一种丁辛醇尾气回收装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于尾气处理领域，具体涉及一种丁辛醇尾气回收装置及其方法。
【背景技术】
[0002] 丁辛醇为重要的醇类化工原料，它有三个重要的品种：正丁醇、异丁醇和辛醇（或 称2-乙基己醇)。正丁醇主要用于生产丙烯酸丁酯、邻苯二甲酸二丁酯等酯类产品。其中 前者用于涂料和粘合剂，后者为PVC的增塑剂。异丁醇的用途部分与正丁醇相同。辛醇也 主要用于生产PVC的增塑剂，除此之外还用来制造丙烯酸辛酯作为涂料和粘合剂。丁辛醇 产品是随着石油化工、聚氯乙烯塑料工业、有机化学工业的发展及羰基合成技术的发展而 迅速发展起来的。
[0003] 丁辛醇的工业化生产方法主要有乙醛缩合法、发酵法、齐格勒法和羰基合成法等。 其中，羰基合成法是应用最广的技术。羰基合成反应主要是指丙烯、合成气在铑催化剂存在 下生成丁醛的过程。整套装置排出的尾气分别来自于羰基合成反应器、低压蒸发系统、高压 蒸发系统、稳定系统等部分。
[0004] 现有丁辛醇生产装置的尾气排放量很高，如30万吨/年的丁辛醇装置产生的尾气 最高可达3850kg/hr。丁辛醇尾气的组分较为复杂，其包括从氢气到丁醛等轻重不同的多种 组分，其中丁醛、丙烯和丙烷的含量最高且最有价值。如果丁辛醇尾气的各种组分不进行分 离，其只能作为低价值的燃料气，而将其中的丁醛、丙烯和丙烷等组分分离出来，则可作为 高价值的化工原料，这种分离过程被称为回收。其中，丙烯和丙烷作为混合物的产品或直接 出售，或送入精馏塔进一步分离。
[0005] 目前，回收丁辛醇尾气的技术主要是采用丁醛作为吸收剂，在一定压力下吸收丙 烯和丙烷组分。这样丁醛与吸收剂的分离操作即可省略。但丁醛在实际操作中表现出一定 的腐蚀性，吸收解吸塔需要采用不锈钢材质，投资较大。此外，如果要求吸收法达到很高的 尾气回收率(例如90%以上)，那么投资和能耗将增加较大。为解决现有技术的缺点，本发明 的发明人进行了研宄，目的是对现有的丁辛醇尾气回收装置和方法进行改进，提供一种能 耗更低、能量利用率更高、投资成本更低、过程容易控制的丁辛醇尾气回收装置及方法。
[0006]
【发明内容】
[0007] 本发明的目的之一在于提供一种丁辛醇尾气回收的装置，即通过降低精馏机构中 脱丁醛塔的塔压使塔釜温度降至100°c以下，此时塔釜釜液可使用低品位的锅炉热水加热， 达到避免使用中压蒸汽的目的。
[0008] 本发明的又一目的在于提供一种利用上述的丁辛醇尾气回收装置来回收丁辛醇 尾气的方法，其包括压缩步骤、精馏步骤、压缩步骤、精馏步骤和深冷分离步骤。
[0009] 根据本发明的一个目的，本发明提供了一种丁辛醇尾气回收装置，所述装置包 括： 压缩机构1，其用于接收尾气，并将低压尾气中各气体组分的压力压缩至同一压力等 级，将高压尾气中各气体组分的压力透平膨胀至同一压力等级； 精馏机构1，其用于接收来自所述压缩机构1的输出流，并分别输出回收的丁醛流和气 相剩余尾气流； 压缩机构2,其用于接收来自所述精馏机构1的气相剩余尾气流，并将尾气中的各气体 组分进行压缩、冷凝，分别输出气液两相剩余尾气流； 精馏机构2,其用于接收来自所述压缩机构2的液相剩余尾气流，并分别输出回收的丙 烯丙烷混合流和气相剩余尾气流； 深冷机构，其用于接收来自所述压缩机构2和所述精馏机构2的气相剩余尾气流，并分 离其中的不凝性气体，回收其中的丙烯丙烷。
[0010] 本发明的装置在压缩机构1、精馏机构1、压缩机构2、精馏机构2和深冷机构五部 分的协同配合工作下，不仅能够高效回收尾气中的丁醛和丙烯丙烷混合物，使得尾气中丁 醛的回收率大于99%，丙烯丙烷混合物的回收率在95%以上，而且还解决了脱丁醛塔塔釜需 采用中压蒸汽加热的问题，大大降低尾气回收装置的能耗。
[0011] 根据本发明的一个具体实施例，所述压缩机构1包括至少一个第一压缩机和至少 一个第三换热器，其用于接收丁辛醇尾气，并将尾气中各气体组分的压力压缩到同一等级。 其中，第三换热器的作用是通过采用便宜的冷媒介，例如循环冷却水，将压缩后的尾气冷却 到尽可能低的温度，以节省后续精馏机构的能耗。由于需要降低精馏机构中脱丁醛塔压， 因此只需将压力低于脱丁醛塔塔压的尾气进行一次压缩并冷却后，与其余高压尾气混合即 可。
[0012] 根据本发明的一个具体实施例，所述的高压尾气部分来自高压蒸发系统和稳定系 统，压力与降压后的脱丁醛塔压相当。
[0013] 根据本发明的一个具体实施例，所述的高压尾气部分来自羧基合成反应系统的弛 放气，压力较高，可将其绝热膨胀，使出口压力与脱丁醛塔塔压相同，不仅能对外做功，又可 将获得的低温冷量与系统中的高温气体换热，降低能耗。
[0014] 根据本发明的一个具体实施例，所述压缩机构1的输出流的压力等级为 0· 22~0· 62MPaA，优选 0· 32~0· 52MPaA。
[0015] 根据本发明的一个具体实施例，所述精馏机构1包括：至少一个脱丁醛塔，其用于 接收来自所述压缩机构1的输出流，并在其塔底输出回收的丁醛流而塔顶输出第一料流。
[0016] 根据本发明的一个具体实施例，所述压缩机构2包括：至少一个第二压缩机，其与 脱丁醛塔的塔顶相连，用于加压第一料流，并输出压力较高的第二料流；至少一个第一换热 器，其与第二压缩机出口相连，用于冷却第二料流，并输出温度低于第二料流的露点温度的 含有气液混合物的第三料流；至少一个第一气液分离器，其用于接收第三料流以进行气液 分离，并在液相出口输出第四料流而在气相出口输出第五料流。
[0017] 根据本发明的一个具体实施例，所述第一换热器为管式换热器或板式换热器，优 选板式换热器。由于板式换热器可以同时进行多股料流的换热，在回收深冷机构的冷量时， 使用板式换热器可以显著减少设备投资及能量损失。
[0018] 根据本发明的一个具体实施例，所述精馏机构2包括：至少一个丙烯丙烷回收塔， 其用于接收第四料流以进行丙烯丙烷的回收，并在塔底输出回收的丙烯丙烷混合流而塔顶 输出第六料流。
[0019] 根据本发明的一个具体实施例，所述深冷机构包括：至少一个第二换热器，其用于 接收并冷却来自所述压缩机构2的第五料流和所述精馏机构2的第六料流，再输出含有气 液混合物的第七料流；至少一个第二气液分离器，其用于接收第七料流以进行气液分离，并 在液相出口输出第八料流而气相出口输出第九料流；至少一个节流阀，其用于等焓膨胀第 八料流，膨胀后的第八料流返回第二换热器进行换热后输出的第十料流，其中所述节流阀 膨胀比为3. 6~7. 1，优选4. 1~7. 1 ;至少一个透平膨胀机，其用于等熵膨胀第九料流，膨胀后 的第九料流返回第二换热器进行换热后输出的第十一料流，其中所述透平膨胀机的膨胀比 为4. 0~7. 0,优选4. 4~7. 0。由此可以获得足够的冷量保证深冷机构稳定运行。
[0020] 在本发明中，所述第二换热器可以是板式换热器，其作用是将从第二换热器的第 一入口进入的尾气冷却到尾气的露点以下，得到气液混合物。
[0021] 在本发明中，所述节流阀的作用是通过节流减压来降低的第八料流的温度，从而 为第二换热器提供更多的冷量，节流之后的第十料流为气液混合物。
[0022] 在本发明中，所述透平膨胀机的作用是通过化工热力学中的透平膨胀过程来降低 的第九料流的温度，从而为第二换热器提供冷量。
[0023] 在本发明中，所述第十一料流是包括氢气、氮气、一氧化碳、甲烷等组分的不凝性 气体，一般其组成仍能满足作为燃料气的热值要求。
[0024] 根据本发明的一个具体实施例，所述深冷机构还包括至少一个第三气液分离器， 其用于接收第十料流以进行气液分离，并在液相出口输出第十二料流而气相出口输出第 十三料流；其中，所述第十二料流被送入第一换热器进行换热，从而将深冷机构的部分冷量 作为第一换热器的冷源；所述第十三料流则返回压缩机构进行循环利用。由此显著提高了 整个回收装置的能量利用效率。
[0025] 本发明的装置将深冷机构富裕的冷量作为第一换热器的冷源，显著提高了整个回 收装置的能量利用效率。本发明的装置利用高压尾气膨胀过程中自身温度的降低来获得冷 量，不需要外部冷源来提供冷量，而且尾气可冷却到约-65°C。
[0026] 在本发明的装置中，为了避免尾气中的水和二氧化碳气体可能会对深冷机构有影 响，在进入深冷机构之前，本发明的装置还可以设置有脱水塔和/或脱二氧化碳塔。
[0027] 根据本发明另一个方面，本发明提供了一种利用所述丁辛醇尾气回收装置回收丁 辛醇尾气的方法，其包括如下步骤： 压缩步骤，接收尾气，并将尾气中各气体组分的压力统一至相同的等级； 精馏步骤，回收尾气中的丁醛； 压缩步骤，接收并加压来自精馏机构的气相剩余尾气流； 精馏步骤，回收尾气中的丙烯丙烷混合物； 深冷分离步骤，分离尾气中的不凝性气体，并将剩余丙烯丙烷回收再利用。
[0028] 本发明针对现有技术的不足，提供了一种丁辛醇尾气回收装置及方法，其具有以 下突出优点：1、压缩冷凝机构只需经过一次压缩冷却即可