CN208869556U - 低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，具体涉及一种异丁烷或异丁烷和丙烷混合烷烃脱氢反应生成气的净化装置，属于石油炼制技术领域。所述的净化装置，反应生成气线与油洗塔底部连接，油洗塔顶部通过管线与压缩机入口缓冲罐连接；压缩机入口缓冲罐顶部依次与压缩机、出口冷却器、压缩机出口缓冲罐、氯化物处理器和产品干燥器顶部相连接；产品干燥器为并联模式，分为第一干燥器和第二干燥器，产品干燥器底部设置有净化线。本实用新型所提供的净化装置，具有结构科学合理、操作流程简捷、净化深度高和设备投资低的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种低碳烷烃脱氢反应生成气净化装置，具体涉及一种异丁烷或异丁烷和丙烷混合烷烃脱氢反应生成气的净化装置，属于石油炼制技术领域。
背景技术
低碳烯烃(C3-C4)是重要的石油化工原料，可用于生产聚丙烯、聚丁烯、丙烯腈、丁醇和环氧丙烷等多种物质。随着合成材料需求的快速增长，两种烯烃的供需缺口也在逐年扩大。丙烯和异丁烯的传统生产是由催化裂化装置和蒸汽裂解装置等两类装置的副反应而来，受炼厂原油加工能力限制，当传统装置生产能力无法满足丙烯和异丁烯市场需求时，烷烃脱氢技术的出现能够很好的填补市场需求缺口。
采用低碳烷烃脱氢制烯烃技术来拓展低碳烯烃来源、完成液化气高附加值利用，蕴藏良好的发展机遇和巨大的市场潜力。近年来，使用Pt-Sn催化剂的脱氢工艺技术已成为脱氢技术的主导，该工艺中烷烃原料先后流经数个径流流动床反应器，在临氢的条件下催化脱氢生成烯烃，反应过程中生成气有杂质生成，杂质种类包括硫化氢、氯化氢、水及大分子芳烃类化合物。
脱氢反应生成气中的硫化氢是原料气中补加的有机硫化物在高温、临氢条件下的反应产物；氯化氢则是脱氢催化剂运转过程中流失的氯在富氢条件下的产物；微量的水一方面可能是催化剂再生过程中内表面未脱附的微量氧在高温、临氢条件下的反应产物，另一方面可能来自于催化剂内表面夹杂的、再生过程中焦炭燃烧生成的微量水；而芳烃类化合物如苯、甲苯和苯乙烯等则是反应生成气中的烯烃环化、聚合后生成的副产物。这些副产物会严重影响装置的正常运行：水分在后续深冷工段结冰，并且在高压和低温条件下能与低碳烷烃生成白色结晶的烃水合物，导致管道及设备堵塞，以至造成停车；硫化氢、氯化氢不仅会导致后续选择加氢催化剂中毒，还会遇到冷凝水时给管道和容器带来全面腐蚀，引起应力腐蚀裂开；芳烃类化合物则容易在后续深冷工段结晶导致设备堵塞。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的是：提供一种低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，具有结构科学合理、操作流程简捷、净化深度高和设备投资低的特点。
为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，反应生成气线与油洗塔底部连接，油洗塔顶部通过管线与压缩机入口缓冲罐连接；压缩机入口缓冲罐顶部依次与压缩机、出口冷却器、压缩机出口缓冲罐、氯化物处理器和产品干燥器顶部相连接；产品干燥器为并联模式，分为第一干燥器和第二干燥器，产品干燥器底部设置有净化线。
所述的油洗塔底部设置有废洗油线，废洗油线一端还与洗油循环泵、洗油循环冷却器和新鲜洗油线依次相连接。
所述的油洗塔一端通过管路与洗油泵相连接，洗油泵通过管路同时与压缩机入口缓冲罐底部和压缩机出口缓冲罐底部相连接；油洗塔与洗油泵之间的管道与新鲜洗油线和洗油循环冷却器之间的管道相接通。
所述的产品干燥器顶部设置有再生气出口线，底部设置有再生气预热器，再生气预热器底部连接有再生气入口线。
进一步的，来自氯化物处理器底部的管线分为两路，分别连接于第一干燥器和第二干燥器顶端，净化线又分别与第一干燥器和第二干燥器底部相连接；再生气预热器通过再生气入口线与第一干燥器和第二干燥器底部相连接，再生气出口线分为两路分别与两干燥器顶部相连接。
采用两个产品干燥器并联的方法，产品干燥器一开一备，吸附饱和后的产品干燥器需要再生，再生采用热介质吹扫的方法；热介质是干气、氮气或氢气中的一种。
所述的压缩机采用一级压缩或二级压缩，压缩机为离心式或螺杆式中的一种。
所述的油洗塔内温度为180-380℃；洗油中芳烃类化合物含量为50-80wt.％。
所述的油洗塔是鼓泡塔、喷淋塔、板式塔或填料塔中的一种。
油洗塔内反应生成气与洗油逆向接触，两相进行传质传热，反应生成气中芳烃类化合物进入油相，洗油吸收反应生成气中的热量。
压缩机入口缓冲罐能有效稳定压缩入口压力，防止压缩机喘振，压缩机出口缓冲罐能有效稳定压缩机出口压力，压缩机入口缓冲罐和压缩机出口缓冲罐都能起到气液分离的作用。
低碳烷烃脱氢反应生成气为微正压，而氯化氢在吸附剂孔中的扩散速度受膜扩散控制，本实用新型通过加设压缩机提高反应生成气的线速度，以排除外扩散影响，提高氯化氢净化精度；此外，鉴于H2S和水在吸附剂上的吸附是利用吸附剂表面较强的极性电荷对H2O、H2S 等极性分子的高亲和力结合，是一个物理吸附过程，提高反应生成气压力有利于提高H2S和水的净化精度；最后，提高反应生成气压力，能降低后续深冷分离工序能耗。
所述的洗油循环冷却器是固定管板换热器、U型管换热器或浮头式换热器中的一种；冷却介质是循环水。
所述的出口冷却器是固定管板换热器、U型管换热器或浮头式换热器中的一种；冷却介质是循环水。
所述的氯化物处理器是一个固定床反应器，内部装填有脱氯剂；脱氯剂是一种负载型吸附剂，载体为氧化铝、氧化硅或硅铝混合氧化物中的一种；活性组分是碱金属化合物或碱土金属化合物。
更进一步的，活性组分是NaOH、Na2CO3、NaHCO3、KOH、K2CO3、KHCO3、Ca(OH)2、 CaCO3或Ca(HCO3)2中的一种或几种。
脱氯剂的外观是球形、圆柱条状或三叶草型中的一种；脱氯实际上是碱金属化合物或碱土金属化合物和氯的化学反应过程。
所述的产品干燥器是一个固定床反应器，内部装填有干燥剂；干燥剂是氧化铝和分子筛的混合物。
更进一步，干燥剂是氧化铝和4A分子筛的混合物；干燥剂的外观是球形、圆柱条状或三叶草型中的一种。
反应生成气进入产品干燥器内，吸附剂表面的强极性电荷对H2O、H2S等极性分子具有强亲和力，由于吸附剂的孔径略大于H2O、H2S等极性分子，在干燥过程中吸附剂可以吸附H2O、H2S等小分子杂质，却不能吸附重烃。此外，部分甲烷、乙烷、乙烯和丙烯等短链烃也会吸附在吸附剂孔内，由于水、硫化物更优先强烈吸附，竞争吸附效应非常微弱。
所述的再生气预热器是电加热器或固定管板换热器中的一种；加热介质为高压蒸汽。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1.本实用新型在高温低压的条件下脱除脱氢反应生成气中的芳烃类化合物，在低温高压的条件脱除氯化氢、硫化氢和水，具有杂质脱除率高、装置操作稳定性强的优点；
2.采用油洗的方法既能降低脱氢反应生成气的温度，又能除去芳烃类化合物杂质，工艺流程简单；
3.所述的压缩机进口、出口处都加设了缓冲罐，既能维持系统压力平稳，又能起到气液分离的作用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是产品干燥器的结构示意图；
图中，1-反应生成气线；2-油洗塔；3-新鲜洗油线；4-洗油循环冷却器；5-废洗油线；6- 洗油循环泵；7-洗油泵；8-压缩机入口缓冲罐；9-压缩机；10-出口冷却罐；11-压缩机出口缓冲罐；12-氯化物处理器；13-第一干燥器；14-净化线；15-再生气出口线；16-再生气预热器； 17-再生气入口线；18-第二干燥器。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本实用新型做进一步的描述。
实施例1
一种低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，反应生成气线1与油洗塔2底部连接，油洗塔顶部通过管线与压缩机入口缓冲罐8连接；压缩机入口缓冲罐8顶部依次与压缩机9、出口冷却器10、压缩机出口缓冲罐11、氯化物处理器12和产品干燥器顶部相连接；产品干燥器为并联模式，分为第一干燥器13和第二干燥器18，底部设置有净化线14。
所述的油洗塔2底部设置有废洗油线5，废洗油线5一端还与洗油循环泵6、洗油循环冷却器4和新鲜洗油线3依次相连接。
所述的油洗塔一端通过管路与洗油泵相连接，洗油泵通过管路同时与压缩机入口缓冲罐底部和压缩机出口缓冲罐底部相连接；油洗塔与洗油泵之间的管道与新鲜洗油线和洗油循环冷却器之间的管道相接通。
所述的产品干燥器顶部设置有再生气出口线15，底部设置有再生气预热器16，再生气预热器16底部连接有再生气入口线17。
进一步的，来自氯化物处理器底部12的管线分为两路，分别连接于第一干燥器13和第二干燥器18顶端，净化线14又分别与第一干燥器13和第二干燥器18底部相连接；再生气预热器16通过再生气入口线17与第一干燥器13和第二干燥器18底部相连接，再生气出口线15分为两路分别与两干燥器顶部相连接。
所述的压缩机9采用一级压缩，压缩机为离心式。
所述的油洗塔2内温度为180-380℃；洗油中芳烃类化合物含量为60wt.％。
所述的油洗塔2是板式塔。
油洗塔2内反应生成气与洗油逆向接触，两相进行传质传热，反应生成气中芳烃类化合物进入油相，洗油吸收反应生成气中的热量。
压缩机入口缓冲罐8能有效稳定压缩入口压力，防止压缩机喘振，压缩机出口缓冲罐11 能有效稳定压缩机出口压力，压缩机入口缓冲罐8和压缩机出口缓冲罐11能起到气液分离的作用。
低碳烷烃脱氢反应生成气为微正压，而氯化氢在吸附剂孔中的扩散速度受膜扩散控制，本实用新型通过加设压缩机提高反应生成气的线速度，以排除外扩散影响，提高氯化氢净化精度；此外，鉴于H2S和水在吸附剂上的吸附是利用吸附剂表面较强的极性电荷对H2O、H2S 等极性分子的高亲和力结合，是一个物理吸附过程，提高反应生成气压力有利于提高H2S和水的净化精度；最后，提高反应生成气压力，能降低后续深冷分离工序能耗。
所述的洗油循环冷却器4是浮头式换热器；冷却介质是循环水。
所述的出口冷却器10是固定管板换热器；冷却介质是循环水。
所述的氯化物处理器12是一个固定床反应器，内部装填有脱氯剂；脱氯剂是负载型吸附剂，载体为氧化铝；活性组分为K2CO3。
脱氯剂的外观为球形；脱氯实际上是碱金属化合物和氯的化学反应过程。
所述的产品干燥器是一个固定床反应器，内部装填有干燥剂；干燥剂是氧化铝和4A分子筛的混合物；干燥剂的外观为圆柱条状。
反应生成气进入产品干燥器内，吸附剂表面的强极性电荷对H2O、H2S等极性分子具有强亲和力，由于吸附剂的孔径略大于H2O、H2S等极性分子，在干燥过程中吸附剂可以吸附H2O、H2S等小分子杂质，却不能吸附重烃。此外，部分甲烷、乙烷、乙烯和丙烯等短链烃也会吸附在吸附剂孔内，由于水、硫化物更优先强烈吸附，竞争吸附效应非常微弱。
采用两个产品干燥器并联的方法，产品干燥器一开一备，吸附饱和后的产品干燥器需要再生，再生采用热介质吹扫的方法；再生介质为氮气。
所述的再生气预热器16是电加热器；加热介质为高压蒸汽。
工作过程如下：来自反应生成气线1的烷烃脱氢反应生成气从底部进入油洗塔2，洗油从上部进入油洗塔2，在塔内气油两相进行传质传热，反应生成气中芳烃类化合物进入油相，洗油吸收反应生成气中的热量，冷却反应生成气。油洗塔2底部的洗油一部分沿着废洗油线 5外排，一部分经洗油循环泵6加压、洗油循环冷却器4冷却后返回油洗塔2。油洗塔2顶部的反应生成气进入压缩机入口缓冲罐8，压缩机入口缓冲罐8顶部气体经压缩机9压缩、出口冷却器10冷却后进入压缩机出口缓冲罐11，压缩机出口缓冲罐11和压缩机入口缓冲罐8 底部的洗油经过洗油泵7加压后，与来自洗油循环冷却器4的循环洗油和新鲜洗油线3的新鲜洗油混合后返回油洗塔2；来自压缩机出口缓冲罐11的反应生成气先后经过氯化物处理器 12和产品干燥器处理后，沿着净化线14外排；产品干燥器为一开一备，第二干燥器18为打开模式时，通过调节阀门，第一干燥器13为备用模式，反应生成气经过第二干燥器18后流经净化线14外排，当杂质穿透第二干燥器18床层后，通过调节阀门，反应生成气进入第一干燥器13进行干燥，干燥后反应气沿净化线14排出，而第二干燥器18转为再生模式，再生气沿再生气入口线17经再生气预热器16加热后从底部进入第二干燥器18，从第二干燥器18顶部经过再生气出口线15排出，第二干燥器18再生完毕后，调节阀门，将第二干燥器18转为备用模式，上述两个反应器在打开-再生备用模式中循环使用。
Claims (10)
1.一种低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，其特征在于：反应生成气线(1)与油洗塔(2)底部连接，油洗塔(2)顶部通过管线与压缩机入口缓冲罐(8)连接；压缩机入口缓冲罐(8)顶部依次与压缩机(9)、出口冷却器(10)、压缩机出口缓冲罐(11)、氯化物处理器(12)和产品干燥器顶部相连接；产品干燥器为并联模式，分为第一干燥器(13)和第二干燥器(18)；产品干燥器底部设置有净化线(14)。
2.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，其特征在于：油洗塔(2)底部设置有废洗油线(5)，废洗油线(5)一端还与洗油循环泵(6)、洗油循环冷却器(4)和新鲜洗油线(3)依次相连接。
3.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，其特征在于：油洗塔(2)一端通过管路与洗油泵(7)相连接，洗油泵(7)通过管路同时与压缩机入口缓冲罐(8)底部和压缩机出口缓冲罐(11)底部相连接；油洗塔(2)与洗油泵(7)之间的管道与新鲜洗油线(3)和洗油循环冷却器(4)之间的管道相接通。
4.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，其特征在于：产品干燥器顶部设置有再生气出口线(15)，底部设置有再生气预热器(16)，再生气预热器(16)底部连接有再生气入口线(17)。
5.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，其特征在于：压缩机(9)采用一级压缩或二级压缩，压缩机(9)为离心式或螺杆式。
6.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，其特征在于：油洗塔(2)内温度为180-380℃；洗油中芳烃类化合物含量为50-80wt.％。
7.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，其特征在于：油洗塔(2)是鼓泡塔、喷淋塔、板式塔或填料塔中的一种。
8.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，其特征在于：氯化物处理器(12)是一个固定床反应器，内部装填有脱氯剂；脱氯剂是负载型吸附剂。
9.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，其特征在于：产品干燥器是一个固定床反应器，内部装填有干燥剂；干燥剂是氧化铝和分子筛的混合物。
10.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢反应生成气的净化装置，其特征在于：再生气预热器(16)是电加热器或固定管板换热器中的一种；加热介质为高压蒸汽。
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