本实用新型属于异丁烯的制备领域，特别是一种用于叔丁醇脱水制备异丁烯的系统。
背景技术：
异丁烯是一种重要的基本有机化工原料，是合成橡胶的单体之一，其化工利用途径主要包括C4抽余异丁烯的利用和高纯异丁烯加工利用两种，前者主要用于生产甲基叔丁基醚和叔丁醇，后者可用于生产丁基橡胶、聚异丁烯和甲基丙烯酸酯等多种有机化工原料和精细化学品。目前生产高纯度异丁烯的方法主要有甲基叔丁基醚裂解法和叔丁醇脱水法。
甲基叔丁基醚裂解法产品纯度高，装置规模灵活性大，可以根据市场需求生产甲基叔丁醚或异丁烯，但是由于醚化法副反应多，为获得高纯度异丁烯产品，分离精制工艺复杂，流程长，能耗大。叔丁醇脱水法工艺流程简单，反应条件温和，副反应少，分离精制容易，产品质量高，设备投资少。两种工艺相比，生产单位异丁烯产品，叔丁醇脱水法比甲基叔丁基醚裂解法更加经济。
专利CN 104447167 A中公开了利用原料叔丁醇和从异丁烯精馏塔塔釜采出的以叔丁醇和水为主要成份的混合液在汽化提馏塔中汽化分离，从塔顶出来的叔丁醇和水混合蒸汽送入叔丁醇脱水反应系统，反应后得到的异丁烯气体送出。专利CN 101381273 A中公开了将原料叔丁醇连续加入装有超强固体酸催化剂的反应釜，并加热使之沸腾裂解，裂解产生的异丁烯气体与沸腾叔丁醇气体一起流入分离塔进行分离，异丁烯气体从塔顶流出，未反应的叔丁醇在塔顶冷凝部分回流塔内，部分流出返回至反应釜。这两个专利前者关注叔丁醇的气化，后者关注产物异丁烯与叔丁醇的分离，因此都采用了反应釜与塔组合的方式，增加了设备的投入和操作费用；这两个专利所涉及的生产装置是单釜、单塔模式运行，生产能力调节不灵活。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种用于叔丁醇脱水制备异丁烯的系统，该系统可以用叔丁醇脱水制备异丁烯，并且能够根据实际需要灵活选用不同模式。
为实现本实用新型的目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于叔丁醇脱水制备异丁烯的系统，包括第一单元和第二单元；
所述第一单元包括第一冷凝器、第一加热器、第一反应塔、第一再沸器和第一分液罐；所述第二单元包括第二冷凝器、第二加热器、第二反应塔、第二再沸器和第二分液罐；其中，
所述第一冷凝器用于使所述第一反应塔的塔顶产物与待反应的原料叔丁醇换热冷却；
所述第一加热器用于使来自所述第一冷凝器的待反应原料吸热升温；所述第一加热器的底部设有第一输料管线和第二输料管线，所述第一输料管线上设有第一阀门，所述第一输料管线用于将来自所述第一加热器的至少部分待反应原料送入所述第一反应塔；所述第二输料管线上设有第二阀门，所述第二输料管线用于将来自所述第一加热器的至少部分待反应原料送入所述第二反应塔；
所述第一反应塔用于接收来自所述第一输料管线的待反应原料并使其进行脱水反应制备异丁烯；
所述第一再沸器用于使所述第一反应塔的塔底产物加热再沸；
所述第一分液罐用于接收来自所述第一冷凝器的塔顶产物并对其进行气液分离；所述第一分液罐的底部设置有第三输料管线和第四输料管线，所述第三输料管线上设有第三阀门，所述第三输料管线用于将经所述第一分液罐分离出的至少部分液相作为塔顶回流送至所述第一反应塔；所述第四输料管线上设有第四阀门，所述第四输料管线用于将经所述第一分液罐分离出的至少部分液相送至所述第二加热器；
所述第二加热器用于使来自所述第四输料管线的物料吸热升温，以得到升温物料；
所述第二反应塔用于接收来自所述第二加热器的升温物料与来自所述第二输料管线的待反应原料，并使其进行脱水反应制备异丁烯；
所述第二再沸器用于使所述第二反应塔的塔底产物加热再沸；
所述第二冷凝器用于接收来自所述第二反应塔的塔顶产物并对其进行冷凝，以得到冷凝物料；
所述第二分液罐用于对来自所述第二冷凝器的冷凝物料进行气液分离；所述第二分液罐的底部设置有第五输料管线，用于将经所述第二分液罐分离出的至少部分液相作为塔顶回流输入所述第二反应塔中。
优选地，所述第一加热器用于使来自所述第一冷凝器的待反应原料与所述第一反应塔的塔底产物换热升温。
优选地，所述第二加热器用于使来自所述第四输料管线的物料与所述第二反应塔的塔底产物换热升温。
优选地，所述第一反应塔和所述第二反应塔分别包括由下至上的塔板段和填料段，所述塔板段的塔板数为15-35，所述填料段的填料层数为2-8，所述第一反应塔和所述第二反应塔的进料口设置于自所述塔板段的1/2处至所述填料段的顶部。
优选地，所述第一分液罐的顶部出口设置有第一产物输出管线，用于将来自所述第一分液罐的顶部产物输出；所述第二分液罐的顶部出口设置有第二产物输出管线，用于将来自所述第二分液罐的顶部产物输出。
本实用新型的有益效果在于：
(1)本实用新型的用于叔丁醇脱水制备异丁烯的系统，能够根据不同的生产需要，通过控制不同的阀门，实现不同的生产过程；比如，当需要提高叔丁醇的转化率时，打开第一阀门91和第四阀门121，关闭第二阀门101和第三阀门111，使第一单元01和第二单元02串联连接，进而提高叔丁醇的转化率；当需要提高产能时，打开第一阀门91、第二阀门101和第三阀门111，关闭第四阀门121，使第一单元01和第二单元02并联连接，以提高产能；两种模式可根据生产要求自由切换，生产调节空间大，可满足不同的生产需求；而且能够里利用反应后的物料所携带的热量对进料进行加热，同时也达到对反应后的物料进行降温的目的，可减少蒸汽和冷却水的使用，达到节约能源的目的；
(2)通过对第二加热器2’的设置，不仅能够有效利用来自第二反应塔3’的塔底产物(即位于塔底的叔丁醇含量小于2ppm的叔丁醇溶液)所携带的热量对第二反应塔3’的进料(来自所述第四输料管线12的物料)进行加热，同时还能达到对来自第二反应塔3’的塔底产物进行降温的目的，进一步减少了蒸汽和冷却水的使用，达到节约能源的目的；
(3)通过对第一加热器2的设置，能够有效利用来自第一反应塔3的塔底产物(即位于塔底的叔丁醇含量小于2ppm的叔丁醇溶液)所携带的热量对第一反应塔3的进料进行加热，同时达到对第一反应塔3的塔底产物进行降温的目的，进一步减少了蒸汽和冷却水的使用，达到节约能源的目的。
附图说明
图1为本实用新型的用于叔丁醇脱水制备异丁烯的系统在一种实施方式中的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本实用新型的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式仅用于说明本实用新型的内容，并不用于限制本实用新型的保护范围。应用本实用新型的构思对本实用新型进行的简单改变都在本实用新型要求保护的范围内。
如图1所示，本实用新型的用于叔丁醇脱水制备异丁烯的系统，包括第一单元01和第二单元02；
所述第一单元01包括第一冷凝器1、第一加热器2、第一反应塔3、第一再沸器4和第一分液罐5；所述第二单元02包括第二冷凝器1’、第二加热器2’、第二反应塔3’、第二再沸器4’和第二分液罐5’；其中，
所述第一冷凝器1用于使所述第一反应塔3的塔顶产物与待反应的原料叔丁醇换热冷却；
所述第一加热器2用于使来自所述第一冷凝器1的待反应原料吸热升温；所述第一加热器2的底部设有第一输料管线9和第二输料管线10，所述第一输料管线9上设有第一阀门91，所述第一输料管线9用于将来自所述第一加热器2的至少部分待反应原料送入所述第一反应塔3；所述第二输料管线10上设有第二阀门101，所述第二输料管线10用于将来自所述第一加热器2的至少部分待反应原料送入所述第二反应塔3’；
所述第一反应塔3用于接收来自所述第一输料管线9的待反应原料并使其进行脱水反应制备异丁烯；
所述第一再沸器4用于使所述第一反应塔3的塔底产物加热再沸；
所述第一分液罐5用于接收来自所述第一冷凝器1的塔顶产物并对其进行气液分离；所述第一分液罐5的底部设置有第三输料管线11和第四输料管线12，所述第三输料管线11上设有第三阀门111，所述第三输料管线11用于将经所述第一分液罐5分离出的至少部分液相作为塔顶回流送至所述第一反应塔3；所述第四输料管线12上设有第四阀门121，所述第四输料管线12用于将经所述第一分液罐5分离出的至少部分液相送至所述第二加热器2’；
所述第二加热器2’用于使来自所述第四输料管线12的物料吸热升温，以得到升温物料；
所述第二反应塔3’用于接收来自所述第二加热器2’的升温物料与来自所述第二输料管线10的待反应原料，并使其进行脱水反应制备异丁烯；
所述第二再沸器4’用于使所述第二反应塔3’的塔底产物加热再沸；
所述第二冷凝器1’用于接收来自所述第二反应塔3’的塔顶产物并对其进行冷凝，以得到冷凝物料；
所述第二分液罐5’用于对来自所述第二冷凝器1’的冷凝物料进行气液分离；所述第二分液罐5’的底部设置有第五输料管线8，用于将经所述第二分液罐5’分离出的至少部分液相作为塔顶回流输入所述第二反应塔3’中。
本实用新型的用于叔丁醇脱水制备异丁烯的系统，能够根据不同的生产需要，通过控制不同的阀门，实现不同的生产过程；比如，当需要提高叔丁醇的转化率时，打开第一阀门91和第四阀门121，关闭第二阀门101和第三阀门111，使第一单元01和第二单元02串联连接，进而提高叔丁醇的转化率；串联模式下，第一反应塔3和第二反应塔3’的进料中叔丁醇的浓度为94～98wt％，塔顶出料中异丁烯的浓度为60～70wt％；当需要提高产能时，打开第一阀门91、第二阀门101和第三阀门111，关闭第四阀门121，使第一单元01和第二单元02并联连接，以提高产能；并联模式下，第一反应塔3的进料中叔丁醇的浓度为94～98wt％，第二反应塔3’的进料中叔丁醇的浓度为30～40wt％，第一反应塔3的塔顶出料中异丁烯的浓度为60～70wt％，第二反应塔3’的塔顶出料中异丁烯的浓度为55～70wt％；两种模式可根据生产要求自由切换，生产调节空间大，可满足不同的生产需求；而且能够里利用反应后的物料所携带的热量对进料进行加热，同时也达到对反应后的物料进行降温的目的，可减少蒸汽和冷却水的使用，达到节约能源的目的，比如将进料通过第一冷凝器1输入第一加热器2中进行加热，可以利用第一反应塔的塔顶产物所携带的热量对进料进行加热，同时进料也对第一反应塔的塔顶产物起到冷却作用，这就可以同时减少蒸汽和冷却水的使用，节约能源。
在一种实施方式中，第一反应塔3和第二反应塔3’的塔釜温度为140-150℃，比如150℃。
在一种实施方式中，第一反应塔3和第二反应塔3’的进料的进料流量为180-360kmol/hr，比如300kmol/hr。
在一种实施方式中，所述第一加热器2用于使来自所述第一冷凝器1的待反应原料与所述第一反应塔3的塔底产物换热升温，以同时减少蒸汽和冷却水的使用，节约能源。
在一种实施方式中，所述第二加热器2’用于使来自所述第四输料管线12的物料与所述第二反应塔3’的塔底产物换热升温，以同时减少蒸汽和冷却水的使用，节约能源。
在一种实施方式中，所述第一反应塔3和所述第二反应塔3’分别包括由下至上的塔板段和填料段，所述塔板段的塔板数为15-35，所述填料段的填料层数为2-8，所述第一反应塔3和所述第二反应塔3’的进料口设置于自所述塔板段的1/2处至所述填料段的顶部，从而使进料与填料段催化剂充分接触，有利于脱水反应后气液相分离。
在一种实施方式中，所述第一分液罐5的顶部出口设置有第一产物输出管线7，用于将来自所述第一分液罐5的顶部产物输出；所述第二分液罐5’的顶部出口设置有第二产物输出管线7’，用于将来自所述第二分液罐5’的顶部产物输出。
本实用新型所涉及的设备均为本领域的常用设备。
本实用新型的用于叔丁醇脱水制备异丁烯的系统的运行过程如下：
串联模式：
打开第一阀门91和第四阀门121，关闭第二阀门101和第三阀门111，使第一单元01和第二单元02串联连接，进料叔丁醇溶液(浓度为94～98wt％)经第一冷凝器1输入第一加热器2中加热至100℃后，以一定的流量(比如300kmol/hr)经进料口输入第一反应塔3中，进行叔丁醇脱水反应；而反应过程中的塔底产物一部分循环输入第一再沸器4(蒸汽做热源)中进行加热再沸，并重新输入第一反应塔3中以提供热量；另一部分塔底产物输入所述第一加热器2中与来自所述第一冷凝器1的待反应原料换热以降温，同时对来自所述第一冷凝器1的待反应原料升温；而第一反应塔3的塔顶产物(反应后得到的异丁烯混合气体)输入第一冷凝器1中与输入第一冷凝器1中的待反应原料进行换热而降温，同时也对待反应原料加热升温；降温后的塔顶产物输入第一分液罐5中进行气液分离，第一分液罐5的顶部产物(异丁烯混合气)经第一产物输出管线7输出，底部产物(浓度大约为35wt％的叔丁醇溶液)输入第二加热器2’中进行加热至100℃后，以一定的流量(比如300kmol/hr)经进料口输入第二反应塔3’中，进行叔丁醇脱水反应；同样，反应过程中的塔底产物一部分循环输入第二再沸器4’(蒸汽做热源)中进行加热再沸，并重新输入第二反应塔3’中以提供热量；另一部分塔底产物输入所述第二加热器2’中与来自所述第四输料管线12的物料进行换热以降温，同时也对第二反应塔3’的进料进行加热升温；而第二反应塔3’的塔顶产物(反应后得到的异丁烯混合气体)输入第二冷凝器1’中进行降温，降温后的塔顶产物输入第二分液罐5’中进行气液分离，顶部产物(异丁烯混合气)经第二产物输出管线7’输出，底部产物(浓度大约为50wt％的叔丁醇溶液)经第五输料管线8重新输入所述第二反应塔3’中进行叔丁醇脱水反应。
并联模式：
打开第一阀门91、第二阀门101和第三阀门111，关闭第四阀门121，使第一单元01和第二单元02并联连接，进料叔丁醇溶液(浓度为94～98wt％)经第一冷凝器1输入第一加热器2中加热至100℃后，分别以一定的流量(比如300kmol/hr)经进料口输入第一反应塔3和第二反应塔3’中，进行叔丁醇脱水反应；
第一反应塔3中，反应过程中的塔底产物一部分循环输入第一再沸器4(蒸汽做热源)中进行加热再沸，并重新输入第一反应塔3中以提供热量；另一部分塔底产物输入所述第一加热器2中与来自所述第一冷凝器1的待反应原料换热以降温，同时对来自所述第一冷凝器1的待反应原料升温；而第一反应塔3的塔顶产物(反应后得到的异丁烯混合气体)输入第一冷凝器1与待反应原料进行换热以降温，同时也对第一反应塔3的进料进行加热；降温后的塔顶产物输入第一分液罐5中进行气液分离，第一分液罐5的顶部产物(异丁烯混合气)经第一产物输出管线7输出，底部产物(浓度大约为35wt％的叔丁醇溶液)经第三输料管线11重新输入所述第一反应塔3中进行叔丁醇脱水反应；
同样，第二反应塔3’中，反应过程中的塔底产物一部分循环输入第二再沸器4’(蒸汽做热源)中进行加热再沸，并重新输入第二反应塔3’中以提供热量；另一部分塔底产物输入所述第二加热器2’中与与来自所述第四输料管线12的物料进行换热以降温，同时对来自所述第四输料管线12的物料进行加热升温；而第二反应塔3’的塔顶产物(反应后得到的异丁烯混合气体)输入第二冷凝器1’中进行降温，降温后的塔顶产物输入第二分液罐5’中进行气液分离，顶部产物(异丁烯混合气)经第二产物输出管线7’输出，底部产物(浓度大约为35wt％的叔丁醇溶液)经第五输料管线8重新输入所述第二反应塔3’中进行叔丁醇脱水反应。
串联模式下，当按照以下反应条件进行时，叔丁醇的总转化率不小于98wt％。所述串联模式的反应条件为：第一反应塔3和第二反应塔3’的进料口位置为由下至上第25块塔板处，进料流量为300kmol/hr，塔釜温度为150℃；第一反应塔3的进料中叔丁醇浓度为97wt％；第一分液罐5的底部产物(即第二反应塔3’的进料)中叔丁醇浓度为35wt％；第一加热器2和第二加热器2’的热流体的冷流体通道出口温度为100℃。
并联模式下，当按照以下反应条件进行时，叔丁醇的总转化率不小于92wt％，且处理能力是串联模式下的2倍。所述并联模式的反应条件为：第一反应塔3和第二反应塔3’的进料口位置为由下至上第25块塔板处，进料流量为300kmol/hr，塔釜温度为150℃，进料中叔丁醇浓度为97wt％；第一加热器2和第二加热器2’的热流体的冷流体通道出口温度为100℃。