CN111892475A - 一种丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法,本发明在丙烷脱氢装置中设置了再生空气加热炉,并通过改变再生空气加热炉温度及在炉内增加炉管的方式,使再生空气加热炉可以将脱乙烷塔尾气、C4+裂解成丙烯及乙烯,从而使丙烷脱氢装置的副产物得到有效利用、增产丙烯乙烯;本发明只需对再生空气加热炉进行改造及增加少量设备,即可使丙烷脱氢能将脱乙烷塔尾气和C4+副产物转化成丙烯、乙烯,不但能简化丙烷脱氢产品线,还能解决下游聚丙烯装置生产共聚产品所需乙烯原料的问题;流程简单、投资较少,经济效益明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法。
背景技术
丙烯是最重要的石油化工产品之一,也是多种大宗化工产品的主要原料,属于增长稳健、快速的大宗商品。目前,国内外对丙烯的需求缺口巨大,并且呈增长趋势,这也推动了丙烯行业及生产技术的发展。全球约64%的丙烯通过石脑油裂解得到,但该工艺主产乙烯,副产少量丙烯。炼厂催化裂化副产物是丙烯的第二大来源,虽然催化裂化工艺具有一定增产丙烯的潜力,但需要以牺牲气柴煤等成品油产量为代价,其装置经济性将受到影响。除了石脑油裂解与炼厂副产两种传统工艺以外,目前生产丙烯的新工艺有丙烷脱氢(PDH)、深度催化裂化(DCC)、甲醇制烯烃/丙烯(MTO/MTP)、高碳烯烃裂解和异位烯烃转化等。综合考虑成本、资源和技术成熟度,丙烷脱氢已成为目前最有竞争力的制丙烯工艺。
目前,全球已实现大规模工业化的丙烷脱氢工艺有UOP公司的Oleflex工艺和Lummus公司的Catofin工艺,两者均属于成熟工艺,全球范围内的现有装置均运营良好;另外,Uhde公司的STAR工艺和Snamprogetti/Yarsints公司的FBD工艺也有少量的工业化装置,Linde/BASF也宣称具有丙烷脱氢技术。近几年以来,国内丙烷脱氢发展迅速,短短几年内国内在建或规划中的丙烷脱氢装置已达十几套,主要采用的技术为UOP的Oleflex工艺和Lummus的Catofin工艺。
典型的丙烷脱氢装置流程通常包括:原料预处理、脱氢反应、产品压缩及干燥、低温分离、丙烯精馏等单元。丙烷脱氢装置的主要产品为丙烯,副产品包括富氢尾气、脱乙烷塔尾气以及C4+副产物。富氢尾气可通过PSA装置提纯得到高纯氢外售,而脱乙烷塔尾气及C4+往往只能作为燃料,得不到有效利用。目前已公开的丙烷脱氢专利或文献主要关注的为脱氢反应,包括催化剂反应机理及制备、催化剂再生、反应系统设计,而对于脱乙烷塔尾气及C4+副产物在丙烷脱氢装置内的利用鲜有公布或报道。
脱乙烷塔尾气的主要成分为乙烷、乙烯、甲烷等轻组分,C4+副产物主要成分为丁烷、丁烯、戊烷等重组分。现有工艺中,脱乙烷塔尾气一般作为丙烷脱氢装置加热炉的燃料气使用,C4+作为燃料油或者低价出售,两股产品都未得到有效的利用。并且,丙烷脱氢下游配套聚丙烯装置是目前应用较多的一种产业链规划,传统丙烷脱氢装置不产乙烯,如果项目没有规划乙烯裂解装置,受限于乙烯来源的问题,大部分配套的聚丙烯装置只能选择均聚产品而放弃更高端的共聚产品,从而导致产品单一,市场竞争力不强。
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,提供一种通过使丙烷脱氢的副产物发生蒸汽热裂解从而使丙烷脱氢装置的副产物得到有效利用、增产丙烯乙烯的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法,其特征在于:
2.0MPaG的原料丙烷和来自丙烯精制塔塔釜的循环丙烷一起进入脱丙烷塔,经过脱丙烷塔分离,塔底得到碳四副产品,塔顶得到1.5MPaG、45℃的精制的丙烷;
精制的丙烷经进出料换热器预热、进料加热炉加热至脱氢反应所需温度后进入脱氢反应器,从脱氢反应器出来的产物依次通过产品气蒸汽发生器和进出料换热器回收热量,然后经水冷器冷却至40℃后进入产品气压缩机,增压至1.21MPaG,进入气液分离器进行气液分离;
从产品气压缩机段间抽出一股产品气通过碱洗塔去除酸性物质,碱洗后产品气再经产品气冷却器冷却后经过气液分离器进行气液分离;
气液分离器的气相出料进入冷箱,在冷箱中与冷剂换热后逐步冷却、冷凝,冷箱反应气体中的较重组分在冷箱中逐步冷凝,所得的汽液混相从冷箱中部抽出,在气液分离器中进行汽液分离,气体返回冷箱进一步冷却、冷凝;液相经冷量回收后送至下游脱乙烷塔进一步分离;冷箱中反应气体与温度最低一级的冷剂换热后,大部分碳三及以上组分均已冷凝,最后得到的汽液混合物在气液分离器进行汽液分离,氢气含量较高的尾气经冷量回收后送至氢气提纯装置(如变压吸附提纯装置)或直接作为燃料气送至燃料气管网,液相则经冷量回收后送至下游脱乙烷塔;气液分离器的液相出料经干燥后直接送脱乙烷塔;
脱乙烷塔塔底物料主要含丙烷、丙烯,送至丙烯精制塔,塔顶得到聚合级丙烯产品,塔底循环丙烷返回脱丙烷塔作为原料;脱乙烷塔塔顶出料主要为乙烷和乙烯,经过乙烯精制塔分离后,塔顶得到乙烯产品,塔底得到乙烷;
脱丙烷塔塔底的碳四副产品首先经过加氢反应器将不饱和烃加氢饱和,再与乙烯精制塔塔底的乙烷一起送入再生空气加热炉,再生空气加热炉的上部区域布置有能对碳四副产品、乙烷进行汽化及预热的预热管,再生空气加热炉的下部烧嘴区域布置有能使碳四副产品、乙烷得到乙烯、丙烯裂解气的裂解管,再生空气加热炉输出的高温裂解气经过急冷油塔冷却后并入丙烷脱氢反应出料参与后续分离,得到乙烯、丙烯。
优选地,丙烷脱氢催化剂的定期再生:再生空气首先经再生空气压缩机增压至0.1MPaG,然后通过废热锅炉预热至约400℃,预热后的再生空气分成两股,其中一股送至再生空气加热炉,再生空气加热炉为立式管道炉,以燃料气为燃料,烧嘴布置在再生空气加热炉底部,烧嘴通过燃烧燃料将再生空气加热至高温,所述裂解管布置在烧嘴附近,通过辐射热将裂解管内的物料加热至850℃,出再生空气加热炉的高温空气与旁路冷空气合并,通过调节旁路空气的比例,使得进入脱氢反应器的再生空气温度达到催化剂再生所需的650℃。出脱氢反应器的再生空气经过废热锅炉回收热量后送至烟囱排入大气。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明在丙烷脱氢装置中设置了再生空气加热炉,并通过改变再生空气加热炉温度及在炉内增加炉管的方式,使再生空气加热炉可以将脱乙烷塔尾气、C4+裂解成丙烯及乙烯,从而使丙烷脱氢装置的副产物得到有效利用、增产丙烯乙烯;本发明只需对再生空气加热炉进行改造及增加少量设备,即可使丙烷脱氢能将脱乙烷塔尾气和C4+副产物转化成丙烯、乙烯,不但能简化丙烷脱氢产品线,还能解决下游聚丙烯装置生产共聚产品所需乙烯原料的问题;流程简单、投资较少,经济效益明显。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程示意图,其中:
工艺设备:1-脱丙烷塔,2-进出料换热器,3-进料加热炉,4-脱氢反应器,5-产品气蒸汽发生器,6-水冷器,7-产品气压缩机,8-产品气冷却器,9-气液分离器,10-冷箱,11-脱乙烷塔,12-乙烯精制塔,13-丙烯精制塔,14-加氢反应器,15-再生空气加热炉,16-急冷油塔,17-再生空气压缩机,18-废热锅炉,19-烟囱,20-碱洗塔;
工艺物料:101-原料丙烷,102-精制丙烷,103-进料加热炉入口丙烷,104-反应器入口丙烷,105-出反应器产物,111-气相物料,113-尾气,114-液相物料,116-脱乙烷塔塔顶出料,117-乙烯产品,118-乙烷,119-脱乙烷塔塔底物料,120-丙烯产品,121-循环丙烷,122-碳四副产品,123-裂解进料,124-裂解气,126-再生空气,129-旁路再生空气,130-进入脱氢反应器的再生空气,131-出脱氢反应器的再生空气,133-产品气,134-碱洗后产品气。
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所示,本实施例丙烷脱氢装置包脱丙烷塔1,进出料换热器2,进料加热炉3,脱氢反应器4,产品气蒸汽发生器5,水冷器6,产品气压缩机7,产品气冷却器8,气液分离器9,冷箱10,脱乙烷塔11,乙烯精制塔12,丙烯精制塔13,加氢反应器14,再生空气加热炉15,急冷油塔16,再生空气压缩机17,废热锅炉18,烟囱19,碱洗塔20,各部分的上下游关系及连接关系与本实施例中下述丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法保持一致。
本实施例丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法为:
2.0MPaG的原料丙烷101和来自丙烯精制塔13塔釜的循环丙烷121一起进入脱丙烷塔1,经过脱丙烷塔分离,塔底得到碳四副产品122,塔顶得到1.5MPaG、45℃的精制的丙烷102;
精制的丙烷经进出料换热器2预热、进料加热炉3加热至脱氢反应所需温度(约600℃)后进入脱氢反应器4,从脱氢反应器出来的出反应器产物105依次通过产品气蒸汽发生器5和进出料换热器2回收热量,然后经水冷器6冷却至40℃后进入产品气压缩机7,增压至1.21MPaG,进入气液分离器9进行气液分离;
从产品气压缩机7段间抽出一股产品气133通过碱洗塔20去除酸性物质,碱洗后产品气134再经产品气冷却器8冷却后经过气液分离器9进行气液分离;
气液分离器9的气相出料111进入冷箱10,在冷箱10中与冷剂换热后逐步冷却、冷凝,冷箱10反应气体中的较重组分在冷箱10中逐步冷凝,所得的汽液混相从冷箱10中部抽出,在气液分离器9中进行汽液分离,气体返回冷箱进一步冷却、冷凝;液相经冷量回收后送至下游脱乙烷塔11进一步分离;冷箱10中反应气体与温度最低一级的冷剂换热后,大部分碳三及以上组分均已冷凝,最后得到的汽液混合物在气液分离器9进行汽液分离,氢气含量较高的尾气(富氢气)113经冷量回收后送至氢气提纯装置(如变压吸附提纯装置)或直接作为燃料气送至燃料气管网,液相则经冷量回收后送至下游脱乙烷塔11;气液分离器9的液相出料114经干燥后直接送脱乙烷塔11;
脱乙烷塔塔底物料119主要含丙烷、丙烯,送至丙烯精制塔13,塔顶得到聚合级丙烯产品120,塔底循环丙烷121返回脱丙烷塔1作为原料;脱乙烷塔塔顶出料116主要为乙烷和乙烯,经过乙烯精制塔12分离后,塔顶得到乙烯产品117,塔底得到乙烷118;
脱丙烷塔1塔底的碳四副产品122首先经过加氢反应器14将不饱和烃加氢饱和,再与乙烯精制塔12塔底的乙烷118一起作为裂解进料123送入再生空气加热炉15,再生空气加热炉15的上部区域布置有能对碳四副产品122、乙烷118进行汽化及预热的预热管,再生空气加热炉15的下部烧嘴区域布置有能使碳四副产品122、乙烷118得到乙烯、丙烯裂解气的裂解管,再生空气加热炉15输出的高温裂解气124经过急冷油塔16冷却后并入丙烷脱氢反应出料参与后续分离,得到乙烯、丙烯。
上述过程中,先将丙烷脱氢装置副产的碳四副产品122通过加氢反应器14进行加氢,将碳四副产品122中的不饱和烃转化成饱和烃,使之成为更合适的裂解原料,以减少碳四副产品122在裂解过程中结焦,并且,加氢后的碳四副产品122还可以通过精馏塔将其中的芳烃分离出来,使得裂解原料更优化。
丙烷脱氢催化剂需要定期再生:再生空气126首先经再生空气压缩机17增压至0.1MPaG,然后通过废热锅炉18预热至约400℃,预热后的再生空气分成两股,其中一股送至再生空气加热炉15,再生空气加热炉为立式管道炉,以燃料气为燃料,烧嘴布置在再生空气加热炉15底部,烧嘴通过燃烧燃料将再生空气加热至高温,裂解管布置在烧嘴附近,通过辐射热将裂解管内的物料加热至850℃,出再生空气加热炉的高温空气与旁路再生空气129合并,通过调节旁路空气的比例,使得进入脱氢反应器4的再生空气130温度达到催化剂再生所需的650℃;出脱氢反应器4的再生空气131经过废热锅炉18回收热量后送至烟囱19排入大气。
在实施例中,需要控制再生空气加热炉15各段的炉温,再生空气加热炉15底部布置烧嘴,裂解管布置在烧嘴周围以便辐射受热,烧嘴的热强度需要既能迅速将裂解管内的物料加热至850℃,也要将再生空气的温度加热至850℃以上,而且需要使通过再生空气加热炉15辐射段的再生空气的温度下降到850℃以下,以避免原料结焦;再生空气加热炉顶部的再生空气预热裂解原料至500-600℃,同时使得出加热炉的再生空气温度进一步下降。
以60万吨/年丙烷脱氢装置为例,传统的丙烷脱氢装置生产60万吨/年丙烯,副产1.32万吨/年脱乙烷塔尾气和2.55万吨/年C4+。按照本实施例的工艺流程,每年可多产4000吨丙烯和副产1.35万吨乙烯。
Claims (8)
1.一种丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法,其特征在于:
原料丙烷(101)和来自丙烯精制塔(13)塔釜的循环丙烷(121)一起进入脱丙烷塔(1),经过脱丙烷塔分离,塔底得到碳四副产品(122),塔顶得到精制的丙烷(102);
精制的丙烷经进出料换热器(2)预热、进料加热炉(3)加热后进入脱氢反应器(4),从脱氢反应器出来的产物依次通过产品气蒸汽发生器(5)和进出料换热器(2)回收热量,然后经水冷器(6)冷却后进入产品气压缩机(7),增压后进入气液分离器(9)进行气液分离;
气液分离器(9)的气相出料进入冷箱(10),在冷箱(10)中与冷剂换热后逐步冷却、冷凝,液相经冷量回收后送至下游脱乙烷塔(11)进一步分离;气液分离器(9)的液相出料经干燥后直接送脱乙烷塔(11);
脱乙烷塔(11)塔底物料送至丙烯精制塔(13),塔顶得到聚合级丙烯产品(120),塔底循环丙烷(121)返回脱丙烷塔(1)作为原料;脱乙烷塔(11)塔顶出料经过乙烯精制塔(12)分离后,塔顶得到乙烯产品(117),塔底得到乙烷(118);
脱丙烷塔(1)塔底的碳四副产品(122)首先经过加氢反应器(14)将不饱和烃加氢饱和,再与乙烯精制塔(12)塔底的乙烷(118)一起送入再生空气加热炉(15),再生空气加热炉(15)的上部区域布置有能对碳四副产品(122)、乙烷(118)进行汽化及预热的预热管,再生空气加热炉(15)的下部烧嘴区域布置有能使碳四副产品(122)、乙烷(118)进行中蒸汽裂解得到乙烯、丙烯裂解气的裂解管,再生空气加热炉(15)输出的高温裂解气(124)经过急冷油塔(16)冷却后并入丙烷脱氢反应出料参与后续分离,得到乙烯、丙烯。
2.根据权利要求1所述的丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法,其特征在于:从产品气压缩机(7)段间抽出一股产品气(133)通过碱洗塔(20)去除酸性物质,碱洗后产品气(134)再经产品气冷却器(8)冷却后经过气液分离器(9)进行气液分离。
3.根据权利要求1所述的丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法,其特征在于:所述冷箱(10)反应气体中的较重组分在冷箱(10)中逐步冷凝,所得的汽液混合相从冷箱(10)中部抽出,在气液分离器(9)中进行汽液分离,气体返回冷箱(10)进一步冷却、冷凝。
4.根据权利要求3所述的丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法,其特征在于:所述冷箱(10)中反应气体与温度最低一级的冷剂换热后,大部分碳三及以上组分均已冷凝,最后得到的汽液混合物在气液分离器(9)进行汽液分离,氢气含量较高的尾气(113)经冷量回收后送至氢气提纯装置或直接作为燃料气送至燃料气管网,液相则经冷量回收后送至下游脱乙烷塔(11)。
5.根据权利要求1~4中任一权利要求所述的丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法,其特征在于:再生空气(126)先经再生空气压缩机(17)增压然后通过废热锅炉(18)预热,预热后的再生空气分成两股,其中一股送至再生空气加热炉(15),出再生空气加热炉(15)的高温空气与旁路冷空气(129)合并,通过调节旁路空气的比例,使得进入脱氢反应器(4)的再生空气(130)温度达到催化剂再生所需的温度。
6.根据权利要求5所述的丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法,其特征在于:所述再生空气加热炉(15)为立式管道炉,以燃料气为燃料,烧嘴布置在再生空气加热炉(15)的底部,烧嘴通过燃烧燃料将再生空气加热至高温,所述裂解管布置在烧嘴附近,通过辐射热将裂解管内的物料加热。
7.根据权利要求5所述的丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法,其特征在于:出脱氢反应器(4)的再生空气(131)经过废热锅炉(18)回收热量后送至烟囱(19)排入大气。
8.根据权利要求1~4中任一权利要求所述的丙烷脱氢装置增产丙烯乙烯的方法,其特征在于:所述再生空气加热炉(15)顶部的再生空气预热碳四副产品(122)、乙烷(118)至500~600℃,裂解管内的物料加热至850℃。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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