專利名稱：一種用于丙烷或混合烷烴催化脫氫制丙烯中的低溫分離系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于丙烷或混合烷烴催化脫氫制丙烯中的低溫分離系統(tǒng)及方法，主要適用于丙烷或混合烷烴催化脫氫制丙烯工藝流程中在低溫下進行產(chǎn)品分離和保證產(chǎn)品質(zhì)量的低溫分離系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
丙烯主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、環(huán)氧丙烷等化工產(chǎn)品，是僅次于乙烯的一種重要基礎(chǔ)化工原料。目前全球來自蒸汽裂解裝置和催化裂化裝置的丙烯產(chǎn)能逐年下降，其占總產(chǎn)能的比例已經(jīng)從2001年的97%下降到88%左右，未來的比例還將會繼續(xù)降低。然而，丙烷脫氫、烯烴歧化和甲醇制烯烴等以丙烯為產(chǎn)品的裝置產(chǎn)能從2001年的3%上升到10%左右，其中來自丙烷脫氫裝置的丙烯產(chǎn)能占總產(chǎn)能的5%以上，成為全球丙烯的第三大來源。丙烷脫氫制丙烯工藝主要有催化脫氫和氧化脫氫兩種，其中丙烷催化脫氫制丙烯技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化。丙烷催化脫氫制丙烯技術(shù)是在異丁烷脫氫制異丁烯的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。目前工業(yè)化的丙烷催化脫氫工藝均由反應(yīng)、產(chǎn)品壓縮、低溫分離等幾個部分組成，其中低溫分離系統(tǒng)是進行產(chǎn)品分離和保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種流程簡易，能耗低，設(shè)備的投資不大，具有很好經(jīng)濟性能的用于丙烷或混合烷烴催化脫氫制丙烯中的低溫分離系統(tǒng)及方法，它能夠充分利用膨脹機節(jié)流后的冷量，使得流程中的各個換熱器的換熱溫差能夠達到合理數(shù)值。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，本發(fā)明所述的低溫分離系統(tǒng)，它主要由三只換熱器、三只氣液分離罐以及一只透平膨脹壓縮機組成，所述的第一換熱器中布置有兩個冷流通道和一進料通道，其中第一進料經(jīng)過進料通道連接于第一氣液分離罐，該第一氣液分離罐的上端出氣口連接于所述透平膨脹機的膨脹端，該透平膨脹機的膨脹端連接于第二氣液分離罐，第二氣液分離罐的上端出氣口連接于第二換熱器的第一冷源通道，該第一冷源通道后面連接于可分配出三股冷源的第一分配器；第一氣液分離罐和第二氣液分離罐的各自底部相互連通后共接于第三氣液分離罐，第三氣液分離罐的頂部出氣口依次連通第二換熱器和第三換熱器，并作為第二回收氣體的接出通道，第三氣液分離罐的底部出口連接一液體輸送泵后也依次連通第二換熱器和第三換熱器，并作為液體物料的接出通道。
所述分配器之后的第一股冷源連接于第一換熱器的第二冷流通道，第二股冷源與經(jīng)過第三換熱器后的第二進料混接后連通第一換熱器的第一冷流通道，并作為混合物料的接出通道；第三股冷源通過第三換熱器后與第一換熱器的第二冷流通道匯合并接于所述透平膨脹機的壓縮端，通過壓縮端后接出作為第一回收氣體通道?！N利用如上所述低溫分離系統(tǒng)進行丙烷或混合烷烴催化脫氫制丙烯的低溫分離方法，該方法是:第一進料在第一換熱器中與兩股冷流進行熱量交換被冷卻，第一進料出第一換熱器后為氣液兩相流體，然后進入第一氣液分離罐進行氣液分離；從第一氣液分離罐分離出來的氣體經(jīng)過透平膨脹壓縮機的膨脹端膨脹節(jié)流，其中部分氣體被冷凝，然后進入第二氣液分離罐再次進行氣液分離，出第二氣液分離罐的氣相組分作為系統(tǒng)的冷源4，而出第二氣液分離罐的液相組分與第一氣液分離罐分離出的液相組分都通過閥門調(diào)整壓力后一起混合進入第三氣液分離罐；第三氣液分離罐中的氣液兩相經(jīng)過分離，其中氣體組分進入第二換熱器被冷凝，液體組分經(jīng)過液體輸送泵增壓進入第二換熱器也被冷凝，其中第二換熱器的冷流是來自第二氣液分離罐分離出來的氣相，即系統(tǒng)的冷源，冷源經(jīng)過第二換熱器后被復(fù)熱；系統(tǒng)的冷源4出第二換熱器后通過分配器分配為三股流:冷源7，冷源8和冷源9，其中冷源9與來自第二換熱器的兩股熱流(一股氣相熱流，一股液相熱流)一起作為第三換熱器的三股冷流對第二進料進行冷凝，氣相和液相熱流復(fù)熱為常溫后作為回收氣體和液體物料出低溫分離系統(tǒng)供下游工藝使用，第二進料被冷凝后與冷源8按下游工藝所需比例混合，混合后的物料和冷源7在第一換熱器中一起作為冷流對第一進料進行冷凝，復(fù)熱后的混合物料作為低溫分離系統(tǒng)的產(chǎn)出物供下游工藝使用；從第三換熱器和第一換熱器出來的冷源9和冷源2被復(fù)熱為常溫后一同混合進入透平膨脹壓縮機的壓縮端進行壓縮，作為回收氣體供下游工藝使用。本發(fā)明所述的第一進料在第一換熱器中被冷凝到-75 -100°c后成為氣液兩相；從第一氣液分離罐 分離出來的氣體經(jīng)過透平膨脹壓縮機的膨脹端膨脹節(jié)流后，壓力由I 2MPa變?yōu)?.3 0.7MPa，溫度由-75 _100°C變?yōu)?125 _150°C，氣體被部分冷凝；所述第三氣液分離罐中的氣液兩相經(jīng)過分離，其中氣體組分進入第二換熱器被冷凝至-85 -110°C，液體組分經(jīng)過液體輸送泵增壓進入換熱器也被冷凝至-85 -110°C ；所述的冷源經(jīng)過第二換熱器后溫度被復(fù)熱至-85 -110°C ；第二進料溫度被冷凝至-85 -110°C后與冷源按下游工藝所需比例混合。本發(fā)明在滿足丙烷或混合烷烴催化脫氫制丙烯工藝流程的低溫分離系統(tǒng)要求的前提下，具有良好的可操作性，，特別是換熱器設(shè)備在合理的換熱溫差下可以充分發(fā)揮設(shè)備本身優(yōu)良的特性來適應(yīng)多種工況的變化，具有流程簡易，能耗低，設(shè)備的投資不大，具有很好經(jīng)濟性能等特點。


圖1是本發(fā)明所述工藝流程圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的介紹:圖1所示，本發(fā)明所述的低溫分離系統(tǒng)，它主要由三只換熱器、三只氣液分離罐以及一只透平膨脹壓縮機組成，所述的第一換熱器EOl中布置有兩個冷流通道1、2和一進料通道3，其中第一進料Jl經(jīng)過進料通道3連接于第一氣液分離罐V01，該第一氣液分離罐VOl的上端出氣口連接于所述透平膨脹機的膨脹端T01，該透平膨脹機的膨脹端TOl連接于第二氣液分離罐V02，第二氣液分離罐V02的上端出氣口連接于第二換熱器E02的第一冷源通道4，該第一冷源通道4后面連接于可分配出三股冷源的第一分配器Fl ;第一氣液分離罐VOl和第二氣液分離罐V02的各自底部相互連通后共接于第三氣液分離罐V03，第三氣液分離罐V03的頂部出氣口依次連通第二換熱器E02和第三換熱器E03，并作為第二回收氣體H2的接出通道5，第三氣液分離罐V03的底部出口連接一液體輸送泵POl后也依次連通第二換熱器E02和第三換熱器E03，并作為液體物料Y的接出通道6。所述分配器Fl之后的第一股冷源7連接于第一換熱器EOl的第二冷流通道2，第二股冷源8與經(jīng)過第三換熱器E03后的第二進料J2混接后連通第一換熱器EOl的第一冷流通道1，并作為混合物料W的接出通道；第三股冷源9通過第三換熱器E03后與第一換熱器的第二冷流通道2匯合并接于所述透平膨脹機的壓縮端C01，通過壓縮端后接出作為第一回收氣體Hl通道。一種利用如上所述低溫分離系統(tǒng)進行丙烷或混合烷烴催化脫氫制丙烯的低溫分離方法，該方法是:丙烷催化脫氫制丙烯工藝的反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的混合組分(主要包括氫氣，丙烯，丙烷等)在進入低溫分離系統(tǒng)之前，先與低溫分離系統(tǒng)中產(chǎn)生的一股回收氣體混合作為低溫分離系統(tǒng)的第一進料J1，再經(jīng)過壓縮、凈化和過濾單元深度脫除H20、氯化氫、硫化氫進入低溫分離系統(tǒng)。然后，第一進料Jl在換熱器EOl中與兩冷流進行熱量交換。出換熱器EOl的進料部分冷凝成為氣液兩相，在氣液分離罐VOl中進行氣液分離。氣液分離罐VOl分離出來的氣體組分(主要成分為氫氣)作為整個低溫分離系統(tǒng)中的冷量載體，并通過透平膨脹機膨脹節(jié)流產(chǎn)生系統(tǒng)冷量。來自氣液分離罐VOl的氣體經(jīng)過透平膨脹壓縮機的膨脹端TOl膨脹節(jié)流后，溫度壓力產(chǎn)生了變化，使得氣體被部分冷凝，透平膨脹壓縮機TOl的出口處的物流為氣液兩相組分。此時，作為整個低 溫分離系統(tǒng)冷量載體的氣液相進入另一個氣液分離罐V02進行氣液分離。分離出來的氣相組分作為系統(tǒng)的冷源4，而分離出來的液相組分與氣液分離罐VOl分離出的液相組分都通過調(diào)節(jié)閥調(diào)壓一致后一起進入氣液分離罐V03。氣液分離罐V03中的氣液兩相經(jīng)過分離后，氣體組分進入換熱器E02被冷凝，液體組分經(jīng)過液體輸送泵POl加壓進入換熱器E02被冷凝。換熱器E02的冷源來自氣液分離罐V02分離出來的氣相，即系統(tǒng)的冷源。系統(tǒng)的冷源經(jīng)過換熱器E02后通過分配器分配為三股流:冷源7，冷源8和冷源9。其中冷源9與來自換熱器E02的兩股熱流(一股氣相熱流，一股液相熱流)一起作為換熱器E03的三股冷流對第二進料J2 (主要成分為丙烷)進行冷凝，氣相和液相熱流復(fù)熱為常溫后出低溫分離系統(tǒng)供下游工藝使用，第二進料J2被冷卻后與冷源8按一定比例混合(此混合物料作為催化工藝中所需物料)，第二進料J2與冷源8混合后的物料和冷源7在換熱器EOl中一起作為冷流對第一進料Jl進行冷凝。從換熱器E03和換熱器EOl出來冷源9和冷源2被復(fù)熱后一同混合進入透平膨脹壓縮機的壓縮端COl進行壓縮，作為氣體物料供下游工藝使用。實施例:
第一進料Jl在換熱器EOl中與兩冷流進行熱量交換被冷卻。第一進料Jl被冷凝到-75 -100°C溫度后出換熱器EOl為氣液兩相，在氣液分離罐VOl中進行氣液分離。氣液分離罐VOl分離出來的氣體經(jīng)過透平膨脹壓縮機的膨脹端TOl膨脹節(jié)流后壓力由I 2MPa變?yōu)?.3 0.7MPa，溫度由-75 _100°C變?yōu)?125 _150°C，氣體被部分冷凝。然后進入另一氣液分離罐V02進行氣液分離，出氣液分離罐V02后的氣相組分作為系統(tǒng)的冷源，而出氣液分離罐V02的液相組分與氣液分離罐VOl分離出的液相組分都通過閥門調(diào)整壓力后一起混合進入氣液分離罐V03。氣液分離罐V03中的氣液兩相經(jīng)過分離后，氣體組分進入換熱器E02被冷凝至-85 -110°C，液體組分經(jīng)過液體輸送泵POl增壓后進入換熱器E02也被冷凝至-85 -110°C。其中換熱器E02的冷流是來自氣液分離罐V02分離出來的氣相，即系統(tǒng)的冷源4，冷源經(jīng)過換熱器后溫度被復(fù)熱至-85 -110°C。系統(tǒng)的冷源4出換熱器E02后通過分配器分配為三股流:冷源7，冷源8和冷源9。其中冷源9與來自換熱器E02的兩股熱流(一股氣相熱流，一股液相熱流)一起作為換熱器E03的三股冷流對第二進料J2 (主要成分為丙烷)進行冷凝，氣相和液相熱流復(fù)熱為常溫后出低溫分離系統(tǒng)供下游工藝使用，第二進料J2溫度被冷凝至-85 -110°C后與冷源8按一定比例混合(此混合物料作為催化工藝中所需物料)，第二進料J2與冷源8混合后的物料和冷源7在換熱器EOl中一起作為冷流對第一進料Jl進行冷凝。從換熱器E03和換熱器EOl出來冷源9和冷源2被復(fù)熱為常溫后一同混合進入透平膨脹壓縮機的壓縮端COl進行氣體壓縮增壓， 作為氣體物料供下游工藝使用。
權(quán)利要求
1.一種用于丙烷或混合烷烴催化脫氫制丙烯中的低溫分離系統(tǒng)，它主要由三只換熱器、三只氣液分離罐以及一只透平膨脹壓縮機組成，其特征在于:所述的第一換熱器中布置有兩個冷流通道和一進料通道，其中第一進料經(jīng)過進料通道連接于第一氣液分離罐，該第一氣液分離罐的上端出氣口連接于所述透平膨脹機的膨脹端，該透平膨脹機的膨脹端連接于第二氣液分離罐，第二氣液分離罐的上端出氣口連接于第二換熱器的第一冷源通道，該第一冷源通道后面連接于可分配出三股冷源的第一分配器；第一氣液分離罐和第二氣液分離罐的各自底部相互連通后共接于第三氣液分離罐，第三氣液分離罐的頂部出氣口依次連通第二換熱器和第三換熱器，并作為第二回收氣體的接出通道，第三氣液分離罐的底部出口連接一液體輸送泵后也依次連通第二換熱器和第三換熱器，并作為液體物料的接出通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于丙烷或混合烷烴催化脫氫制丙烯中的低溫分離系統(tǒng)，其特征在于:所述分配器之后的第一股冷源連接于第一換熱器的第二冷流通道，第二股冷源與經(jīng)過第三換熱器后的第二進料混接后連通第一換熱器的第一冷流通道，并作為混合物料的接出通道；第三股冷源通過第三換熱器后與第一換熱器的第二冷流通道匯合并接于所述透平膨脹機的壓縮端，通過壓縮端后接出作為第一回收氣體通道。
3.一種利用如權(quán)利要求1或2所述低溫分離系統(tǒng)進行丙烷或混合烷烴催化脫氫制丙烯的低溫分離方法，其特征在于第一進料在第一換熱器中與兩股冷流進行熱量交換被冷卻，第一進料出第一換熱器后為氣液兩相流體，然后進入第一氣液分離罐進行氣液分離；從第一氣液分離罐分離出來的氣體經(jīng)過透平膨脹壓縮機的膨脹端膨脹節(jié)流，其中部分氣體被冷凝，然后進入第二氣液分離罐再次進行氣液分離，出第二氣液分離罐的氣相組分作為系統(tǒng)的冷源(4)，而出第二氣液分離罐的液相組分與第一氣液分離罐分離出的液相組分都通過閥門調(diào)整壓力后一起混合進入第三氣液分離罐； 第三氣液分離罐中的氣液兩相經(jīng)過分離，其中氣體組分進入第二換熱器被冷凝，液體組分經(jīng)過液體輸送泵增壓進入第二換熱器也被冷凝，其中第二換熱器的冷流是來自第二氣液分離罐分離出來的氣相，即系統(tǒng)的冷源，冷源經(jīng)過第二換熱器后被復(fù)熱； 系統(tǒng)的冷源(4)出第二換熱器后通過分配器分配為三股流:冷源(7)，冷源(8)和冷源(9)，其中冷源(9)與來自第二換熱器的兩股熱流(一股氣相熱流，一股液相熱流)一起作為第三換熱器的三股冷流對第二進料進行冷凝，氣相和液相熱流復(fù)熱為常溫后作為回收氣體和液體物料出低溫分離系統(tǒng)供下游工藝使用，第二進料被冷凝后與冷源(8)按下游工藝所需比例混合，混合后的物料和冷源(7)在第一換熱器中一起作為冷流對第一進料進行冷凝，復(fù)熱后的混合物料作為低溫分離系統(tǒng)的產(chǎn)出物供下游工藝使用；從第三換熱器和第一換熱器出來的冷源(9)和冷源(2)被復(fù)熱為常溫后一同混合進入透平膨脹壓縮機的壓縮端進行壓縮，作為回收氣體供下游工藝使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的丙烷或混合烷烴催化脫氫制丙烯的低溫分離方法，其特征在于第一進料在第一換熱器中被冷凝到-75 _100°C后成為氣液兩相； 從第一氣液分離罐分離出來的氣體經(jīng)過透平膨脹壓縮機的膨脹端膨脹節(jié)流后，壓力由I 2MPa變?yōu)?.3 0.7MPa，溫度由-75 _100°C變?yōu)?125 _150°C，氣體被部分冷凝； 所述第三氣液分離罐中的氣液兩相經(jīng)過分離，其中氣體組分進入第二換熱器被冷凝至-85 -110°C，液體組分經(jīng)過液體輸送泵增壓進入換熱器也被冷凝至-85 -110°C ；所述的冷源經(jīng)過第二換熱器后溫度被復(fù)熱至-85 -110°C ；第二進料溫度 被冷凝至-85 -110°C后與冷源按下游工藝所需比例混合。
全文摘要
一種用于丙烷或混合烷烴催化脫氫制丙烯中的低溫分離系統(tǒng)及方法，所述的系統(tǒng)由三只換熱器、三只氣液分離罐以及一只透平膨脹壓縮機組成，其中第一進料經(jīng)過進料通道連接于第一氣液分離罐，第一氣液分離罐連接于透平膨脹機的膨脹端，透平膨脹機的膨脹端連接于第二氣液分離罐，第二氣液分離罐連接于第二換熱器的第一冷源通道，該第一冷源通道后面連接于第一分配器；第一氣液分離罐和第二氣液分離罐的各自底部相互連通后共接于第三氣液分離罐，第三氣液分離罐的頂部依次連通第二換熱器和第三換熱器，第三氣液分離罐的底部出口連接一液體輸送泵后也依次連通第二換熱器和第三換熱器；該方法具有工藝流程簡易，可操作性強，設(shè)備投資小，能耗低等特點。
文檔編號C07C7/00GK103159582SQ20131009103
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者韋小雄, 張淑文, 胡明輝, 邵勇, 范慶虎, 張寬 申請人:杭州杭氧股份有限公司