CN213760551U - 具有热泵热集成的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，具体涉及一种具有热泵热集成的1‑丁烯精制节能装置。所述的具有热泵热集成的1‑丁烯精制节能装置，进料管分别连接1#换热器、2#换热器，再合成一路连接脱重塔进料口；脱重塔的塔底出料口连接2#换热器，塔顶出料口依次连接3#换热器和压缩机，然后分成两路，一路连接脱轻塔塔底的3#再沸器，另一路连接脱重塔中间的2#再沸器，然后合成一路，经空冷器和节流阀后连接1#回流罐；1#回流罐分别连接脱重塔塔顶回流口和脱轻塔进料口；脱轻塔的塔底出料口连接1#换热器，塔顶出料口依次连接冷凝器和2#回流罐。本实用新型利用具有热泵热集成装置实现热泵精馏系统和余热再利用，提高了经济效益。

Description

具有热泵热集成的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，具体涉及一种具有热泵热集成的1-丁烯精制节能装置。

背景技术

1-丁烯是碳四烯烃，可用作聚乙烯共聚单体，也可以生产甲乙酮、戊醛、异癸醇等精细化工产品，用途非常广泛。聚合级1-丁烯可以由乙烯二聚生产，由于乙烯本身很昂贵，所以生产成本很高，无法大规模在产业上应用，而石油烃裂解过程产生的混合碳四，经抽提脱除1,3-丁二烯后的剩余碳四是生产高纯度1-丁烯的优良原料。因此，如何从混合碳四中提取1-丁烯是人们研究的热点问题。现在1-丁烯大部分来自于混合碳四，主要是通过萃取精馏和超精密精馏分离得到。

萃取精馏分离1-丁烯的工艺较多，较典型的是德国Krupp Uhde公司提出的两塔萃取正丁烯工艺。该工艺采用吗琳和N-甲基吗啉混合物为萃取剂，二者混合质量比1:1将含正丁烯45-53wt％的碳四物料送入萃取精馏塔，丁烷组分在塔顶分离出去，塔底富含正丁烯的物料送入汽提塔进行溶剂回收，汽提塔塔顶得到97％以上的正丁烯，进一步分离可得到高纯度的1-丁烯。但该工艺流程较长，能耗高，而且萃取剂化学稳定性差，高温下易分解。

国内主要是烟台大学研究1-丁烯的萃取工艺，曾开发出以甲乙酮和极性溶剂混合物为萃取剂分离1-丁烯的工艺。工艺采用两塔萃取精馏流程，含丁烯的碳四物料经萃取精馏塔脱除，并在解析塔中完成溶剂回收。萃取精馏塔和解析塔都在加压下操作，塔釜温度均低于170℃，可用廉价的蒸汽加热，丁烯产品纯度大于97％。但萃取剂选择性不够好，且萃取剂消耗量大。

国内市场主要采用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99.5％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，生产的1-丁烯质量分数均大于99％。

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热泵热集成的1-丁烯精制节能装置，利用具有热泵热集成的技术手段实现脱重塔和脱轻塔的热泵精馏系统和余热再利用的能量集成，并且利用空冷器减少对公用工程的消耗，具有明显的节能特点，降低了蒸汽和循环水用量，塔的工作压力低，操作简单，提高了装置的经济效益。

本实用新型所述的具有热泵热集成的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，所述的具有热泵热集成的1-丁烯精制节能装置，包括进料管、脱重塔和脱轻塔；进料管分为两路，分别连接1#换热器、2#换热器，然后合成一路连接脱重塔进料口；脱重塔的塔底出料口连接2#换热器；脱重塔的塔顶出料口依次连接3#换热器和压缩机，然后分成两路，一路连接脱轻塔塔底的3#再沸器，另一路连接脱重塔中间的2#再沸器，然后再合成一路，经空冷器和节流阀后连接1#回流罐；脱重塔塔底的1#再沸器与3#换热器相连；1#回流罐分别连接脱重塔塔顶回流口和脱轻塔进料口；脱轻塔的塔底出料口连接1#换热器；脱轻塔的塔顶出料口依次连接冷凝器和2#回流罐，2#回流罐连接脱轻塔塔顶回流口。

2#换热器还连接重组分回收管路。

1#换热器还连接1-丁烯回收管路。

2#回流罐连接不凝气管路。

脱重塔的塔底出料口经1#塔底泵连接2#换热器。

脱轻塔的塔底出料口经2#塔底泵连接1#换热器。

1#回流罐经1#回流泵分别连接脱重塔塔顶回流口和脱轻塔进料口。

2#回流罐经2#回流泵分别连接脱轻塔塔顶回流口和轻碳四回收管路。

所述具有热泵热集成的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。将该混合物先按照一定比例分成两路分别经1#换热器和2#换热器换热后，汇合进入脱重塔进行精馏，其中正丁烷、反-2-丁烯和顺-2-丁烯等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。

脱重塔塔底的1#再沸器利用蒸汽加热，蒸汽凝液通入3#换热器作为热源介质。脱重塔塔顶蒸出1-丁烯和异丁烷等轻组分，经过3#换热器升温后进入压缩机，绝热压缩后塔顶气体压力和温度都提高，然后分成两路，一路进入脱轻塔塔底的3#再沸器作为热源介质，另一路回到脱重塔中间的2#再沸器作为热源介质。轻组分物质经两路换热后温度降低，成为全液相，汇合后进入空冷器进一步冷却到过冷状态，通过节流阀减压，进入1#回流罐，完成热泵精馏过程。

1#回流罐中冷却后的液体经1#回流泵升压后，一部分作为回流回至脱重塔塔顶，另一部分进入脱轻塔进行精馏。脱轻塔塔顶蒸出碳三和异丁烷等轻组分，经冷凝器冷凝后进入2#回流罐。含有少量碳三和氢气等轻组分的不凝气进入2#回流罐顶部的不凝气管路，液体物料再经2#回流泵抽出，一部分回流至脱轻塔塔顶，另一部分作为富含异丁烷的轻碳四进入轻碳四回收管路。脱轻塔塔底物料为1-丁烯，经2#塔底泵抽出，通入1#换热器冷却后通入1-丁烯回收管路。

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利用具有热泵热集成的技术手段实现脱重塔和脱轻塔的热泵精馏系统和余热再利用的能量集成，并且利用空冷器减少对公用工程的消耗，具有明显的节能特点，降低蒸汽和循环水用量，塔的工作压力低，操作简单，提高了装置的经济效益；

(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是本实用新型具有热泵热集成的1-丁烯精制节能装置的结构示意图；

图中：1、进料管；2、1-丁烯回收管路；3、1#换热器；4、重组分回收管路；5、2#换热器；6、脱重塔；7、3#换热器；8、压缩机；9、脱轻塔；10、冷凝器；11、2#回流罐；12、不凝气管路；13、2#塔底泵；14、1#塔底泵；15、1#再沸器；16、2#再沸器；17、空冷器；18、节流阀；19、1#回流罐；20、1#回流泵；21、3#再沸器；22、2#回流泵；23、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，一种具有热泵热集成的1-丁烯精制节能装置，包括进料管1、脱重塔6和脱轻塔9；进料管1分为两路，分别连接1#换热器3、2#换热器5，然后合成一路连接脱重塔6进料口；脱重塔6的塔底出料口连接2#换热器5；脱重塔6的塔顶出料口依次连接3#换热器7和压缩机8，然后分成两路，一路连接脱轻塔9塔底的3#再沸器21，另一路连接脱重塔6中间的2#再沸器16，然后再合成一路，经空冷器17和节流阀18后连接1#回流罐19；脱重塔6塔底的1#再沸器15与3#换热器7相连；1#回流罐19分别连接脱重塔6塔顶回流口和脱轻塔9进料口；脱轻塔9的塔底出料口连接1#换热器3；脱轻塔9的塔顶出料口依次连接冷凝器10和2#回流罐11，2#回流罐11连接脱轻塔9塔顶回流口。

2#换热器5还连接重组分回收管路4。

1#换热器3还连接1-丁烯回收管路2。

2#回流罐11连接不凝气管路12。

脱重塔6的塔底出料口经1#塔底泵14连接2#换热器5。

脱轻塔9的塔底出料口经2#塔底泵13连接1#换热器3。

1#回流罐19经1#回流泵20分别连接脱重塔6塔顶回流口和脱轻塔9进料口。

2#回流罐11经2#回流泵22分别连接脱轻塔9塔顶回流口和轻碳四回收管路23。

所述具有热泵热集成的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。将该混合物先按照一定比例分成两路分别经1#换热器3和2#换热器5换热后，汇合进入脱重塔6进行精馏，其中正丁烷、反-2-丁烯和顺-2-丁烯等重组分从脱重塔6塔底脱出，经1#塔底泵14抽出，进入2#换热器5换热降温后通入重组分回收管路4。

脱重塔6塔底的1#再沸器15利用蒸汽加热，蒸汽凝液通入3#换热器7作为热源介质。脱重塔6塔顶蒸出1-丁烯和异丁烷等轻组分，经过3#换热器7升温后进入压缩机8，绝热压缩后塔顶气体压力和温度都提高，然后分成两路，一路进入脱轻塔9塔底的3#再沸器21作为热源介质，另一路回到脱重塔6中间的2#再沸器16作为热源介质。轻组分物质经两路换热后温度降低，成为全液相，汇合后进入空冷器17进一步冷却到过冷状态，通过节流阀18减压，进入1#回流罐19，完成热泵精馏过程。

1#回流罐19中冷却后的液体经1#回流泵20升压后，一部分作为回流回至脱重塔6塔顶，另一部分进入脱轻塔9进行精馏。脱轻塔9塔顶蒸出碳三和异丁烷等轻组分，经冷凝器10冷凝后进入2#回流罐11。含有少量碳三和氢气等轻组分的不凝气进入2#回流罐11顶部的不凝气管路12，液体物料再经2#回流泵22抽出，一部分回流至脱轻塔9塔顶，另一部分作为富含异丁烷的轻碳四进入轻碳四回收管路23。脱轻塔9塔底物料为1-丁烯，经2#塔底泵13抽出，通入1#换热器3冷却后通入1-丁烯回收管路2。

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 (8)

1.一种具有热泵热集成的1-丁烯精制节能装置，其特征在于：包括进料管(1)、脱重塔(6)和脱轻塔(9)；

进料管(1)分为两路，分别连接1#换热器(3)、2#换热器(5)，然后合成一路连接脱重塔(6)进料口；

脱重塔(6)的塔底出料口连接2#换热器(5)；

脱重塔(6)的塔顶出料口依次连接3#换热器(7)和压缩机(8)，然后分成两路，一路连接脱轻塔(9)塔底的3#再沸器(21)，另一路连接脱重塔(6)中间的2#再沸器(16)，然后再合成一路，经空冷器(17)和节流阀(18)后连接1#回流罐(19)；

脱重塔(6)塔底的1#再沸器(15)与3#换热器(7)相连；

1#回流罐(19)分别连接脱重塔(6)塔顶回流口和脱轻塔(9)进料口；

脱轻塔(9)的塔底出料口连接1#换热器(3)；

脱轻塔(9)的塔顶出料口依次连接冷凝器(10)和2#回流罐(11)，2#回流罐(11)连接脱轻塔(9)塔顶回流口。

2.根据权利要求1所述的具有热泵热集成的1-丁烯精制节能装置，其特征在于：2#换热器(5)连接重组分回收管路(4)。

3.根据权利要求1所述的具有热泵热集成的1-丁烯精制节能装置，其特征在于：1#换热器(3)连接1-丁烯回收管路(2)。

4.根据权利要求1所述的具有热泵热集成的1-丁烯精制节能装置，其特征在于：2#回流罐(11)连接不凝气管路(12)。

5.根据权利要求1所述的具有热泵热集成的1-丁烯精制节能装置，其特征在于：脱重塔(6)的塔底出料口经1#塔底泵(14)连接2#换热器(5)。

6.根据权利要求1所述的具有热泵热集成的1-丁烯精制节能装置，其特征在于：脱轻塔(9)的塔底出料口经2#塔底泵(13)连接1#换热器(3)。

7.根据权利要求1所述的具有热泵热集成的1-丁烯精制节能装置，其特征在于：1#回流罐(19)经1#回流泵(20)分别连接脱重塔(6)塔顶回流口和脱轻塔(9)进料口。

8.根据权利要求1所述的具有热泵热集成的1-丁烯精制节能装置，其特征在于：2#回流罐(11)经2#回流泵(22)分别连接脱轻塔(9)塔顶回流口和轻碳四回收管路(23)。

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