CN112728870A - 一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统及工艺 - Google Patents

一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统，包括：压缩机，乙烯回收塔，乙烯回收塔冷凝器，乙烯回收塔再沸器，乙烯回收塔釜液闪蒸罐，及回收乙烯分液罐，收集从所述乙烯回收塔塔中部侧线采出的乙烯物料，回收得到的乙烯气循环至乙烯制正丙醛和正丙醇系统中。与现有技术相比，本乙烯回收系统流程简单，仅由一套精馏系统辅以一台制冷机及一台弛放气压缩机组成。本乙烯制正丙醛和正丙醇中一种乙烯回收装置减少了因乙烯燃烧而产生的对环境温室气体的排放，回收乙烯经济效益可观。

Description

一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统及工艺
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统及工艺。
背景技术
乙烯制正丙醛和正丙醇反应中，为了防止惰性气体在反应中积累，降低反应效率，需要排放一定量气体，从而达到排放在反应中累计惰性气体的目的，排放的气体就是弛放气，该弛放气含乙烯约30～54％(mol％)、氢气约10～15.5％(mol％)、一氧化碳约10～18％(mol％)、其余为乙烷、丙醛等；在以乙烯为原料生产正丙醛和正丙醇过程中，在系统压力较高的情况下，乙烯会有一部分溶解在液体正丙醛中，随着体系压力降低，溶解在正丙醛中的乙烯会解析出来，解析出来的气体为闪蒸气，该闪蒸气的成分为：乙烯约20～55％(mol％)、氢气约5～30％(mol％)、一氧化碳约5～25％(mol％)、其余为乙烷、丙醛等。
生产过程中所产生的含乙烯弛放气和闪蒸气量比较小，回收技术难度较大。一般企业大多将此部分弛放气和闪蒸气作为燃料气仅利用其热能或放火炬烧掉，造成资源浪费和环境污染。
而乙烯作为化工生产的一种重要原料，随着生产工艺技术的不断进步、国家节能环保要求及企业追求更高的经济效益，乙烯的回收利用正日益受到关注，如何回收利用乙烯制正丙醛和正丙醇中弛放气和闪蒸气中的乙烯是亟待解决的问题。
发明内容
本发明目的是针对乙烯制正丙醛和正丙醇产生的含乙烯、乙烷、一氧化碳、氢气的弛放气，以及含有乙烯、微量丙醛的闪蒸气(溶解在液相丙醛中的乙烯)，提供一种流程简单、操作稳定、运行成本低、高效经济的乙烯回收系统及工艺方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统，包括：
压缩机，用于将弛放气及闪蒸气的混合气体压缩加压；
乙烯回收塔，经所述压缩机压缩加压的混合气体进入乙烯回收塔，用于分离弛放气及闪蒸气中的乙烯；
乙烯回收塔冷凝器，设于所述乙烯回收塔的顶部，用于对塔顶气体冷凝，冷凝液体返回所述乙烯回收塔，未冷凝的气体经减压后去火炬系统或尾气锅炉系统；
乙烯回收塔再沸器，设于所述乙烯回收塔的底部，用于对塔底物料加热；
乙烯回收塔釜液闪蒸罐，通过管路连接于所述乙烯回收塔的底部，用于将主要含液化的丙醛及乙烷的塔底物料闪蒸处理，闪蒸后气体去火炬系统或尾气锅炉系统；及
回收乙烯分液罐，收集从所述乙烯回收塔塔中部侧线采出的乙烯物料，回收得到的乙烯气循环至乙烯制正丙醛和正丙醇系统中。
优选地，所述压缩机采用往复式或离心多级压缩机，将弛放气及闪蒸气的混合气体加压至4-5MPaG，进一步优选为4.5MPaG。
优选地，所述乙烯回收塔采用填料塔型式，填料采用金属规整填料。
优选地，所述乙烯回收塔冷凝器采用凯尔特式或列管换热器，物料侧进换热器温度为-10～-15℃，进一步优选为-13.3℃，物料侧出换热器的温度控制在-70～-80℃，优选为-76.3℃。
优选地，所述乙烯回收塔冷凝器的冷媒采用R23，由乙烯制冷压缩机组提供，所述乙烯制冷压缩机组包括一台双螺杆式压缩机、油分离器、R23回热器、油冷却器、冷凝器及膨胀罐。
优选地，所述乙烯回收塔再沸器为立式乙烯回收塔再沸器，热媒采用热水，控制塔底温度在10-15℃。进一步优选地，热媒采用90℃热水，控制塔底温度在11.2℃。
优选地，所述乙烯回收塔釜液闪蒸罐闪蒸后气体压力为0.1-0.2MPaG，进一步优选为0.15MPaG。
优选地，所述回收乙烯分液罐上部设有调节阀，回收气经调节阀减压后得到回收的乙烯作为乙烯制正丙醛和正丙醇反应中乙烯气利用；
所述回收乙烯分液罐下部通过管路回流至所述乙烯回收塔。
一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收工艺，采用上述的乙烯回收系统处理，包括以下步骤：
(1)将弛放气及闪蒸气的混合气体通入压缩机，进行混合气体压缩加压；
(2)压缩加压后的混合气体通过乙烯回收塔中上部的进料口通入，经所述乙烯回收塔处理，分离弛放气及闪蒸气中含有的乙烯；
(3)设于所述乙烯回收塔底部的乙烯回收塔再沸器对塔底物料加热，设于所述乙烯回收塔的顶部的乙烯回收塔冷凝器对塔顶气体冷凝，冷凝液体返回乙烯回收塔，未冷凝的气体经减压后去火炬系统或尾气锅炉系统；
(4)通过管路连接于乙烯回收塔底部的乙烯回收塔釜液闪蒸罐，用于将主要含液化的丙醛及乙烷的塔底物料闪蒸处理，闪蒸后气体去火炬系统或尾气锅炉系统；
(5)通过管路连接于乙烯回收塔中下部的乙烯回收塔釜液闪蒸罐收集从所述乙烯回收塔塔中部侧线采出的乙烯物料，回收得到的乙烯气循环至乙烯制正丙醛和正丙醇系统中。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本乙烯制正丙醛和正丙醇中一种乙烯回收装置流程简单，仅由一套精馏系统辅以一台制冷机及一台弛放气压缩机组成。
本乙烯制正丙醛和正丙醇中一种乙烯回收装置减少了因乙烯燃烧而产生的对环境温室气体的排放。
目前国内乙烯均价在800美元/吨，以6万吨乙烯制正丙醛和正丙醇装置为例，年回收乙烯量为2720吨，产生的经济效益约217.6万美元，经济效益非常可观。
附图说明
图1为乙烯回收系统的流程示意图；
图2为乙烯回收塔的结构示意图；
1-压缩机；2-乙烯回收塔；3-乙烯回收塔冷凝器；4-乙烯制冷压缩机组；5-乙烯回收塔再沸器；6-乙烯回收塔釜液闪蒸罐；7-回收乙烯分液罐。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统，如图1，包括：
压缩机1，用于将弛放气及闪蒸气的混合气体压缩加压；
乙烯回收塔2，经压缩机压缩加压的混合气体进入乙烯回收塔，用于分离弛放气及闪蒸气中的乙烯，乙烯回收塔的结构示意图如图2所示；
乙烯回收塔冷凝器3，设于乙烯回收塔的顶部，用于对塔顶气体冷凝，冷凝液体返回乙烯回收塔，未冷凝的气体经减压后去火炬系统或尾气锅炉系统；
乙烯回收塔再沸器5，设于乙烯回收塔的底部，用于对塔底物料加热；
乙烯回收塔釜液闪蒸罐6，通过管路连接于乙烯回收塔的底部，用于将主要含液化的丙醛及乙烷的塔底物料闪蒸处理，闪蒸后气体去火炬系统或尾气锅炉系统；及
回收乙烯分液罐7，收集从乙烯回收塔塔中部侧线采出的乙烯物料，回收得到的乙烯气循环至乙烯制正丙醛和正丙醇系统中。
作为一种具体实施方式，压缩机采用往复式或离心多级压缩机，将弛放气及闪蒸气的混合气体加压至4-5MPaG，例如4.5MPaG。
作为一种具体实施方式，乙烯回收塔采用填料塔型式，填料采用金属规整填料。
作为一种具体实施方式，乙烯回收塔冷凝器采用凯尔特式或列管换热器，物料侧进换热器温度为-10～-15℃，例如-13.3℃，物料侧出换热器的温度控制在-70～-80℃，例如-76.3℃。
作为一种具体实施方式，乙烯回收塔冷凝器的冷媒采用R23，由乙烯制冷压缩机组4提供，乙烯制冷压缩机组4包括一台双螺杆式压缩机、油分离器、R23回热器、油冷却器、冷凝器及膨胀罐。
作为一种具体实施方式，乙烯回收塔再沸器为立式乙烯回收塔再沸器，热媒采用热水，控制塔底温度在10-15℃。例如，热媒采用90℃热水，控制塔底温度在11.2℃。
作为一种具体实施方式，乙烯回收塔釜液闪蒸罐闪蒸后气体压力为0.1-0.2MPaG，例如0.15MPaG。
作为一种具体实施方式，回收乙烯分液罐上部设有调节阀，回收气经调节阀减压后得到回收的乙烯作为乙烯制正丙醛和正丙醇反应中乙烯气利用；
回收乙烯分液罐下部通过管路回流至乙烯回收塔。
一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收工艺，采用上述的乙烯回收系统处理，包括以下步骤：
(1)将弛放气及闪蒸气的混合气体通入压缩机，进行混合气体压缩加压；
(2)压缩加压后的混合气体通过乙烯回收塔中上部的进料口通入，经乙烯回收塔处理，分离弛放气及闪蒸气中含有的乙烯；
(3)设于乙烯回收塔底部的乙烯回收塔再沸器对塔底物料加热，设于乙烯回收塔的顶部的乙烯回收塔冷凝器对塔顶气体冷凝，冷凝液体返回乙烯回收塔，未冷凝的气体经减压后去火炬系统或尾气锅炉系统；
(4)通过管路连接于乙烯回收塔底部的乙烯回收塔釜液闪蒸罐，用于将主要含液化的丙醛及乙烷的塔底物料闪蒸处理，闪蒸后气体去火炬系统或尾气锅炉系统；
(5)通过管路连接于乙烯回收塔中下部的乙烯回收塔釜液闪蒸罐收集从乙烯回收塔塔中部侧线采出的乙烯物料，回收得到的乙烯气循环至乙烯制正丙醛和正丙醇系统中。
以下为具体应用示例：
某乙烯制正丙醛和正丙醇反应中的弛放气与闪蒸气，弛放气具体组成为：乙烯约30～54％(mol％)、氢气约10～15.5％(mol％)、一氧化碳约10～18％(mol％)、其余为乙烷、丙醛等；闪蒸气的成分为：乙烯约20～55％(mol％)、氢气约5～30％(mol％)、一氧化碳约5～25％(mol％)、其余为乙烷、丙醛。
这两股气体混合后，通过弛放气压缩机将弛放气加压至4.5MPaG，弛放气压缩机采用往复式或离心多级压缩机。加压至4.5MPaG的弛放气进入乙烯回收塔，乙烯回收塔采用填料塔型式，填料采用金属规整填料。塔顶乙烯回收塔冷凝器采用凯尔特式或列管换热器，物料侧进换热器温度为-13.3℃，物料侧出换热器温度控制在-76.3℃。乙烯回收塔冷凝器冷媒采用R23，由乙烯制冷压缩机组提供，乙烯制冷压缩机组包括一台双螺杆式压缩机、油分离器、R23回热器、油冷却器、冷凝器及膨胀罐等组成。塔顶气体经乙烯回收塔冷凝器冷凝，冷凝液体返回乙烯回收塔，未冷凝的气体主要含氢气、一氧化碳等经减压后去火炬系统或尾气锅炉系统。乙烯回收塔塔底配一立式乙烯回收塔再沸器，热媒采用90℃热水，控制塔底温度在11.2℃。塔底物料主要含液化的丙醛及乙烷,经乙烯回收塔釜液闪蒸罐后去火炬系统或尾气锅炉系统，闪蒸后气体压力为0.15MPaG。回收的乙烯物料从乙烯回收塔塔中部侧线采出，进入回收乙烯分液罐，上部回收气经调节阀减压后得到回收的乙烯作为乙烯制正丙醛和正丙醇反应中乙烯气的补充充分利用。
经过本发明处理，以6万吨乙烯制正丙醛和正丙醇装置为例，年回收乙烯量为2720吨，产生的经济效益约217.6万美元，经济效益很可观。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统，其特征在于，包括：
压缩机，用于将弛放气及闪蒸气的混合气体压缩加压；
乙烯回收塔，经所述压缩机压缩加压的混合气体进入乙烯回收塔，用于分离弛放气及闪蒸气中的乙烯；
乙烯回收塔冷凝器，设于所述乙烯回收塔的顶部，用于对塔顶气体冷凝，冷凝液体返回所述乙烯回收塔，未冷凝的气体经减压后去火炬系统或尾气锅炉系统；
乙烯回收塔再沸器，设于所述乙烯回收塔的底部，用于对塔底物料加热；
乙烯回收塔釜液闪蒸罐，通过管路连接于所述乙烯回收塔的底部，用于将主要含液化的丙醛及乙烷的塔底物料闪蒸处理，闪蒸后气体去火炬系统或尾气锅炉系统；及
回收乙烯分液罐，收集从所述乙烯回收塔塔中部侧线采出的乙烯物料，回收得到的乙烯气循环至乙烯制正丙醛和正丙醇系统中。
2.根据权利要求1所述的一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统，其特征在于，所述压缩机采用往复式或离心多级压缩机，将弛放气及闪蒸气的混合气体加压至4-5MPaG。
3.根据权利要求1所述的一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统，其特征在于，所述乙烯回收塔采用填料塔型式，填料采用金属规整填料。
4.根据权利要求1所述的一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统，其特征在于，所述乙烯回收塔冷凝器采用凯尔特式或列管换热器，物料侧进换热器温度为-10～-15℃，物料侧出换热器的温度控制在-70～-80℃。
5.根据权利要求4所述的一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统，其特征在于，所述乙烯回收塔冷凝器的冷媒采用R23，由乙烯制冷压缩机组提供，所述乙烯制冷压缩机组包括一台双螺杆式压缩机、油分离器、R23回热器、油冷却器、冷凝器及膨胀罐。
6.根据权利要求1所述的一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统，其特征在于，所述乙烯回收塔再沸器为立式乙烯回收塔再沸器，热媒采用热水，控制塔底温度在10-15℃。
7.根据权利要求1所述的一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统，其特征在于，所述乙烯回收塔釜液闪蒸罐闪蒸后气体压力为0.1-0.2MPaG。
8.根据权利要求1所述的一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收系统，其特征在于，所述回收乙烯分液罐上部设有调节阀，回收气经调节阀减压后得到回收的乙烯作为乙烯制正丙醛和正丙醇反应中乙烯气利用；
所述回收乙烯分液罐下部通过管路回流至所述乙烯回收塔。
9.一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收工艺，其特征在于，采用如权利要求1-8任意一项所述的乙烯回收系统处理。
10.根据权利要求9所述的一种用于以乙烯制正丙醛和正丙醇的乙烯回收工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将弛放气及闪蒸气的混合气体通入压缩机，进行混合气体压缩加压；
(2)压缩加压后的混合气体通过乙烯回收塔中上部的进料口通入，经所述乙烯回收塔处理，分离弛放气及闪蒸气中含有的乙烯；
(3)设于所述乙烯回收塔底部的乙烯回收塔再沸器对塔底物料加热，设于所述乙烯回收塔的顶部的乙烯回收塔冷凝器对塔顶气体冷凝，冷凝液体返回乙烯回收塔，未冷凝的气体经减压后去火炬系统或尾气锅炉系统；
(4)通过管路连接于乙烯回收塔底部的乙烯回收塔釜液闪蒸罐，用于将主要含液化的丙醛及乙烷的塔底物料闪蒸处理，闪蒸后气体去火炬系统或尾气锅炉系统；
(5)通过管路连接于乙烯回收塔中下部的乙烯回收塔釜液闪蒸罐收集从所述乙烯回收塔塔中部侧线采出的乙烯物料，回收得到的乙烯气循环至乙烯制正丙醛和正丙醇系统中。
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