專利名稱：高純度戊烷差壓熱耦合節(jié)能工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輕烴的精餾分離工藝，尤其涉及到一種適合高純度戊烷及系列發(fā)泡劑 分離的節(jié)能精餾方法。
背景技術(shù)：
戊烷產(chǎn)品用途廣泛。它因臭氧消耗潛值(ODP)為零、溫室效應很小、無毒、對環(huán)境 影響極小而作為可發(fā)性聚苯乙烯及聚氨酯泡沫體系的發(fā)泡劑，用于無氟冰箱、冰柜、冷庫及 管線的保溫等領(lǐng)域。依客戶對發(fā)泡的不同要求，可對戊烷三種異構(gòu)體的組分及含量進行調(diào)整。正異戊 烷發(fā)泡劑就有11種常見配比。例如，用戊烷混合物作EPS的發(fā)泡劑時，EPS的牌號不同，正 戊烷和異戊烷的比例也不同，通常正戊烷與異戊烷比為3 1。以戊烷作為發(fā)泡劑生產(chǎn)聚苯 乙烯泡沫塑料，它具有發(fā)泡效率高，發(fā)氣量大，發(fā)泡劑利用率高，塑料硬度適中、易成型、更 適宜于制作電器、易碎商品的包裝殼等特點。每生產(chǎn)1噸產(chǎn)品約需戊烷發(fā)泡劑100kg。以異 戊烷純品與環(huán)戊烷按一定比例(混合比例從46到37等)混合而成的環(huán)異戊烷生產(chǎn) 聚氨酯泡沫塑料，具有聚氨酯泡沫密度較低、成本較低等特點，故在電氣行業(yè)得到了越來越 多的應用。純度高于98%的環(huán)戊烷產(chǎn)品作為聚氨酯發(fā)泡劑而獲得的發(fā)泡材料具有良好的自 由密度、熱傳導系數(shù)和壓縮強度等性能。分離輕烴原料以生產(chǎn)高純度戊烷系列產(chǎn)品是高能耗的工業(yè)，如何優(yōu)化工藝流程， 降低能耗是實現(xiàn)節(jié)能減排的關(guān)鍵。對于輕烴分離裝置有多個精餾塔的特點，若其中有兩個 塔的能耗較其它塔的能耗大很多，且這兩個塔的能耗相差不大。此時，考慮將其中一個塔的 操作壓力適當提高一些(加壓塔)，將另一個塔的操作壓力適當降低一些(減壓塔)，使得 加壓塔的塔頂冷凝液的溫度和減壓塔塔釜再沸氣相的溫度之差達到最小傳熱溫差以上，并 且使得塔頂冷凝放出的熱量和減壓塔塔釜再沸所需熱量盡量偶合匹配。這樣，即可用加壓 塔塔頂蒸汽放出的熱量來加熱減壓塔塔釜的液相，大幅度的節(jié)省了熱量。通過對流程優(yōu)化，得到較好的工藝流程及優(yōu)化的工藝參數(shù)，為工程設(shè)計和工業(yè)實 踐提供指導，以達到降低投資和降低操作費用、提高經(jīng)濟效益的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備高純度戊烷及戊烷系列發(fā)泡劑節(jié)能工藝，以達到 回收低位熱量及降低整個裝置的能耗。本發(fā)明的目采用下述技術(shù)方案來實現(xiàn)一種制備高純度戊烷差壓熱耦合節(jié)能工藝，包括脫重塔、脫輕塔、戊烷分離塔、換 熱器和輔助換熱器(輔助冷凝器)設(shè)備將其脫重塔和戊烷分離塔中一個塔的操作壓力 適當提高，該塔稱為加壓塔，將另一個塔的操作壓力適當降低，該塔稱為減壓塔，使得加壓 塔的塔頂冷凝液的溫度和減壓塔塔釜再沸氣相的溫度之差達到最小傳熱溫差以上，并且使 得加壓塔塔頂冷凝放出的熱量和減壓塔塔釜再沸所需的熱量偶合匹配，即用加壓塔塔頂蒸汽放出的熱量來加熱減壓塔塔釜的液相，利用該兩股物料的匹配換熱從而實現(xiàn)兩塔的熱耦 合，并利用輔助換熱器或輔助再沸器實現(xiàn)整個精餾過程能耗的完全匹配，實現(xiàn)節(jié)能的目標。本發(fā)明的方案中，將常規(guī)的脫重塔壓力適當提高，將戊烷分離塔壓力適當降低，使 得兩塔換熱的溫差能夠大于最小傳熱溫差，以滿足換熱需要。本發(fā)明的方案中，所述的輔助換熱器需匹配換熱器的不足的能耗。本發(fā)明的方案中，在戊烷分離塔的中上部位置增加一股側(cè)線用以采出部分混合戊 烷作為發(fā)泡劑。本發(fā)明的工藝流程(參見圖1、2)，包括有脫重塔1、換熱器2、輔助換熱器(輔助冷 凝器)3、脫輕塔5、戊烷分離塔6、第一分配器4、第二分配器7。脫重塔1塔頂?shù)纳仙羝? 進入換熱器2的熱端，經(jīng)換熱后的塔頂?shù)奈锪献兂刹糠掷淠夯蛘唢柡鸵后w10，其進入輔 助換熱器3，經(jīng)過3進一步冷凝之后的物料變成了飽和液體11 ；經(jīng)戊烷分離塔6精餾后塔釜 的液體18進入第二分配器7被分成19和20兩股，19進入換熱器2的冷端，換熱后的蒸汽 21回到戊烷分離塔6的塔釜作為再沸蒸汽；另外，根據(jù)用戶的要求，可在戊烷分離塔6上增 加側(cè)線22，作為任意比例混合的戊烷發(fā)泡劑產(chǎn)品。本發(fā)明的特點在于脫重塔和戊烷分離塔的能耗較其它塔的能耗大很多，而這兩個塔的能耗相差不 大。此時，考慮將其中一個塔的操作壓力適當提高一些(加壓塔)，將另一個塔的操作壓力 適當降低一些(減壓塔)，使得加壓塔的塔頂冷凝液的溫度和減壓塔塔釜再沸氣相的溫度 之差達到最小傳熱溫差以上，并且使得加壓塔塔頂冷凝放出的熱量和減壓塔塔釜再沸所需 的熱量盡量偶合匹配。這樣，即可用加壓塔塔頂蒸汽放出的熱量來加熱減壓塔塔釜的液相， 利用該兩股物料的匹配換熱從而實現(xiàn)兩塔的熱耦合，并利用輔助換熱器或/和輔助再沸器 實現(xiàn)整個精餾過程能耗的完全匹配，實現(xiàn)節(jié)能的目標。與現(xiàn)有工藝相比，本發(fā)明的獨特之處在于將汽油分餾塔頂采出的裂解氣直接進 行壓縮、分離和換熱；省去了急冷水塔。本發(fā)明的明顯優(yōu)點在于[1]將脫重塔冷凝器和戊烷分離塔再沸器進行耦合，降低了低溫熱源消耗，節(jié)省了 設(shè)備投資。[2]與常規(guī)流程相比，戊烷分離塔除可生產(chǎn)高純度戊烷產(chǎn)品，亦可按用戶要求生產(chǎn) 一定比例的戊烷發(fā)泡劑產(chǎn)品。


圖1是生產(chǎn)高純度戊烷差壓熱耦合節(jié)能工藝流程示意2是生產(chǎn)高純度戊烷及系列發(fā)泡劑的差壓熱耦合節(jié)能工藝流程示意中1脫重塔；2換熱器；3輔助換熱器；4第一分配器；5脫輕塔；6戊烷分離塔； 7第二分配器；8輕烴進料；9脫重塔頂蒸汽；10脫重塔頂蒸汽主換熱后；11脫重塔頂蒸汽經(jīng) 輔助換熱后；12脫重塔頂回流；13、14脫輕塔進料；15脫輕塔頂產(chǎn)品；16戊烷分離塔進料； 17戊烷分離塔頂異戊烷產(chǎn)品；18戊烷分離塔底液相；19戊烷分離塔底產(chǎn)品進再沸器(主換 熱器)；20戊烷分離塔塔底正戊烷產(chǎn)品；21戊烷分離塔塔底氣相返回；22所需比例戊烷發(fā) 泡劑。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例具體地說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于附圖和實施例。由于要將脫重塔和戊烷分離塔進行差壓熱耦合(或差壓熱集成)，所以要把原流 程中脫重塔塔頂?shù)娜魅サ?，把戊烷分離塔塔釜的再沸器去掉，用一個換熱器代替這兩 者。因為實際過程中能量很難完全匹配，所以常會設(shè)置輔助的冷凝器或者再沸器。對于本 例而言，在上述換熱器2之后加入了輔助換熱器3。圖1為優(yōu)選的生產(chǎn)高純度戊烷差壓熱耦合節(jié)能工藝流程示意圖。圖中，輕烴原料 8經(jīng)換熱網(wǎng)絡換熱后進入脫重塔1的中部，經(jīng)脫重塔分離后塔頂?shù)纳仙羝?進入換熱器2 的熱端，換熱后的塔頂?shù)奈锪献兂刹糠掷淠夯蛘唢柡鸵后w10，其進入輔助換熱器(輔助 冷凝器)3，經(jīng)過3進一步冷凝之后的物料變成了飽和液體11，進入第一分配器4被分成12 和13兩股，12作為回流液進到脫重塔1的頂部，13經(jīng)泵加壓處理后作為脫輕塔5的進料 14。經(jīng)脫輕塔5精餾后塔頂流股15為碳四等輕組分，脫輕塔5塔釜流股16作為戊烷分離 塔6的進料。經(jīng)戊烷分離塔6精餾后的塔釜液體18進入第二分配器7被分成19和20兩 股，20作為塔釜采出——正戊烷產(chǎn)品，19進入換熱器2的冷端，經(jīng)換熱后的蒸汽21作為戊 烷分離塔6的再沸蒸汽回到塔釜。圖2為按用戶要求生產(chǎn)一定比例的混合戊烷發(fā)泡劑工藝流程示意圖，與圖1不同 之處在于在戊烷分離塔6上增加側(cè)線22，可不定時采出任意比例混合的戊烷發(fā)泡劑產(chǎn)品。按圖1工藝流程，脫重塔操作壓力提高到380kPa，戊烷分離塔操作壓力維持在 160kPa,脫輕塔操作壓力不變。將脫重塔塔頂冷凝器和戊烷分離塔塔底再沸器進行差壓熱 耦合后，分離系統(tǒng)的能耗情況和換熱器、輔助換熱器的能耗情況分別示于表1和表2中。表1換熱器溫度和換熱量情況
權(quán)利要求
一種制備高純度戊烷差壓熱耦合節(jié)能工藝，該工藝包括脫重塔(1)、脫輕塔(5)、戊烷分離塔(6)、換熱器(2)和輔助換熱器(3)設(shè)備將其脫重塔和戊烷分離塔中一個塔的操作壓力適當提高，該塔稱為加壓塔，將另一個塔的操作壓力適當降低，該塔稱為減壓塔，使得加壓塔的塔頂冷凝液的溫度和減壓塔塔釜再沸氣相的溫度之差達到最小傳熱溫差以上，并且使得加壓塔塔頂冷凝放出的熱量和減壓塔塔釜再沸所需的熱量偶合匹配，即用加壓塔塔頂蒸汽放出的熱量來加熱減壓塔塔釜的液相，利用這兩股物料的匹配換熱從而實現(xiàn)兩塔的熱耦合，并利用輔助換熱器或輔助再沸器實現(xiàn)整個精餾過程能耗的完全匹配，實現(xiàn)節(jié)能。
2.如權(quán)利要求1所述的制備高純度戊烷差壓熱耦合節(jié)能工藝，其特征是將常規(guī)的脫 重塔(1)壓力適當提高，將戊烷分離塔(6)壓力適當降低，使得兩塔換熱的溫差能夠大于最 小傳熱溫差，以滿足換熱需要。
3.如權(quán)利要求1所述的制備高純度戊烷差壓熱耦合節(jié)能工藝，其特征是所述的輔助 換熱器(3)需匹配換熱器(2)的不足的能耗。
4.如權(quán)利要求1所述的制備高純度戊烷差壓熱耦合節(jié)能工藝，其特征是在戊烷分離 塔(6)的中上部位置增加一股側(cè)線用以采出部分混合戊烷作為發(fā)泡劑。
全文摘要
一種制備高純度戊烷差壓熱耦合節(jié)能工藝，該工藝將脫重塔和戊烷分離塔中一個塔的操作壓力適當提高(加壓塔)，將另一個塔的操作壓力適當降低(減壓塔)，使得加壓塔的塔頂冷凝液的溫度和減壓塔塔釜再沸氣相的溫度之差達到最小傳熱溫差以上，用加壓塔塔頂蒸汽放出的熱量來加熱減壓塔塔釜的液相，利用該兩股物料的匹配換熱從而實現(xiàn)兩塔的熱耦合，并利用輔助換熱器實現(xiàn)整個精餾過程能耗的完全匹配，實現(xiàn)節(jié)能的目標。本發(fā)明在戊烷分離塔的中上部位置增加一股側(cè)線用以采出部分混合戊烷作為發(fā)泡劑。本發(fā)明的優(yōu)點與利用純的正、異戊烷調(diào)和而成的混合戊烷發(fā)泡劑的方法相比，可以節(jié)省大量的能耗，且操作彈性較高。
文檔編號C07C9/14GK101935264SQ20101025336
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月14日
發(fā)明者夏崢嶸, 張敬, 李國麟, 李文英, 王玉林, 陳潔, 馬斐 申請人:中國海洋石油總公司;中海油能源發(fā)展股份有限公司;中海油能源發(fā)展股份有限公司石化分公司