CN204589029U - 烯烃分离热泵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要应用于烯烃分离的热泵工艺领域，特别涉及一种烯烃分离热泵装置，包括丙烯精馏塔，丙烯精馏塔顶部有塔顶冷凝器，塔底连接塔釜再沸器、塔底出料泵，第一塔顶冷凝器通过管道连接第二塔顶冷凝器，第二塔顶冷凝器通过管道连接塔顶回流罐，塔顶回流罐连接塔顶回流泵，塔顶回流泵通过管道连接丙烯精馏塔顶部，塔顶回流泵与丙烯精馏塔之间的管道上设置出料管，塔釜再沸器上部连接热泵压缩机，热泵压缩机连接缓冲罐，塔釜再沸器下部连接第一塔顶冷凝器，第一塔顶冷凝器连接缓冲罐。本精馏方案与传统精馏方案相比，可以节省加热媒介75％，节省冷却媒介77％。

Description

烯烃分离热泵装置

技术领域

本实用新型涉及一种烯烃分离热泵装置，主要应用于烯烃分离的热泵工艺领域。

背景技术

烯烃是石油化工领域重要产品，饱和烷烃脱除两个氢原子可以得到烯烃，通过脱氢制取烯烃越来越受到重视和广泛应用。

丙烯是作为第二大化工原料，主要用于生产聚丙烯、环氧乙烷、丙烯酸、丙烯腈等数十种化工产品，近年来丙烯产能在全世界范围内迅速扩大，除了采用传统的石脑油蒸汽裂解和催化裂化生产丙烯外，其他丙烯生产技术也迅速发展，其中丙烷脱氢已经成为当前制丙烯的重要技术之一。特别是我国最近几年新建或在建十几套丙烷脱氢装置。

丙烷在反应器中脱氢生成丙烯，并对反应产品气进行逐级压缩和冷却，然后进行干燥和深冷，再进入脱乙烷塔脱除乙烷等轻组分，脱除轻组分后再进行丙烯精制和丙烷回收，从而得到聚合级丙烯产品，所回收的丙烷则经除去重组分后返回反应器进一步参与脱氢反应。丙烯精制和丙烷回收单元过程中一般采用丙烯精馏塔。

丙烯精馏塔上部设有塔顶冷凝器，下部设有塔釜再沸器，塔顶冷凝器需要冷源，塔釜再沸器需要热源，冷源介质一般采用循环冷却水或空气，而热源介质一般采用低压蒸汽或者温水。丙烷丙烯的沸点接近，分离难度大，精馏过程回流比一般设定在20以上，因此需要消耗大量的热源介质和冷源介质。

丙烯精馏过程需要消耗大量能源，需要设置大型的循环冷却水系统或空冷系统以及产生蒸汽的锅炉系统或温水系统，设备投资及占地都比较大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种流程简单、操作灵活、利于控制、系统稳定性和适应性强且节约能源的烯烃分离热泵装置。

本实用新型所述的烯烃分离热泵装置，包括丙烯精馏塔，丙烯精馏塔顶部有塔顶冷凝器，塔底连接塔釜再沸器、塔底出料泵，第一塔顶冷凝器通过管道连接第二塔顶冷凝器，第二塔顶冷凝器通过管道连接塔顶回流罐，塔顶回流罐连接塔顶回流泵，塔顶回流泵通过管道连接丙烯精馏塔顶部，塔顶回流泵与丙烯精馏塔之间的管道上设置出料管，塔釜再沸器上部连接热泵压缩机，热泵压缩机连接缓冲罐，塔釜再沸器下部连接第一塔顶冷凝器，第一塔顶冷凝器连接缓冲罐。

在丙烯精馏塔第一塔顶冷凝器和塔釜再沸器之间设置了一套独立的热泵循环系统，工质经热泵压缩机加压升温后进入塔釜再沸器，在塔釜再沸器内将塔底液相物料加热沸腾实现塔釜再沸循环，而工质则发生冷凝，然后工质进入塔顶冷凝器，在塔顶冷凝器内将塔顶气相物料冷凝实现塔顶冷凝循环，而工质则重新汽化返回热泵压缩机实现循环。

所述的热泵压缩机为离心式压缩机，其吸入口通过管线与缓冲罐顶部出口相连接，其出口通过管线与塔釜再沸器工质入口连接。热泵压缩机可根据现场需要选择驱动方式。

所述的热泵压缩机出口管线上设有压力计和流量计，热泵压缩机出口管线上设有最小流量(防喘振)线，以保证压缩机安全平稳运行。

所述的最小流量线与缓冲罐入口线相连，最小流量线上设有流量控制调节阀。

所述的塔釜再沸器工质出口管线上设有减压阀、压力变送器和温度计。

所述的第一塔顶冷凝器为管壳式换热器，其冷源介质入口通过管道与塔釜再沸器相连，冷源介质出口与缓冲罐相连。

所述的缓冲罐上设有液位计，下部设有放净阀。

本实用新型的有益效果是：

所采用本实用新型设置的热泵系统可以满足丙烯精馏过程所用的全部热源和部分冷源，可以大量节省热源媒介(低压蒸汽或温水)和冷源媒介(循环冷却水或空气)，节能效果明显；热泵工质与物料仅进行换热，不参与精馏系统的物料平衡，对装置的物料平衡无影响；本实用新型具有流程简单、操作灵活、利于控制、系统稳定性和适应性强等优点。本精馏方案与传统精馏方案相比，可以节省加热媒介75％，节省冷却媒介77％。本装置不仅适用于丙烷脱氢装置丙烯丙烷分离也适用于其他含有低碳烷烃烯烃装置的分离。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、丙烯精馏塔  2、第一塔顶冷凝器  3、第二塔顶冷凝器  4、塔顶回流罐  5、塔顶回流泵  6、压力变送器  7、减压阀  8、流量计  9、流量控制调节阀  10、液位计  11、缓冲罐  12、热泵压缩机  13、压力计  14、塔釜再沸器  15、塔底出料泵  16、出料管  17、最小流量线  18、温度计。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述：

如图1所示，本实用新型所述的烯烃分离热泵装置，包括丙烯精馏塔1，丙烯精馏塔1顶部有第一塔顶冷凝器2，塔底连接塔釜再沸器14、塔底出料泵15，第一塔顶冷凝器2通过管道连接第二塔顶冷凝器3，第二塔顶冷凝器3通过管道连接塔顶回流罐4，塔顶回流罐4连接塔顶回流泵5，塔顶回流泵5通过管道连接丙烯精馏塔1顶部，塔顶回流泵5与丙烯精馏塔1之间的管道上设置出料管16，塔釜再沸器14上部连接热泵压缩机12，热泵压缩机12连接缓冲罐11，塔釜再沸器14下部连接第一塔顶冷凝器2，第一塔顶冷凝器2连接缓冲罐11。热泵压缩机12为离心式压缩机，其吸入口通过管线与缓冲罐11顶部出口相连接，其出口通过管线与塔釜再沸器14工质入口连接。热泵压缩机12出口管线上设有压力计13和流量计8，热泵压缩机12出口管线上设有最小流量线17。最小流量线17与缓冲罐11入口线相连，最小流量线17上设有流量控制调节阀9。塔釜再沸器14工质出口管线上设有减压阀7、压力变送器6和温度计18。第一塔顶冷凝器2为管壳式换热器，其冷源介质入口通过管道与塔釜再沸器14相连，冷源介质出口与缓冲罐11相连。缓冲罐11上设有液位计10，下部设有放净阀。

图示中，A为物料；B为返回丙烷；C为丙烯产品；D为热泵工质；E为循环冷却水。

物料进入丙烯精馏塔1进料板。在丙烯精馏塔1顶部，气相物流从丙烯精馏塔1塔顶进入第一塔顶冷凝器2，在第一塔顶冷凝器2内实现部分冷凝，再进入第二塔顶冷凝器3内，物流全部冷凝为液相，进入塔顶回流罐4，物流从塔顶回流罐4底部出来后进入塔顶回流泵5，该部分物流被分割成两部分，一部分物流返回至丙烯精馏塔1第一块塔板进行回流，另一部分物流则经出料管16出界区。

在丙烯精馏塔1底部，一股物流从丙烯精馏塔1底部出来进入塔底出料泵15，送回反应器进行反应；另一股物流从丙烯精馏塔1底部出来进入塔釜再沸器14，在塔釜再沸器14内被加热汽化，被汽化后的物流返回丙烯精馏塔1，实现塔釜再沸循环。

工质物流从缓冲罐11上部管口引出并进入热泵压缩机12，经热泵压缩机12加压至2.7MPaG后进入塔釜再沸器14，在塔釜再沸器14内工质物流与塔底液相物流进行换热，将塔底液相物流汽化，工质则全部冷凝，从塔釜再沸器14出来的工质物流进入减压阀7，减压至1.0MPaG，工质物流经减压后发生部分汽化并降温至31.4℃，从减压阀7出来的工质物流进入第一塔顶冷凝器2，在第一塔顶冷凝器2内将塔顶气相物流冷凝，工质物流则重新汽化，工质物流返回缓冲罐11，再从热泵缓冲罐11上部管口进入热泵压缩机12，实现热泵循环。

第二塔顶冷凝器3采用循环冷却水将塔顶气相全部冷凝。热泵工质采用R290(丙烷)。

Claims (7)

1.一种烯烃分离热泵装置，包括丙烯精馏塔(1)，丙烯精馏塔(1)顶部有第一塔顶冷凝器(2)，塔底连接塔釜再沸器(14)、塔底出料泵(15)，其特征在于：第一塔顶冷凝器(2)通过管道连接第二塔顶冷凝器(3)，第二塔顶冷凝器(3)通过管道连接塔顶回流罐(4)，塔顶回流罐(4)连接塔顶回流泵(5)，塔顶回流泵(5)通过管道连接丙烯精馏塔(1)顶部，塔顶回流泵(5)与丙烯精馏塔(1)之间的管道上设置出料管(16)，塔釜再沸器(14)上部连接热泵压缩机(12)，热泵压缩机(12)连接缓冲罐(11)，塔釜再沸器(14)下部连接第一塔顶冷凝器(2)，第一塔顶冷凝器(2)连接缓冲罐(11)。

2.根据权利要求1所述的烯烃分离热泵装置，其特征在于：热泵压缩机(12)为离心式压缩机，其吸入口通过管线与缓冲罐(11)顶部出口相连接，其出口通过管线与塔釜再沸器(14)工质入口连接。

3.根据权利要求1所述的烯烃分离热泵装置，其特征在于：热泵压缩机(12)出口管线上设有压力计(13)和流量计(8)，热泵压缩机(12)出口管线上设有最小流量线(17)。

4.根据权利要求3所述的烯烃分离热泵装置，其特征在于：最小流量线(17)与缓冲罐(11)入口线相连，最小流量线(17)上设有流量控制调节阀(9)。

5.根据权利要求1所述的烯烃分离热泵装置，其特征在于：塔釜再沸器(14)工质出口管线上设有减压阀(7)、压力变送器(6)和温度计(18)。

6.根据权利要求1所述的烯烃分离热泵装置，其特征在于：第一塔顶冷凝器(2)为管壳式换热器，其冷源介质入口通过管道与塔釜再沸器(14)相连，冷源介质出口与缓冲罐(11)相连。

7.根据权利要求1所述的烯烃分离热泵装置，其特征在于：缓冲罐(11)上设有液位计(10)，下部设有放净阀。