CN113372189B - 一种低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低碳烷烃脱氢分离制烯烃装置与工艺，主要由丙烷压缩机系统、产物分离罐、吸收塔、脱乙烷塔、精丙烯塔、脱丙烷塔、溶剂回收塔、富氢气体分离罐、溶剂回收塔冷凝器、溶剂回收塔回流罐、脱乙烷塔冷凝器、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔顶冷凝段、脱乙烷塔浅冷罐、脱乙烷塔顶制冷器、丙烯制冷系统、吸收塔顶制冷器组成；通过吸收方式采用吸收塔顶设置塔顶制冷器、溶剂回收塔回收溶剂、脱乙烷塔顶冷凝段脱乙烷工艺的方式来分离丙烷脱氢制丙烯反应产物，再经丙烯精馏、脱丙烷，获得聚合级精丙烯，丙烷作为反应循环物流返回至反应部分继续反应，溶剂回收塔和带脱乙烷塔均为常规操作，不必在低温下运行，大部分能耗在采用常规热源和冷源，操作便利。

Description

一种低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺与装置
技术领域
本发明属于石油化工或天然气化工领域，涉及一种丙烯制取工艺，具体地说，涉及一种低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺与装置。
背景技术
丙烯是化学工业中重要的基本有机化工原料。长期以来国内外丙烯的来源主要依靠石脑油裂解联产和FCC副产。据统计，在全球的丙烯需求中，中国市场占到了15％以上，并且消费量还在以每年约5％～6％的速度增长，随着石油资源的紧缺，丙烯供需缺口在近年来不断加大。相较于原油价格，天然气价格更为廉价，由此衍生而来的C3和C4烷烃也越来越受到人们的关注，其中丙烷催化脱氢技术(PDH)无疑是C3利用领域中最受关注的焦点。
随着人们对C3、C4化工利用价值的重视，投资建设丙烷脱氢的企业犹如雨后春笋。甲醇制烯烃(MTO)装置的不断开工，传统的FCC和乙烯裂解生产烯烃的路线受到冲击，作为FCC和乙烯裂解副产的丙烯和异丁烯产量将越来越少。因此，丙烷脱氢制烯烃技术面临着一个非常好的发展机遇，市场潜力巨大。
目前，世界上丙烷脱氢制丙烯专利技术有：UOP公司的Oleflex工艺、ABB鲁姆斯公司的Catofin工艺、康菲(Uhde)公司的Star工艺、Snamprogetti/Yarsintz公司的FBD-4工艺以及林德/巴斯夫公司的PDH工艺。这些工艺普遍采用深冷工艺来分离丙烷脱氢制丙烯反应产物。深冷分离工艺是石脑油蒸汽裂解产物分离的主要方法，技术成熟，应用广泛，由于冷剂温度低，反应产物中碳兰几乎全部都冷凝下来，因而丙烯收率高。
中国专利CN102795956B公开了一种丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，该方法采用膜分离和深冷分离结合的方式来分离丙烷脱氢制丙烯反应气。但膜分离富氢气回收率较低，如需作为产品外送需单独压缩，总能耗并没有降低。
巴斯夫股份公司公开了一系列专利CN100567230C、CN101087740B、CN101137605A、CN101415661A，这些专利包括了从丙烷脱氢反应到产物分离的全过程。因反应产物中含H2O、CO2、CO、N2等，CN100567230C公开了采用洗涤的工艺除去部分杂质，CN101087740B、CN101137605A公开了采用惰性吸收剂分离该部分杂质。CN101415661A公开了一种采用变压吸附的方法，分离出丙烯产品。但这些方法所得到的富氢气体中氢气含量较低，烃类含量高，只能当做燃料气烧掉。
中国专利CN102040445公开了一种富含丙烷的低碳烃脱氢制丙烯工艺全流程，该专利采用汽油作吸收剂来分离丙烷脱氢产物中的轻组分和碳三。但丙烷脱氢产物中氢气含量高，所需的吸收剂循环量非常大，能耗高。
发明内容
为了解决低碳烷烃脱氢产物中氢气含量高，能耗大的问题，本发明提供一种低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺与装置。
本发明提供的一种低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺，包括以下步骤：
1)低碳烷烃脱氢制烯烃反应产物经低碳烷烃压缩机系统升压后进入产物分离罐，罐顶气相送至吸收塔，液相与吸收塔底液及富氢气体分离罐底液合并后进入溶剂回收塔。
2)吸收塔顶气经吸收塔顶制冷器冷凝后进入富氢气体分离罐，罐顶富氢气体送至PSA装置，罐底液体与吸收塔底液体合并后进入溶剂回收塔。
3)溶剂回收塔塔顶油气经溶剂回收塔冷凝器冷凝后进入溶剂回收塔回流罐，溶剂回收塔回流罐罐底液体一部分回流返回溶剂回收塔，另一部分进入脱乙烷塔，塔底液体与吸收剂合并后送至吸收塔。
4)脱乙烷塔塔顶油气经脱乙烷塔冷凝器冷凝后进入脱乙烷塔回流罐，脱乙烷塔回流罐罐底液体全部回流返回脱乙烷塔，罐顶气体进入脱乙烷塔顶冷凝段经冷凝段分馏，冷凝段顶部气体经脱乙烷塔顶制冷器制冷后进入脱乙烷塔浅冷罐，脱乙烷塔浅冷罐罐顶气体作为燃料气送出装置，罐底液体回流全部返回至脱乙烷塔顶冷凝段，脱乙烷塔底液体进入精丙烯塔。
5)精丙烯塔塔顶分馏出精丙烯产品，精丙烯塔塔底液相进入脱丙烷塔，在脱丙烷塔塔顶分馏出丙烷作为反应循环物流返回丙烷脱氢制丙烯反应部分，脱丙烷塔底产品C4+馏分送出装置。
所述丙烷压缩系统需要两到三级压缩，压缩至0.5～1.5MPa(表压)。
所述吸收塔塔顶操作压力为0.5～1.5MPa(表压)，塔顶气经吸收塔顶气制冷器冷凝至-10～-15℃送入富氢气体分离罐，罐顶富氢气送至PSA装置，罐底液相送至溶剂回收塔，极大地提高了丙烯回收率。
所述脱乙烷塔塔顶操作压力为2.4～2.6MPa(表压)，塔顶操作温度为40～50℃，塔底操作温度在60～70℃，所述塔顶气经脱乙烷塔冷凝器冷凝后进入脱乙烷塔回流罐，罐底液体在液位及流量串级下作为回流全部返回脱乙烷塔，所述罐顶气体进入脱乙烷塔顶冷凝段，经脱乙烷塔顶制冷器冷凝至-25～-30℃后进入脱乙烷塔浅冷罐；所述脱乙烷塔浅冷罐罐顶气体在塔顶压力控制下作为燃料气送出装置，罐底液体返回至脱乙烷塔顶冷凝段；所述脱乙烷塔底液相在塔釜液位和流量串级下送入精丙烯塔。
所述溶剂回收塔操作压力2.4～2.6MPa(表压)，塔顶采用燃料气或中压蒸汽作为热源，溶剂塔冷凝器采用循环水或空气等冷源。
所述脱乙烷顶冷凝段设置有板式或者填料塔盘，理论塔盘数为5～15块，所述脱乙烷塔采用低压蒸汽或热煤水等低温位热源；所述脱乙烷塔顶冷凝器采用循环水或空气等冷源。
所述精丙烯塔可采用热泵流程或常规流程，所述脱丙烷塔采用常规流程。
本发明提供的一种低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离装置，主要由低碳烷烃压缩机系统、产物分离罐、吸收塔、脱乙烷塔、精丙烯塔、脱丙烷塔、溶剂回收塔、富氢气体分离罐、溶剂回收塔冷凝器、溶剂回收塔回流罐、脱乙烷塔冷凝器、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔顶冷凝段、脱乙烷塔浅冷罐、脱乙烷塔顶制冷器、丙烯制冷系统、吸收塔顶制冷器组成；所述产物分离罐分别与低碳烷烃压缩机系统和吸收塔相连接，所述吸收塔与依次相连的吸收塔顶制冷器、丙烯制冷系统、吸收塔顶制冷器、富氢气体分离罐相连接；所述产物分离罐、吸收塔、富氢气体分离罐底部分别与溶剂回收塔相连；所述溶剂回收塔顶部与溶剂回收塔冷凝器、溶剂回收塔回流罐、脱乙烷塔依次相连，溶剂回收塔回流罐底部分别与溶剂回收塔和脱乙烷塔相连接；所述脱乙烷塔冷凝器分别与脱乙烷塔及脱乙烷塔回流罐相连接，脱乙烷塔回流罐上设脱乙烷塔顶冷凝段，脱乙烷塔顶冷凝段连接脱乙烷塔顶制冷器，脱乙烷塔顶制冷器、脱乙烷塔浅冷罐、脱乙烷塔顶冷凝段依次连接，燃料气通过脱乙烷塔浅冷罐排出；溶剂回收塔底部液体与吸收剂一起进入吸收塔；所述脱乙烷塔底部液体进入精丙烯塔，精丙烯塔底部液体进入脱丙烷塔，通过脱丙烷塔将丙烷和C4+馏分送出装置。
本发明在包括但不限于丙烷脱氢制丙烯装置、C3C4脱氢制烯烃装置、C4脱氢制丁烯装置中应用。
本发明提供的一种低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺的工作原理为：
本发明低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺，通过吸收方式采用吸收塔顶设置塔顶制冷器、溶剂回收塔回收溶剂、脱乙烷塔顶冷凝段脱乙烷工艺的方式来分离丙烷脱氢制丙烯反应产物，再经丙烯精馏、脱丙烷，获得聚合级精丙烯，丙烷作为反应循环物流返回至反应部分继续反应。
本发明具有以下有益效果：
1)本发明采用吸收塔顶设置吸收塔顶制冷器和富氢气体分离罐，可以极大的提高丙烯回收率。
2)溶剂回收塔和带脱乙烷塔均为常规操作，不必在低温下运行，大部分能耗在采用常规热源和冷源，操作便利。
3)溶剂回收塔塔底液相直接作为吸收剂均返回至吸收塔，可以降低能耗。
4)塔顶气经脱乙烷塔冷凝器冷凝后进入脱乙烷塔回流罐。罐底液体在液位及流量串级下作为回流全部返回脱乙烷塔，罐顶气体进入脱乙烷塔顶冷凝段，经脱乙烷塔顶制冷器冷凝后进入脱乙烷塔浅冷罐。脱乙烷塔浅冷罐罐顶不凝气在压力控制下送至燃料气管网，液相作为回流全部返回脱乙烷塔冷凝段。可降低不凝气中丙烯的含量，以保证丙烯收率。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
图中：1-低碳烷烃脱氢制烯烃反应产物、2-低碳烷烃压缩机系统、3-产物分离罐、4-吸收塔、5-脱乙烷塔、6-精丙烯塔、7-脱丙烷塔、8-溶剂回收塔、9-富氢气体分离罐、10-溶剂回收塔冷凝器、11-溶剂回收塔回流罐、12-脱乙烷塔冷凝器、13-脱乙烷塔回流罐、14-脱乙烷塔顶冷凝段、15-脱乙烷塔浅冷罐、16-脱乙烷塔顶制冷器、17-丙烯制冷系统、18-吸收塔顶制冷器、19-精丙烯产品、20-丙烷、21-富氢气体、22-燃料气、23-C4+馏分、24-吸收剂。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示，本发明提供的低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺与装置，主要由低碳烷烃压缩机系统2、产物分离罐3、吸收塔4、脱乙烷塔5、精丙烯塔6、脱丙烷塔7、溶剂回收塔8、富氢气体分离罐9、溶剂回收塔冷凝器10、溶剂回收塔回流罐11、脱乙烷塔冷凝器12、脱乙烷塔回流罐13、脱乙烷塔顶冷凝段14、脱乙烷塔浅冷罐15、脱乙烷塔顶制冷器16、丙烯制冷系统17、吸收塔顶制冷器18组成；丙烷脱氢制丙烯反应产物1经低碳烷烃压缩机系2，升压至1.0～2.0MPa(表压)进入反应产物分离罐3，罐顶气体至吸收塔4，罐底液体与吸收塔4塔底液体合并后进入溶剂回收塔8，吸收塔4塔顶富氢气体经吸收塔制冷器18冷凝至-10～-15℃，送入富氢气体分离罐9，罐顶富氢气体21送至PSA装置，罐底液相进入溶剂回收塔8。
溶剂回收塔8塔底液相与吸收剂24合并后送至吸收塔4，塔顶气相经溶剂回收塔冷凝器10冷凝后进入溶剂回收塔回流罐11，罐底液相一部份作为回流返回至溶剂回收塔8，其余送至脱乙烷塔5。
脱乙烷塔5塔顶操作压力为2.4～2.6MPa(表压)，塔顶操作温度为40～50℃，塔底操作温度在60～70℃，塔顶气经脱乙烷塔冷凝器12冷凝后进入脱乙烷塔回流罐13。罐底液体作为回流全部返回脱乙烷塔5，罐顶气体进入脱乙烷塔顶冷凝段14，经脱乙烷塔顶制冷器16冷凝至-25～-30℃后进入脱乙烷塔浅冷罐15，罐顶气体22作为燃料气送出装置，罐底液体返回至脱乙烷塔顶冷凝段14。脱乙烷塔底液相送入精丙烯塔6。
所述吸收剂为C5～C7馏分油，所述吸收塔顶制冷器和脱乙烷塔顶制冷器均在丙烯制冷系统的作用下制冷，所述脱乙烷塔顶冷凝段设置板式塔盘，理论塔盘数为5～15块，所述的溶剂回收塔采用燃料气或者中压蒸汽作为热源，溶剂塔冷凝器采用循环水或空气等冷源，所述的脱乙烷塔采用低压蒸汽或热煤水等低温位热源，脱乙烷塔顶冷凝器采用循环水或空气等冷源。
在精丙烯塔6作用下，塔顶分馏出精丙烯产品19，塔底液相进入脱丙烷塔7，在脱丙烷塔7作用下，脱丙烷塔塔顶分馏出丙烷循环20作为反应物流返回反应部分继续反应，脱丙烷塔塔底产品C4+馏分23送出装置，所述精丙烯塔和脱丙烷塔，本领域专业人员，可根据具体情况，精丙烯塔采用热泵流程或常规流程，脱丙烷塔也采用常规流程。
以上所述仅是本发明的典型实施例而已，并没有对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，利用上述内容做出的变更或修改应视为同等变化的等效实例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何同等变化，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：
(1)低碳烷烃脱氢制烯烃反应产物经低碳烷烃压缩机系统升压后进入产物分离罐，罐顶气相送至吸收塔，液相与吸收塔底液及富氢气体分离罐底液合并后进入溶剂回收塔；
(2)吸收塔顶气经吸收塔顶制冷器冷凝后进入富氢气体分离罐，罐顶富氢气体送至PSA装置，罐底液体与吸收塔底液体合并后进入溶剂回收塔；
(3)溶剂回收塔塔顶油气经溶剂回收塔冷凝器冷凝后进入溶剂回收塔回流罐，溶剂回收塔回流罐罐底液体一部分回流返回溶剂回收塔，另一部分进入脱乙烷塔，塔底液体与吸收剂合并后送至吸收塔；
(4)脱乙烷塔塔顶油气经脱乙烷塔冷凝器冷凝后进入脱乙烷塔回流罐，脱乙烷塔回流罐罐底液体全部回流返回脱乙烷塔，罐顶气体进入脱乙烷塔顶冷凝段经冷凝段分馏，冷凝段顶部气体经脱乙烷塔顶制冷器制冷后进入脱乙烷塔浅冷罐，脱乙烷塔浅冷罐罐顶气体作为燃料气送出装置，罐底液体回流全部返回至脱乙烷塔顶冷凝段，脱乙烷塔底液体进入精丙烯塔；
(5)在精丙烯塔塔顶分馏出精丙烯产品，精丙烯塔塔底液相进入脱丙烷塔，脱丙烷塔塔顶产品循环至反应部分，塔底产品C4+馏分送出装置。
2.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺，其特征在于：所述丙烷压缩系统需要两到三级压缩，压缩至0.5～1.5MPa。
3.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺，其特征在于：所述吸收塔塔顶操作压力为0.5～1.5MPa，塔顶气经吸收塔顶气制冷器冷凝至-10～-15℃送入富氢气体分离罐，罐顶富氢气送至PSA装置，罐底液相送至溶剂回收塔。
4.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺，其特征在于：所述脱乙烷塔塔顶操作压力为2.4～2.6MPa，塔顶操作温度为40～50℃，塔底操作温度在60～70℃，所述塔顶气经脱乙烷塔冷凝器冷凝后进入脱乙烷塔回流罐，罐底液体在液位及流量串级下作为回流全部返回脱乙烷塔，所述罐顶气体进入脱乙烷塔顶冷凝段，经脱乙烷塔顶制冷器冷凝至-25～-30℃后进入脱乙烷塔浅冷罐。
5.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺，其特征在于：所述脱乙烷塔浅冷罐罐顶气体在塔顶压力控制下作为燃料气送出装置，罐底液体返回至脱乙烷塔顶冷凝段；所述脱乙烷塔底液相在塔釜液位和流量串级下送入精丙烯塔。
6.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺，其特征在于：吸收塔塔顶操作压力0.5～1.5MPa，溶剂回收塔操作压力1.5～1.8MPa脱乙烷塔操作压力2.4～2.6MPa，塔顶采用燃料气或中压蒸汽作为热源，溶剂塔冷凝器采用循环水或空气等冷源。
7.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺，其特征在于：所述脱乙烷顶冷凝段设置有板式或者填料塔盘，理论塔盘数为5～15块，所述脱乙烷塔采用低压蒸汽或热煤水等低温位热源，所述脱乙烷塔顶冷凝器采用循环水或空气等冷源。
8.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺，其特征在于：所述精丙烯塔可采用热泵流程或常规流程，所述脱丙烷塔采用常规流程。
9.根据权利要求1所述低碳烷烃脱氢制烯烃产物分离工艺所应用的装置，其特征在于：该装置主要由低碳烷烃压缩机系统、产物分离罐、吸收塔、脱乙烷塔、精丙烯塔、脱丙烷塔、溶剂回收塔、富氢气体分离罐、溶剂回收塔冷凝器、溶剂回收塔回流罐、脱乙烷塔冷凝器、脱乙烷塔回流罐、脱乙烷塔顶冷凝段、脱乙烷塔浅冷罐、脱乙烷塔顶制冷器、丙烯制冷系统、吸收塔顶制冷器组成；所述产物分离罐分别与低碳烷烃压缩机系统和吸收塔相连接，所述吸收塔与依次相连的吸收塔顶制冷器、丙烯制冷系统、吸收塔顶制冷器、富氢气体分离罐相连接；所述产物分离罐、吸收塔、富氢气体分离罐底部分别与溶剂回收塔相连；所述溶剂回收塔顶部与溶剂回收塔冷凝器、溶剂回收塔回流罐、脱乙烷塔依次相连，溶剂回收塔回流罐底部分别与溶剂回收塔和脱乙烷塔相连接；所述脱乙烷塔冷凝器分别与脱乙烷塔及脱乙烷塔回流罐相连接，脱乙烷塔回流罐上设脱乙烷塔顶冷凝段，脱乙烷塔顶冷凝段连接脱乙烷塔顶制冷器，脱乙烷塔顶制冷器、脱乙烷塔浅冷罐、脱乙烷塔顶冷凝段依次连接，燃料气通过脱乙烷塔浅冷罐排出；溶剂回收塔底部液体与吸收剂一起进入吸收塔；所述脱乙烷塔底部液体进入精丙烯塔，精丙烯塔底部液体进入脱丙烷塔，通过脱丙烷塔将丙烷和C4+馏分送出装置。
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