丙烷脱氢副产碳四生产MTBE和1-丁烯的系统 |
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| 申请号 | CN202321995724.5 | 申请日 | 2023-07-27 | 公开(公告)号 | CN220609130U | 公开(公告)日 | 2024-03-19 |
| 申请人 | 山东齐鲁石化工程有限公司; | 发明人 | 任涛; 王磊; 吴丽; | ||||
| 摘要 | 本实用新型公开了一种丙烷脱氢副产 碳 四生产MTBE和1‑丁烯的系统，属于碳三碳四综合利用技术领域。其技术方案为：包括通过管路依次连接的 脱碳 四塔、进料加热炉、脱氢反应器、 蒸汽 发生器 、产品气 压缩机 、脱碳二塔、脱丙烷塔；脱碳二塔与冷箱连通；冷箱与变压 吸附 制氢系统连通，变压吸附制氢系统设置有高纯氢气出口管路一和高纯氢气出口管路二，高纯氢气出口管路二连接有选择加氢反应器、醚化反应器、催化蒸馏塔、催化蒸馏塔 冷凝器 、催化蒸馏塔回流罐、碳四 水 洗塔、脱酸反应器、甲醇回收塔、甲醇回收塔冷凝器、甲醇回收塔回流罐；本实用新型将MTBE、丁烯‑1的生产与丙烷脱氢深度耦合，减少投资降低能耗，提高了原料利用率和经济效益。 | ||||||
| 权利要求 | 1.丙烷脱氢副产碳四生产MTBE和1‑丁烯的系统，其特征在于：包括通过管路依次连接的脱碳四塔(1)、进料加热炉(2)、脱氢反应器(3)、蒸汽发生器(4)、产品气压缩机(6)、脱碳二塔(10)、脱丙烷塔(11)； |
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| 说明书全文 | 丙烷脱氢副产碳四生产MTBE和1‑丁烯的系统技术领域[0001] 本实用新型属于碳三碳四综合利用技术领域，具体涉及一种丙烷脱氢副产碳四生产MTBE和1‑丁烯的系统。 背景技术[0002] 低碳烷烃催化转化制烯烃一直是石油化工领域的研究热点，它将成为新世纪石油化工技术研究开发的重点之一。其中乙烷脱氢制乙烯、丙烷脱氢制丙烯是两个主要的研究方向，相对乙烷脱氢来说，丙烷脱氢技术非常成熟，且效益不错，国内投资热度不减。丙烷脱氢装置产生的副产碳四，但这些副产碳四都被作为燃料烧掉，并没有发挥其该有的价值。基于这种情况需要开发出副产碳四的新的利用途径。 [0003] 甲基叔丁基醚(MTBE)是一种无色透明液体，无毒无腐蚀，具有较高的辛烷值，可以降低汽油尾气的污染。具有十分良好的抗爆炸性能和较好的化学稳定性，是优良的含氧、无铅、低芳烃新配方汽油的优良调和组分。MTBE也是制取聚合级异丁烯的重要原料，还用于甲基丙烯醛和甲基丙烯酸的生产。1‑丁烯是一种重要的化工产品，主要用途是作为LLDPE和HDPE的共聚单体，此外少量用于丙烯三元共聚及聚丁烯。 [0004] 随着中国经济的快速发展和汽车保有量的增加，国内对MTBE的需求日益增加；随着今后几年国内的聚乙烯产业还会不断发展和LLDPE和HDPE的需求增长，高纯度1‑丁烯作为聚乙烯产品的共聚单体，需求量将会随之增大。利用丙烷脱氢副产碳四生产MTBE和1‑丁烯实现了副产碳四的高价值利用，需要开发出相应的生产系统。实用新型内容 [0005] 本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种丙烷脱氢副产碳四生产MTBE和1‑丁烯的系统；本实用新型将MTBE、丁烯‑1的生产与丙烷脱氢深度耦合，充分利用丙烷脱氢副产的碳四原料和氢气原料，以及丙烷脱氢自产蒸汽和余热给MTBE、丁烯‑1作热源，并将MTBE、丁烯‑1的不凝气和重组分给丙烷脱氢作燃料，减少投资降低能耗，提高了原料利用率和经济效益。 [0006] 本实用新型的技术方案为： [0007] 丙烷脱氢副产碳四生产MTBE和1‑丁烯的系统：包括通过管路依次连接的脱碳四塔、进料加热炉、脱氢反应器、蒸汽发生器、产品气压缩机、脱碳二塔、脱丙烷塔；脱碳四塔设置有新鲜丙烷入口、循环丙烷入口和碳四出口，碳四出口连接碳四出口管路，新鲜丙烷入口与新鲜丙烷入口管路连通，脱丙烷塔的塔底设置有连接循环丙烷管路，循环丙烷管路远离脱丙烷塔的一端与脱碳四塔的循环丙烷入口连通；脱丙烷塔的塔顶设置有丙烯产品出口管路；进料加热炉连接有界外燃料气入口管路；蒸汽发生器连接有锅炉水进水管路、蒸汽出气管路；蒸汽发生器和产品气压缩机之间的管路上设置有冷却器；产品气压缩机和脱碳二塔之间的管路上设置有冷箱；产品气压缩机还依次连接有温水冷却器和循环水冷却器，温水冷却器设置有高温水出口管路和低温水入口管路；脱碳二塔通过轻组分出口管路与冷箱连通；冷箱通过烃组分出口管路与界外燃料气入口管路连通；冷箱通过富氢尾气出口管路与变压吸附制氢系统连通，变压吸附制氢系统设置有有高纯氢气出口管路一和高纯氢气出口管路二，高纯氢气出口管路一送出界区，高纯氢气出口管路二通过管路依次连接有选择加氢反应器、醚化反应器、催化蒸馏塔、催化蒸馏塔冷凝器、催化蒸馏塔回流罐、碳四水洗塔、脱酸反应器、甲醇回收塔进料换热器、甲醇回收塔、甲醇回收塔冷凝器、甲醇回收塔回流罐，甲醇回收塔回流罐的出口连接回收甲醇管路；碳四水洗塔顶部出料口通过管路依次连接碳四水洗缓冲罐、第一精馏塔和第二精馏塔；选择加氢反应器的碳四入口与碳四出口管路连通，醚化反应器连接有原料甲醇入口管路；催化蒸馏塔设置有催化蒸馏塔再沸器，催化蒸馏塔再沸器设置有蒸汽输入管路一和凝结水出口管路一；催化蒸馏塔底部设置有MTBE出口管路；甲醇回收塔设置有甲醇回收塔再沸器，甲醇回收塔再沸器设置有蒸汽输入管路二和凝结水出口管路二；甲醇回收塔底部出料口通过管路与碳四水洗塔萃取剂入口连通；催化蒸馏塔回流罐还连接有不凝气输出管路一；第一精馏塔设置有第一精馏塔再沸器，第一精馏塔再沸器设置有高温水输入管路一和低温水出口管路一，第二精馏塔设置有第二精馏塔再沸器，第二精馏塔再沸器设置有高温水输入管路二和低温水出口管路二；第一精馏塔塔顶气相出口通过管路依次连接第一精馏塔冷凝器、第一精馏塔回流罐，第一精馏塔回流罐还连接有不凝气输出管路二和剩余轻碳四输出管路；第二精馏塔塔顶气相出口通过管路依次连接第二精馏塔冷凝器、第一精馏塔回流罐，第一精馏塔回流罐还连接有1‑丁烯输出管路二；第二精馏塔塔底设置有剩余重碳四出口管路。 [0008] 优选地，界外燃料气入口管路还通过管路与剩余轻碳四输出管路和剩余重碳四出口管路连通。 [0009] 优选地，界外燃料气入口管路还通过管路不凝气输出管路一和不凝气输出管路二连通。 [0010] 优选地，蒸汽输入管路一、蒸汽输入管路二均与蒸汽出气管路连通。 [0011] 优选地，高温水输入管路一和高温水输入管路二均与高温水出口管路连通。 [0012] 优选地，凝结水出口管路一、凝结水出口管路二均与低温水入口管路连通。 [0013] 本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果： [0014] 1.本实用新型将MTBE、丁烯‑1的生产与丙烷脱氢深度耦合，充分利用丙烷脱氢副产的碳四原料和氢气原料，以及丙烷脱氢自产蒸汽和余热给MTBE、丁烯‑1作热源，并将MTBE、丁烯‑1的不凝气和重组分给丙烷脱氢作燃料，减少投资降低能耗，提高了原料利用率和经济效益。 [0015] 2.本发明将丙烷脱氢副产的碳四不经冷却直接供料给MTBE单元做原料，即从脫碳四塔塔塔底通过管道直接接入MTBE选择加氢反应器。既节省了丙烷脱氢单元碳四物料冷却的费用，又省去了MTBE单元原料需要预热的麻烦，减少了投资，降低了能耗。 [0016] 3.本发明将产品气压缩机的级间冷却器改用温水作一级降温冷却后再用循环水冷却，大大降低了循环水的用量；用加热后的高温温水给1‑丁烯制备做热源，又降低了1‑丁烯单元的蒸汽消耗，可谓一举两得，降低了整个工艺的能耗； [0017] 4.利用丙烷脱氢自产氢气通过管道直接给MTBE单元的丁二烯选择加氢做原料，节约了管道投资； [0018] 5.利用脱氢反应器自产蒸汽给催化蒸馏塔和甲醇回收塔做热源，节约了管道投资，降低了能耗。 [0019] 6.将1‑丁烯单元第一精馏塔轻组分和第二精馏塔重组分不经冷却直接返回丙烷脱氢单元作燃料，即节省了1‑丁烯单元循环水的用量，又降低了脱氢反应器燃料预热的费用，减少了投资，降低了能耗。 [0020] 7.将催化蒸馏塔、甲醇回收塔、第一精馏塔的塔顶气由排放火炬系统改为返回脱氢反应器丙烷脱氢作燃料，节省了投资，节约了能源。 [0022] 图1是本实用新型的结构示意图一。 [0023] 图2是本实用新型的结构示意图二。 [0024] 图中，1、脱碳四塔；2、进料加热炉；3、脱氢反应器；4、蒸汽发生器；5、冷却器；6、产品气压缩机；7、温水冷却器；8、循环水冷却器；9、冷箱；10、脱碳二塔；11、脱丙烷塔；12、变压吸附制氢系统；13、选择加氢反应器；14、醚化反应器；15、催化蒸馏塔；16、催化蒸馏塔再沸器；17、催化蒸馏塔冷凝器；18、催化蒸馏塔回流罐；19、催化蒸馏塔进料换热器；20、碳四水洗塔；21、脱酸反应器；22、甲醇回收塔；23、甲醇回收塔再沸器；24、甲醇回收塔冷凝器；25、甲醇回收塔回流罐；26、甲醇回收塔进料换热器；27、碳四水洗缓冲罐；28、第一精馏塔；29、第一精馏塔再沸器；30、第一精馏塔冷凝器；31、第一精馏塔回流罐；32、第二精馏塔；33、第二精馏塔再沸器；34、第二精馏塔冷凝器；35、第二精馏塔回流罐；36、新鲜丙烷入口管路；37、新鲜丙烷入口；38、循环丙烷管路；39、循环丙烷入口；40、碳四出口管路；41、碳四入口； 42、轻组分出口管路；43、富氢尾气出口管路；44、高纯氢气出口管路一；45、高纯氢气出口管路二；46、烃组分出口管路；47、界外燃料气入口管路；48、丙烯产品出口管路；49、原料甲醇入口管路；50、MTBE出口管路；51、不凝气输出管路一；52、1‑丁烯输出管路二；53、不凝气输出管路二；54、剩余轻碳四输出管路；55、锅炉水进水管路；56、蒸汽出气管路；57、回收甲醇管路；58、蒸汽输入管路一；59、凝结水出口管路一；60、蒸汽输入管路二；61、凝结水出口管路二；62、高温水输入管路一；63、低温水出口管路一；64、高温水输入管路二；65、低温水出口管路二；66、剩余重碳四出口管路；67、高温水出口管路；68、低温水入口管路；69、碳四水洗塔萃取剂入口。 具体实施方式[0025] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 [0026] 实施例1 [0027] 如图1和2所示，本实施例提供了一种1.丙烷脱氢副产碳四生产MTBE和1‑丁烯的系统，其特征在于：包括通过管路依次连接的脱碳四塔1、进料加热炉2、脱氢反应器3、蒸汽发生器4、产品气压缩机6、脱碳二塔10、脱丙烷塔11； [0028] 脱碳四塔1设置有新鲜丙烷入口37、循环丙烷入口39和碳四出口，碳四出口连接碳四出口管路40，新鲜丙烷入口37与新鲜丙烷入口管路36连通，脱丙烷塔11的塔底设置有连接循环丙烷管路38，循环丙烷管路38远离脱丙烷塔11的一端与脱碳四塔1的循环丙烷入口39连通；脱丙烷塔11的塔顶设置有丙烯产品出口管路48； [0029] 进料加热炉2连接有界外燃料气入口管路47；蒸汽发生器4连接有锅炉水进水管路55、蒸汽出气管路56； [0030] 蒸汽发生器4和产品气压缩机6之间的管路上设置有冷却器5； [0031] 产品气压缩机6和脱碳二塔10之间的管路上设置有冷箱9； [0032] 产品气压缩机6还依次连接有温水冷却器7和循环水冷却器8，温水冷却器7设置有高温水出口管路67和低温水入口管路68； [0033] 脱碳二塔10通过轻组分出口管路42与冷箱9连通；冷箱9通过烃组分出口管路46与界外燃料气入口管路47连通； [0034] 冷箱9通过富氢尾气出口管路43与变压吸附制氢系统(PSA系统)12连通，变压吸附制氢系统12设置有有高纯氢气出口管路一44和高纯氢气出口管路二45，高纯氢气出口管路一44送出界区，高纯氢气出口管路二45通过管路依次连接有选择加氢反应器13、醚化反应器14、催化蒸馏塔15、催化蒸馏塔冷凝器17、催化蒸馏塔回流罐18、碳四水洗塔20、脱酸反应器21、甲醇回收塔进料换热器26、甲醇回收塔22、甲醇回收塔冷凝器24、甲醇回收塔回流罐25，甲醇回收塔回流罐25的出口连接回收甲醇管路57； [0035] 碳四水洗塔20顶部出料口通过管路依次连接碳四水洗缓冲罐27、第一精馏塔28和第二精馏塔32； [0036] 选择加氢反应器13的碳四入口41与碳四出口管路40连通，醚化反应器14连接有原料甲醇入口管路49；催化蒸馏塔15设置有催化蒸馏塔再沸器16，催化蒸馏塔再沸器16设置有蒸汽输入管路一58和凝结水出口管路一59；催化蒸馏塔15底部设置有MTBE出口管路50；甲醇回收塔22设置有甲醇回收塔再沸器23，甲醇回收塔再沸器23设置有蒸汽输入管路二60和凝结水出口管路二61；甲醇回收塔22底部出料口通过管路与碳四水洗塔萃取剂入口69连通；催化蒸馏塔回流罐18还连接有不凝气输出管路一51； [0037] 第一精馏塔28设置有第一精馏塔再沸器29，第一精馏塔再沸器29设置有高温水输入管路一62和低温水出口管路一63，第二精馏塔32设置有第二精馏塔再沸器33，第二精馏塔再沸器33设置有高温水输入管路二64和低温水出口管路二65； [0038] 第一精馏塔28塔顶气相出口通过管路依次连接第一精馏塔冷凝器30、第一精馏塔回流罐31，第一精馏塔回流罐31还连接有不凝气输出管路二53和剩余轻碳四输出管路54； [0039] 第二精馏塔32塔顶气相出口通过管路依次连接第二精馏塔冷凝器34、第一精馏塔回流罐31，第一精馏塔回流罐31还连接有1‑丁烯输出管路二52；第二精馏塔32塔底设置有剩余重碳四出口管路66。 [0040] 界外燃料气入口管路47还通过管路与剩余轻碳四输出管路54和剩余重碳四出口管路66连通；界外燃料气入口管路47还通过管路不凝气输出管路一51和不凝气输出管路二53连通；蒸汽输入管路一58、蒸汽输入管路二60均与蒸汽出气管路5666连通；优选地，高温水输入管路一62和高温水输入管路二64均与高温水出口管路67连通；凝结水出口管路一 59、凝结水出口管路二61均与低温水入口管路68连通。 [0041] 工作过程：来自界区外的新鲜丙烷沿新鲜丙烷入口管路36经新鲜丙烷入口37和循环丙烷沿循环丙烷管路38经循环丙烷入口39进入脱碳四塔1脱除碳四及以上的重组分，脱碳四塔1塔顶得到高纯度的丙烷，碳四及以上的重组分从脱碳四塔1塔底采出通过碳四出口管路40进入选择加氢反应器13的碳四入口41。高纯度的丙烷进入进料加热炉2加热后进入脱氢反应器3，在脱氢反应器3中丙烷发生脱氢反应生成丙烯和氢气，以及其它副反应，副反应产物主要有甲烷、乙烯、乙炔、乙烷、丁烷、丁烯及丁二烯。反应后的高温气体通过蒸汽发生器4利用锅炉水产生蒸汽来降温，产生的蒸汽大部分沿蒸汽出气管路56送出界区，小部分送到再沸器催化蒸馏塔再沸器16和甲醇回收塔再沸器23作为热源；降温后的气体通过冷却器5进一步降温进入产品气压缩机6进行压缩，由于气体压缩会导致升温，因此需要将压缩气体进行机间冷却。冷却采用两种冷媒，低温水和循环水，工艺气体首先进入温水冷却器7进行初步降温，然后再进入循环水冷却器8进行进一步降温，温水与工艺气体进行换热后升温作为第一精馏塔再沸器29和第二精馏塔再沸器33的热源。 [0042] 工艺气体经过循环水冷却器8进一步降温压缩后进入冷箱9，在冷箱9进一步降温冷却，然后进入脱碳二塔10脱除碳二轻组分，从脱碳二塔10塔顶采出的碳二等轻组分沿轻组分出口管路42进入冷箱9。从冷箱9分出的富氢尾气通过富氢尾气出口管路43进入变压吸附制氢系统12，在变压吸附制氢系统12中分出高纯氢气，大部分氢气沿高纯氢气出口管路一44送出界区，少部分氢气沿高纯氢气出口管路二45进入选择加氢反应器13。冷箱9系统分出的烃组分通过烃组分出口管路46进入界外燃料气入口管路47作为燃料气进到进料加热炉2。 [0043] 丙烷、丙烯等重组分从脱碳二塔10塔底采出后进入脱丙烷塔11，产品丙烯从脱丙烷塔11塔顶沿丙烯产品出口管路48采出，丙烷等重组分从脱丙烷塔11塔底沿循环丙烷管路38采出，丙烷需要循环利用，循环丙烷进入脱碳四塔1脱除碳四等重组分。 [0044] 来自丙烷脱氢的碳四经和氢气进入选择加氢反应器13进行选择加氢，加氢除去1,3丁二烯和炔烃，加氢后物流进入醚化反应器14，同时界外甲醇也通过原料甲醇入口管路49引入醚化反应器14，在醚化反应器14中碳四中的异丁烯和甲醇进行醚化反应生成MTBE。 [0045] 醚化反应器14反应后的物料与催化蒸馏塔15塔底部出料在催化蒸馏塔进料换热器19中进行换热，换热升温后后的物料进入催化蒸馏塔15继续反应；催化蒸馏塔15底部出料为产品MTBE，与反应后物料换热后沿MTBE出口管路50直接出界区。催化蒸馏塔15顶部气相物料进入催化蒸馏塔冷凝器17，冷凝后物料进入催化蒸馏塔回流罐18，一部分冷凝物料回流到塔内，一部分采出去碳四水洗塔20塔底，还有一部分不凝气直接沿不凝气输出管路一51进入界外燃料气入口管路47作燃料气。催化蒸馏塔再沸器16的热源为来自蒸汽发生器4产生的蒸汽。萃取剂循环水从碳四水洗塔20上部进入，在碳四水洗塔20内与塔底进入的碳四进料进行液液萃取，萃取剂将碳四中的甲醇萃取出来从碳四水洗塔20底部流出进入脱酸反应器21，碳四水洗塔20顶部出料为含微量甲醇的碳四液相，进入碳四水洗缓冲罐27，然后碳四进入第一精馏塔28。碳四脱除物料中的酸性组分后与甲醇回收塔22底部出料在甲醇回收塔进料换热器26中进行换热，换热升温后后的物料进入甲醇回收塔22中部；甲醇回收塔 22底部出料为含微量甲醇的萃取剂，与高浓度的甲醇物料进行换热后作为碳四水洗塔20的萃取剂循环利用。甲醇回收塔22顶部气相物料经甲醇回收塔冷凝器24大部分冷凝为液相，进入甲醇回收塔回流罐25，甲醇回收塔回流罐25中的不凝气主要为碳三及甲醇，这些可作为燃料气返回到进料加热炉2作燃料气。甲醇回收塔回流罐25中的液相一部分返回甲醇回收塔22作回流，一部分回收甲醇直接沿回收甲醇管路57出界区。甲醇回收塔再沸器23的热源为来自蒸汽发生器4产生的蒸汽。 [0046] 来自上游的碳四在第一精馏塔28和第二精馏塔32进行超细精馏，最终得到高纯度的1‑丁烯，高纯1‑丁烯沿1‑丁烯输出管路二52作为聚合单体送出界区。来自上游的碳四首先进入第一精馏塔28中部，在第一精馏塔28中进行轻重组分分离。大部分第一精馏塔28塔顶气相经第一精馏塔冷凝器30冷凝为液相后进入第一精馏塔回流罐31，第一精馏塔回流罐31中少量的不凝气主要为碳三及异丁烷，这些可作为燃料气沿不凝气输出管路二53返回到进料加热炉2作燃料气。第一精馏塔回流罐31中的液相一部分返回第一精馏塔28作回流，一部分作为燃料沿剩余轻碳四输出管路54返回到进料加热炉2作燃料，第一精馏塔28底部出料接入第二精馏塔32中部。在第二精馏塔32中轻重组分进行分离，第二精馏塔32塔顶气相经第二精馏塔冷凝器34冷凝为液相后进入第二精馏塔回流罐35。第二精馏塔回流罐35中的 1‑丁烯液相一部分返回第二精馏塔32作回流，一部分1‑丁烯作为产品出界区。第二精馏塔 32底部出料作为燃料返回到进料加热炉2作燃料。 |
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