CN116099220A - 一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于石油化工领域，涉及一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺系统及方法。所述方法包括：苯酚丙酮装置中低压闪蒸罐的凝液经蒸汽凝液泵升压至过冷状态，然后进入凝液/氧化进料换热器与氧化进料换热，再然后进入常压闪蒸罐，低压闪蒸罐的低压蒸汽送至丁苯橡胶装置为溶剂脱重塔的重沸器供热。本发明通过利用两套装置各自用能现状的特点，实现装置间的热联合，最大化利用低温热，达到节能降碳的目的。

Description

一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺系统及方法
技术领域
本发明属于石油化工领域，具体地，涉及一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺系统，以及一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺方法。
背景技术
苯酚丙酮装置是以苯和丙烯为主要原料，采用美国KELLOGG公司异丙苯法生产苯酚丙酮的工艺技术，反应过程中主反应为异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯(CHP)，然后分解生成苯酚和丙酮，同时副反应产生多异丙苯、丁基异丙苯、甲基异丙苯等非目标产物，再通过精馏方法分离杂质以生产高纯度苯酚和丙酮产品。
苯酚丙酮装置包括原料处理系统、烃化反应系统、反烃化反应系统和分离系统。原料处理系统是将苯和丙烯通过二级预处理，分级除掉苯中的碱性氮和除碱性氮外的其他氮化合物，以及除掉丙烯中的硫化物、砷、水和氮化合物这些对催化剂有毒害作用的杂质。烃化反应系统将苯和丙烯合成异丙苯。一小部份异丙苯进一步烃化生成多异丙苯。烃化反应为放热反应。反烃化反应系统是将多异丙苯和苯反应，生成异丙苯。反烃化反应为恒温反应。反烃化反应器是一个单床层反应器，与烃化反应器并联使用。分离系统主要是精馏装置，回收丙烷并清除进料系统中的杂质，同时通过苯塔回收未反应的苯返回反应器，将异丙苯作为产品产出，并回收多异丙苯进行反烃化。
发明内容
本发明的目的是提供一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺系统，以及采用该系统的苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺方法。
发明人在研究中发现，现有苯酚丙酮装置中的部分热能未能得以有效利用。例如，分离系统的精馏过程需要消耗大量高压蒸汽、中压蒸汽，并排出大量凝液。传统设计中苯酚丙酮装置的常压余热如凝液的低温余热热量直接排放，造成这部分低温热能没有被充分利用。如图1所示，目前苯酚丙酮装置中0.35MPa闪蒸罐3的凝结水自流进入常压闪蒸罐5，然后送出装置，同时，苯酚丙酮装置氧化进料预热器2采用0.35MPa蒸汽预热，氧化进料取0.35MPa蒸汽的相变热后，目标温度为88℃，产生的蒸汽凝液也进入常压闪蒸罐5。0.35MPa蒸汽凝液约70t/hr，操作温度约148℃，闪蒸的凝液温度较高，凝液低温余热热量未回收。
丁苯橡胶装置的溶剂脱重塔需要用到0.35MPa蒸汽，目前装置通过引入界外1.0MPa蒸汽，经减温减压阀转化为0.35MPa蒸汽，送至用户，经相变放热后，蒸汽凝液排出装置。
发明人发现，可以利用两套装置各自用能现状的特点，实现装置间的热联合，从而最大化利用低温热。由此完成了本发明。
本发明的第一方面提供一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺系统，所述系统包括苯酚丙酮装置和丁苯橡胶装置，
所述苯酚丙酮装置包括原料处理单元、烃化反应单元、反烃化反应单元和分离单元；所述分离单元包括低压闪蒸罐、蒸汽凝液泵、常压闪蒸罐；所述原料处理单元和烃化反应单元之间设置有凝液/氧化进料换热器；氧化进料管线依次连接凝液/氧化进料换热器和烃化反应单元的反应器；
所述丁苯橡胶装置包括聚合釜、闪蒸槽、脱气塔和溶剂脱重塔，所述溶剂脱重塔设置有塔釜重沸器；
所述低压闪蒸罐的顶部设置有蒸汽出料管线，底部设置有凝液出料管线，所述凝液出料管线依次与蒸汽凝液泵、凝液/氧化进料换热器和常压闪蒸罐连接，所述蒸汽出料管线分为两支，一支与常压闪蒸罐连接，另一支与丁苯橡胶装置的溶剂脱重塔的重沸器连接。
本发明的第二方面提供一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺方法，该方法在前述的系统中进行，所述方法包括：
所述苯酚丙酮装置中低压闪蒸罐的凝液经蒸汽凝液泵升压至过冷状态，然后进入凝液/氧化进料换热器与氧化进料换热，再然后进入常压闪蒸罐，低压闪蒸罐的低压蒸汽送至丁苯橡胶装置为溶剂脱重塔的重沸器供热。
本发明通过将苯酚丙酮装置进行换热网络优化及低温热集成优化，充分利用0.35MPa闪蒸罐的凝结水余热，与装置物料进行集成换热优化利用，减少或避免排空；为需要低温热的丁苯橡胶装置提供能量，节省加热量。本发明通过利用两套装置各自用能现状的特点，实现装置间的热联合，最大化利用低温热，达到节能降碳的目的。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述。
图1所示为现有技术中苯酚丙酮装置0.35MPa蒸汽处理方式。
图2所示为本发明苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺系统的热联合模块的示意图。
附图标记说明
a、氧化进料；b、换热后的氧化进料；c、闪蒸罐凝液；d、0.35MPa蒸汽；e、0.35MPa蒸汽凝液；f、1.0MPa蒸汽；
1、凝液/氧化进料换热器；2、氧化进料预热器；3、0.35MPa闪蒸罐；4、蒸汽凝液泵；5、常压闪蒸罐；6、溶剂脱重塔、7、重沸器；8、减温减压阀。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺系统，所述系统包括苯酚丙酮装置和丁苯橡胶装置，
所述苯酚丙酮装置包括原料处理单元、烃化反应单元、反烃化反应单元和分离单元；所述分离单元包括低压闪蒸罐、蒸汽凝液泵、常压闪蒸罐；所述原料处理单元和烃化反应单元之间设置有凝液/氧化进料换热器；氧化进料管线依次连接凝液/氧化进料换热器和烃化反应单元的反应器；
所述丁苯橡胶装置包括聚合釜、闪蒸槽、脱气塔和溶剂脱重塔，所述溶剂脱重塔设置有塔釜重沸器；
所述低压闪蒸罐的顶部设置有蒸汽出料管线，底部设置有凝液出料管线，所述凝液出料管线依次与蒸汽凝液泵、凝液/氧化进料换热器和常压闪蒸罐连接，所述蒸汽出料管线分为两支，一支与常压闪蒸罐连接，另一支与丁苯橡胶装置的溶剂脱重塔的重沸器连接。
本发明中所述低压闪蒸罐可以为0.3～0.4MPa闪蒸罐，特别指的是苯酚丙酮装置中的0.35MPa闪蒸罐。
根据本发明一种实施方式，蒸汽出料管线的至少一支分支管线上设置有阀门，用于控制进入丁苯橡胶装置和常压闪蒸罐的蒸汽量。
根据本发明，苯酚丙酮装置和丁苯橡胶装置均为本领域常规的装置。其中各单元和组成部分所起作用为本领域技术人员公知。
具体地，对于苯酚丙酮装置：所述原料处理单元用于苯和丙烯的纯化；所述烃化反应单元用于苯和丙烯合成异丙苯；所述反烃化反应单元用于将烃化反应单元的副产物多异丙苯与苯反应，生成异丙苯；所述分离单元用于分离烃化反应单元反应产物中的异丙苯、苯、丙烷和多异丙苯。
本发明还提供一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺方法，该方法在上述的系统中进行，所述方法包括：
所述苯酚丙酮装置中低压闪蒸罐的凝液经蒸汽凝液泵升压至过冷状态，然后进入凝液/氧化进料换热器与氧化进料换热，再然后进入常压闪蒸罐，低压闪蒸罐的低压蒸汽送至丁苯橡胶装置为溶剂脱重塔的重沸器供热。
如前所述，所述低压闪蒸罐指的是0.3～0.4MPa闪蒸罐，特别是0.35MPa闪蒸罐，相应地，所述低压闪蒸罐的低压蒸汽为0.3～0.4MPa蒸汽，特别是0.35MPa蒸汽。
根据本发明，苯酚丙酮装置新增蒸汽凝液泵，0.35MPa闪蒸罐的凝结水不再进入常压闪蒸罐，而是用蒸汽凝液泵升压至0.5～0.6MPa，在该压力下，凝结水为过冷状态，避免水击。本发明新增高温凝液/氧化进料换热器，充分优化利用装置的热阱，原氧化进料预热器可停工备用。
本发明通过建设0.35MPa蒸汽管线，连接了苯酚丙酮装置和丁苯橡胶装置。为保障0.35MPa蒸汽在传递过程中的状态保持，优选将低压蒸汽过热后送至丁苯橡胶装置，更具体地，将苯酚丙酮装置富余的低压蒸汽利用1.8MPa过热蒸汽过热后送至丁苯橡胶装置。
经过换热网络优化及低温热集成优化，装置蒸汽量减少，但是0.35MPa蒸汽装置原有的低压蒸汽平衡被打破，低压蒸汽出现富余，将其送至丁苯橡胶装置为重沸器供热，用于所述溶剂脱重塔的重沸器的原蒸汽加热器(1.0MPa蒸汽)停工备用。通过余热回收利用后，实际节省丁苯橡胶装置1.0MPa蒸汽的耗量，达到了节能降耗的目的。
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的范围并不局限于这些实施例。
对比例1
现有苯酚丙酮装置和丁苯橡胶装置实际情况如下：
A.苯酚丙酮装置0.35MPa闪蒸罐的凝结水70t/hr取热至150℃左右，再经空冷排放。
B.苯酚丙酮装置氧化进料需要预热，预热器采用0.35MPa蒸汽预热，目标温度88℃。
C.丁苯橡胶装置的溶剂脱重塔需要用到98℃、0.3MPa蒸汽约4t/h，原装置采用1.0MPa蒸汽通过降温降压来供应，存在能量高质低用的问题。
实施例
本发明采用一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺系统，所述系统包括苯酚丙酮装置和丁苯橡胶装置，
所述苯酚丙酮装置包括原料处理单元、烃化反应单元、反烃化反应单元和分离单元；
热联合模块如图2所示，所述分离单元包括0.35MPa闪蒸罐3、蒸汽凝液泵4、常压闪蒸罐5；所述原料处理单元和烃化反应单元之间设置有凝液/氧化进料换热器1；氧化进料管线依次连接凝液/氧化进料换热器1和烃化反应单元的反应器；
所述丁苯橡胶装置包括聚合釜、闪蒸槽、脱气塔和溶剂脱重塔6，所述溶剂脱重塔6设置有塔釜重沸器7；
所述0.35MPa闪蒸罐3的凝液出料管线依次与蒸汽凝液泵4、凝液/氧化进料换热器1和常压闪蒸罐5连接，所述0.35MPa闪蒸罐3的蒸汽出料管线分为两支，一支与常压闪蒸罐5连接，另一支连接丁苯橡胶装置的溶剂脱重塔6的重沸器7，与常压闪蒸罐5连接的分支管线上设置有阀门。
采用该装置进行热联合的方法包括：所述苯酚丙酮装置中0.35MPa闪蒸罐3的闪蒸罐凝液c用蒸汽凝液泵4升压至0.6MPa，然后进入凝液/氧化进料换热器1与氧化进料a换热，换热后的氧化进料b进入反应器，换热后的闪蒸罐凝液进入常压闪蒸罐5；0.35MPa闪蒸罐3的0.35MPa蒸汽d送至丁苯橡胶装置为溶剂脱重塔7的重沸器8供热(利用1.8MPa过热蒸汽过热后送至丁苯橡胶装置)，另有富余可进入常压闪蒸罐5。
本发明对苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置的换热网络进行如下优化：
1、在苯酚丙酮装置0.35MPa闪蒸罐的凝结水后设置压缩机，升压至0.5～0.6MPa。
2、在氧化进料预热器之前新增高温凝结水/氧化进料换热器，利用升压后的高温凝结水预热氧化进料。
3、通过建设0.35MPa蒸汽管线，连接苯酚丙酮装置和丁苯橡胶装置。将苯酚丙酮装置富余的0.35MPa蒸汽利用1.8MPa过热蒸汽过热后送至丁苯橡胶装置。
节能效果如下：
(1)经优化方案中第1、2点后，苯酚丙酮装置蒸汽凝液与氧化进料的换热效果如表1所示，氧化进料换热至88℃时，该蒸汽凝液的温度仍在110℃，可节省原氧化进料加热热量2.95MW。正常情况下换热可完全替代蒸汽加热器，可节省0.35MPaG蒸汽约4t/hr。
表1苯酚丙酮装置蒸汽凝液与氧化进料的换热效果
物料名称 流量t/h 冷前温度℃ 冷后温度℃ 热量MW
0.35MPa蒸汽凝液 70 147 110 2.95
氧化进料 100 34 88 -2.95
(2)经优化方案中第3点，由于丁苯橡胶装置的0.3MPa蒸汽用户蒸汽是通过界外1.0MPa蒸汽管线通过减压后发生，因此通过余热回收利用后，实际省去丁苯橡胶装置1.0MPa蒸汽的外供，用量约可减少4.4t/hr。
(3)经本发明方案改装后苯酚丙酮装置的蒸汽管网平衡如表2所示。
表2苯酚丙酮装置0.35MPa蒸汽管网平衡
Figure BDA0004055329780000081
从上表可知，原流程中，苯酚丙酮装置补充的蒸汽为0.3t/hr。优化流程中，至丁苯橡胶装置的0.35MPaG蒸汽从苯酚丙酮装置的低压蒸汽管网上拉出，经理论计算，苯酚丙酮装置可输出0.35MPaG蒸汽约4.4t/hr。
对比例2
采用低温热发电技术回收低温热，再利用电能为苯酚丙酮进料以及丁苯橡胶脱重塔升温。因发电的效率低，节能率大概在8％左右，还需要增加循环水的用量。
本发明装置间热量联合利用不需要额外增加负荷，苯酚丙酮装置的空冷、进料加热器、丁苯橡胶装置溶剂脱重塔的蒸汽加热器均可停用，节能率为100％。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

Claims (10)

1.一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺系统，其特征在于，所述系统包括苯酚丙酮装置和丁苯橡胶装置，
所述苯酚丙酮装置包括原料处理单元、烃化反应单元、反烃化反应单元和分离单元；所述分离单元包括低压闪蒸罐、蒸汽凝液泵、常压闪蒸罐；所述原料处理单元和烃化反应单元之间设置有凝液/氧化进料换热器；氧化进料管线依次连接凝液/氧化进料换热器和烃化反应单元的反应器；
所述丁苯橡胶装置包括聚合釜、闪蒸槽、脱气塔和溶剂脱重塔，所述溶剂脱重塔设置有塔釜重沸器；
所述低压闪蒸罐的顶部设置有蒸汽出料管线，底部设置有凝液出料管线，所述凝液出料管线依次与蒸汽凝液泵、凝液/氧化进料换热器和常压闪蒸罐连接，所述蒸汽出料管线分为两支，一支与常压闪蒸罐连接，另一支与丁苯橡胶装置的溶剂脱重塔的重沸器连接。
2.根据权利要求1所述的苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺系统，其特征在于，所述低压闪蒸罐为0.3～0.4MPa闪蒸罐。
3.根据权利要求1所述的苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺系统，其特征在于，所述原料处理单元用于苯和丙烯的纯化；
所述烃化反应单元用于苯和丙烯合成异丙苯；
所述反烃化反应单元用于将烃化反应单元的副产物多异丙苯与苯反应，生成异丙苯；
所述分离单元用于分离烃化反应单元反应产物中的异丙苯、苯、丙烷和多异丙苯。
4.一种苯酚丙酮装置与丁苯橡胶装置热联合工艺方法，其特征在于，该方法在权利要求1-3中任意一项所述的系统中进行，所述方法包括：
所述苯酚丙酮装置中低压闪蒸罐的凝液经蒸汽凝液泵升压至过冷状态，然后进入凝液/氧化进料换热器与氧化进料换热，再然后进入常压闪蒸罐，低压闪蒸罐的低压蒸汽送至丁苯橡胶装置为溶剂脱重塔的重沸器供热。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述低压闪蒸罐的低压蒸汽为0.3～0.4MPa蒸汽。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述低压闪蒸罐的低压蒸汽为0.35MPa蒸汽。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述凝液经蒸汽凝液泵升压至0.5～0.6MPa。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，低压蒸汽过热后送至丁苯橡胶装置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，低压蒸汽利用1.8MPa过热蒸汽过热后送至丁苯橡胶装置。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，用于所述溶剂脱重塔的重沸器的原蒸汽加热器停工备用。
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