CN213760550U - 两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及1‑丁烯精制技术领域，具体涉及一种两塔双热泵集成的1‑丁烯精制节能装置。所述的具有两塔双热泵集成的1‑丁烯精制节能装置，包括进料管、脱重塔和脱轻塔；脱重塔的塔顶出料口依次连接1#压缩机、1#再沸器、空冷器、1#节流阀、1#回流罐，1#回流罐分别连接脱重塔的塔顶回流口和脱轻塔的进料口；脱轻塔的塔底出料分成两路，一路连接1‑丁烯回收管路，另一路依次经2#节流阀、冷凝器、2#压缩机与脱轻塔塔釜进料口相连；脱轻塔的塔顶出料口依次连接冷凝器、4#换热器、2#回流罐。本实用新型利用热泵的技术手段建立脱重塔和脱轻塔的热泵精馏系统及余热再利用的能量集成，增加了装置的经济效益。

Description

两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置

技术领域

本实用新型涉及1-丁烯精制技术领域，具体涉及一种两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置。

背景技术

1–丁烯(C₄H₈)是一种重要的化工原料，主要作为生产线性低密度聚乙烯(LLDPE)和聚1–丁烯塑料的共聚单体。随着我国化工产业的不断发展，尤其是石油化工、煤化工行业中副产混合C4资源不断增加，通过C4分离方法产生的1–丁烯也在逐年增加，从而带动了1–丁烯产业的发展。

目前我国1-丁烯的生产主要以混合C4分离方法为主，混合C4主要来源于石油化工行业的蒸汽裂解装置、催化裂化(FCC)装置及煤化工行业煤制烯烃MTO装置。石油化工及煤化工行业副产的混C4虽然在成分上不尽相同，但均含有大量的1-丁烯，此外还含有丁烷、丁二烯、2-丁烯、异丁烯等组分。该工艺首先利用萃取蒸馏装置抽提丁二烯，再通过MTBE法脱除抽余液中的异丁烯。经过醚化的混合C4再通过加氢方法脱除微量的丁二烯，最后通过超精密精馏分离方法，包括脱轻塔和脱重塔二部分，脱轻塔脱除碳四中低沸点的碳三、异丁烷以及与水的共沸物，塔底产品再经脱重塔脱除高沸点的正丁烷、2-丁烯，塔顶得到质量分数大于99.3％的1-丁烯。该工艺虽然流程简单，但所需塔板数多，回流比大，能耗也较高。怎样降低该装置能耗，提高装置的经济效益是需要尽快解决的问题。

专利CN2014101190893公开了一种1-丁烯分离纯化的节能工艺流程，来自MTBE的醚化后碳四混合物经过选择加氢反应后，经过脱异丁烷精馏塔脱除比较轻的异丁烷组分，同时，H₂、H₂O和甲醇与烃类形成低沸点共沸物从塔顶脱除，然后经过1-丁烯精馏塔脱除比较重的组分正丁烷、反-2-丁烯和顺-2-丁烯，从塔顶可以得到高纯度的1-丁烯，整个过程利用过程集成手段实现脱异丁烷塔和1-丁烯精制塔的热量集成，从而得到节能的1-丁烯精密分离工艺，但是该方法工艺流程的节能效果还有待进一步提高。

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具有两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置，利用热泵的技术手段建立脱重塔和脱轻塔的热泵精馏系统及余热再利用的能量集成，在满足1-丁烯产品指标和收率要求的条件下，增加了装置的经济效益，且设备简单、操作方便。

本实用新型所述的具有两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置，包括换热单元、精馏单元、压缩单元和流体输送单元；换热单元包括再沸器、换热器、冷凝器和空冷器；精馏单元包括脱重塔和脱轻塔。

具体地，所述的具有两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置，包括进料管、脱重塔和脱轻塔；进料管经1#换热器后连接脱重塔的进料口；脱重塔塔底连接有辅助再沸器和1#再沸器，其中辅助再沸器与1#换热器相连；脱重塔的塔底出料口连接重组分回收管路；脱重塔的塔顶出料口依次连接1#压缩机、1#再沸器、空冷器、1#节流阀、1#回流罐，1#回流罐经1#回流泵分别连接脱重塔的塔顶回流口和脱轻塔的进料口；脱轻塔的塔底连接有2#再沸器；脱轻塔的塔底出料分成两路，一路连接1-丁烯回收管路，另一路依次经2#节流阀、冷凝器、2#压缩机与脱轻塔塔釜进料口相连；脱轻塔的塔顶出料口依次连接冷凝器、4#换热器、2#回流罐，2#回流罐经2#回流泵分别连接脱轻塔的塔顶回流口和轻碳四回收管路。

2#回流罐连接不凝气管路。

脱重塔的塔底出料口经1#塔底泵和2#换热器连接重组分回收管路。

脱轻塔的塔底出料分成两路，其中一路经2#塔底泵和3#换热器连接1-丁烯回收管路。

脱重塔和脱轻塔均设置为填料塔，选择具有压降小，高效传质能力的高效填料，并且各自都为一个塔。

所述具有两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置的工作过程如下：

来自MTBE的醚后碳四混合物经过选择加氢反应后，主要组分为氢气、水、甲醇、碳三、1-丁烯、异丁烷、正丁烷、反-2-丁烯和顺-2-丁烯。将该混合物经1#换热器换热后，进入脱重塔进行精馏，其中含正丁烷、反-2-丁烯和顺-2-丁烯的重组分从脱重塔塔底脱出，经1#塔底泵抽出，进入2#换热器换热降温后通入重组分回收管路。

脱重塔采用塔顶蒸汽再压缩型热泵技术，脱重塔塔顶蒸出含1-丁烯和异丁烷的轻组分，进入1#压缩机压缩后塔顶气体压力和温度都提高，回到脱重塔的1#再沸器作为加热介质，为脱重塔提供热量，塔顶气体物料换热后温度降低，成为全液相，进入空冷器进一步冷却到过冷状态，通过1#节流阀减压，进入1#回流罐；脱重塔的辅助再沸器利用蒸汽加热，提供1#再沸器不足的热量，蒸汽凝液去1#换热器作为加热源，当开车时，热泵精馏系统不能投用，需要辅助再沸器提供全部热量；1#回流罐里冷却后的液相经1#回流泵升压后，一部分作为回流回到脱重塔塔顶，完成热泵精馏过程，另一部分进入脱轻塔进行精馏。

脱轻塔采用塔釜液闪蒸再压缩型热泵技术，脱轻塔塔底物料是1-丁烯，一部分经2#塔底泵抽出，进入3#换热器换热降温后通入1-丁烯回收管路，另一部分通过2#节流阀减压，进入冷凝器气化，为冷凝器提供冷量，气化后的物料进入2#压缩机压缩后压力和温度都提高，再回到脱轻塔塔釜，完成热泵精馏过程；当开车时，热泵精馏系统不能投用，启动2#再沸器，为脱轻塔提供全部热量；脱轻塔塔顶蒸出碳三和异丁烷等轻组分，经冷凝器和4#换热器冷却后进入2#回流罐，含有少量碳三和氢气的轻组分的不凝气从2#回流罐顶部送出装置，液体物料再经2#回流泵抽出，一部分进入脱轻塔塔顶作为回流，一部分作为富含异丁烷的轻碳四送出装置。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：

(1)本实用新型整个装置采用具有高效分离的两个填料塔工艺，利用热泵的技术手段建立脱重塔和脱轻塔的热泵精馏系统及余热再利用的能量集成，其中脱重塔采用塔顶蒸汽再压缩型热泵，脱轻塔采用塔釜液闪蒸再压缩型热泵，从而实现高效节能分离高纯度1-丁烯，大幅度降低蒸汽和循环水用量，并且塔的工作压力低，操作简单，占地面积小，提高了装置的经济效益，且环境友好；

(2)本实用新型改变先脱轻后脱重的传统方式，首先经过脱重塔脱除比正丁烷、反-2-丁烯和顺-2-丁烯等重组分，然后脱除异丁烷和碳三等轻组分，从塔底可以得到高纯度的1-丁烯，与传统装置相比，在所得1-丁烯纯度和收率相同的条件下，该装置的节能效果显著。

附图说明

图1是本实用新型具有两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置的结构示意图；

图中：1、进料管；2、1#换热器；3、脱重塔；4、1#压缩机；5、脱轻塔；6、冷凝器；7、2#节流阀；8、2#压缩机；9、4#换热器；10、2#回流罐；11、不凝气管路；12、辅助再沸器；13、1#塔底泵；14、1#再沸器；15、2#换热器；16、重组分回收管路；17、空冷器；18、1#节流阀；19、1#回流罐；20、1#回流泵；21、2#再沸器；22、2#塔底泵；23、3#换热器；24、1-丁烯回收管路；25、2#回流泵；26、轻碳四回收管路。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型的保护范围不仅限于此。

实施例1

如图1所示，一种具有两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置，包括进料管1、脱重塔3和脱轻塔5；进料管1经1#换热器2后连接脱重塔3的进料口；脱重塔3塔底连接有辅助再沸器12和1#再沸器14，其中辅助再沸器12与1#换热器2相连；脱重塔3的塔底出料口连接重组分回收管路16；脱重塔3的塔顶出料口依次连接1#压缩机4、1#再沸器14、空冷器17、1#节流阀18、1#回流罐19，1#回流罐19经1#回流泵20分别连接脱重塔3的塔顶回流口和脱轻塔5的进料口；脱轻塔5的塔底连接有2#再沸器21；脱轻塔5的塔底出料分成两路，一路连接1-丁烯回收管路24，另一路依次经2#节流阀7、冷凝器6、2#压缩机8与脱轻塔5塔釜进料口相连；脱轻塔5的塔顶出料口依次连接冷凝器6、4#换热器9、2#回流罐10，2#回流罐10经2#回流泵25分别连接脱轻塔5的塔顶回流口和轻碳四回收管路26。

2#回流罐10连接不凝气管路11。

脱重塔3的塔底出料口经1#塔底泵13和2#换热器15连接重组分回收管路16。

脱轻塔5的塔底出料分成两路，其中一路经2#塔底泵22和3#换热器23连接1-丁烯回收管路24。

所述具有两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置的工作过程如下：

来自MTBE的醚后碳四混合物经过选择加氢反应后，主要组分为氢气、水、甲醇、碳三、1-丁烯、异丁烷、正丁烷、反-2-丁烯和顺-2-丁烯。将该混合物经1#换热器2换热后，进入脱重塔3进行精馏，其中含正丁烷、反-2-丁烯和顺-2-丁烯的重组分从脱重塔3塔底脱出，经1#塔底泵13抽出，进入2#换热器15换热降温后通入重组分回收管路16。

脱重塔3采用塔顶蒸汽再压缩型热泵技术，脱重塔3塔顶蒸出含1-丁烯和异丁烷的轻组分，进入1#压缩机4压缩后塔顶气体压力和温度都提高，回到脱重塔3的1#再沸器14作为加热介质，为脱重塔3提供热量，塔顶气体物料换热后温度降低，成为全液相，进入空冷器17进一步冷却到过冷状态，通过1#节流阀18减压，进入1#回流罐19；脱重塔3的辅助再沸器12利用蒸汽加热，提供1#再沸器14不足的热量，蒸汽凝液去1#换热器2作为加热源，当开车时，热泵精馏系统不能投用，需要辅助再沸器12提供全部热量；1#回流罐19里冷却后的液相经1#回流泵20升压后，一部分作为回流回到脱重塔3塔顶，完成热泵精馏过程，另一部分进入脱轻塔5进行精馏。

脱轻塔5采用塔釜液闪蒸再压缩型热泵技术，脱轻塔5塔底物料是1-丁烯，一部分经2#塔底泵22抽出，进入3#换热器23换热降温后通入1-丁烯回收管路24，另一部分通过2#节流阀7减压，进入冷凝器6气化，为冷凝器6提供冷量，气化后的物料进入2#压缩机8压缩后压力和温度都提高，再回到脱轻塔5塔釜，完成热泵精馏过程；当开车时，热泵精馏系统不能投用，启动2#再沸器21，为脱轻塔提供全部热量；脱轻塔5塔顶蒸出碳三和异丁烷等轻组分，经冷凝器6和4#换热器9冷却后进入2#回流罐10，含有少量碳三和氢气的轻组分的不凝气从2#回流罐10顶部送出装置，液体物料再经2#回流泵25抽出，一部分进入脱轻塔5塔顶作为回流，一部分作为富含异丁烷的轻碳四送出装置。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置，其特征在于：包括进料管(1)、脱重塔(3)和脱轻塔(5)；

进料管(1)经1#换热器(2)后连接脱重塔(3)的进料口；

脱重塔(3)塔底连接有辅助再沸器(12)和1#再沸器(14)，其中辅助再沸器(12)与1#换热器(2)相连；

脱重塔(3)的塔底出料口连接重组分回收管路(16)；

脱重塔(3)的塔顶出料口依次连接1#压缩机(4)、1#再沸器(14)、空冷器(17)、1#节流阀(18)、1#回流罐(19)，1#回流罐(19)经1#回流泵(20)分别连接脱重塔(3)的塔顶回流口和脱轻塔(5)的进料口；

脱轻塔(5)的塔底连接有2#再沸器(21)；

脱轻塔(5)的塔底出料分成两路，一路连接1-丁烯回收管路(24)，另一路依次经2#节流阀(7)、冷凝器(6)、2#压缩机(8)与脱轻塔(5)塔釜进料口相连；

脱轻塔(5)的塔顶出料口依次连接冷凝器(6)、4#换热器(9)、2#回流罐(10)，2#回流罐(10)经2#回流泵(25)分别连接脱轻塔(5)的塔顶回流口和轻碳四回收管路(26)。

2.根据权利要求1所述的两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置，其特征在于：2#回流罐(10)连接不凝气管路(11)。

3.根据权利要求1所述的两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置，其特征在于：脱重塔(3)的塔底出料口经1#塔底泵(13)和2#换热器(15)连接重组分回收管路(16)。

4.根据权利要求1所述的两塔双热泵集成的1-丁烯精制节能装置，其特征在于：脱轻塔(5)的塔底出料分成两路，其中一路经2#塔底泵(22)和3#换热器(23)连接1-丁烯回收管路(24)。

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