一种萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置；所要解决的技术问题是：针对现有分离丙烷和丙烯的低压精馏法，设备投资和能耗都增加；分离丙烷和丙烯的高压精馏法，需要的更多的理论板数和较大的回流比的技术问题。本实用新型公开了一种萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置，包括脱轻组分塔、脱重组分塔、萃取精馏塔和萃取剂回收塔；优点：本实用新型设备简单、投资少、分离效果好、萃取剂循环使用无二次污染、运行成本低，并且经处理后得到的聚合级纯度的丙烷和丙烯，拥有较好的社会效益，实现了丙烷-丙烯的高效分离。
【专利说明】
一种萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置。
【背景技术】
[0002]轻质烯烃是非常重要的石油化工基础原料。乙烯、丙烯等轻质烯烃与相应的烷烃分离，工业上传统的分离工艺所需设备投资大、能耗高。目前用于烯烃烷烃混合物分离的常规方法是低温蒸馏，由于同碳烯烃、烷烃沸点相近，生产装置需要100个以上的接触单元、要求高达10个数量级的回流比，该法不仅能耗高，而且生产设备昂贵。为了降低能耗，提高分离效率，开发新的烯烃院烃分离工艺具有现实意义，是目前石油化工急需的前沿技术。
[0003]丙烷和丙烯沸点只相差5?6°C，用常规的精馏方法很难分离。在分离丙烷、丙烯混合物时，工业上通常采用的方法主要有低压精馏和高压精馏两种。低压精馏，丙烷和丙烯相对挥发度高，进而减少塔板数和回流比，但要实现塔内有液相出现，塔顶需要较低的温度，一般冷却水显然不能满足，需要专门的冷剂冷凝，因此要增加一套制冷机，导致设备投资和能耗都增加。高压精馏法，塔顶温度高于冷却水温度，可以用普通的冷却水冷却，但是此时丙烷和丙烯相对挥发度低，需要的更多的理论板数和较大的回流比。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是:针对现有分离丙烷和丙烯的低压精馏法，设备投资和能耗都增加；分离丙烷和丙烯的高压精馏法，需要的更多的理论板数和较大的回流比的技术问题。
[0005]本实用新型的设计思想是，采用萃取精馏技术将精馏和萃取耦合在一起，利用萃取剂和丙烷、丙烯在萃取精馏塔的逆流流动，在塔内高效规整填料上，萃取剂的选择性吸收丙烯，实现丙烷和丙烯的高效分离，降低萃取剂回收塔的理论板数和回流比，还能在很大程度上降低能耗，得到纯度更高的丙烯。
[0006]本实用新型的目的是提供一种萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置，使设备投资少、能耗低、分离效率高、萃取剂回收无二次污染、运行成本低，并且经处理后得到的丙烷和丙烯的纯度可以达到聚合级(彡99.6% wt)。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0008]一种萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置，包括脱轻组分塔、脱重组分塔、萃取精馏塔和萃取剂回收塔；
[0009]所述脱轻组分塔的中部设有脱轻组分塔原料进口，脱轻组分塔的顶部设有脱轻组分塔第一出口，脱轻组分塔的底部设有脱轻组分塔第二出口 ；
[0010]所述脱重组分塔的中部设有脱重组分塔原料进口，脱重组分塔的顶部设有脱重组分塔第一出口，脱重组分塔的底部设有脱重组分塔第二出口 ；
[0011 ] 所述萃取精馏塔的上部设有萃取剂进口，萃取精馏塔的顶部设有萃取精馏塔第一出口，萃取精馏塔的下部设有萃取精馏塔原料进口，萃取精馏塔的底部设有萃取精馏塔第二出口 ；
[0012]所述萃取剂回收塔的中部设有萃取剂回收塔原料进口，萃取剂回收塔的顶部设有萃取剂回收塔第一出口，萃取剂回收塔的底部设有萃取剂回收塔第二出口 ；
[0013]所述脱轻组分塔的脱轻组分塔第二出口连接脱重组分塔的脱重组分塔原料进口，脱重组分塔的脱重组分塔第一出口连接萃取精馏塔的萃取精馏塔原料进口，萃取精馏塔的萃取精馏塔第二出口连接萃取剂回收塔的萃取剂回收塔原料进口，萃取剂回收塔的萃取剂回收塔第二出口连接萃取精馏塔的萃取剂进口。
[0014]进一步，所述萃取精馏塔和萃取剂回收塔为填料塔，所述填料塔内的填料为高效规整填料。
[0015]同时本实用新型还公开了一种萃取精馏分离丙烷和丙烯的方法，包括如下步骤:
[0016]1.1、含有Cl?C5组分的烷烃和烯烃的原料气从脱轻组分塔中部的脱轻组分塔原料进口进料；脱轻组分塔顶部的脱轻组分塔第一出口采出含有Cl和C2轻组分的烷烃和烯烃的混合气；脱轻组分塔底部的脱轻组分塔第二出口采出含有C3及C3以上的烷烃和烯烃的混合气；
[0017]1.2、步骤1.1中的C3及C3以上的烷烃和烯烃的混合气由脱重组分塔中部的脱重组分塔原料进口进入到脱重组分塔内；脱重组分塔顶部的脱重组分塔第一出口采出含有C3组分的丙烷和丙烯的混合气；脱重组分塔底部的脱重组分塔第二出口采出含有C4和C5重组分的烷烃和烯烃的混合气；
[0018]1.3、萃取剂由萃取精馏塔上部的萃取剂进口进入萃取精馏塔内，步骤1.2中所述的含有C3组分的丙烷和丙烯的混合气由萃取精馏塔下部的萃取精馏塔原料进口进入到萃取精馏塔内；萃取精馏塔内的萃取剂和含有C3组分的丙烷和丙烯的混合气两者呈逆流接触；萃取剂吸收含有C3组分的丙烷和丙烯的混合气内的丙烯；萃取精馏塔顶部的萃取精馏塔第一出口采出丙烷；萃取精馏塔底部的萃取精馏塔第二出口采出丙烯和萃取剂的混合气;
[0019]1.4、步骤1.3中所述的丙烯和萃取剂的混合气由萃取剂回收塔中部的萃取剂回收塔原料进口进入到萃取剂回收塔内；萃取剂回收塔顶部的萃取剂回收塔第一出口采出丙烯；萃取剂回收塔底部的萃取剂回收塔第二出口采出萃取剂；
[0020]1.5、步骤1.4中的由萃取剂回收塔底部的萃取剂回收塔第二出口采出萃取剂由萃取精馏塔上部的萃取剂进口进入到萃取精馏塔内，循环使用。
[0021]进一步，步骤1.1中所述的原料气来源于催化裂化或炼油厂裂解气或丙烷脱氢过程。上述两种原料气与其他混合气来源相比，丙烯含量在65wt%以上，较高的烯烃含量对萃取精馏过程是有利的，降低萃取精馏的分离难度，进而减少了处理成本，使萃取精馏技术具有更强的竞争力。
[0022]进一步，步骤1.3中所述的萃取剂优先选择为含有水乙腈(ACN)，含水乙腈中水的质量分数为5?40%，其次为二甲基甲酰胺(DMF)、环丁砜、甲乙酮、四氢呋喃(THF)、糠醛、N-甲酰吗啉(NFM)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、2_硝基甲苯中的一种或者两种的混合物。单一溶剂对丙烯的选择性最高能达到5.5，而混合溶剂中两种溶剂之间的协同作用有效的提升对丙烯的选择性，选择性能达到10以上。
[0023]进一步，萃取精馏塔的理论塔板数为30?80，回流比为3?10，操作压力为1.8?2.5MPa。由于丙烷和丙烯的相对挥发度接近于I，传统的高压精馏塔塔板数在150块以上，采用外加萃取剂增加两者挥发度，减少了塔的塔板数，采用较高的操作压力，避免塔顶需要用专用制冷剂的，同时保持合适的回流比，有利于丙烯和丙烷的分离。
[0024]进一步，萃取剂回收塔的理论塔板数为10?40，回流比为I?8，操作压力为I?2MPa。富含丙烯的萃取剂进入装有高效规整填料的萃取剂回收塔，丙烯和萃取剂相对挥发度较高，较容易分离，因此采用较少的理论板数和回流比，以及较低的操作压力，即可在萃取剂回收塔塔顶得到聚合级的丙烯产品。
[0025]进一步，所述步骤1.3中的萃取剂与原料的质量比为2?10。萃取剂进料的增加能够有效促使丙烷和丙烯的分离，但是过高的萃取剂进料会导致后续萃取剂回收塔负荷较高，能耗较大，操作费用增加。因此在取得较大的分离效果的同时，维持合理的处理费用，优先选择萃取剂与原料的质量比为2?10。
[0026]本实用新型中所述的脱轻组分塔，脱重组分塔，萃取精馏塔和萃取剂回收塔均为现有技术中的设备，其具体的结构和工作过程本实用新型不作详细的说明。同时本实用新型中所述的高效规整填料，也为现有技术中所公开的产品，其填料的组成本实用新型也不作详细的说明和限定，采用现有技术中的填料组成均可以。
[0027]本实用新型与现有技术相比，其有益效果是:
[0028]1、本实用新型设备简单、投资少、分离效果好、萃取剂循环使用无二次污染、运行成本低，并且经处理后得到的聚合级纯度的丙烷和丙烯，拥有较好的社会效益，实现了丙烷-丙烯的高效分离。
[0029]2、采用本实用新型方法萃取精馏技术处理原料气，分离提纯后丙烯纯度可以达到99.6%以上，萃取剂通过萃取剂回收塔回收后循环使用无二次污染，设备简单、投资少、分离效果好、能耗低。
[0030]3、采用本实用新型的方法，萃取精馏塔的理论塔板数为60，回流比为5，操作压力为多少1.8MPa，塔顶直接采用冷却水冷却即可，无需采用专用制冷剂。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本实用新型装置的结构示意图。
[0032]其中，I为脱轻组分塔，2为脱重组分塔，3为萃取精馏塔，4为高效规整填料，5为萃取剂回收塔。
【具体实施方式】
[0033]下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
[0034]为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图1和【具体实施方式】做进一步的描述。
[0035]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0036]实施例1
[0037]本实施例中的萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置，包括脱轻组分塔1、脱重组分塔
2、萃取精馏塔3和萃取剂回收塔5 ；
[0038]脱轻组分塔I的中部设有脱轻组分塔原料进口，脱轻组分塔I的顶部设有脱轻组分塔第一出口，脱轻组分塔I的底部设有脱轻组分塔第二出口 ；脱重组分塔2的中部设有脱重组分塔原料进口，脱重组分塔2的顶部设有脱重组分塔第一出口，脱重组分塔2的底部设有脱重组分塔第二出口 ；萃取精馏塔3的上部设有萃取剂进口，萃取精馏塔3的顶部设有萃取精馏塔第一出口，萃取精馏塔3的下部设有萃取精馏塔原料进口，萃取精馏塔3的底部设有萃取精馏塔第二出口 ；萃取剂回收塔5的中部设有萃取剂回收塔原料进口，萃取剂回收塔5的顶部设有萃取剂回收塔第一出口，萃取剂回收塔5的底部设有萃取剂回收塔第二出Π ；
[0039]脱轻组分塔I的脱轻组分塔第二出口连接脱重组分塔2的脱重组分塔原料进口，脱重组分塔2的脱重组分塔第一出口连接萃取精馏塔3的萃取精馏塔原料进口，萃取精馏塔3的萃取精馏塔第二出口连接萃取剂回收塔5的萃取剂回收塔原料进口，萃取剂回收塔5的萃取剂回收塔第二出口连接萃取精馏塔3的萃取剂进口。
[0040]本实施例，为某炼厂的催化裂化原料气特征为C2及以下烷烯烃1.5%，丙烷34%，丙烯为63%，C4以上烷烯烃1.5%。萃取剂为含水15%的乙腈。同时，本实施例中的萃取精馏塔3装设高效规整填料4，理论板数35块，回流比5，操作压力2MPa，萃取剂与原料的质量比为4.5。萃取剂回收塔5内部装设高效规整填料4，理论板数25块，回流比3，操作压力1.6MPa0
[0041]将催化裂化原料气从脱轻组分塔I中部的脱轻组分塔原料进口进入，C2及以下烷烯烃从脱轻组分塔I顶部的脱轻组分塔第一出口采出，C3及以上烷烯烃经脱轻组分塔I底部的脱轻组分塔第二出口流出后，经由脱重组分塔2中部的脱重组分塔原料进口进入脱重组分塔2 ;处理后，C4及以上重组分从丙烷和丙烯中脱除后从脱重组分塔2底部的脱重组分塔第二出口采出，脱重组分塔2顶部的脱重组分塔第一出口采出的丙烷和丙烯直接经由萃取精馏塔3下部的萃取精馏塔原料进口送入萃取精馏塔3中；萃取剂为含水15%的乙腈从萃取精馏塔3上部的萃取剂进口加入，萃取精馏塔3装设高效规整填料4，理论板数35块，回流比5，操作压力2MPa，萃取剂与原料的质量比为4.5，萃取剂进料为第5块板，丙烷和丙烯进料位置为第30块理论板，萃取精馏塔3塔顶采出质量分数为98%的丙烷，富含丙烯的萃取剂则进入萃取剂回收塔5 ;萃取剂回收塔5内部装设高效规整填料4，理论板数25块，回流比3，操作压力1.6MPa，进料位置为第12块板，萃取剂回收塔5塔顶采出质量分数为99.6%的丙烯，萃取剂回收塔5塔底采出的洁净的萃取剂后与新鲜萃取剂混合最为萃取剂进料。
[0042]实施例2
[0043]本实施例中采用的萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置，与实施例1中的相同。
[0044]本实施例，为某炼厂的催化裂化原料气特征为C2及以下烷烯烃1.5%，丙烷34%，丙烯为63%，C4以上烷烯烃1.5%。萃取剂为N-甲酰吗啉(NFM)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)的混合溶剂，两者质量比为4:6。同时，本实施例中的萃取精馏塔3装设高效规整填料4，理论板数30 ±夹，回流比3，操作压力1.8MPa，萃取剂与原料的质量比为2。萃取剂回收塔5内部装设高效规整填料4，理论板数10块，回流比1，操作压力IMPa。
[0045]将催化裂化原料气从脱轻组分塔I中部的脱轻组分塔原料进口进入，C2及以下烷烯烃从脱轻组分塔I顶部的脱轻组分塔第一出口采出，C3及以上烷烯烃经脱轻组分塔I底部的脱轻组分塔第二出口流出后，经由脱重组分塔2中部的脱重组分塔原料进口进入脱重组分塔2 ;处理后，C4及以上重组分从丙烷和丙烯中脱除后从脱重组分塔2底部的脱重组分塔第二出口采出，脱重组分塔2顶部的脱重组分塔第一出口采出的丙烷和丙烯直接经由萃取精馏塔3下部的萃取精馏塔原料进口送入萃取精馏塔3中；萃取剂为N-甲酰吗啉(NFM)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)的混合溶剂，两者质量比为4:6，混合萃取剂从萃取精馏塔3上部加入，萃取精馏塔3装设高效规整填料4，理论板数30块，回流比3，操作压力1.8MPa，萃取剂与原料的质量比为2，萃取剂进料为第5块板，丙烷和丙烯进料位置为第25块理论板，萃取精馏塔3塔顶采出质量分数为95%的丙烷，富含丙烯的萃取剂则进入萃取剂回收塔5 ;萃取剂回收塔5内部装设高效规整填料4，理论板数10块，回流比1，操作压力IMPa，进料位置为第5块板，萃取剂回收塔5塔顶采出质量分数为99%的丙烯，萃取剂回收塔5塔底采出的洁净的萃取剂后与新鲜萃取剂混合最为萃取剂进料。
[0046]实施例3
[0047]本实施例中采用的萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置，与实施例1中的相同。
[0048]本实施例，为某炼厂的催化裂化原料气特征为C2及以下烷烯烃1.5%，丙烷34%，丙烯为63%，C4以上烷烯烃1.5%。萃取剂为N-甲酰吗啉(NFM)和四氢呋喃(THF)的混合溶剂，两者质量比为5:5。同时，本实施例中的萃取精馏塔3装设高效规整填料4，理论板数80 ±夹，回流比10，操作压力2.5MPa，萃取剂与原料的质量比为10。萃取剂回收塔5内部装设高效规整填料4，理论板数40块，回流比8，操作压力2MPa。
[0049]将催化裂化原料气从脱轻组分塔I中部的脱轻组分塔原料进口进入，C2及以下烷烯烃从脱轻组分塔I顶部的脱轻组分塔第一出口采出，C3及以上烷烯烃经脱轻组分塔I底部的脱轻组分塔第二出口流出后，经由脱重组分塔2中部的脱重组分塔原料进口进入脱重组分塔2 ;处理后，C4及以上重组分从丙烷和丙烯中脱除后从脱重组分塔2底部的脱重组分塔第二出口采出，脱重组分塔2顶部的脱重组分塔第一出口采出的丙烷和丙烯直接经由萃取精馏塔3下部的萃取精馏塔原料进口送入萃取精馏塔3中；萃取剂为N-甲酰吗啉(NFM)和四氢呋喃(THF)的混合溶剂，两者质量比为5:5，混合萃取剂从萃取精馏塔3上部加入，萃取精馏塔3装设高效规整填料4，理论板数80块，回流比10，操作压力2.5MPa，萃取剂与原料的质量比为10，萃取剂进料为第10块板，丙烷和丙烯进料位置为第70块理论板，萃取精馏塔3塔顶采出质量分数为98%的丙烷，富含丙烯的萃取剂则进入萃取剂回收塔5 ;萃取剂回收塔5内部装设高效规整填料4，理论板数40块，回流比8，操作压力2MPa，进料位置为第28块板，萃取剂回收塔5塔顶采出质量分数为99.6%的丙烯，萃取剂回收塔5塔底采出的洁净的萃取剂后与新鲜萃取剂混合最为萃取剂进料。
[0050]实施例4
[0051]本实施例中采用的萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置，与实施例1中的相同。
[0052]本实施例，为某炼厂的催化裂化原料气特征为C2及以下烷烯烃1.5%，丙烷34%，丙烯为63%，C4以上烷烯烃1.5%。萃取剂为二甲基甲酰胺(DMF)。同时，本实施例中的萃取精馏塔3装设高效规整填料4，理论板数80块，回流比13，操作压力1.8MPa，萃取剂与原料的质量比为4。萃取剂回收塔5内部装设高效规整填料4，理论板数30 ±夹，回流比0.9，操作压力1.6MPa。
[0053]将催化裂化原料气从脱轻组分塔I中部的脱轻组分塔原料进口进入，C2及以下烷烯烃从脱轻组分塔I顶部的脱轻组分塔第一出口采出，C3及以上烷烯烃经脱轻组分塔I底部的脱轻组分塔第二出口流出后，经由脱重组分塔2中部的脱重组分塔原料进口进入脱重组分塔2 ;处理后，C4及以上重组分从丙烷和丙烯中脱除后从脱重组分塔2底部的脱重组分塔第二出口采出，脱重组分塔2顶部的脱重组分塔第一出口采出的丙烷和丙烯直接经由萃取精馏塔3下部的萃取精馏塔原料进口送入萃取精馏塔3中；萃取剂为二甲基甲酰胺(DMF)，混合萃取剂从萃取精馏塔3上部加入，萃取精馏塔3装设高效规整填料4，理论板数80块，回流比13，操作压力1.8MPa，萃取剂与原料的质量比为4，萃取剂进料为第4块板，丙烷和丙烯进料位置为第60块理论板，萃取精馏塔3塔顶采出质量分数为97%的丙烷，富含丙烯的萃取剂则进入萃取剂回收塔5 ;萃取剂回收塔5内部装设高效规整填料4，理论板数30 ±夹，回流比0.9，操作压力1.6MPa，进料位置为第8块板，萃取剂回收塔5塔顶采出质量分数为99.6%的丙烯，萃取剂回收塔5塔底采出的洁净的萃取剂后与新鲜萃取剂混合最为萃取剂进料。
[0054]如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
【权利要求】
1.一种萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置，其特征在于，包括脱轻组分塔(I)、脱重组分塔(2)、萃取精馏塔(3)和萃取剂回收塔(5)； 所述脱轻组分塔(I)的中部设有脱轻组分塔原料进口，脱轻组分塔(I)的顶部设有脱轻组分塔第一出口，脱轻组分塔(I)的底部设有脱轻组分塔第二出口 ； 所述脱重组分塔(2)的中部设有脱重组分塔原料进口，脱重组分塔(2)的顶部设有脱重组分塔第一出口，脱重组分塔(2)的底部设有脱重组分塔第二出口 ； 所述萃取精馏塔(3)的上部设有萃取剂进口，萃取精馏塔(3)的顶部设有萃取精馏塔第一出口，萃取精馏塔(3)的下部设有萃取精馏塔原料进口，萃取精馏塔(3)的底部设有萃取精馏塔第二出口； 所述萃取剂回收塔(5)的中部设有萃取剂回收塔原料进口，萃取剂回收塔(5)的顶部设有萃取剂回收塔第一出口，萃取剂回收塔(5)的底部设有萃取剂回收塔第二出口 ； 所述脱轻组分塔(I)的脱轻组分塔第二出口连接脱重组分塔(2)的脱重组分塔原料进口，脱重组分塔(2)的脱重组分塔第一出口连接萃取精馏塔(3)的萃取精馏塔原料进口，萃取精馏塔(3)的萃取精馏塔第二出口连接萃取剂回收塔(5)的萃取剂回收塔原料进口，萃取剂回收塔(5)的萃取剂回收塔第二出口连接萃取精馏塔(3)的萃取剂进口。
2.如权利要求1所述的萃取精馏分离丙烷和丙烯的装置，其特征在于，所述萃取精馏塔(3)和萃取剂回收塔(5)为填料塔，所述填料塔内的填料为高效规整填料(4)。
【文档编号】B01D3/40GK204058299SQ201420522712
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】岳昌海, 黄益平, 孙玉玉, 陆晓咏, 徐义明 申请人:中建安装工程有限公司