CN114917608A - 一种低能耗的丙烯寡聚体分离系统及分离方法 - Google Patents

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李广忠
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Abstract

本发明提供了一种低能耗的丙烯寡聚体分离系统及分离方法，包括第一分离塔、第二分离塔、第三分离塔及第四分离塔，所述第一分离塔的塔釜出料口与第二分离塔的中部进料口连通，第一分离塔顶部设有第一塔顶冷凝器，所述第一分离塔中部设有第一中部再沸器，所述第四分离塔顶部设有第四塔顶冷凝器，所述第一中部再沸器与第四塔顶冷凝器之间通过管道连通。本发明所述的低能耗的丙烯寡聚体分离系统及分离方法，优化了丙烯寡聚体分离的四塔流程，保证产品收率的同时，降低装置能耗，减少蒸汽和循环水耗量，降低运行成本。

Description

一种低能耗的丙烯寡聚体分离系统及分离方法
技术领域
本发明属于精馏技术领域，尤其是涉及一种低能耗的丙烯寡聚体分离系统及分离方法。
背景技术
丙烯寡聚体是重要的化工原料，用途广泛，主要包括丙烯二聚物、三聚物和四聚物。丙烯二聚物(4-甲基-1-戊烯)，可以用于生产异戊二烯；丙烯三聚物(壬烯)，可以作为高辛烷值汽油的添加组分，还可用于制备壬基酚、叔碳酸、表面活性剂等化工原料；丙烯四聚物(1-十二烯)可用于制备硫化十二烷基酚钙，广泛用于生产润滑油添加剂和聚合物分子调节剂等。传统的丙烯寡聚体分离工艺主要包括脱丙烷、脱粗二聚物、二聚物精制、三聚物精制等主要工序。
根据《丙烯齐聚技术进展》文献报道，常规的丙烯齐聚物的分离流程如图3所示，丙烯聚合得到的粗丙烯寡聚体首先进入第一分离塔在塔顶分出丙烯、丙烷馏分，一部分送至液化气储罐，其余部分循环至反应器。塔釜得到饱和液体经泵送至第二分离塔，塔顶采出粗二聚物馏分，经出料泵送至第三分离塔，在塔顶得到合格的丙烯二聚物产品送至界外，塔釜得到汽油馏分，经泵送至汽油馏分储罐；第二分离塔塔釜粗三聚物馏分经泵送至第四分离塔进行三聚物和四聚物的分离，在塔顶得到合格的丙烯三聚物产品，塔釜得到丙烯四聚物产品。该分离流程存在以下问题：
(1)第一分离塔塔顶温度为15-20℃，塔釜温度为170-185℃，塔顶塔釜温差较大，消耗了大量高品位蒸汽；
(2)第二分离塔和第三分离塔中丙烯二聚物被冷凝和再汽化，能耗较大；
(3)第四分离塔塔釜温度达到了200℃以上，在高温下丙烯四聚物会产生结焦问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种低能耗的丙烯寡聚体分离系统，以降低装置能耗，减少蒸汽和循环水耗量。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种低能耗的丙烯寡聚体分离系统，包括第一分离塔、第二分离塔、第三分离塔及第四分离塔，所述第一分离塔的塔釜出料口与第二分离塔的中部进料口连通，第一分离塔顶部设有第一塔顶冷凝器，所述第一分离塔中部设有第一中部再沸器，所述第四分离塔顶部设有第四塔顶冷凝器，所述第一中部再沸器与第四塔顶冷凝器之间通过管道连通，
其中，所述第二分离塔的塔顶出料口与第三分离塔的中部进料口连通，所述第二分离塔的塔釜出料口与第四分离塔的中部进料口连通；
或，所述第二分离塔的塔釜出料口与第三分离塔的中部进料口连通，所述第三分离塔的塔釜出料口与第四分离塔的中部进料口连通。
进一步地，所述第一分离塔的操作压力为0.6-1MpaG，塔顶温度为10-20℃，塔釜温度为160-180℃，回流比为0.1-5，理论板数为13-18块。
进一步地，所述第一中部再沸器设于第一分离塔的第9-11块理论板之间。
进一步地，所述第四分离塔的操作压力为0-80kPaA，塔顶温度为120-140℃，塔釜温度为160-180℃，回流比为0.5-5，理论板数为30-40块。
本发明的另一目的在于提出一种低能耗的丙烯寡聚体分离方法，以优化丙烯寡聚体分离的四塔流程，保证产品收率的同时，降低运行成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种低能耗的丙烯寡聚体分离方法，应用了如上所述的丙烯寡聚体分离系统，包括以下步骤：
S1、粗丙烯寡聚体进入第一分离塔，第一分离塔塔顶分离出的气相进入第一塔顶冷凝器，第一塔顶冷凝器产生的气相作为燃料气采出，第一分离塔塔釜液进入第二分离塔；
S2、第二分离塔塔顶分离出的气相进入第三分离塔，第二分离塔塔釜液进入第四分离塔；
S3：第三分离塔塔顶分离出的气相冷凝得到丙烯二聚物，第三分离塔塔釜液作为汽油馏分采出；
S4、第四分离塔塔顶分离出的气相作为热源为第一中部再沸器加热后进入第四塔顶冷凝器冷凝得到丙烯三聚物，第四分离塔塔釜液作为丙烯四聚物采出。
进一步地，所述第二分离塔的操作压力为20-70kPaG，塔顶温度为50-80℃，塔釜温度为130-170℃，回流比为0.5-5，理论板数为20-30块。
进一步地，所述第三分离塔的操作压力为5-10kPaG，塔顶温度为40-80℃，塔釜温度为90-120℃，回流比为0.5-5，理论板数为10-20块。
一种低能耗的丙烯寡聚体分离方法，应用了如上所述的丙烯寡聚体分离系统，包括以下步骤：
S1、粗丙烯寡聚体进入第一分离塔，第一分离塔塔顶分离出的气相进入第一塔顶冷凝器，第一塔顶冷凝器产生的气相作为燃料气采出，第一分离塔塔釜液进入第二分离塔；
S2、第二分离塔塔顶分离出的气相冷凝得到丙烯二聚物，第二分离塔塔釜液进入第三分离塔；
S3：第三分离塔塔顶分离出的气相冷凝作为汽油馏分采出，第三分离塔塔釜液进入第四分离塔；
S4、第四分离塔塔顶分离出的气相作为热源为第一中部再沸器加热后进入第四塔顶冷凝器冷凝得到丙烯三聚物，第四分离塔塔釜液作为丙烯四聚物采出。
进一步地，所述第二分离塔的操作压力为5-30kPaG，塔顶温度为50-80℃，塔釜温度为130-170℃，回流比为0.5-5，理论板数为20-30块。
进一步地，所述第三分离塔的操作压力为5-30kPaG，塔顶温度为90-120℃，塔釜温度为140-160℃，回流比为0.5-5，理论板数为30-40块。
相对于现有技术，本发明所述的低能耗的丙烯寡聚体分离系统及分离方法具有以下优势：
(1)本发明所述的低能耗的丙烯寡聚体分离系统及分离方法在第一分离塔中部设置第一中部再沸器，降低了第一塔底再沸器的热负荷，有效降低了塔釜高品位蒸汽消耗，第一中部再沸器与第四塔顶再沸器通过管道连通，进行热量耦合，有效节约蒸汽和循环水的消耗；
(2)本发明所述的低能耗的丙烯寡聚体分离系统及分离方法优化了分离塔的操作压力、塔顶及塔底温度，合理设置温差，有利于提高产品质量，降低结焦情况发生的概率；
(3)本发明所述的低能耗的丙烯寡聚体分离系统及分离方法提供了一种新型的精馏序列，第二分离塔得到二聚物产品，第三分离塔脱除其余轻组分，第四分离塔得到三聚物和四聚物产品，二聚物产品无需二次冷凝和汽化，进一步节约了蒸汽和循环水消耗。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例1所述的低能耗的丙烯寡聚体分离系统的连接结构示意图；
图2为本发明实施例2所述的低能耗的丙烯寡聚体分离系统的连接结构示意图；
图3为现有技术中的丙烯寡聚体分离系统的连接结构示意图。
附图标记说明：
1、第一分离塔；2、第二分离塔；3、第三分离塔；4、第四分离塔；5、第一中部再沸器；6、第一塔底再沸器；7、第一塔顶冷凝器；8、第二塔底再沸器；9、第二塔顶冷凝器；10、第三塔底再沸器；11、第三塔顶冷凝器；12、第四塔底再沸器；13、第四塔顶冷凝器。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
实施例1
本实施例中的低能耗的丙烯寡聚体分离系统，包括第一分离塔1、第二分离塔2、第三分离塔3及第四分离塔4，第一分离塔1的塔釜出料口与第二分离塔2的中部进料口连通，第一分离塔1底部设有第一塔底再沸器6，第一分离塔1顶部设有第一塔顶冷凝器7，第一分离塔1中部设有第一中部再沸器5，第二分离塔2底部设有第二塔底再沸器8，第二分离塔2顶部设有第二塔顶冷凝器9，第二分离塔2的塔顶出料口与第三分离塔3的中部进料口连通，第二分离塔2的塔釜出料口与第四分离塔4的中部进料口连通，第三分离塔3底部设有第三塔底再沸器10，第三分离塔3塔顶设有第三塔顶冷凝器11，第四分离塔4底部设有第四塔底再沸器12，第四分离塔4顶部设有第四塔顶冷凝器13，第一中部再沸器5与第四塔顶冷凝器13之间通过管道连通。
本实施例中的低能耗的丙烯寡聚体分离方法，包括以下步骤：
S1、来自反应器的粗丙烯寡聚体进入第一分离塔1分离出未反应的丙烯、丙烷，第一分离塔1塔顶分离出的气相进入第一塔顶冷凝器7，第一塔顶冷凝器7产生的气相作为燃料气采出，液相循环回反应器进行反应，第一分离塔1塔釜液经泵送入第二分离塔2；
S2、第二分离塔2塔顶分离出的气相经过第二塔顶冷凝器9，未冷凝的粗二聚物气相进入第三分离塔3，第二分离塔2塔釜液进入第四分离塔4分离三聚物和四聚物；
S3：第三分离塔3塔顶分离出的气相经第三塔顶冷凝器11冷凝得到丙烯二聚物，经泵送出，第三分离塔3塔釜液作为汽油馏分采出；
S4、第四分离塔4塔顶分离出的高温气相进入第四塔顶冷凝器13前，先作为热源为第一中部再沸器5加热，回收其中热量，之后进入第四塔顶冷凝器13冷凝，部分用作回流，其余部分作为丙烯三聚物产品经泵采出，第四分离塔4塔釜液作为丙烯四聚物采出。
其中四个分离塔的操作参数如表1所示。
表1实施例1分离塔操作参数
Figure BDA0003722368350000071
将本实施例中各塔顶冷凝器、塔底再沸器及产品纯度与现有技术进行对比如表2-4所示。
表2塔顶冷凝器能耗对比
Figure BDA0003722368350000072
表3塔底再沸器能耗对比
Figure BDA0003722368350000073
表4产品纯度对比
Figure BDA0003722368350000074
通过表2和表3可以看出，以5万吨/年丙烯三聚物规模，采用本发明中的分离系统及分离方法，优化后的工艺比常规工艺冷负荷减少24.6％，热负荷减少了40.6％，总蒸汽消耗节约了2518.8kW，可节约蒸汽(按压力为1.2MPaG蒸汽计)4.6t/h；总循环水消耗节约了1401.4kW，节约循环水(按10℃温差计)120.7t/h；总冷冻水消耗节约了30kW，节约冷冻水(按5℃温差计)5.1t/h，节能效果显著，同时通过表4可以看出，优化后的工艺产品丙烯二聚物、三聚物和四聚物的纯度均较传统工艺有所提升，质量纯度达到99.5％以上。
实施例2
本实施例中的低能耗的丙烯寡聚体分离系统，包括第一分离塔1、第二分离塔2、第三分离塔3及第四分离塔4，第一分离塔1的塔釜出料口与第二分离塔2的中部进料口连通，第一分离塔1底部设有第一塔底再沸器6，第一分离塔1顶部设有第一塔顶冷凝器7，第一分离塔1中部设有第一中部再沸器5，第二分离塔2底部设有第二塔底再沸器8，第二分离塔2顶部设有第二塔顶冷凝器9，第二分离塔2的塔釜出料口与第三分离塔3的中部进料口连通，第三分离塔3底部设有第三塔底再沸器10，第三分离塔3塔顶设有第三塔顶冷凝器11，第三分离塔3的塔釜出料口与第四分离塔4的中部进料口连通，第四分离塔4底部设有第四塔底再沸器12，第四分离塔4顶部设有第四塔顶冷凝器13，第一中部再沸器5与第四塔顶冷凝器13之间通过管道连通。
本实施例中的低能耗的丙烯寡聚体分离方法，包括以下步骤：
S1、来自反应器的粗丙烯寡聚体进入第一分离塔1分离出未反应的丙烯、丙烷，第一分离塔1塔顶分离出的气相进入第一塔顶冷凝器7，第一塔顶冷凝器7产生的气相作为燃料气采出，液相循环回反应器，第一分离塔1塔釜液进入第二分离塔2；
S2、第二分离塔2塔顶分离出的气相经第二塔顶冷凝器9冷凝得到丙烯二聚物，经泵送至界外，第二分离塔2塔釜液经泵送入第三分离塔3，对对C7-C8馏分与三聚物馏分进行分离；
S3：第三分离塔3塔顶分离出的气相经第三塔顶冷凝器11冷凝后部分用作回流，其余部分作为汽油馏分经泵采出，第三分离塔3塔釜液经泵送入第四分离塔4，分离三聚物和四聚物；
S4、第四分离塔4塔顶分离出的高温气相进入第四塔顶冷凝器13前，先作为热源为第一中部再沸器5加热，回收其中热量，之后进入第四塔顶冷凝器13冷凝，部分用作回流，其余部分作为丙烯三聚物产品经泵采出，第四分离塔4塔釜液作为丙烯四聚物采出。
其中四个分离塔的操作参数如表5所示。
表5实施例2分离塔操作参数
Figure BDA0003722368350000091
将本实施例中各塔顶冷凝器、塔底再沸器及产品纯度与现有技术进行对比如表6-8所示。
表6塔顶冷凝器能耗对比
Figure BDA0003722368350000092
Figure BDA0003722368350000101
表7塔底再沸器能耗对比
Figure BDA0003722368350000102
表8产品纯度对比
Figure BDA0003722368350000103
通过表5和表6可以看出，以5万吨/年丙烯三聚物规模，采用本发明中的分离系统及分离方法，优化后的工艺比常规工艺冷负荷减少24.4％，热负荷减少了40.6％，总蒸汽消耗节约了2517.1kW，可节约蒸汽(按压力为1.2MPaG蒸汽计)4.6t/h；总循环水消耗节约了1387kW，节约循环水(按10℃温差计)119.5t/h；总冷冻水消耗节约了30kW，节约冷冻水(按5℃温差计)5.1t/h，节能效果显著，同时通过表8可以看出，优化后的工艺产品丙烯二聚物、三聚物和四聚物的纯度均较传统工艺有所提升，质量纯度达到99.5％以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低能耗的丙烯寡聚体分离系统，其特征在于：包括第一分离塔、第二分离塔、第三分离塔及第四分离塔，所述第一分离塔的塔釜出料口与第二分离塔的中部进料口连通，第一分离塔顶部设有第一塔顶冷凝器，所述第一分离塔中部设有第一中部再沸器，所述第四分离塔顶部设有第四塔顶冷凝器，所述第一中部再沸器与第四塔顶冷凝器之间通过管道连通，
其中，所述第二分离塔的塔顶出料口与第三分离塔的中部进料口连通，所述第二分离塔的塔釜出料口与第四分离塔的中部进料口连通；
或，所述第二分离塔的塔釜出料口与第三分离塔的中部进料口连通，所述第三分离塔的塔釜出料口与第四分离塔的中部进料口连通。
2.根据权利要求1所述的低能耗的丙烯寡聚体分离系统，其特征在于：所述第一分离塔的操作压力为0.6-1MpaG，塔顶温度为10-20℃，塔釜温度为160-180℃，回流比为0.1-5，理论板数为13-18块。
3.根据权利要求1所述的低能耗的丙烯寡聚体分离系统，其特征在于：所述第一中部再沸器设于第一分离塔的第9-11块理论板之间。
4.根据权利要求1所述的低能耗的丙烯寡聚体分离系统，其特征在于：所述第四分离塔的操作压力为0-80kPaA，塔顶温度为120-140℃，塔釜温度为160-180℃，回流比为0.5-5，理论板数为30-40块。
5.一种低能耗的丙烯寡聚体分离方法，应用了如权利要求1-4任一所述的丙烯寡聚体分离系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1、粗丙烯寡聚体进入第一分离塔，第一分离塔塔顶分离出的气相进入第一塔顶冷凝器，第一塔顶冷凝器产生的气相作为燃料气采出，第一分离塔塔釜液进入第二分离塔；
S2、第二分离塔塔顶分离出的气相进入第三分离塔，第二分离塔塔釜液进入第四分离塔；
S3：第三分离塔塔顶分离出的气相冷凝得到丙烯二聚物，第三分离塔塔釜液作为汽油馏分采出；
S4、第四分离塔塔顶分离出的气相作为热源为第一中部再沸器加热后进入第四塔顶冷凝器冷凝得到丙烯三聚物，第四分离塔塔釜液作为丙烯四聚物采出。
6.根据权利要求5所述的低能耗的丙烯寡聚体分离方法，其特征在于：所述第二分离塔的操作压力为20-70kPaG，塔顶温度为50-80℃，塔釜温度为130-170℃，回流比为0.5-5，理论板数为20-30块。
7.根据权利要求5所述的低能耗的丙烯寡聚体分离方法，其特征在于：所述第三分离塔的操作压力为5-10kPaG，塔顶温度为40-80℃，塔釜温度为90-120℃，回流比为0.5-5，理论板数为10-20块。
8.一种低能耗的丙烯寡聚体分离方法，应用了如权利要求1-4任一所述的丙烯寡聚体分离系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1、粗丙烯寡聚体进入第一分离塔，第一分离塔塔顶分离出的气相进入第一塔顶冷凝器，第一塔顶冷凝器产生的气相作为燃料气采出，第一分离塔塔釜液进入第二分离塔；
S2、第二分离塔塔顶分离出的气相冷凝得到丙烯二聚物，第二分离塔塔釜液进入第三分离塔；
S3：第三分离塔塔顶分离出的气相冷凝作为汽油馏分采出，第三分离塔塔釜液进入第四分离塔；
S4、第四分离塔塔顶分离出的气相作为热源为第一中部再沸器加热后进入第四塔顶冷凝器冷凝得到丙烯三聚物，第四分离塔塔釜液作为丙烯四聚物采出。
9.根据权利要求8所述的低能耗的丙烯寡聚体分离方法，其特征在于：所述第二分离塔的操作压力为5-30kPaG，塔顶温度为50-80℃，塔釜温度为130-170℃，回流比为0.5-5，理论板数为20-30块。
10.根据权利要求8所述的低能耗的丙烯寡聚体分离方法，其特征在于：所述第三分离塔的操作压力为5-30kPaG，塔顶温度为90-120℃，塔釜温度为140-160℃，回流比为0.5-5，理论板数为30-40块。
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