專利名稱：一種吸收分離異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣分離技術(shù)，進(jìn)一步地，涉及用油吸收法代替?zhèn)鹘y(tǒng)精餾分離的吸收分離異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
異丁烷脫氫制異丁烯裝置是以純度較高的異丁烷為原料，(異丁烷濃度在90%以上，且烯烴含量低于2% )，經(jīng)催化反應(yīng)生成異丁烯，經(jīng)分離脫除碳三以下輕組分后，送至生產(chǎn)甲基叔丁基醚(MTBE)的裝置。在MTBE裝置中，異丁烯被反應(yīng)轉(zhuǎn)化，而未反應(yīng)的異丁烷則循環(huán)回異丁烷脫氫裝置反應(yīng)單元，繼續(xù)反應(yīng)。主要含有氫氣、甲烷、碳二、碳三、碳四和少量碳五以上重組分的異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣一般通過增壓并采用低溫深冷的傳統(tǒng)精餾方法進(jìn)行分離。通常的做法是產(chǎn)品氣首先經(jīng)3 5級(jí)壓縮，壓縮至1.0MPa-3.7MPa，然后將出口氣相送至冷箱分離得到甲烷氫，壓縮機(jī)各段段間凝液混合后，送至脫輕塔，將碳二、碳三與碳四及更重組分進(jìn)行分離，獲得裝置的主產(chǎn)品——異丁烯。這種常規(guī)的分離方法能耗較高且設(shè)備投資也較高，原因是:產(chǎn)品氣需進(jìn)行多段壓縮，壓縮比高，設(shè)備投資增加；同時(shí)，還需單獨(dú)設(shè)置冷箱，尤其對(duì)于處理能力較小的裝置，單位產(chǎn)品的能耗和投資都很高，可行性較差。如降低對(duì)異丁烯收率及產(chǎn)品純度的要求，可采用壓縮冷凝的方法，對(duì)產(chǎn)品氣進(jìn)行分離。典型方法是:將產(chǎn)品氣壓縮至
1.0-2.0MPa，壓縮機(jī)段間及出口氣相均用5-10°C的低溫水冷卻至15°C，各段凝液收集后作為裝置的主產(chǎn)品送出，不凝氣為裝置的副產(chǎn)品。此方法雖然可大大降低能耗和裝置投資，但異丁烯損失較多，且產(chǎn)品異丁烯中含有較多乙烯丙烯，這些烯烴經(jīng)過MTBE裝置后不能與異丁烷分離，隨異丁烷循環(huán)至反應(yīng)單元，易結(jié)焦，不利于裝置的長周期運(yùn)行
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明采用油吸收的方法，對(duì)含有氫氣、甲烷、碳二、碳三、碳四和少量碳五及更重組分的異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣進(jìn)行有效分離，減少異丁烯損失，避免使用低溫冷量，既降低能耗又可節(jié)省設(shè)備投資。本發(fā)明的目的之一是提供一種吸收分離異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:吸收塔、解吸塔和脫碳四塔，其中在吸收塔及解吸塔之間設(shè)置有富氣平衡罐。異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣在吸收塔經(jīng)吸收劑吸收碳四組分，吸收塔塔釜液和解吸塔塔頂氣在富氣平衡罐混合，氣液分相后，氣相經(jīng)冷卻后進(jìn)入吸收塔塔釜；液相用泵送至解吸塔頂，并通過解吸塔解吸后脫除碳三組分及更輕組分，解吸塔頂氣相送至富氣平衡罐，解吸塔塔釜液送至脫碳四塔，脫碳四塔塔頂?shù)玫较到y(tǒng)主產(chǎn)品異丁烯。所述吸收劑為碳五至碳九組分中的一種或其中兩種以上組分的混合物。在工業(yè)實(shí)際應(yīng)用中，可采用工廠中得到的碳五抽余油、碳六抽余油、碳八抽余油等中的至少一種作為吸收劑。
所述吸收塔塔頂氣相經(jīng)冷凝器冷凝后，冷凝液回流吸收塔，剩余氣相作為系統(tǒng)副產(chǎn)品干氣送出界外。所述吸收塔還可以在中上部設(shè)置中間冷卻器，自吸收塔引出一股物料經(jīng)中間冷卻器冷卻再返回吸收塔。在采用這種冷卻方式時(shí)，吸收塔頂氣相可以如上所述經(jīng)冷凝器冷凝后，冷凝液回流吸收塔，剩余氣相作為系統(tǒng)副產(chǎn)品干氣送出界外；也可以不再經(jīng)冷凝器冷凝，直接作為系統(tǒng)副產(chǎn)品干氣送出界外。所述脫碳四塔塔釜得到貧吸收劑，一部分作為循環(huán)吸收劑返回至吸收塔，一部分夕卜排。所述脫碳四塔塔釜 得到貧吸收劑，作為循環(huán)吸收劑的部分分別與進(jìn)入脫碳四塔的解吸塔塔釜液及進(jìn)入解吸塔的富氣平衡罐液相換熱，之后冷卻與新鮮吸收劑一起送入吸收塔塔頂。所述異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣在進(jìn)入吸收塔之前，經(jīng)壓縮機(jī)升壓。更具體地，本發(fā)明的系統(tǒng)如下:異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣經(jīng)壓縮冷卻后進(jìn)入吸收塔塔釜；吸收塔釜液用泵送至富氣平衡罐，與解吸塔頂氣混合后，氣液分相，氣相經(jīng)冷卻后進(jìn)入吸收塔塔釜，液相用泵送至解吸塔頂；所述吸收劑進(jìn)入吸收塔塔頂，與塔釜上升氣相接觸，吸收其中碳四組分后，由塔釜采出，用泵送至富氣平衡罐，塔頂氣相經(jīng)冷凝器冷凝后，冷凝液回流吸收塔，剩余氣相作為系統(tǒng)副產(chǎn)品碳三及更輕組分送出界外；所述吸收塔在中上部設(shè)置中間冷卻器，自吸收塔引出一股物料經(jīng)中間冷卻器冷卻再返回吸收塔。解吸塔頂采出碳三及更輕組分返回富氣平衡罐，塔釜采出含有碳四組分的富吸收齊U，用泵送至脫碳四塔中上部；脫碳四塔將富吸收劑分離為塔頂?shù)南到y(tǒng)主產(chǎn)品異丁烯和塔釜液貧吸收劑。塔釜液一部分作為循環(huán)吸收劑分別與進(jìn)入脫碳四塔的解吸塔塔釜液及進(jìn)入解吸塔的富氣平衡罐液相換熱，之后冷卻與新鮮吸收劑一起送入吸收塔塔頂，一部分外排。吸收劑循環(huán)建立后，只需補(bǔ)充少量的新鮮吸收劑，用來彌補(bǔ)干氣帶走的吸收劑；根據(jù)循環(huán)吸收劑中夾帶碳四組分的含量，間歇或連續(xù)外排循環(huán)吸收劑，以避免循環(huán)吸收劑中碳四積累，造成吸收效果下降。脫碳四塔根據(jù)操作壓力不同，塔頂氣相或液相采出碳四組分，為系統(tǒng)的主產(chǎn)品異丁烯，送至MTBE裝置。本發(fā)明的另一目的是提供一種吸收分離異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣的方法。為達(dá)到上述目的，根據(jù)以上所述的本發(fā)明的系統(tǒng)，本發(fā)明方法的主要措施是采用所述吸收劑，對(duì)異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣進(jìn)行吸收和解吸，將其分離為碳四組分和碳三及更輕組分，從而得到系統(tǒng)主產(chǎn)品異丁烯。優(yōu)選地，本發(fā)明的方法，其中:所述異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣壓縮升壓至0.3-2.0MPa，并冷卻至36-60 0C ；所述吸收塔的操作壓力為0.2-1.9MPa，塔頂溫度為38_60 °C，塔釜溫度為40-80 0C ；
所述富氣平衡罐的操作壓力為0.2-1.9MPa，操作溫度為40_95°C ；所述解吸塔的操作壓力為0.3-2.2MPa，塔頂溫度為40_95 °C，塔釜溫度為100-200 0C ；所述脫碳四塔的操作壓力為0.3-2.0MPa,塔頂溫度為39-50 °C，塔釜溫度為100-200。。。更優(yōu)選:自所述吸收塔中上部引出一股物料經(jīng)冷卻至36_60°C回流到吸收塔。所述富氣平衡罐頂氣相經(jīng)冷卻至36_60°C后，送至吸收塔釜。所述脫碳四塔塔釜的一部分貧吸收劑經(jīng)過換熱及冷卻至36_60°C后，與新鮮吸收劑混合，返回吸收塔頂。貧吸收劑的余熱利用不限于上述流程，本方法保留將其與其它物流換熱的流程優(yōu)化權(quán)利，如與異丁烷脫氫制異丁烯裝置反應(yīng)進(jìn)料換熱。本發(fā)明吸收分離異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣的系統(tǒng)及方法具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果:1.降低能耗本發(fā)明從如下幾個(gè)方面減少了能耗:本發(fā)明采用吸收塔、解吸塔和脫碳四塔三塔油吸收方案，通過優(yōu)化操作條件，上述三塔塔頂操作溫度可控制在39-50°C，可使用循環(huán)冷卻水進(jìn)行冷卻、冷凝，不需采用冷凍水甚至丙烯冷劑冷凝，因此本發(fā)明方法可以避免使用低溫冷劑，大大降低能耗。2.節(jié)省設(shè)備投資①由于本發(fā)明方法可以避免使用低溫冷劑，因此采用本發(fā)明方法的裝置可不必設(shè)置冷凍機(jī)組，從而節(jié)省大量的設(shè)備投資。②本發(fā)明方法用吸收塔、解吸塔和脫碳四塔取代了傳統(tǒng)分離方法所采用的冷箱，此三塔操作條件溫和，可避免使用價(jià)格較貴的耐低溫、高壓的特種鋼材，因此可以降低設(shè)備材料費(fèi)。3.更高的異丁烯回收率本發(fā)明方法，異丁烯的回收率可達(dá)99wt%以上，異丁烯產(chǎn)品純度達(dá)到傳統(tǒng)冷箱分離方法水平，即采用本發(fā)明方法不會(huì)降低產(chǎn)品回收率及純度。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:圖1是本發(fā)明的吸收分離異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣的系統(tǒng)流程示意圖。圖1中裝置及物流依次包括下述:異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣1，壓縮機(jī)2，壓縮機(jī)出口冷卻器3，吸收劑4，吸收塔5，中間冷卻器6，吸收塔釜泵8，系統(tǒng)副產(chǎn)品干氣7，富氣平衡罐9，富氣平衡罐頂冷卻器10，解吸塔進(jìn)料泵11，換熱器A12，解吸塔13，脫碳四塔進(jìn)料泵14，換熱器B15，脫碳四塔16，脫碳四塔釜泵17，系統(tǒng)主產(chǎn)品異丁烯18，循環(huán)吸收劑冷卻器19，循環(huán)吸收劑20。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明方法的特點(diǎn)，但本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限制。
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可采用化工工程技術(shù)領(lǐng)域通用的PRO II或ASPENPLUS模擬軟件進(jìn)行模擬試驗(yàn)以得模擬試驗(yàn)結(jié)果。如圖1所示，異丁烷脫氫反應(yīng)產(chǎn)品氣I經(jīng)壓縮機(jī)2壓縮至0.3MPa-2.0MPa,經(jīng)壓縮機(jī)出口冷卻器3冷卻至36-60°C，送至吸收塔5塔釜，用吸收劑4對(duì)產(chǎn)品氣中的碳四組分進(jìn)行吸收。吸收塔5塔釜液相用吸收塔釜泵8，送至富氣平衡罐9，與解吸塔13塔頂氣混合后，氣液分相，氣相經(jīng)富氣平衡罐頂冷卻器10冷卻后進(jìn)入吸收塔5塔釜；液相用解吸塔進(jìn)料泵11經(jīng)換熱器A12與脫碳四塔16釜液換熱后，送至解吸塔13塔頂，在解吸塔13中脫除碳三及更輕組分。吸收塔5頂氣相經(jīng)冷凝器冷凝后，剩余氣相作為裝置副產(chǎn)品干氣7送出界夕卜。吸收塔5在中上部設(shè)置中間冷卻器6，自吸收塔5引出一股物料經(jīng)中間冷卻器6冷卻至36 60°C后再返回吸收塔。解吸塔13塔頂氣相送至富氣平衡罐9 ;塔釜液相由脫碳四塔進(jìn)料泵14升壓，經(jīng)換熱器B15與脫碳四塔16釜液換熱后，送至脫碳四塔16中上部。脫碳四塔16根據(jù)操作壓力不同，塔頂氣相或液相采出系統(tǒng)主產(chǎn)品異丁烯(碳四組分)18，送至MTBE裝置；脫碳四塔16塔釜液相由脫碳四塔釜泵17升壓，經(jīng)換熱器B15、換熱器A12、循環(huán)吸收劑冷卻器19冷卻至36-60°C，作為循環(huán)吸收劑與新鮮吸收劑4混合，返回吸收塔5。工業(yè)實(shí)施例:對(duì)于年產(chǎn)處理10萬噸異丁烷的異丁烷脫氫制異丁烯裝置的反應(yīng)產(chǎn)品氣，其組成及流量見表一。表一反應(yīng)產(chǎn)品氣組成
權(quán)利要求
1.一種吸收分離異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣的系統(tǒng)，其特征在于包括:吸收塔、解吸塔和脫碳四塔，其中在吸收塔及解吸塔之間設(shè)置有富氣平衡罐；異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣在吸收塔經(jīng)吸收劑吸收碳四組分，吸收塔塔釜液和解吸塔塔頂氣在富氣平衡罐混合，氣液分相后，氣相經(jīng)冷卻后進(jìn)入吸收塔塔釜；液相用泵送至解吸塔頂，并通過解吸塔解吸后脫除碳三組分及更輕組分，解吸塔頂氣相送至富氣平衡罐，解吸塔塔釜液送至脫碳四塔，脫碳四塔塔頂?shù)玫较到y(tǒng)主產(chǎn)品異丁烯；所述吸收劑為碳五至碳九組分中的一種或其中兩種以上組分的混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述吸收塔塔頂氣相經(jīng)冷凝器冷凝后，冷凝液回流吸收塔，剩余氣相作為系統(tǒng)副產(chǎn)品干氣送出界外。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述吸收塔中上部設(shè)置中間冷卻器，自吸收塔引出一股物料經(jīng)中間冷卻器冷卻再返回吸收塔。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述脫碳四塔塔釜得到貧吸收劑，一部分作為循環(huán)吸收劑返回至吸收塔，一部分外排。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述脫碳四塔塔釜得到貧吸收劑，作為循環(huán)吸收劑的部分分別與進(jìn)入脫碳四塔的解吸塔塔釜液及進(jìn)入解吸塔的富氣平衡罐液相換熱，之后經(jīng)冷卻與新鮮吸收劑一起送入吸收塔塔頂。
5.如權(quán)利要求1所述 的系統(tǒng)，其特征在于: 所述異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣在進(jìn)入吸收塔之前，經(jīng)壓縮機(jī)升壓。
6.如權(quán)利要求1 5所述的系統(tǒng)，其特征在于: 異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣經(jīng)壓縮冷卻后進(jìn)入吸收塔塔釜； 吸收塔釜液用泵送至富氣平衡罐，與解吸塔頂氣混合后，氣液分相，氣相經(jīng)冷卻后進(jìn)入吸收塔塔釜，液相用泵送至解吸塔頂； 所述吸收劑進(jìn)入吸收塔塔頂，與塔釜上升氣相接觸，吸收其中碳四組分后，由塔釜采出，用泵送至富氣平衡罐，塔頂氣相經(jīng)冷凝器冷凝后，冷凝液回流吸收塔，剩余氣相作為系統(tǒng)副產(chǎn)品碳三及更輕組分送出界外；所述吸收塔中上部設(shè)置中間冷卻器，自吸收塔引出一股物料經(jīng)中間冷卻器冷卻再返回吸收塔； 解吸塔頂采出碳三及更輕組分返回富氣平衡罐，塔釜采出含有碳四組分的富吸收劑，用泵送至脫碳四塔中上部； 脫碳四塔將富吸收劑分離為塔頂?shù)南到y(tǒng)主產(chǎn)品異丁烯和塔釜液貧吸收劑，塔釜液一部分作為循環(huán)吸收劑分別與進(jìn)入脫碳四塔的解吸塔塔釜液及進(jìn)入解吸塔的富氣平衡罐液相換熱，之后冷卻與新鮮吸收劑一起送入吸收塔塔頂。
7.采用如權(quán)利要求1 6之任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)吸收分離異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣的方法，其特征在于: 采用所述吸收劑，對(duì)異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣進(jìn)行吸收和解吸，將其分離為碳四組分和碳三及更輕組分，從而得到系統(tǒng)主產(chǎn)品異丁烯。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣壓縮升壓至0.3-2.0MPa,并冷卻至36-60°C ； 所述吸收塔的操作壓力為0.2-1.9MPa，塔頂溫度為38-60°C，塔釜溫度為40_80°C ； 所述富氣平衡罐的操作壓力為0.2-1.9MPa，操作溫度為40-95°C ； 所述解吸塔的操作壓力為0.3-2.2MPa，塔頂溫度為40_95°C，塔釜溫度為100-200°C ；所述脫碳四塔的操作壓力為0.3-2.0MPa,塔頂溫度為39-50 °C，塔釜溫度為100-200℃。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于: 自所述吸收塔中上部引出一股物料經(jīng)冷卻至36-60°C回流到吸收塔。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于: 所述富氣平衡罐頂氣相經(jīng)冷卻至36-60°C后，送至吸收塔釜。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于: 所述脫碳四塔塔釜的一部分貧吸收劑經(jīng)過換熱及冷卻至36-60°C后，與新鮮吸收劑混合，返回吸收塔頂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種吸收分離異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣的系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括吸收塔、解吸塔和脫碳四塔，其中在吸收塔及解吸塔之間設(shè)置有富氣平衡罐；異丁烷脫氫制異丁烯反應(yīng)產(chǎn)品氣在吸收塔經(jīng)吸收劑吸收碳四組分，吸收塔塔釜液和解吸塔塔頂氣在富氣平衡罐混合，氣液分相后，氣相經(jīng)冷卻后進(jìn)入吸收塔塔釜；液相用泵送至解吸塔頂，并通過解吸塔解吸后脫除碳三組分及更輕組分，解吸塔頂氣相送至富氣平衡罐，解吸塔塔釜液送至脫碳四塔，脫碳四塔塔頂?shù)玫较到y(tǒng)主產(chǎn)品異丁烯；所述吸收劑為碳五至碳九組分中的一種或其中兩種以上組分的混合物。本發(fā)明的系統(tǒng)及方法不使用低溫冷劑，可不設(shè)置冷凍機(jī)組，降低能耗，節(jié)省設(shè)備投資。且不會(huì)降低產(chǎn)品收率及純度。
文檔編號(hào)C07C7/11GK103159583SQ20111041279
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者時(shí)海濤, 王鑫泉, 高聳 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化工程建設(shè)有限公司