二脱硫塔及第三脱硫塔；所述活化氮气系统出口通过管道与第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔顶端进口相连通，第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔底端氮气出口均通过阀门及管道与活化氮气返回系统相连通；所述产品冷却分离系统中的分馏精制装置的出料口通过管道及阀门分别与第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔的底端进口相连通，第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔分别通过阀门及管道与醚化装置相连通。
该系统首先将丙烷与丁烷至于烷烃混合脱氢的反应系统中，在催化剂存在下进行反应制备得到含有丙烯、异丁烯及丁烷等物料的混合物，还反应效率高、且具有较高的经济效益。反应产物经过冷却分离后所得异丁烯与丁烷混合物送入脱硫系统中进行高效脱硫(混合低碳烷烃在脱氢过程中，副反应会产生含硫物质，如噻吩)，然后再将异丁烯送入醚化装置中进行醚化反应，有效避免了异丁烯中硫的存在对醚化产品的影响，使得整个系统的原料得到较好的利用，明显提高了原料利用率，也避免了硫的存在对醚化装置设备的影响，延长了设备使用寿命。
本发明的另一个实施例提供了一种C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统，如图2所示，所述第一脱硫塔顶端物料出口还通过第一阀门、第二阀门及管道与第二脱硫塔底端物料进口相连通，第二脱硫塔顶端物料出口还通过第三阀门、第四阀门及管道与第三脱硫塔底端物料进口相连通。
即第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔通过管道及阀门进行串联连接。该过程中根据异丁烯及丁烷混合物中硫的含量，将脱硫塔采用不同的方式进行处理，硫含量较高时可以通过脱硫塔串联、将混合物进行连续处理，以有效脱除其中的硫；硫含量较少时，也通过阀门控制、使脱硫塔同时对异丁烯混合物进行脱硫处理。既提高了脱硫效率也延长了脱硫塔及其中脱硫剂的使用寿命。
本发明的另一个实施例是采用上述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统对产品的制备及处理方法，具体如下：
(1)丙烷与丁烷混合原料(丙烷与丁烷的质量比为1：1.1)共同进入到进料干燥器中进行干燥处理(干燥至含水量＜1ppm)，干燥后进入冷箱气化，并通过与冷箱中进入的反应产物物料进行热交换，丙烷与丁烷物料的温度达到49±5℃，由冷箱气化后进入到热联合交换器中，与热联合换热器中逆向进入的反应产物物料进行热交换至丙烷与丁烷气化混合物升温至521±5℃，然后进入到进料加热炉中进一步加热至610±5℃；
(2)加热后的混合物料进入第一反应器中进行脱氢反应，该反应为吸热反应，反应后物料在第一反应器出料口时的温度为539±5℃，然后进入第一加热炉中加热至624±5℃，然后进入第二反应器进行脱氢反应，反应物料在第二反应器出料口的温度为565±5℃，然后进入到第二加热炉加热至629±5℃，加热后进入第三反应器进行脱氢反应，反应后物料由第三反应器出料口排出时的温度为571±5℃，排出的物料进入到热联合换热器中与逆向进入的待反应物料进行热交换(实现对进入的待反应物料进行加热)，然后进入油洗冷却塔中进行冷却降温至42±5℃；降温后的物料进入产品气压缩机进行压缩至温度为52±5℃、压力为1.17MPaG，压缩气体由产品压缩机进入到脱氯罐中脱除产品气中的氯化氢气体气体(氯化物处理器中装有能吸收产品气中HCL的不可再生型氧化铝进行脱除)，脱除氯化氢后的气体进入到反应产物干燥器中进行干燥、除去其中的水和硫化氢(干燥至水含量＜1.0ppm)，得到粗产品。该反应过程中，所用催化剂为DEH-16，第一反应器中催化剂填量为14.5～15.5t，第二反应器中催化剂填量为14.5～15.5t，第三反应器中催化剂填量为16t；且第一反应器的反应料进料量为112～113t/h，经过第一反应器依次向后进行；
(3)干燥后的产品经过冷箱进行初步分离(分离处其中的C1、C2等轻组分，剩余物质主要为丙烷与丙烯以及异丁烷与异丁烯)，然后进入分馏精制装置(经过分馏精制将C3与C4分离来，并将丙烷与丙烯分离开，得到丙烯)中分离得到丙烯，丙烯具有很高的纯度，能够用于聚合异丙烯的制备。该过程将液化气中丙烷和丁烷(已经过异构处理)及丙烷和丁烷原料进行高效脱氢处理，制备得到丙烯产品，丙烯产量为12t～13t/h，收率较高，在该行业内明显收率较高；
(4)经过分离后剩余混合物中主要为异丁烷与丁烷，对还混合物进行脱硫处理，具体如下：
a：打开活化氮气管道上的阀门及活化氮气返回管道上的阀门，关闭其他阀门，通入氮气对脱硫塔内的吸附剂(该脱硫吸附剂可以为本领域技术人员熟知的脱硫吸附剂)进行活化处理；活化时氮气的压力为0.4～0.6MPa，通入的体积空速为190～220h-1，活化温度为400℃、活化时间为12～24小时；
b：活化完成后，分馏精制装置排出的异丁烯与丁烷混合物进入脱硫塔中进行脱硫处理；
该实施例中，每个脱硫塔的催化剂装量为50t(50m3)，每个脱硫塔的处理量为57100～57200kg/h，处理时压力为1.9MPaG、温度为40℃。该实施例中处理时关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门及第四阀门，打开第一脱硫塔阀门一、第一脱硫塔阀门二、第二脱硫塔阀门一、第二脱硫塔阀门二、第三脱硫塔阀门一及第三脱硫塔阀门二(即进行并联处理)，处理完成后的物料由塔顶出料口排出进入到醚化系统中进行醚化处理；硫化处理前后物料中各成分含量具体如下表1所示：
Figure BDA0002250502630000071
由结果可得，本发明经过脱硫处理将异丁烯与丁烷混合物中的硫进行了高效脱除，有效避免了硫的存在对产品质量的影响、及对设备的影响，有效提高了原料利用价值、提高了资源利用率。
另外，在脱硫处理过程中，若检测混合物中硫含量较高时，采用脱硫塔串联进行脱硫处理，具体为：采用氮气活化吸附剂后；打开第一脱硫塔阀门一，打开第一阀门，打开第二阀门，打开第三阀门，打开第四阀门；关闭第一脱硫塔阀门二，第二脱硫塔阀门一，第二脱硫塔阀门二，第三脱硫塔阀门一。送入物料进行脱硫处理，以有效除去异丁烯及丁烷中的硫。

Claims (9)

1.一种C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统，其特征在于，该系统包括C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统，与C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统相连通的产品冷却分离系统，与产品冷却分离系统相连通的脱硫系统，与脱硫系统相连通的醚化系统；
C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统，用于以C3/C4烷烃为原料反应制备丙烯及异丁烯；
产品冷却分离系统，用于将产品反应系统制备的产品进行分离，收集丙烯；
脱硫系统，用于将异丁烯中的硫脱除；
醚化系统，用于收集脱硫后的异丁烯制备醚化物。
2.根据权利要求1所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统，其特征在于，所述C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统包括有与丙烷及丁烷进料管道相连通的进料干燥器，与进料干燥器相连通的冷箱，与冷箱相连通的热联合换热器，与热联合换热器相连通的进料加热炉，与进料加热炉相连通的第一反应器，与第一反应器相连通的第一加热炉，与第一加热炉相连通的第二反应器，与第二反应器相连通的第二加热炉，与第二加热炉相连通的第三反应器，第三反应器通过管道与热联合换热器相连通，热联合换热器通过管道与油洗冷却塔相连通，油洗冷却塔与产品气压缩机相连通，产品气压缩机与脱氯罐相连通，脱氯罐与反应产物干燥器相连通，干燥完成、得到产品。
3.根据权利要求1所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统，其特征在于，所述的产品冷却分离系统包括有与C3/C4烷烃混合脱氢的反应系统相连通的冷箱，与冷箱相连通的分馏精制装置。
4.根据权利要求3所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统，其特征在于，所述的脱硫系统包括活化氮气系统，活化氮气返回系统，第一脱硫塔，第二脱硫塔及第三脱硫塔；
所述活化氮气系统出口通过管道与第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔顶端进口相连通，第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔底端氮气出口均通过阀门及管道与活化氮气返回系统相连通；
所述分馏精制装置的出料口通过管道及阀门分别与第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔的底端进口相连通，第一脱硫塔、第二脱硫塔及第三脱硫塔分别通过阀门及管道与醚化装置相连通。
5.根据权利要求4所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统，其特征在于，所述第一脱硫塔顶端物料出口还通过第一阀门、第二阀门及管道与第二脱硫塔底端物料进口相连通，第二脱硫塔顶端物料出口还通过第三阀门、第四阀门及管道与第三脱硫塔底端物料进口相连通。
6.一种C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理方法，其特征在于，该方法采用权利要求1～5任一项所述C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理系统完成。
7.根据权利要求6所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
丙烷及丁烷原料经过干燥、加热后进入到混合脱氢反应装置中反应，反应所得产物经过冷却分离后得到丁烷与异丁烯混合物；
丁烷异丁烯混合物进入脱硫塔中进行脱硫，脱硫后的物质进入到醚化系统中进行醚化反应得到醚化物。
8.根据权利要求7所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理方法，其特征在于，所述丙烷与丁烷混合物经过进料干燥器进行干燥，至其中水含量＜1ppm；通过与热联合换热器进行换热至温度为521±5℃，然后经过进料加热炉加热至610±5℃；
在反应装置中反应时的温度为600～650℃、反应压力为0.05～0.35MPaG。
9.根据权利要求7所述的C3/C4烷烃混合脱氢产品的制备及处理方法，其特征在于，在脱硫塔中进行脱硫时的温度为35～45℃，压力为1.9MPaG；每个脱硫塔内脱硫剂的填量为50t、物料的流量为57000～57500kg/h。
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