一種丁辛醇尾氣回收裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于尾氣處理領(lǐng)域，具體涉及一種丁辛醇尾氣回收裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 丁辛醇為重要的醇類化工原料，它有三個(gè)重要的品種：正丁醇、異丁醇和辛醇（或 稱2-乙基己醇)。正丁醇主要用于生產(chǎn)丙烯酸丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯等酯類產(chǎn)品。其中 前者用于涂料和粘合劑，后者為PVC的增塑劑。異丁醇的用途部分與正丁醇相同。辛醇也 主要用于生產(chǎn)PVC的增塑劑，除此之外還用來制造丙烯酸辛酯作為涂料和粘合劑。丁辛醇 產(chǎn)品是隨著石油化工、聚氯乙烯塑料工業(yè)、有機(jī)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展及羰基合成技術(shù)的發(fā)展而 迅速發(fā)展起來的。
[0003] 丁辛醇的工業(yè)化生產(chǎn)方法主要有乙醛縮合法、發(fā)酵法、齊格勒法和羰基合成法等。 其中，羰基合成法是應(yīng)用最廣的技術(shù)。羰基合成反應(yīng)主要是指丙烯、合成氣在銠催化劑存在 下生成丁醛的過程。整套裝置排出的尾氣分別來自于羰基合成反應(yīng)器、低壓蒸發(fā)系統(tǒng)、高壓 蒸發(fā)系統(tǒng)、穩(wěn)定系統(tǒng)等部分。
[0004] 現(xiàn)有丁辛醇生產(chǎn)裝置的尾氣排放量很高，如30萬噸/年的丁辛醇裝置產(chǎn)生的尾氣 最高可達(dá)3850kg/hr。丁辛醇尾氣的組分較為復(fù)雜，其包括從氫氣到丁醛等輕重不同的多種 組分，其中丁醛、丙烯和丙烷的含量最高且最有價(jià)值。如果丁辛醇尾氣的各種組分不進(jìn)行分 離，其只能作為低價(jià)值的燃料氣，而將其中的丁醛、丙烯和丙烷等組分分離出來，則可作為 高價(jià)值的化工原料，這種分離過程被稱為回收。其中，丙烯和丙烷作為混合物的產(chǎn)品或直接 出售，或送入精餾塔進(jìn)一步分離。
[0005] 目前，回收丁辛醇尾氣的技術(shù)主要是采用丁醛作為吸收劑，在一定壓力下吸收丙 烯和丙烷組分。這樣丁醛與吸收劑的分離操作即可省略。但丁醛在實(shí)際操作中表現(xiàn)出一定 的腐蝕性，吸收解吸塔需要采用不銹鋼材質(zhì)，投資較大。此外，如果要求吸收法達(dá)到很高的 尾氣回收率(例如90%以上)，那么投資和能耗將增加較大。為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明 的發(fā)明人進(jìn)行了研宄，目的是對(duì)現(xiàn)有的丁辛醇尾氣回收裝置和方法進(jìn)行改進(jìn)，提供一種能 耗更低、能量利用率更高、投資成本更低、過程容易控制的丁辛醇尾氣回收裝置及方法。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種丁辛醇尾氣回收的裝置，即通過降低精餾機(jī)構(gòu)中 脫丁醛塔的塔壓使塔釜溫度降至100°c以下，此時(shí)塔釜釜液可使用低品位的鍋爐熱水加熱， 達(dá)到避免使用中壓蒸汽的目的。
[0008] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述的丁辛醇尾氣回收裝置來回收丁辛醇 尾氣的方法，其包括壓縮步驟、精餾步驟、壓縮步驟、精餾步驟和深冷分離步驟。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種丁辛醇尾氣回收裝置，所述裝置包 括： 壓縮機(jī)構(gòu)1，其用于接收尾氣，并將低壓尾氣中各氣體組分的壓力壓縮至同一壓力等 級(jí)，將高壓尾氣中各氣體組分的壓力透平膨脹至同一壓力等級(jí)； 精餾機(jī)構(gòu)1，其用于接收來自所述壓縮機(jī)構(gòu)1的輸出流，并分別輸出回收的丁醛流和氣 相剩余尾氣流； 壓縮機(jī)構(gòu)2,其用于接收來自所述精餾機(jī)構(gòu)1的氣相剩余尾氣流，并將尾氣中的各氣體 組分進(jìn)行壓縮、冷凝，分別輸出氣液兩相剩余尾氣流； 精餾機(jī)構(gòu)2,其用于接收來自所述壓縮機(jī)構(gòu)2的液相剩余尾氣流，并分別輸出回收的丙 烯丙烷混合流和氣相剩余尾氣流； 深冷機(jī)構(gòu)，其用于接收來自所述壓縮機(jī)構(gòu)2和所述精餾機(jī)構(gòu)2的氣相剩余尾氣流，并分 離其中的不凝性氣體，回收其中的丙烯丙烷。
[0010] 本發(fā)明的裝置在壓縮機(jī)構(gòu)1、精餾機(jī)構(gòu)1、壓縮機(jī)構(gòu)2、精餾機(jī)構(gòu)2和深冷機(jī)構(gòu)五部 分的協(xié)同配合工作下，不僅能夠高效回收尾氣中的丁醛和丙烯丙烷混合物，使得尾氣中丁 醛的回收率大于99%，丙烯丙烷混合物的回收率在95%以上，而且還解決了脫丁醛塔塔釜需 采用中壓蒸汽加熱的問題，大大降低尾氣回收裝置的能耗。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述壓縮機(jī)構(gòu)1包括至少一個(gè)第一壓縮機(jī)和至少 一個(gè)第三換熱器，其用于接收丁辛醇尾氣，并將尾氣中各氣體組分的壓力壓縮到同一等級(jí)。 其中，第三換熱器的作用是通過采用便宜的冷媒介，例如循環(huán)冷卻水，將壓縮后的尾氣冷卻 到盡可能低的溫度，以節(jié)省后續(xù)精餾機(jī)構(gòu)的能耗。由于需要降低精餾機(jī)構(gòu)中脫丁醛塔壓， 因此只需將壓力低于脫丁醛塔塔壓的尾氣進(jìn)行一次壓縮并冷卻后，與其余高壓尾氣混合即 可。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述的高壓尾氣部分來自高壓蒸發(fā)系統(tǒng)和穩(wěn)定系 統(tǒng)，壓力與降壓后的脫丁醛塔壓相當(dāng)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述的高壓尾氣部分來自羧基合成反應(yīng)系統(tǒng)的弛 放氣，壓力較高，可將其絕熱膨脹，使出口壓力與脫丁醛塔塔壓相同，不僅能對(duì)外做功，又可 將獲得的低溫冷量與系統(tǒng)中的高溫氣體換熱，降低能耗。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述壓縮機(jī)構(gòu)1的輸出流的壓力等級(jí)為 0· 22~0· 62MPaA，優(yōu)選 0· 32~0· 52MPaA。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述精餾機(jī)構(gòu)1包括：至少一個(gè)脫丁醛塔，其用于 接收來自所述壓縮機(jī)構(gòu)1的輸出流，并在其塔底輸出回收的丁醛流而塔頂輸出第一料流。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述壓縮機(jī)構(gòu)2包括：至少一個(gè)第二壓縮機(jī)，其與 脫丁醛塔的塔頂相連，用于加壓第一料流，并輸出壓力較高的第二料流；至少一個(gè)第一換熱 器，其與第二壓縮機(jī)出口相連，用于冷卻第二料流，并輸出溫度低于第二料流的露點(diǎn)溫度的 含有氣液混合物的第三料流；至少一個(gè)第一氣液分離器，其用于接收第三料流以進(jìn)行氣液 分離，并在液相出口輸出第四料流而在氣相出口輸出第五料流。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述第一換熱器為管式換熱器或板式換熱器，優(yōu) 選板式換熱器。由于板式換熱器可以同時(shí)進(jìn)行多股料流的換熱，在回收深冷機(jī)構(gòu)的冷量時(shí)， 使用板式換熱器可以顯著減少設(shè)備投資及能量損失。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述精餾機(jī)構(gòu)2包括：至少一個(gè)丙烯丙烷回收塔， 其用于接收第四料流以進(jìn)行丙烯丙烷的回收，并在塔底輸出回收的丙烯丙烷混合流而塔頂 輸出第六料流。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述深冷機(jī)構(gòu)包括：至少一個(gè)第二換熱器，其用于 接收并冷卻來自所述壓縮機(jī)構(gòu)2的第五料流和所述精餾機(jī)構(gòu)2的第六料流，再輸出含有氣 液混合物的第七料流；至少一個(gè)第二氣液分離器，其用于接收第七料流以進(jìn)行氣液分離，并 在液相出口輸出第八料流而氣相出口輸出第九料流；至少一個(gè)節(jié)流閥，其用于等焓膨脹第 八料流，膨脹后的第八料流返回第二換熱器進(jìn)行換熱后輸出的第十料流，其中所述節(jié)流閥 膨脹比為3. 6~7. 1，優(yōu)選4. 1~7. 1 ;至少一個(gè)透平膨脹機(jī)，其用于等熵膨脹第九料流，膨脹后 的第九料流返回第二換熱器進(jìn)行換熱后輸出的第十一料流，其中所述透平膨脹機(jī)的膨脹比 為4. 0~7. 0,優(yōu)選4. 4~7. 0。由此可以獲得足夠的冷量保證深冷機(jī)構(gòu)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0020] 在本發(fā)明中，所述第二換熱器可以是板式換熱器，其作用是將從第二換熱器的第 一入口進(jìn)入的尾氣冷卻到尾氣的露點(diǎn)以下，得到氣液混合物。
[0021] 在本發(fā)明中，所述節(jié)流閥的作用是通過節(jié)流減壓來降低的第八料流的溫度，從而 為第二換熱器提供更多的冷量，節(jié)流之后的第十料流為氣液混合物。
[0022] 在本發(fā)明中，所述透平膨脹機(jī)的作用是通過化工熱力學(xué)中的透平膨脹過程來降低 的第九料流的溫度，從而為第二換熱器提供冷量。
[0023] 在本發(fā)明中，所述第十一料流是包括氫氣、氮?dú)?、一氧化碳、甲烷等組分的不凝性 氣體，一般其組成仍能滿足作為燃料氣的熱值要求。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述深冷機(jī)構(gòu)還包括至少一個(gè)第三氣液分離器， 其用于接收第十料流以進(jìn)行氣液分離，并在液相出口輸出第十二料流而氣相出口輸出第 十三料流；其中，所述第十二料流被送入第一換熱器進(jìn)行換熱，從而將深冷機(jī)構(gòu)的部分冷量 作為第一換熱器的冷源；所述第十三料流則返回壓縮機(jī)構(gòu)進(jìn)行循環(huán)利用。由此顯著提高了 整個(gè)回收裝置的能量利用效率。
[0025] 本發(fā)明的裝置將深冷機(jī)構(gòu)富裕的冷量作為第一換熱器的冷源，顯著提高了整個(gè)回 收裝置的能量利用效率。本發(fā)明的裝置利用高壓尾氣膨脹過程中自身溫度的降低來獲得冷 量，不需要外部冷源來提供冷量，而且尾氣可冷卻到約-65°C。
[0026] 在本發(fā)明的裝置中，為了避免尾氣中的水和二氧化碳?xì)怏w可能會(huì)對(duì)深冷機(jī)構(gòu)有影 響，在進(jìn)入深冷機(jī)構(gòu)之前，本發(fā)明的裝置還可以設(shè)置有脫水塔和/或脫二氧化碳塔。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種利用所述丁辛醇尾氣回收裝置回收丁 辛醇尾氣的方法，其包括如下步驟： 壓縮步驟，接收尾氣，并將尾氣中各氣體組分的壓力統(tǒng)一至相同的等級(jí)； 精餾步驟，回收尾氣中的丁醛； 壓縮步驟，接收并加壓來自精餾機(jī)構(gòu)的氣相剩余尾氣流； 精餾步驟，回收尾氣中的丙烯丙烷混合物； 深冷分離步驟，分離尾氣中的不凝性氣體，并將剩余丙烯丙烷回收再利用。
[0028] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種丁辛醇尾氣回收裝置及方法，其具有以 下突出優(yōu)點(diǎn)：1、壓縮冷凝機(jī)構(gòu)只需經(jīng)過一次壓縮冷卻即可