專(zhuān)利名稱(chēng)：一種碳五萃取精餾的換熱系統(tǒng)及換熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，進(jìn)一步地說(shuō)，是涉及一種碳五萃取精餾的換熱系統(tǒng)及換熱方法。
背景技術(shù)：
在石油裂解制乙烯過(guò)程中副產(chǎn)相當(dāng)多數(shù)量的碳五餾分，碳五餾分富含異戊二烯、間戊二烯和環(huán)戊二烯等雙烯。這些雙烯烴化學(xué)性質(zhì)活潑，是重要的化工原料。由于石油烴類(lèi)裂解的原料、裂解深度及分離程度上的差異，碳五餾分中的雙烯烴含量有所不同，但總量在40 60%中間。因此，分離利用碳五餾分對(duì)于提高乙烯裝置的經(jīng)濟(jì)效益、綜合利用石油資源具有深遠(yuǎn)的意義。裂解碳五餾分由20多種沸點(diǎn)相近，彼此間易形成共沸物的組分組成，從中分離出純度負(fù)荷應(yīng)用要求的雙烯烴難度較高，工藝較為復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)中普遍采用萃取精餾法。常用的選擇性溶劑有二甲基甲酰胺(DMF)和乙腈，如專(zhuān)利JP63101338、JP74019245、US3510405、US3535260等所公開(kāi)的工藝方法。由于萃取劑的沸點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳五烴，其熱焓值較高，如果能將其合理利用，將會(huì)使碳五裝置能耗進(jìn)一步降低。傳統(tǒng)流程采用一套熱水系統(tǒng)進(jìn)行溶劑換熱，但受溫度影響換熱效果有限，同時(shí)本裝置副產(chǎn)的蒸汽凝液副產(chǎn)的熱水過(guò)量，因此，傳統(tǒng)流程的碳五裝置能耗較高，直接影響裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中在能量回收和余熱利用方面的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種碳五萃取精餾的換熱系統(tǒng)及換熱方法，實(shí)現(xiàn)了能量的梯級(jí)回收和利用，在工業(yè)應(yīng)用中具有投資省、能耗低、工藝路線(xiàn)簡(jiǎn)捷等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的之一 是提供一種碳五萃取精餾的換熱系統(tǒng)。包括:第一萃取塔、第一汽提塔、脫重塔、第二萃取塔、第二汽提塔和第三汽提塔，各塔塔釜均設(shè)置有再沸器，第一萃取塔、第二萃取塔和脫重塔分別分為兩段，第一萃取塔下段設(shè)置下段再沸器A，所述下段再沸器A通常設(shè)置在自下段塔釜倒數(shù)第I至10塊板之間任意位置，第一萃取塔上段設(shè)置有溶劑進(jìn)料口，第一萃取塔下段設(shè)置有碳五進(jìn)料口 ；脫重塔分為上下兩段，脫重塔上段設(shè)置上段再沸器A，所述上段再沸器A設(shè)置在自上段塔釜倒數(shù)第I至10塊板之間任意位置；所述第一汽提塔塔釜出口依次連接第一萃取塔下段再沸器A、脫重塔上段再沸器A后，連接第一萃取塔上段溶劑進(jìn)料口 ；也可以第一汽提塔塔釜出口依次連接第一萃取塔下段再沸器A、脫重塔上段再沸器A和一萃溶劑冷卻器A后，連接第一萃取塔上段溶劑進(jìn)料Π ；所述第二萃取塔上段和下段分別設(shè)置上段再沸器B和下段再沸器B，所述上段再沸器B設(shè)置在自上段塔釜倒數(shù)第I至10塊板之間任意位置；所述下段再沸器B設(shè)置在自下段塔釜倒數(shù)第I至10塊板之間任意位置；
第二萃取塔上段設(shè)置有溶劑進(jìn)料口 ；第二萃取塔下段設(shè)置有脫重塔頂物料進(jìn)料Π ；所述第二汽提塔塔釜出口連接第二萃取塔下段再沸器B后，連接第三汽提塔；第三汽提塔塔釜出口依次連接第二萃取塔上段再沸器B、二萃溶劑冷卻器B后，連接第二萃取塔上段溶劑進(jìn)料口。以上所述的第一萃取塔、第二萃取塔和脫重塔分成兩段是以塔板數(shù)來(lái)劃分的，沒(méi)有特別的限定，可優(yōu)選塔板數(shù)平均分成兩段。本發(fā)明的目的之二是提供一種碳五萃取精餾的換熱方法。包括:第一汽提塔塔釜物料經(jīng)第一萃取塔的下段再沸器A和脫重塔的上段再沸器A換熱后，經(jīng)冷卻后或不經(jīng)冷卻，作為溶劑送入第一萃取塔上段；第二汽提塔塔釜物料經(jīng)第二萃取塔下段再沸器B換熱后，送入第三汽提塔上部；第三汽提塔塔釜物料經(jīng)第二萃取塔上段再沸器B換熱后，經(jīng)冷卻，送入第二萃取塔上段溶劑進(jìn)料口。其中，第一萃取塔和第二萃取塔可采用現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)置和工藝條件，本發(fā)明中可優(yōu)選: 所述第一萃取塔總塔板數(shù)為100 200，操作壓力為0.03 0.2MPaG，塔頂溫度為35 60°C，塔釜溫度100 140°C，回流比為I 5，溶劑比為I 10 ;所述第二萃取塔總塔板數(shù)為100 200，操作壓力為0.03 0.2MPaG，塔頂溫度為35 60°C，塔釜溫度100 140°C，回流比為I 5，溶劑比為I 10。所述第一萃取塔和第二萃取塔塔內(nèi)件采用篩板、浮閥或者它們的復(fù)合型式。本發(fā)明中的第一汽提塔、脫重塔、第二汽提塔、第三汽提塔的設(shè)置和工藝條件可采用現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)置和工藝條件。本發(fā)明可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):第一萃取塔分為上下兩段，上段IA的上部設(shè)置萃取溶劑的進(jìn)料口，下段IB上部設(shè)置碳五進(jìn)料管線(xiàn)，下段塔下部設(shè)置下段再沸器A，下段塔釜采出管線(xiàn)與第一汽提塔進(jìn)料管線(xiàn)相連；第一汽提塔塔頂物流經(jīng)冷凝后分兩股，一股送入第一萃取塔塔釜再沸器入口，另一股送入脫重塔下段，第一汽提塔塔釜采出貧溶劑經(jīng)第一萃取塔的下段再沸器A換熱后，接著經(jīng)脫重塔的上段再沸器A換熱，再經(jīng)冷卻器A冷卻后或不經(jīng)冷卻直接作為第一萃取塔的溶劑進(jìn)料與第一萃取塔上段IA相連；由脫重塔上段3A塔頂采出物流經(jīng)冷卻后送入第二萃取塔下段4A上部，塔釜采出物流則送入間戊二烯，雙環(huán)戊二烯處理單元；第二萃取塔分為上下兩段，上段4A的上部設(shè)置貧溶劑進(jìn)料管線(xiàn)，第二萃取塔上段4A塔釜設(shè)置上段再沸器B，下段4B上部設(shè)置碳五進(jìn)料管線(xiàn)，下段4B下部設(shè)置下段再沸器B，下段塔釜采出管線(xiàn)與第二汽提塔進(jìn)料管線(xiàn)相連；第二汽提塔塔頂物流經(jīng)冷凝后分兩股，一股送入第二萃取塔塔釜再沸器入口，另一股采出，第二汽提塔釜采出貧溶劑經(jīng)過(guò)第二萃取塔的下段再沸器B換熱后作為第三汽提塔進(jìn)料；第三汽提塔塔釜采出貧溶劑經(jīng)過(guò)第二萃取塔上段再沸器B換熱后，經(jīng)冷卻器B冷卻后作為第二萃取塔的溶劑進(jìn)料與第二萃取塔上段4A相連。本發(fā)明的換熱方法是:將第一汽提塔釜采出的貧溶劑依次作為第一萃取塔的下段再沸器A、脫重塔是第一萃取塔上段再沸器A的熱源，換熱后再經(jīng)冷卻器A降溫后送入第一萃取塔作為溶劑進(jìn)料循環(huán)使用，或不經(jīng)冷卻器直接送入第一萃取塔作為溶劑進(jìn)料循環(huán)使用，視循環(huán)溶劑經(jīng)脫重塔上段塔釜再沸器換熱后出口溫度而定；由第二汽提塔釜采出的貧溶劑作為第二萃取塔的下段再沸器B熱源換熱后送入第三汽提塔進(jìn)料；第三汽提塔釜采出的貧溶劑作為第二萃取塔的上段再沸器B熱源換熱后經(jīng)冷卻器B降溫后送入第二萃取塔作為溶劑進(jìn)料循環(huán)使用。具體地，由預(yù)處理單元 送來(lái)的碳五物料進(jìn)入第一萃取塔下段上部，該塔分為上下段，總塔板數(shù)100 200，操作壓力為0.03 0.2MPaG，塔頂溫度35 60°C，回流比I 5，溶劑比I 10，塔內(nèi)件采用篩板、浮閥或者它們的復(fù)合型式；第一萃取塔頂蒸出碳五烷烴、單烯烴，塔釜采出碳五雙烯烴，炔烴以及溶劑；第一萃取塔下段(IB)自塔釜倒數(shù)第I至10塊板任意位置設(shè)置下段再沸器A，加熱介質(zhì)為第一汽提塔釜采出的貧溶劑；第一萃取塔釜采出物料送入第一汽提塔進(jìn)行分離，將烴與溶劑分離后，第一汽提塔釜的溶劑經(jīng)第一萃取塔的下段再沸器A和脫重塔的上段再沸器A回收熱量后經(jīng)冷卻器A冷卻至指定溫度后送入第一萃取塔作為溶劑進(jìn)料循環(huán)使用，或不經(jīng)過(guò)冷卻器A直接送入第一萃取塔作為溶劑進(jìn)料循環(huán)使用，視循環(huán)溶劑經(jīng)脫重塔上段塔釜再沸器換熱后出口溫度而定。由脫重塔頂部送來(lái)的碳五物料進(jìn)入第二萃取塔下段上部，該塔分為上下段，總塔板數(shù)100 200，操作壓力為0.03 0.2MPaG，塔頂溫度35 60°C，回流比I 5，溶劑比I 10，塔內(nèi)件可采用篩板、浮閥或者它們的復(fù)合型式；第二萃取塔頂蒸出99%以上的異戊二烯，送去脫輕塔進(jìn)一步處理，塔釜采出碳五雙烯烴，炔烴以及溶劑；第二萃取塔下段4B自塔釜倒數(shù)第I至10塊板任意位置設(shè)置下段再沸器B，加熱介質(zhì)為第二汽提塔釜采出的貧溶劑；第二萃取塔上段4A塔釜設(shè)置上段再沸器B，加熱介質(zhì)為第三汽提塔釜采出的貧溶劑；第二萃取塔釜采出物料送入第二汽提塔進(jìn)行溶劑回收，經(jīng)脫除炔烴后，由第二汽提塔釜采出的貧溶劑作為第二萃取塔的下段再沸器B熱源換熱后送入第三汽提塔進(jìn)料；第三汽提塔釜采出的貧溶劑作為第二萃取塔的上段再沸器B熱源換熱后經(jīng)冷卻器B降溫后送入第二萃取塔作為溶劑進(jìn)料循環(huán)使用。本發(fā)明所用于萃取精餾系統(tǒng)中的溶劑選自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮水溶液和乙腈水溶液中的至少一種。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):①熱溶劑實(shí)現(xiàn)了能量梯級(jí)利用，節(jié)省蒸汽消耗5 10% ；②由于中間再沸器的能量補(bǔ)充，減小了塔尤其是下段的汽液相負(fù)荷，氣相負(fù)荷減小10 30%，液相負(fù)荷減少I(mǎi) 10%，對(duì)于以氣相負(fù)荷為主導(dǎo)的塔，相應(yīng)的縮小了塔徑，節(jié)省了投資。


圖1本發(fā)明的實(shí)施例換熱系統(tǒng)流程示意2對(duì)比例換熱系統(tǒng)流程示意圖附圖標(biāo)記說(shuō)明:1-第一萃取塔(A-上段，B-下段)，2-第一汽提塔，3-脫重塔(A-上段，B-下段)，4-第二萃取塔(A-上段，B-下段)，5-第二汽提塔，6-第三汽提塔，7-第一萃取塔塔釜再沸器，8-第一萃取塔下段再沸器A，9-第一萃取塔上段再沸器A，10- —萃溶劑冷卻器A，11-第一汽提塔再沸器，12-第一汽提塔冷凝器，13-脫重塔再沸器，14-脫重塔冷凝器，15-第二萃取塔塔釜再沸器，16-第二萃取塔下段再沸器B，17-第二萃取塔上段再沸器B，18-二萃溶劑冷卻器B，19-第二汽提塔再沸器，20-第二汽提塔冷凝器，21-第三汽提塔再沸器，22-熱水換熱器
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例:如圖1所示，一種碳五萃取精餾的換熱系統(tǒng)。包括:第一萃取塔1、第一汽提塔2、脫重塔3、第二萃取塔4、第二汽提塔5和第三汽提塔6，各塔塔釜均設(shè)置有再沸器，所述第一萃取塔I分為上下兩段，第一萃取塔下段設(shè)置下段再沸器AS，所述下段再沸器AS設(shè)置在自下段塔釜倒數(shù)第2塊板位置；第一萃取塔I上段設(shè)置有溶劑進(jìn)料口，第一萃取塔I下段設(shè)置有碳五原料進(jìn)料口；脫重塔3分為上下兩段，脫重塔上段設(shè)置上段再沸器A9，所述上段再沸器A9設(shè)置在自上段塔釜倒數(shù)第I塊板位置；第一汽提塔2塔釜出口依次連接下段再沸器AS、上段再沸器A9和冷卻器AlO后，連接第一萃取塔I上段溶劑進(jìn)料口；所述第二萃取塔4分為上下兩段，分別設(shè)置上段再沸器B17和下段再沸器B16 ;所述下段再沸器B16設(shè)置在自下段塔釜倒數(shù)第2塊板位置，所述上段再沸器B17設(shè)置在自上段塔釜倒數(shù)第I塊板位置。第二萃取塔4上段設(shè)置有溶劑進(jìn)料口 ；第二萃取塔4下段設(shè)置有脫重塔頂物料進(jìn)料口 ；所述第二汽提塔5塔釜出口連接下段再沸器B16后，連接第三汽提塔6 ；第三汽提塔6塔釜出口依次連接上段再沸器B17、冷卻器B18后，連接第二萃取塔4上段溶劑進(jìn)料口。進(jìn)行換熱時(shí)，第一汽提塔塔釜物料經(jīng)第一萃取塔的下段再沸器A和脫重塔的上段再沸器A換熱后，經(jīng)冷卻后，作為溶劑送入第一萃取塔上段；第二汽提塔塔釜物料經(jīng)第二萃取塔下段再沸器B換熱后，送入第三汽提塔上部；第三汽提塔塔釜物料經(jīng)第二萃取塔塔上段再沸器B換熱后，經(jīng)冷卻，作為溶劑送入第二萃取塔上段溶劑進(jìn)料口。其中，所述第一萃取塔總塔板數(shù)為149，其中上段77塊板，下段72塊板，上段塔頂操作壓力為0.042MPaG，上段塔頂溫度為45°C，回流比為3.5，下段塔頂操作壓力為0.082MPaG，下段塔頂溫度72°C，下段塔釜溫度110°C，溶劑比為5 (溶劑比定義為溶劑進(jìn)料量與萃取塔碳五進(jìn)料量之比，下同)；所述第二萃取塔總塔板數(shù)為186，其中上段94塊，下段92塊，上段塔頂操作壓力為0.032MPaG，上段塔頂溫度為42°C，回流比為2，下段塔頂操作壓力為0.082MPaG，下段塔頂溫度72°C，下段塔釜溫度120°C，溶劑比為5 ；
所述第一萃取塔和第二萃取塔塔內(nèi)件采用浮閥塔板。對(duì)比例:如圖2所不,一種碳五萃取精懼的換熱系統(tǒng)。包括:第一萃取塔1、第一汽提塔2、脫重塔3、第二萃取塔4、第二汽提塔5和第三汽提塔6，各塔塔釜均設(shè)置有再沸器，所述第一萃取塔I分為上下兩段，第一萃取塔下段設(shè)置下段再沸器AS，所述下段再沸器AS設(shè)置在自塔釜倒數(shù)第2塊板位置；第一萃取塔I上段設(shè)置有溶劑進(jìn)料口，第一萃取塔I下段設(shè)置有原料進(jìn)料口 ；第一汽提塔2塔釜出口依次連接下段再沸器AS、一萃溶劑冷卻器AlO后，連接第一萃取塔I上段溶劑進(jìn)料口；所述脫重塔3分為上下兩段，塔釜只有一個(gè)再沸器13 ；所述第二萃取塔4分為上下兩段，其中只有下段塔釜有一個(gè)再沸器15 ；第二萃取塔4上段設(shè)置有溶劑進(jìn)料口 ；第二萃取塔4下段設(shè)置有脫重塔頂物料進(jìn)料口 ；所述第二汽提塔5塔釜出口連接熱水換熱器22后，連接第三汽提塔6 ；第三汽提塔6塔釜出口連接二萃溶劑冷卻器18后，連接第二萃取塔4上段溶劑進(jìn)料口。進(jìn)行換熱時(shí)，第一汽提塔塔釜物料經(jīng)第一萃取塔的下段再沸器AS換熱后，經(jīng)一萃溶劑冷卻器10冷卻后，作為溶劑送入第一萃取塔上段；第二汽提塔塔釜物料經(jīng)熱水換熱器16換熱后，送入第三汽提塔上部；第三汽提塔塔釜物料經(jīng)經(jīng)二萃溶劑冷卻器18冷卻后，送入第二萃取塔上段溶劑進(jìn)料口。其中，所述第一萃取塔總塔板數(shù)為149，其中上段77塊板，下段72塊板，上段塔頂操作壓力為0.042MPaG，上段塔頂溫度為45°C，回流比為3.5，下段塔頂操作壓力為
0.082MPaG，下段塔頂溫度72°C，下段塔釜溫度110°C，溶劑比為5 (溶劑比定義為溶劑進(jìn)料量與萃取塔碳五進(jìn)料量之比，下同)；所述第二萃取塔總塔板數(shù)為186，其中上段94塊，下段92塊，上端塔頂操作壓力為0.032MPaG，上段塔頂溫度為42°C，回流比為2，下段塔頂操作壓力為0.082MPaG，下段塔頂溫度72°C，下段塔釜溫度120°C，溶劑比為5 ；所述第一萃取塔和第二萃取塔塔內(nèi)件采用浮閥塔板。表I為實(shí)施例和對(duì)比例的能耗對(duì)比。表I
權(quán)利要求
1.一種碳五萃取精餾的換熱系統(tǒng)，包括:第一萃取塔、第一汽提塔、脫重塔、第二萃取塔、第二汽提塔和第三汽提塔，各塔塔釜均設(shè)置有再沸器，第一萃取塔、第二萃取塔和脫重塔分別分為兩段，第一萃取塔下段設(shè)置下段再沸器A，第一萃取塔上段設(shè)置有溶劑進(jìn)料口，第一萃取塔下段設(shè)置有碳五進(jìn)料口 ；其特征在于: 所述脫重塔上段設(shè)置上段再沸器A，所述上段再沸器A設(shè)置在自上段塔釜倒數(shù)第I至10塊板之間任意位置； 所述第一汽提塔塔釜出口依次連接第一萃取塔下段再沸器A、脫重塔上段再沸器A后，連接第一萃取塔上段溶劑進(jìn)料口。
2.如權(quán)利要求1所述的碳五萃取精餾的換熱系統(tǒng)，其特征在于: 所述第一汽提塔塔釜出口依次連接第一萃取塔下段再沸器A、脫重塔上段再沸器A和一萃溶劑冷卻器A后，連接第一萃取塔上段溶劑進(jìn)料口。
3.如權(quán)利要求1所述的碳五萃取精餾的換熱系統(tǒng)，其特征在于: 所述第二萃取塔上段和下段分別設(shè)置上段再沸器B和下段再沸器B ;所述上段再沸器B設(shè)置在自上段塔釜倒數(shù)第I至10塊板之間任意位置；下段再沸器B設(shè)置在自下段塔釜倒數(shù)第I至10塊板之間任意位置； 第二萃取塔上段設(shè)置有溶劑進(jìn)料口 ；第二萃取塔下段設(shè)置有脫重塔頂物料進(jìn)料口 ； 所述第二汽提塔塔釜出口連接第二萃取塔下段再沸器B后，連接第三汽提塔； 第三汽提塔塔釜出口依次連接第二萃取塔上段再沸器B、二萃溶劑冷卻器B后，連接第二萃取塔上段溶劑進(jìn)料口。
4.一種采用如權(quán)利要求1 3之一所述的碳五萃取精餾的換熱系統(tǒng)的換熱方法，包括: 第一汽提塔塔釜物料經(jīng)第一萃取塔的下段再沸器A和脫重塔的上段再沸器A換熱后，送入第一萃取塔上段。
5.如權(quán)利要求4所述的換熱方法，其特征在于: 第一汽提塔塔釜物料經(jīng)第一萃取塔的下段再沸器A和脫重塔的上段再沸器A換熱后，再經(jīng)冷卻后作為溶劑送入第一萃取塔上段。
6.如權(quán)利要求4所述的換熱方法，其特征在于: 第二汽提塔塔釜物料經(jīng)第二萃取塔下段再沸器B換熱后，送入第三汽提塔上部； 第三汽提塔塔釜物料經(jīng)第二萃取塔塔上段再沸器B換熱后，經(jīng)冷卻，送入第二萃取塔上段溶劑進(jìn)料口。
7.如權(quán)利要求4 6之一所述的換熱方法，其特征在于: 所述第一萃取塔總塔板數(shù)為100 200，操作壓力為0.03 0.2MPaG，塔頂溫度為35 60°C，塔釜溫度100 140°C，回流比為I 5，溶劑比為I 10。
8.如權(quán)利要求7所述的換熱方法，其特征在于: 所述第二萃取塔總塔板數(shù)為100 200，操作壓力為0.03 0.2MPaG，塔頂溫度為35 60°C，塔釜溫度100 140°C，回流比為I 5，溶劑比為I 10。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種碳五萃取精餾的換熱系統(tǒng)及換熱方法，系統(tǒng)包括第一萃取塔分為上下兩段，第一萃取塔下段設(shè)置下段再沸器A，脫重塔分為上下兩段，脫重塔上段設(shè)置上段再沸器A，第二萃取塔分為上下兩段，分別設(shè)置上段再沸器B和下段再沸器B。換熱方法包括第一汽提塔塔釜物料經(jīng)下段再沸器A和脫重塔的上段再沸器A換熱后，送入第一萃取塔上段；第二汽提塔塔釜物料經(jīng)下段再沸器B換熱后，送入第三汽提塔上部；第三汽提塔塔釜物料經(jīng)上段再沸器B換熱后，經(jīng)冷卻，送入第二萃取塔上段溶劑進(jìn)料口。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了能量的梯級(jí)回收和利用，在工業(yè)應(yīng)用中具有投資省、能耗低、工藝路線(xiàn)簡(jiǎn)捷等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C11/20GK103183577SQ20111045116
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者馬立國(guó), 利梅, 侯霞暉, 王鑫泉, 劉江峰, 陳鋼 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司