一种丙烷脱氢制丙烯装置中双效压差热耦合脱丙烷的工艺方法与流程

本发明属于化工传质分离技术领域，尤其是涉及一种轻烃分离系统及工艺。

背景技术：

丙烯是一种重要的石油化学品单体，可用于生产多种聚合物和中间体。随着这些产品市场需求的增加，丙烯的需求量也增加。不同于蒸汽裂解生产乙烯副产丙烯，丙烷脱氢是以生产丙烯为主要目的的工艺，是丙烯生产的一种重要方法。

在丙烷脱氢工艺中从产品富气压缩工序来的压缩富气通过脱乙烷、丙烯精馏、脱丙烷可以得到氢气、轻烃、丙烯产品、丙烷及重组分。传统的脱丙烷工艺由单塔或者双塔并联生产得到分离后的精丙烷，采用上述普通精馏塔分离涉及相变的混合体系，塔顶冷凝器与塔釜再沸器以消耗大量的公用工程介质为代价，满足工艺系统的正常操作。大大的增加了系统的操作费用，不利于高效、节能生产。

针对上述存在的工艺问题，如何通过工艺技术方案的改变来优化丙烷脱氢生产中的脱丙烷分离系统，成为亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种丙烷脱氢生产中的双效差压热耦合脱丙烷工艺，解决了现有技术丙烯精制工段脱丙烷分离体系能耗高的问题。通过对脱丙烷工艺的合理的优化使工艺运行成本显著降低。

本发明的技术方案如下：

根据本发明的一方面，提供一种丙烷脱氢制丙烯装置中双效压差热耦合脱丙烷的工艺方法，该方法包括：将含丙烷的轻烃输送到低压脱丙烷塔，一部分丙烷在低压脱丙烷塔以气态形式从低压脱丙烷塔塔顶作为丙烷产品排出；容纳在低压脱丙烷塔中的含丙烷的轻烃的第一部分从低压脱丙烷塔塔底输送到高压脱丙烷塔，丙烷以气态形式自高压脱丙烷塔塔顶输送到低压脱丙烷塔第一再沸器以作为低压脱丙烷塔第一再沸器的热源；容纳在低压脱丙烷塔中的含丙烷的轻烃的第二部分从低压脱丙烷塔的塔底输送到低压脱丙烷塔第一再沸器从而与来自高压脱丙烷塔的丙烷进行热交换，经热交换的含丙烷的轻烃的第二部分返回到低压脱丙烷塔从而丙烷以气态形式从低压脱丙烷塔塔顶排出，并且经换热后的丙烷输送到丙烷冷凝液罐，冷却后的丙烷的一部分经丙烷高液位槽和高压脱丙烷塔回流泵输送到高压脱丙烷塔塔顶；以及将高温热媒水输送到低压脱丙烷塔第二再沸器以作为低压脱丙烷塔第二再沸器的热源；将容纳在低压脱丙烷塔中的含丙烷的轻烃的第三部分从低压脱丙烷塔的塔底输送到低压脱丙烷塔第二再沸器从而与高温热媒水进行热交换，经热交换的含丙烷的轻烃的第三部分返回到低压脱丙烷塔从而丙烷以气态形式从低压脱丙烷塔塔顶排出。

根据本发明的实施例，所述工艺方法还包括：将冷却后的丙烷的另一部分输送到脱丙烷塔顶回流罐；将从低压脱丙烷塔排出的丙烷经脱丙烷塔复合空冷器输送到脱丙烷塔顶回流罐；将输送到脱丙烷塔顶回流罐中的丙烷一部分经低压脱丙烷塔回流泵排出，并且另一部分输送到低压脱丙烷塔。

根据本发明的实施例，所述工艺方法还包括：将输送到高压脱丙烷塔中的含丙烷的轻烃的一部分从高压脱丙烷塔塔底输送到高压脱丙烷塔底再沸器，并且与作为高压脱丙烷塔底再沸器的热源的低压蒸汽进行热交换后返回高压脱丙烷塔。

根据本发明的实施例，所述工艺方法还包括：利用低温热媒水与一段富气压缩机、二段富气压缩机和三段富气压缩机出口产品富气换热，从而得到所述高温热媒水，并且将高温热媒水疏送到低压脱丙烷塔第二再沸器，从而作为低压脱丙烷塔第二再沸器的热源。

根据本发明的实施例，所述工艺方法还包括：将从丙烯精馏塔底来的含丙烷的轻烃和丙烷原料罐来的原料丙烷输送到低压脱丙烷塔。

根据本发明的实施例，所述低压脱丙烷塔的理论塔板数为38层，塔顶采出的温度为43℃、压力为1480kpa、回流比为0.5，塔底采出温度为45.5℃，压力为1510kpa；所述高压脱丙烷塔的理论塔板数为38层，塔顶采出的温度为57.7℃、压力为2030kpa、回流比为1，塔底采出温度为115℃，压力为2080kpa。

根据本发明的实施例，所述含丙烷的轻烃组成为：丙烯含量0.47wt％，丙烷含量98.58wt％，重组分杂质0.95wt％；原料丙烷组成为：轻烃组分含量0.11wt％，丙烷含量94.5wt％，重组分杂质5.39wt％。

根据本发明的实施例，所述低压脱丙烷塔塔顶采出的丙烷气相物料中丙烷含量为99wt％，所述低压脱丙烷塔塔底采出的含丙烷轻烃中丙烷含量为94.2wt％；高压脱丙烷塔塔顶采出的丙烷气相物料中丙烷含量为99wt％。

根据本发明的实施例，将50℃的低温热媒水进入一段富气压缩机出口冷却器加热至70℃，50℃的低温热媒水进入二段富气压缩机出口冷却器加热至70℃，50℃的低温热媒水进入三段富气压缩机出口冷却器加热至70℃，经过加热的高温热媒水汇合后进入低压脱丙烷塔第二再沸器，并且换热冷却至50℃后分为三条支路分别返回至一段富气压缩机出口冷却器、二段富气压缩机出口冷却器和三段富气压缩机出口冷却器。

根据本发明的另一方面，提供一种丙烷脱氢制丙烯装置中双效压差热耦合脱丙烷的工艺方法，所述工艺方法包括低压脱丙烷塔、高压脱丙烷塔、一段富气压缩机、二段富气压缩机和三段富气压缩机，所述低压脱丙烷塔的塔底设置至少两台再沸器、高压脱丙烷塔的塔底设置有至少一台再沸器，所述低压脱丙烷塔的塔顶气相出口与脱丙烷塔复合空冷器相连，脱丙烷塔复合空冷器与脱丙烷塔回流罐相连，脱丙烷塔回流罐与低压脱丙烷塔回流泵进口相连，低压脱丙烷塔回流泵出口分出两条支路，一条与低压脱丙烷塔回流口相连，另一条作为精丙烷采出后去深冷单元，低压脱丙烷塔塔底采出口与所述高压脱丙烷塔的进料口连接；所述高压脱丙烷塔塔顶气相出口与低压脱丙烷塔第一再沸器相连；所述低压脱丙烷塔第一再沸器与丙烷冷凝液罐相连，所述丙烷冷凝液罐分出两条支路，一支与丙烷高液位槽相连，丙烷高液位槽与高压脱丙烷塔回流泵进口连接，高压脱丙烷塔回流泵出口与高压脱丙烷塔回流口相连；另一支与脱丙烷塔回流罐相连；所述一段富气压缩机出口与一段富气压缩机出口冷却器热端进口连接，一段富气压缩机出口冷却器热端出口与二段富气压缩机进口连接，二段富气压缩机出口与二段富气压缩冷却器热端进口连接，二段富气压缩冷却器热端出口与三段富气压缩机进口连接，三段富气压缩机出口与三段富气压缩冷却器热端进口连接；所述低压脱丙烷塔第二再沸器热出口分出三条支路，第一条与一段富气压缩冷却器冷进口连接，第二条与二段富气压缩冷却器冷进口连接，第三条与三段富气压缩冷却器冷进口连接；一段富气压缩冷却器冷出口，二段富气压缩冷却器冷出口，三段富气压缩冷却器冷出口三条支路合并为一路，与低压脱丙烷塔第二再沸器热进口连接。

根据本发明的另一方面，提供一种丙烷脱氢制丙烯装置脱丙烷塔双效压差热耦合脱丙烷工艺，该工艺包括依次连接的低压脱丙烷塔系统、高压脱丙烷塔系统、循环热媒水系统，所述的低压脱丙烷系统包括低压脱丙塔、脱丙烷塔复合空冷器、脱丙烷塔顶回流罐、低压脱丙烷塔回流泵、低压脱丙烷塔第一再沸器、低压脱丙烷塔第二再沸器，所述的高压脱丙烷系统包括高压脱丙烷塔、丙烷冷凝液罐、丙烷高液位槽、高压脱丙烷塔回流泵、高压脱丙烷塔再沸器，所述的循环热媒水系统包括一段富气压缩机出口冷却器、二段富气压缩机出口冷却器、三段富气压缩机出口冷却器。

所述低压脱丙烷塔顶管线与脱丙烷塔复合空冷器相连，复合空冷器的另一端依次通过脱丙烷塔顶回流罐、低压脱丙烷塔回流泵后与低压脱丙烷塔顶的回流口相连。低压脱丙烷塔底部连接低压脱丙烷塔第一、第二再沸器。低压脱丙烷塔底通过管线与高压脱丙烷塔相连。

所述的高压脱丙烷塔塔顶管线与低压脱丙烷塔底再沸器相连，低压脱丙烷塔底再沸器另一端与丙烷冷凝液罐相连，丙烷冷凝液罐另一端管线分为两支，一支与脱丙烷塔顶回流罐连接，另一支依次通过丙烷高液位槽、高压脱丙烷塔回流泵与高压脱丙烷塔顶回流口连接。

所述的循环热媒水系统是一循环回路，在此系统中与低压脱丙烷塔底第二再沸器相连的低温热媒水管线分为三支，分别与一段富气压缩机出口冷却器、二段富气压缩机出口冷却器、三段富气压缩机出口冷却器连接，一段富气压缩机出口冷却器、二段富气压缩机出口冷却器、三段富气压缩机出口冷却器的另一端的三条管汇合成一支再与低压脱丙烷塔底第二再沸器的另一端相连。

相对于现有技术，本发明创造所述的丙烷脱氢制丙烯装置脱丙烷塔双效压差热耦合工艺具有以下优势：

1、本发明所述的脱丙烷塔双效压差热耦合工艺中在低压脱丙烷塔底增加了低压脱丙烷塔第二再沸器，并在富气压缩机出口增加冷却器，充分利用热媒水循环系统回收了上游富气压缩机出口压缩富气的热量，避免了热量浪费，减少了后续循环水的消耗量。

2、所述的低压脱丙烷塔与高压脱丙烷塔之间进行热耦合，极大地降低了蒸汽量的消耗，能够为企业节省蒸汽消耗从而减少生产成本，为企业产生经济效益。

综上所述，丙烷脱氢制丙烯装置脱丙烷塔双效压差热耦合工艺方法，具有节约能源，降低能耗，减少循环水消耗的特点，因此具有较大的实施价值和经济效益。

附图说明

图1为丙烷脱氢制丙烯装置脱丙烷塔双效压差热耦合工艺流程图。

附图标号：1-低压脱丙烷塔；2-脱丙烷塔复合空冷器；3-脱丙烷塔顶回流罐；4-低压脱丙烷塔顶回流泵；5-低压脱丙烷塔底泵；6-低压脱丙烷塔第一再沸器；7-低压脱丙烷塔第二再沸器；8-丙烷冷凝液罐；9-丙烷高位槽；10-高压脱丙烷塔顶回流泵；11-高压脱丙烷塔；12-高压脱丙烷塔底再沸器；13-一段富气压缩机；14-一段富气压缩机出口冷却器；15-二段富气压缩机；16-二段富气压缩机出口冷却器；17-三段富气压缩机；18-三段富气压缩机出口冷却器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图所示，一种丙烷脱氢生产中的双效差压热耦合脱丙烷工艺，首先从丙烯精馏塔底来的循环丙烷和丙烷原料罐来的原料丙烷分别进入低压脱丙烷塔1中下部，低压脱丙烷塔1操作压力1480kpa，塔顶温度43℃，塔底温度45.5℃，低压脱丙烷塔1塔顶气通过管道送至脱丙烷塔复合空冷器2冷却到40℃，冷却下来的液体利用管道流到脱丙烷塔顶回流罐3，脱丙烷塔顶回流罐3收集来的液体经管道送至低压脱丙烷塔回流泵4，液体经过低压脱丙烷塔回流泵4加压后一部分送回低压脱丙烷塔1顶部，一部分作为丙烷产品送至深冷单元。

低压脱丙烷塔1塔底有管道连接低压脱丙烷塔第一再沸器6，低压脱丙烷塔塔底部分液相进入低压脱丙烷塔第一再沸器6加热后返回塔内，低压脱丙烷塔1塔底还有管道连接低压脱丙烷塔第二再沸器7，低压脱丙烷塔塔底部分液相进入低压脱丙烷塔第二再沸器7加热后也返回塔内；低压脱丙烷塔1塔釜通过管道与低压脱丙烷塔底泵5相连，塔釜液体经过低压脱丙烷塔底泵5加压后送至高压脱丙烷塔11中下部。

高压脱丙烷塔11操作压力为：2030kpa，操作温度为57.7℃，塔底温度为115℃；高压脱丙烷塔11塔顶通过管道与低压脱丙烷塔塔底第一再沸器6蒸汽入口相连接，塔顶丙烷蒸汽作为低压脱丙烷塔塔底第一再沸器6的加热热源，为低压脱丙烷塔塔底第一再沸器6提供热量，丙烷凝液通过与低压脱丙烷塔塔底第一再沸器6连接的管道流入丙烷冷凝液罐8，与丙烷冷凝液罐8的出口管道分为两支，一支连接脱丙烷塔顶回流罐3，一部分丙烷通过这支管道流入脱丙烷塔顶回流罐3，与低压脱丙烷塔1塔顶丙烷一起送至深冷单元，另一支通过与设备相连接的管道依次经过丙烷高位槽9，高压脱丙烷塔顶回流泵10，返回高压脱丙烷塔顶，作为塔顶液相回流。

高压脱丙烷塔11塔底有管道连接高压脱丙烷塔再沸器12，塔底一部分液体经管道进入高压脱丙烷塔再沸器12，加热相变后形成的气液返回高压脱丙烷塔11塔底，低压蒸汽作为高压脱丙烷塔再沸器12的热源为高压脱丙烷塔11提供热量。塔釜重组分通过与塔釜连接的管道送至上游的反应单元。

循环热媒水系统是一封闭循环回路：70℃高温热媒水进入低压脱丙烷塔第二再沸器7，为低压脱丙烷塔1提供热量，冷到50℃的低温热媒水从低压脱丙烷塔第二再沸器7出来，分为三支通过连接的管道分别进入一段富气压缩机出口冷却器14、二段富气压缩机出口冷却器16、三段富气压缩机出口冷却器18，三股50℃的低温热媒水通过一段富气压缩机出口冷却器14、二段富气压缩机出口冷却器16、三段富气压缩机出口冷却器18与来自一段富气压缩机13、二段富气压缩机15、三段富气压缩机17出口的高温富气换热，温度升高到70℃，三股70℃的高温热媒水通过三条管道汇合后进入低压脱丙烷塔第二再沸器7。

本发明提出的一种丙烷脱氢制丙烯装置脱丙烷塔双效压差热耦合工艺，已通过实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明的内容、精神和范围内对本文所述的产品和制作方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明的技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明的精神、范围和内容中。