提高丙烷脱氢制丙烯转化率的装置的制作方法

本实用新型涉及化工装置技术领域，尤其是涉及一种提高丙烷脱氢制丙烯转化率的装置。

背景技术：

目前工业上常用的丙烯生产技术包括蒸汽裂解、炼厂气副产、煤制烯烃或甲醇制烯烃以及丙烷脱氢技术。与其他几种加工方式相比，丙烷脱氢技术优势明显。跟传统的炼厂副产和蒸汽裂解工艺相比，工艺流程较短，装置简单、投资和运营成本较低，且产物单一，因此获得的丙烯具有较高的纯度；跟煤制烯烃相比，丙烷脱氢的投资相对较少，且不存在对水资源的依赖，其生产成本主要在于原材料价格，即丙烷的价格。

鉴于该情况，为了降低企业的生产成本，增加利润，提高丙烷脱氢制丙烯的转化率尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供提高丙烷脱氢制丙烯转化率的装置，以降低企业生产成本。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种提高丙烷脱氢制丙烯转化率的装置，包括丙烷反应组件和真空装置，其中，

所述丙烷反应组件包括丙烷气化系统、反应器、预热装置和供气装置，所述丙烷气化系统和所述供气装置与所述反应器相连，所述预热装置能够对所述丙烷气化系统和所述供气装置进行预热处理；

所述反应器与所述真空装置相连，所述真空装置启动时能对所述反应器内部进行抽吸使得所述反应器内部处于真空状态。

所述供气装置与反应器相连并能向反应器内部提供燃料气，燃料气不仅能够加热反应器，还可以帮助消耗反应器内残余的氧气，减少进料的氧化燃烧，降低原料损耗。丙烷气体在反应器内催化剂的作用下脱氢并转化为丙烯，这一反应过程在负压状态下能够加快转化速率。设置反应器与真空装置相连，当真空装置工作时能够对反应器内部进行抽吸从而使其内部维持负压状态，有利于反应进行。

在上述技术方案中，优选的，所述真空装置为真空喷射泵。

在上述技术方案中，优选的，所述反应器的数量为多个，多个所述反应器相互串联。

在上述技术方案中，优选的，还包括压缩装置，所述压缩装置与所述反应器相连并能对反应产物进行压缩处理，得到的产物分别流入液相干燥装置和气相干燥装置。

在上述技术方案中，优选的，还包括脱乙烷塔和低温回收装置，所述液相干燥装置通过第一输送管与所述脱乙烷塔相连，所述气相干燥装置通过第二输送管与所述低温回收装置相连。

在上述技术方案中，优选的，所述低温回收装置包括第三输送管和第四输送管，所述第三输送管连通所述低温回收装置和所述脱乙烷塔，所述第四输送管连通所述低温回收装置和所述供气装置。

在上述技术方案中，优选的，所述脱乙烷塔包括第五输送管和第六输送管，所述第五输送管连通所述脱乙烷塔和分离塔，所述第六输送管连通所述脱乙烷塔和所述供气装置。

在上述技术方案中，优选的，所述分离塔的塔顶设置有丙烯出口，位于所述分离塔塔底的物料回流至所述丙烷气化系统。

在上述技术方案中，优选的，所述预热装置包括第一预热装置和第二预热装置，所述第一预热装置用于对经所述丙烷气化系统处理的气体进行预热处理，所述第二预热装置用于对所述供气装置提供的气体进行预热处理。

在上述技术方案中，优选的，所述脱乙烷塔与所述分离塔之间还设置有脱硫床。

与现有技术相比，本实用新型提供的提高丙烷脱氢制丙烯转化率的装置能够在真空装置工作的时候使反应器内处于负压状态，此时包含大量丙烷的进料原料经第一预热装置处理后流入反应器内部，并在催化剂的作用下快速脱氢转化为丙烯，从而在其余工艺条件不变、反应选择性不变的前提下有效提高丙烷的转化率；反应产物经压缩装置和冷却器处理后根据不同的状态分别流入液相干燥装置和气相干燥装置进行干燥处理，随后分别进入脱乙烷塔和低温回收装置内，流入所述低温回收装置内的产物经进一步冷凝处理后将得到了c3组分输送至脱乙烷塔内，位于脱乙烷塔内的塔底物料流至分离塔内并在分离塔内经分离得到丙烯和塔底馏出物，塔底馏出物作为再循环料进入下一循环；其余分离气体作为燃料气回流至送气装置处。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提高丙烷脱氢制丙烯转化率的装置的结构示意图。

图中：a：丙烷原料；1、丙烷气化系统；1-1、脱油塔；2、供气装置；21、燃气压缩机；22、空气压缩机；3、反应器；31、余热回收装置；32、烟囱；33、出料蒸汽发生器；41、第一预热装置；42、第二预热装置；5、真空装置；6、压缩装置；7、液相干燥装置；71、第一输送管；8、气相干燥装置；81、第二输送管；9、脱乙烷塔；91、第五输送管；92、第六输送管；10、低温回收装置；101、第三输送管；102、第四输送管；11、分离塔；12、脱硫床；13、换热器；14、psa；15、低温罐；16、储存罐。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型提供了一种新型的能够提高丙烷脱氢制丙烯转化率的装置，其中图1是本装置的整体结构示意图。

如图1所示，该提高丙烷脱氢制丙烯转化率的装置主要包括丙烷反应组件和真空装置5，该丙烷反应组件能够在真空装置5的辅助下对丙烷进行催化反应生成丙烯和氢气，反应产物经处理后能够得到符合纯度要求的丙烯气体。

丙烷反应组件包括丙烷气化系统1、反应器3、预热装置和供气装置2，其中丙烷气体需要经丙烷气化系统1处理后才能进入反应器3内进行反应。需要注意的是，该反应需要在高温下进行，因此需要对反应器3进行预热处理，包括分别对丙烷气体和反应器3本身进行预热处理。一般采用空气或水蒸气对反应器3本身进行预热处理。

空气除了能够起到清除催化剂结焦的作用外，还可以帮助恢复反应器3内的床体温度至起始操作条件。但是经空气处理后的反应器3内会吸附一定量的氧气，氧气的存在会导致部分丙烷与氧气反应从而降低丙烷的转化率，因此需要供气装置2额外向反应器3内提供燃料气以去除氧气，降低丙烷的燃烧损耗。这一步操作所带来的问题是反应器3内会存在大量的气体，从而影响丙烷的转化。上述燃料气为氢气。

为了避免反应器3内残存的气体影响丙烷的转化效率，作为可选地实施方式，设置反应器3与真空装置5相连，在再热/再生过程结束后，启动真空装置5将反应器3内部抽真空，从而使得反应器3内部处于真空状态。当该真空装置5工作时能够使反应器3内部维持在负压状态，压力越低越有利于反应进行。

具体的，该真空装置5为真空喷射器。

作为可选地实施方式，该真空喷射器为多级真空喷射器；或者，为水蒸气真空喷射器。设置该真空喷射器的动力蒸汽压力为1.6-1.7mpa，反应器3内部的能够降低至0.09mpa。在其他工艺条件不变、丙烷的选择性仍然保持在88mol％左右的状态下，该装置中丙烷的转化率将能上升到49～50mol％，有效提高了丙烷脱氢的转化率。

为了能够提高真空喷射泵的工作压力，需要适当增大真空喷射泵与反应器3之间连接管路的管径。

由于该加工工艺是通过循环的方式来实现丙烷脱氢制丙烯，因此为了提高反应效率，作为可选地实施方式，设置反应器3的数量为多个，多个反应器3相互串联。

相互串联的反应器3可以通过循环的方式操作，从而保证部分反应器3处于反应状态，部分反应器3处于预热状态或再生状态，还有部分反应器3处于抽真空、蒸汽吹扫或阀门变动等不同状态，如图1所示，以便统筹提高生产效率。

在实际生产中，可以选用八台反应器3来进行周期性操作。其中有三台反应器处于反应阶段，三台反应器处于再生阶段，一台反应器处于抽真空/蒸汽吹扫阶段，另一台处于空气冲压、催化剂还原或阀门切换阶段。上述数据仅为举例说明，不作为对本方案内容的限制。

上述提到的预热装置包括第一预热装置41和第二预热装置42，其中第一预热装置41用于对经丙烷气化系统1处理的气体(反应原材料，即丙烷气体)进行预热处理；第二预热装置42用于对供气装置2提供的气体(包括燃料气、空气和水蒸气等)进行预热处理。

具体的，供气装置2包括空气压缩机22和燃气压缩机21，其中空气压缩机22用于提供再生空气(再生空气中包含水蒸气和氧气)，燃气压缩机21用于提供燃料气(包括天然气和氢气等)；第二预热装置42能够对供气装置2所提供的气体进行加热处理，被加热后的气体进入反应器3内从而实现对加热器预热和除氧，使反应床恢复至起始操作状态。

丙烷经反应器3处理后的产物内含有一定量的杂质，需要对反应产物进行分离处理以得到丙烯产物。

首先，需要对得到的产物进行降温和干燥处理。

具体的，可以通过换热器13将产物中的热量转移至第一预热装置41或第二预热装置42处，以达到一定的节能效果，也可以通过冷凝器进行降温处理；随后可以采用压缩的方式使产物根据性状不同进行初步的分离处理。压缩装置6与反应器相连并能对反应产物进行压缩处理，经压缩处理后的产物根据不同的物理性质分别流入液相干燥装置7和气相干燥装置8中进行干燥处理。

需要注意的是，为了提高产物的分离效率，可以在压缩装置6与干燥装置之间安装闪蒸罐。

具体的，初次分离后的反应产物在分别流入气相干燥装置8和液相干燥装置7，为了对产物做进一步的分离处理，作为可选地实施方式，经液相干燥装置7处理后的产物经第一输送管71输送至脱乙烷塔9做进一步分离；经气相干燥装置8处理后的产物经第二输送管81输送至低温回收装置10做进一步处理。

具体的，流入低温回收装置10内的物料在经过进一步的冷凝处理后得到的冷凝排放料可以在干燥处理后排入脱乙烷塔9内，而未冷凝的排放料中的惰性气体、氢以及轻质烃可以作为燃料气回流至供气装置2处进入下一反应循环中。

也就是说，上述低温回收装置10上设置有第三输送管101和第四输送管102，其中第三输送管101连通低温回收装置10和脱乙烷塔9，第四输送管102连通低温回收装置10和供气装置2。

脱乙烷塔9的作用是从含有丙烷、丙烯和重质烃的物料中分离出轻质烃(如乙烷)和部分惰性气体，被分离出的气态产物能作为燃料气回流至供气装置2处进入下一反应循环中。

具体的，脱乙烷塔9包括第五输送管91和第六输送管92，第五输送管91连通脱乙烷塔9和分离塔11，第六输送管92连通所述脱乙烷塔9和供气装置2；上述分离塔11能够从物料中分离出丙烷和重质烃物料，得到高纯度的丙烯产品。经分离塔11分离处理后得到的分离塔11塔底物料可以通过第六输送管92回流至丙烷气化系统1处作为再循环料进入下一反应循环中。

具体的，可以在脱乙烷塔9和分离塔11之间设置脱硫床12，以去除产物中可能存在的含硫产物。

需要注意的是，上述第六输送管92与第四输送管102可以部分贴合设置；或者，丙烷的供气管道与第四输送管102部分贴合设置。

为了进一步实现节能的效果，由液相干燥装置7和气相干燥装置8在干燥过程中得到的水可以输送至供气装置2处。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。