丙烯与丙烷的分离装置的制作方法

本实用新型涉及一种分离装置，具体涉及一种丙烯与丙烷的分离装置。

背景技术：

丙烯是化工过程中用途十分广泛的中间物，能用于生产三大合成材料。丙烯主要来源于石油精炼所得的副产品，常常与氢气、乙烯、乙烷和丙烷等混合在一起。随着丙烯的需求不断上升以及催化剂研究在选择性及收率上的突破，由价格低廉的丙烷脱氢制丙烯得到了推广。目前，已实现工业化的丙烷脱氢制丙烯技术有：UOP公司的Oleflex工艺、Lummus公司的Catofin工艺等。丙烷脱氢制丙烯工艺的流程一般为：丙烷脱氢制丙烯、产品气深冷分离、产品精制，其中，较轻组分如氢气、乙烷和乙烯等采用深冷分离及常规精馏都能较好分离，而丙烯与丙烷却很难分离。

丙烯-丙烷属于近沸点二元物系，即为两种沸点相接近的物质组成的混合物，此类物系在常压下相对挥发度接近于1，采用传统的单塔精馏分离此类混合物需要消耗大量的能量。专利“CN 201710356699.9”公开了一种采用普通精馏的方式分离丙烷和丙烯的方法，精馏塔分为上下两塔，塔盘数共180块，回流比为25-29。上述方法存在的优点是投资少、操作稳定，缺点是塔顶冷凝器和塔底再沸器耗能大。

萃取精馏是利用被分离物质在萃取剂中不同的溶解度差异进行分离，以解决沸点接近和恒沸物体系的分离过程分离困难的问题。“CN 201420522712.5”、“CN 201520046945.7”是采用二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、糠醛或乙腈溶液为萃取剂，通过形成三元体系，增加丙烷和丙烯的相对挥发度，以减少了精馏塔的理论塔板数，上述专利存在的缺点是这些萃取剂在使用过程中容易产生二次污染；“CN 201310701140.7”提出了一种以长链烷烃为萃取剂分离丙烷和丙烯的方法，但是长链烷烃对增加丙烷和丙烯的相对挥发度的贡献有限。

热耦合精馏是指将精馏中需要加热和冷却的物质进行换热，以达到节省能耗的目的。“CN20 1220285659.2”利用中温热水为驱动热源，把溴化锂吸收式热泵应用于气体分流装置，以丙烯丙烷之间产生热交换，以充分利用余热资源，该技术存在的缺点是操作性差，此外，投资大、溴化锂易结晶等问题进一步限制了该技术的推广应用。“CN 201420237447.6”提供一种丙烷与丙烯分离的精馏装置，该技术的缺点是进料组分的轻微变化都会导致装置波动，装置操作稳定性差，只适用于在稳定工况下运行。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种丙烯与丙烷的分离装置，有较强的操作稳定性，能够实现丙烷与丙烯的精确分离，能耗小、易操作、无二次污染。

本实用新型所述的丙烯与丙烷的分离装置，包括分离塔，在分离塔的一侧设有进料管线，分离塔下部连接再沸器，分离塔底部设有塔底馏出线，分离塔塔顶通过塔顶馏出线连接缓冲罐，缓冲罐顶部通过缓冲罐顶线连接热泵压缩机，热泵压缩机出口分为一级压缩气出口和二级压缩气出口，一级压缩气出口通过一级压缩线进入再沸器进行热交换后回流至分离塔，一级压缩气出口还通过管线连接塔顶馏出线，二级压缩气出口通过二级压缩线连接缓冲罐，缓冲罐底部通过缓冲罐底线分别连接分离塔和丙烯采出线。

其中：

二级压缩线上设有冷凝器。

缓冲罐底线上设有回流泵。

塔底馏出线上设有塔底馏出泵。

分离塔为板式塔，包括提馏段和精馏段，塔板数为160-190块，其中提馏段塔板数为50-90块，精馏段塔板数为90-120块。

再沸器为釜式、水平热虹吸式或立式热虹吸式中的一种。

热泵压缩机为轴流式或离心式。采用高压蒸汽驱动，为等熵二级压缩。

冷凝器为浮头式、固定管板式、U型弯式或板翅式中的一种。

本实用新型尤其适用含以下重量百分数组分的原料：丙烷含量50-80.wt％；丙烯含量20-50wt.％。

丙烷丙烯原料经过进料管线进入分离塔，在再沸器的热驱动及回流液的作用下，气液两相在塔板上逆流接触进行传质传热，塔底馏出物丙烷组分经过塔底馏出线输送、塔底馏出泵加压后排至界外，塔顶丙烯组分经过塔顶馏出线排至缓冲罐。缓冲罐中气相丙烯经过缓冲罐顶线进入热泵压缩机，热泵压缩机为二级压缩：一级压缩气沿着一级压缩线输送并分为两股，一股作为缓冲罐压力平衡线与塔顶馏出线连接，一股进入再沸器，用于加热塔釜物料，热量交换后作为回流返回分离塔；二级压缩气经过二级压缩线输送、冷凝器降温后进入缓冲罐。缓冲罐塔釜液体经缓冲罐底线输送、回流泵加压后分为两股，一股并入一级压缩线作为回流返回分离塔，一股经过丙烯采出线外排。

优选的工艺条件如下：分离塔塔压600-800KPa，塔顶温度为8-15℃，塔底温度为15-25℃。缓冲罐内为丙烯的气液混合物，罐内压力为600-700Kpa，罐内温度为10-30℃。热泵压缩机的一级压缩出口压力为1.1-1.3MPa，出口温度为40-50℃；二级压缩出口压力为1.5-1.8MPa，出口温度为50-60℃。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型根据丙烯丙烷沸点相近、精馏塔塔顶和塔底温度差距不大的特点，采用塔顶气体再压缩型热泵精馏技术，通过压缩机将塔顶馏出气体压缩升温，用来加热塔釜热源，塔顶冷凝器和塔釜再沸器为一个冷凝器/再沸器组合换热器，从而完成能量的传递，具有能源利用率高的优点。

(2)本实用新型具有较强的操作稳定性：缓冲罐既能起到回流罐的作用，又能为压缩机进料提供缓冲；一级压缩气部分返回回流罐维持塔系压力稳定。当进料流量和进料组成扰动时，能实现稳健的控制，响应速度快。

(3)本实用新型能够实现丙烷与丙烯的精确分离，无二次污染。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图中：1-进料管线，2-分离塔，3-塔顶馏出线，4-缓冲罐，5-缓冲罐顶线，6-热泵压缩机，7-一级压缩线，8-再沸器，9-二级压缩线，10-冷凝器，11-缓冲罐底线，12-回流泵，13-丙烯采出线，14-塔底馏出线，15-塔底馏出泵。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例

一种丙烯与丙烷的分离装置，如图1所示，包括分离塔2，在分离塔2的一侧设有进料管线1，分离塔2下部连接再沸器8，分离塔2底部设有塔底馏出线14，分离塔2塔顶通过塔顶馏出线3连接缓冲罐4，缓冲罐4顶部通过缓冲罐顶线5连接热泵压缩机6，热泵压缩机6出口分为一级压缩气出口和二级压缩气出口，一级压缩气出口通过一级压缩线7进入再沸器8进行热交换后回流至分离塔2，一级压缩气出口还通过管线连接塔顶馏出线3，二级压缩气出口通过二级压缩线9连接缓冲罐4，缓冲罐4底部通过缓冲罐底线11分别连接分离塔2和丙烯采出线13。

二级压缩线9上设有冷凝器10。

缓冲罐底线11上设有回流泵12。

塔底馏出线14上设有塔底馏出泵15。

分离塔2为板式塔，包括提馏段和精馏段，塔板数为160-190块，其中提馏段塔板数为50-90块，精馏段塔板数为90-120块。

再沸器8为釜式、水平热虹吸式或立式热虹吸式中的一种。

热泵压缩机6为轴流式或离心式。

冷凝器10为浮头式、固定管板式、U型弯式或板翅式中的一种。

丙烷丙烯原料经动过进料管线1进入分离塔2，在再沸器8的热驱及回流液的作用下，气液两相在塔板上逆流接触进行传质传热，塔底馏出物丙烷组分经过塔底馏出线14输送、塔底馏出泵15加压后排至界外，塔顶丙烯组分经过塔顶馏出线3排至缓冲罐4。缓冲罐4中气相丙烯经过缓冲罐顶线5进入热泵压缩机6，热泵压缩机6为二级压缩：一级压缩气沿着一级压缩线7输送并分为两股，一股作为缓冲罐4压力平衡线与塔顶馏出线3连接，一股进入再沸器8，用于加热塔釜物料，热量交换后作为回流返回分离塔2；二级压缩气经过二级压缩线9输送、冷凝器10降温后进入缓冲罐4。缓冲罐4塔釜液体经缓冲罐底线11输送、回流泵12加压后分为两股，一股并入一级压缩线7作为回流返回分离塔2，一股经过丙烯采出线13外排。

该实施例进料组成为含以下重量百分数组分的原料：丙烷含量76.8wt.％；丙烯含量22.9wt.％，其他0.3wt.％。丙烯采出线13排出的丙烯纯度为99.5wt.％，塔底馏出线14排出的丙烷纯度为99.7wt.％。