CN212864604U - 一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用碳四馏分生产1‑丁烯的装置，该装置包括沿物料流走向依次布置的选择性加氢单元、醚化单元和精密精馏单元，还包括萃取预分馏单元，其中，所述萃取分馏单元布置在选择性加氢单元与醚化单元之间，或连接布置在精密精馏单元后，所述萃取分馏单元后还连接2‑丁烯异构单元。与现有技术相比，本实用新型的能耗降低可20％以上，同时，2‑丁烯总转化率高，85％以上，1‑丁烯总收率大于90％，原料适用范围宽，特别适合于富含正丁烷碳四原料。

Description

一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置

技术领域

本实用新型属于石油化工技术领域，涉及一种利用碳四馏分生产1-丁烯装置。

背景技术

炼厂碳四、裂解碳四和煤制烯烃碳四中含有大量的1-丁烯和2-丁烯，其中，1-丁烯化学性质活泼，是一种非常重要的化工原料，可用于生产线型低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯、聚丁烯树脂、癸醇等，用途十分广泛，价值较高。而与1－丁烯相比，大部分2－丁烯被用做燃料，价值相对较低。如果在分离1－丁烯、2－丁烯的分馏系统中加入2－丁烯异构生成1－丁烯的过程，将2－丁烯转化成工业利用价值高的1－丁烯，然后再进行分离，则能够提高碳四资源综合利用价值，大幅提升企业经济效益。

早在1992年，美国化学研究与特许公司就已经提出了催化精馏增产1－丁烯的方法，以醚后碳四为原料，物料进入催化精馏塔的催化床层，丁二烯选择加氢的同时将2－丁烯双键异构生成1－丁烯。但这种方法转化率低，效果不显著。

法国石油研究院(IFP)提出了利用临氢异构催化2－丁烯生产1－丁烯的生产技术。该工艺采用的催化剂是Pd/Al2O3催化剂，先将含少量1－丁烯的碳四物料经过精馏塔分离1－丁烯，塔顶产生纯度较高的1－丁烯，塔底含有2－丁烯的物料与氢气按照一定的比例混合后，进入背包式临氢异构反应器，将大部分2－丁烯转化为1－丁烯，然后再循环进入精馏塔，该工艺条件可实现长周期连续操作。这种方法的缺点是精馏能耗高，并且2-丁烯中夹杂大量正丁烷，限制了2-丁烯的转化率。

中国石化上海石油化工研究院和中原石化公司合作开发研究的烯烃异构化增产1－丁烯的技术，使用的是大型轴向流固定床反应器，采用了自主研究开发的固体硅铝酸盐催化剂。液相碳四烯烃混合物升温至300～350℃后进入反应器，在反应器中2－丁烯在固体酸催化剂的作用下双键异构生成1－丁烯，产物进入提馏塔分离，塔顶得到纯度较高的1－丁烯产品，塔底的釜液则进入反应器继续循环反应。1－丁烯的选择性超过了95％，收率达到16％～21％。此方法仍未解决2-丁烯异构化物料中含有大量正丁烷的问题，装置能耗高，收率低。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了提供一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置和方法，以降低装置能耗，提高2-丁烯异构总转化率及1-丁烯产品收率。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一方面，本实用新型提供了一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置，包括沿物料流走向依次布置的选择性加氢单元、醚化单元和精密精馏单元，还包括萃取预分馏单元，其中，所述萃取预分馏单元布置在选择性加氢单元与醚化单元之间，或连接布置在精密精馏单元后，所述萃取预分馏单元后还连接2-丁烯异构单元。

进一步的，当萃取预分馏单元布置在选择性加氢单元与醚化单元之间时，所述2-丁烯异构单元的反应产物出口还返回连接萃取预分馏单元。

更进一步的，所述的萃取预分馏单元中设有饱和轻烃或富烷烃出口、富1-丁烯碳四出口、富2-丁烯碳四出口和重碳四出口，其中，所述饱和轻烃或富烷烃出口和重碳四出口连接产品储罐或下游装置，所述富1-丁烯碳四出口连接醚化单元，所述富2-丁烯碳四出口连接2-丁烯异构单元。

更进一步的，所述的醚化单元上设有MTBE出口和醚后产物出口，其中，所述醚后产物出口连接所述精密精馏单元。

进一步的，当萃取预分馏单元布置在精密精馏单元后时，所述的2-丁烯异构单元的反应产物出口还返回连接精密精馏单元的原料入口。

更进一步的，所述的醚化单元上设有MTBE出口和醚后产物出口，其中，所述醚后产物出口连接所述精密精馏单元。

更进一步的，所述的精密精馏单元上设有饱和轻烃或富烷烃出口、1-丁烯出口和精密精馏产物出口，其中，饱和轻烃或富烷烃出口和1-丁烯出口分别连接外部储存设备或下游装置，精密精馏产物出口连接萃取预分馏单元。

更进一步的，所述的萃取预分馏单元中设有饱和轻烃或富烷烃出口、富2-丁烯碳四出口和重碳四出口，其中，所述饱和轻烃或富烷烃出口和重碳四出口连接外部储存设备或下游装置，所述富2-丁烯碳四出口连接2-丁烯异构单元。

进一步的，所述的精密精馏单元具有足够多的理论塔板数的精馏塔，并可将送入的醚后产物精密切割出1-丁烯组分。

进一步的，所述的选择性加氢单元还连接提供MTO装置副产碳四馏分、炼油厂醚后碳四馏分或乙烯厂经过丁二烯抽提后的碳四馏分的碳四原料供给设备。

另一方面，本实用新型还提供了一种利用碳四馏分生产1-丁烯的方法，其采用上述装置实施，包括以下步骤：

(1)将碳四馏分送入选择性加氢单元中，经选择加氢反应除去包括丁二烯和丁炔在内的杂质，得到选择性加氢产物；

(2)将选择性加氢产物送入萃取预分馏单元中，分馏得到饱和轻烃或富烷烃馏分、富1-丁烯馏分、富2-丁烯馏分、重碳四馏分四股物料，其中，饱和轻烃或富烷烃馏分和重碳四馏分送出；

(3)将富1-丁烯馏分送入醚化单元中，醚化反应，得到MTBE和醚后产物，其中，MTBE送出；

(4)将所得醚后产物送入精密精馏单元，得到聚合级1-丁烯和循环碳四，其中，聚合级1-丁烯作为产品输出，循环碳四则返回2-丁烯异构单元；

(5)将富2-丁烯馏分送入2-丁烯异构单元中，使得2-丁烯异构为1-丁烯，并得到富1-丁烯异构产物送回萃取预分馏单元。

进一步的，所述碳四馏分为MTO装置副产碳四馏分、炼油厂醚后碳四馏分或乙烯厂经过丁二烯抽提后的碳四馏分。

进一步的，所述精密精馏单元具有足够多的理论塔板数的精馏塔，并可将送入的醚后产物精密切割出高纯度1-丁烯组分。

进一步的，所述的萃取分馏单元采用萃取精馏和/或分馏技术，并将送入的选择性加氢产物切割成饱和轻烃或富烷烃、富1-丁烯馏分、富2-丁烯馏分、重碳四馏分四股物料。

进一步的，所述的饱和轻烃或富烷烃馏分包括正丁烷馏分和异丁烷馏分或其它少量轻烃组分。

再另一方面，本实用新型还提供了另一种利用碳四馏分生产1-丁烯的方法，其上述装置实施，包括以下步骤：

(1)将碳四馏分送入选择性加氢单元中，经选择加氢反应除去包括丁二烯和丁炔在内的杂质，得到选择性加氢产物；

(2)将选择性加氢产物送入醚化单元中，醚化反应，得到MTBE和醚后产物，其中，MTBE送出；

(3)将醚后产物送入将所得醚后产物送入精密精馏单元，得到饱和轻烃或富烷烃、聚合级1-丁烯和塔釜碳四，其中，饱和轻烃或富烷烃送出，聚合级1-丁烯作为产品输出；

(4)将塔釜碳四送入萃取预分馏单元中，分馏得到饱和烃或富烷烃馏分、富2-丁烯馏分和重碳四馏分三股物料，其中，饱和烃馏分或富烷烃和重碳四馏分送出；

(5)将富2-丁烯馏分送入2-丁烯异构单元中，使得2-丁烯异构为1-丁烯，并得到富1-丁烯异构产物送回精密精馏单元。

进一步的，所述的饱和轻烃或富烷烃馏分为正丁烷和异丁烷馏分或还有少量其它轻烃组分。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)原料适用范围宽，特别适合于富含正丁烷碳四原料。

(2)综合能耗低。经萃取预分馏单元，将富正丁烷饱和轻烃或富烷烃从碳四中分离出，大幅降低了2-丁烯异构单元循环流量。同时萃取预分馏单元分离出富1-丁烯物料，该股富1-丁烯物料中已经脱除了大部分2-丁烯、正丁烷。富1-丁烯物料去醚化和精密精馏单元，降低了精密精馏负荷。经萃取预分馏，进入2-丁烯异构反应器的物料富含2-丁烯，能够降低2-丁烯异构能耗，实现大循环比，获得高异构总转化率。与常规碳四2-丁烯异构生产高纯度1-丁烯工艺相比，能耗降低20％以上。

(3)产品1-丁烯纯度高。1-丁烯产品纯度≥99.3wt％。

(4)1-丁烯产品收率高，大于90％。

(5)在生产高纯度1-丁烯同时联产高纯度碳四烷烃和MTBE。

(6)能够实现2-丁烯异构高总转化率，总转化率可达85％以上。

(7)操作条件灵活，操作弹性大。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的工艺流程示意图；

图2为本实用新型实施例2的工艺流程示意图；

图3为对比例1的工艺流程示意图；

图中标记说明：

1为选择性加氢单元，2为萃取预分馏单元，3为醚化单元，4为2-丁烯异构单元，5为精密精馏单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施例中，无特别说明的结构设备，则表明其均为本领域为实现对应功能的常规市售设备或常规结构，如无特别说明的处理技术，则为其均为本领域的常规技术。

实施例1：

如图1所示，原料碳四馏分首先进入选择性加氢单元1，进行选择性加氢反应后，脱除丁二烯、丙炔等杂质，再与2-丁烯异构产物混合，然后进入萃取预分馏单元2，分离成饱和烃、富1-丁烯馏分、富2-丁烯馏分和重碳四；饱和烃(正丁烷+异丁烷)送去下游裂解制烯烃装置，重碳四作为产品出售；富1-丁烯馏分进入醚化单元3，通过醚化反应抽出异丁烯并生成MTBE，MTBE作为产品出装置；醚后物料进入精密精馏单元5，通过精密精馏分离出1-丁烯产品送出装置，剩余物料作为循环碳四返回2-丁烯异构单元4；富2-丁烯馏分进入2-丁烯异构单元4，通过异构反应把2-丁烯转化为1-丁烯，异构产物与选择性加氢产物混合后，一起进入萃取预分馏单元2。

实施例2：

如图2所示，原料碳四馏分首先进入选择性加氢单元1，进行选择性加氢反应后，脱除丁二烯、丙炔等杂质，再进入醚化单元3，通过醚化反应抽出异丁烯并生成MTBE，MTBE作为产品出装置；醚后物料进入精密精馏单元5，通过精密精馏分离成饱和烃(异丁烷)、1-丁烯产品和塔釜碳四。饱和烃(异丁烷)送去下游装置，塔釜碳四进入萃取预分馏单元2，分离成正丁烷馏分和富2-丁烯馏分和重碳四，正丁烷馏分与精密精馏单元5分离出来的饱和烃混合后去下游装置；富2-丁烯馏分进入2-丁烯异构单元4，通过异构反应把2-丁烯转化为1-丁烯，异构产物与醚后物料混合后，进入精密精馏单元5。重碳四作为产品送出装置。

对比例1：

如图3所示，原料碳四馏分首先进入选择性加氢单元1，脱除丁二烯、丙炔等杂质，再进入醚化单元3，通过醚化反应抽出异丁烯并生成MTBE，MTBE作为产品出装置；醚后物料进入精密精馏单元5，通过精密精馏分离成饱和烃(异丁烷)、1-丁烯产品和塔釜碳四。饱和烃(异丁烷)送去下游装置，塔釜碳四一部分作为产品重碳四送出装置，其余进入2-丁烯异构单元4，通过异构反应把2-丁烯转化为1-丁烯，异构产物与醚后物料混合后，进入精密精馏单元5。

总的来说，上述实施例1和实施例2中的本实用新型工艺流程由于采用了萃取预分馏单元，将正丁烷分离取出，避免了正丁烷在2-丁烯异构馏分中循环累积，既节约了能耗，也消除了2-丁烯馏分循环异构的限制，可提高总转化率；2-丁烯异构馏分中2-丁烯浓度提高，异构化装置的处理能力相应提高，降低了装置投资。同时，由于采用萃取预分馏单元对1-丁烯馏分和2-丁烯馏分进行了初步切割，降低了精密精馏单元负荷，分离能耗大幅降低。与对比例1等常规工艺相比，采用本实用新型所记载工艺的实施例1和实施例的能耗可降低20％以上，此外，同时，2-丁烯总转化率高，可达到85％以上，1-丁烯总收率大于90％。

而如图3所示的，对比例1中的碳四生产1-丁烯工艺，其主要缺点如下：

1)能耗高。精密精馏和2-丁烯异构单元因含较多正丁烷物料循环，造成循环量大、能耗高。

2)2-丁烯异构高总转化率低。因精密精馏和2-丁烯异构单元能耗随循环量增加而大幅增加，限制了循环比，限制了2-丁烯异构总转化率的提高。

3)1-丁烯产品收率低。

4)原料适用范围小，不适合富含正丁烷碳四原料。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置，其特征在于，包括沿物料流走向依次布置的选择性加氢单元、醚化单元和精密精馏单元，还包括萃取预分馏单元，其中，所述萃取预分馏单元布置在选择性加氢单元与醚化单元之间，或连接布置在精密精馏单元后，所述萃取预分馏单元后还连接2-丁烯异构单元。

2.根据权利要求1所述的一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置，其特征在于，当萃取预分馏单元布置在选择性加氢单元与醚化单元之间时，所述2-丁烯异构单元的反应产物出口还返回连接萃取预分馏单元。

3.根据权利要求2所述的一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置，其特征在于，所述的萃取预分馏单元中设有饱和轻烃或富烷烃出口、富1-丁烯碳四出口、富2-丁烯碳四出口和重碳四出口，其中，所述饱和轻烃或富烷烃出口和重碳四出口连接产品储罐或下游装置，所述富1-丁烯碳四出口连接醚化单元，所述富2-丁烯碳四出口连接2-丁烯异构单元。

4.根据权利要求2所述的一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置，其特征在于，所述的醚化单元上设有MTBE出口和醚后产物出口，其中，所述醚后产物出口连接所述精密精馏单元。

5.根据权利要求1所述的一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置，其特征在于，当萃取预分馏单元布置在精密精馏单元后时，所述的2-丁烯异构单元的反应产物出口还返回连接精密精馏单元的原料入口。

6.根据权利要求5所述的一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置，其特征在于，所述的醚化单元上设有MTBE出口和醚后产物出口，其中，所述醚后产物出口连接所述精密精馏单元。

7.根据权利要求5所述的一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置，其特征在于，所述的精密精馏单元上设有饱和轻烃或富烷烃出口、1-丁烯出口和精密精馏产物出口，其中，饱和轻烃或富烷烃出口和1-丁烯出口分别连接外部储存设备或下游装置，精密精馏产物出口连接萃取预分馏单元。

8.根据权利要求5所述的一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置，其特征在于，所述的萃取预分馏单元中也设有饱和轻烃或富烷烃出口、富2-丁烯碳四出口和重碳四出口，其中，饱和轻烃或富烷烃出口和重碳四出口连接外部储存设备或下游装置，所述富2-丁烯碳四出口连接2-丁烯异构单元。

9.根据权利要求1所述的一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置，其特征在于，所述的精密精馏单元具有足够多的理论塔板数的精馏塔，并可将送入的醚后产物精密切割出高纯度1-丁烯组分。

10.根据权利要求1所述的一种利用碳四馏分生产1-丁烯的装置，其特征在于，所述的选择性加氢单元还连接提供MTO装置副产碳四馏分、炼油厂醚后碳四馏分或乙烯厂经过丁二烯抽提后的碳四馏分的碳四原料供给设备。

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