一种碳四烯烃正构化的方法及装置与流程

本发明属于化工，尤其是涉及一种碳四烯烃正构化的方法及装置。

背景技术：

1、丁烯包括1-丁烯和2-丁烯。其中1-丁烯可作为二元共聚单体用于生产线性低密度聚乙烯(lldpe)、高密度聚乙烯(hdpe)、聚1-丁烯(pb)、聚丙烯(pp)、1-丁烯-己烯共聚物等，作为三元共聚单体用于生产共聚塑料，通过齐聚再经羰基化生产绿色环保增塑剂原料异壬醇，通过齐聚生产1-辛烯和碳十二烯，合成仲丁醇、甲乙酮，氧化脱氢制丁二烯，与甲醛反应生成异戊二烯，氧化制顺酐等，有较广泛的应用。

2、随着石化行业“少油多化”产品结构转型升级，利用副产碳四馏分生产高附加值精细化工产品日益受到重视。碳四中1-丁烯的应用范围不断拓宽，用量也在快速增加，而2-丁烯经济价值相对较低，将其转化为经济价值较高的1-丁烯，可提高碳四资源的综合利用价值。

3、目前工业上生产1-丁烯产品，通常先经过醚化反应和催化蒸馏脱除异丁烯，再通过选择性加氢脱除二烯烃和炔烃，然后采用先经异丁烷塔脱轻，后经1-丁烯塔脱重的双塔精馏工艺，将异丁烷等轻组分、正丁烷/2-丁烯等重组分依次脱除，得到1-丁烯产品。该流程配置仅能得到原料中所含质量的1-丁烯产品，产量有限。部分专利商开发丁烯异构技术，在双塔精馏后增加异构化反应系统和1-丁烯提浓系统，将1-丁烯塔塔底的正丁烷、(顺/反)2-丁烯等混合物料通过异构化反应器，使部分2-丁烯转化为1-丁烯，反应产物进入1-丁烯提浓塔由塔顶分离出粗1-丁烯产品，返回1-丁烯塔提纯，塔底正丁烷/2-丁烯一部分循环至异构反应器继续反应，另一部分送出装置。该配置中异构化反应器进料中含有一定量惰性组分正丁烷，且反应过程中会有少量正丁烷生成，由于正丁烷与2-丁烯的沸点极其接近，通过1-丁烯提浓塔无法实现分离，为避免其在系统中累积，需损失一部分2-丁烯将其脱除，因此无法实现原料中2-丁烯全部转化为1-丁烯，目标产品1-丁烯增产有限，并且循环回反应系统的2-丁烯中携带正丁烷，增大了反应系统的循环量，一定程度上增加了装置规模和操作能耗。

4、工业生产中采用双塔精馏工艺从碳四中分离1-丁烯组分，存在所需塔板数多、回流大、能耗高等问题。因此，有必要对现有技术进行改进，开发灵活生产、节能降耗的工艺技术，根据下游需要增加高附加值产品产量，减少非必要的副产品，改善装置操作性，提高碳四资源利用率，提高经济效益。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种工艺简单、产品产量灵活可调、产品纯度好、收率高、节约能耗的碳四烯烃正构化的方法及装置。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种碳四烯烃正构化的方法，包括如下步骤：

4、s1：加氢碳四脱除异丁烷及以下轻组分，异丁烷塔塔底物料进入1-丁烯塔，由塔顶分离出1-丁烯产品；

5、s2：1-丁烯塔塔底物料进入烷烯分离装置，将正丁烷等烷烃和2-丁烯等烯烃进行分离；

6、s3：将分离出的2-丁烯组分进入异构反应器，与催化剂接触，得到1-丁烯粗品；

7、s4：将1-丁烯粗品在粗品塔进行产出，由塔顶采出粗1-丁烯产品，塔底输出重组分。

8、进一步地，加氢碳四的制备包括混合碳四原料经mtbe装置脱除异丁烯后得到醚后碳四物料，醚后碳四经选择性加氢反应器脱除炔烃和二烯烃后得到加氢碳四物料；

9、混合碳四原料包括异丁烯、异丁烷、正丁烷、1-丁烯、(顺/反)2-丁烯中的两种及以上；

10、混合碳四原料来自催化裂化、乙烯蒸汽裂解、甲醇制烯烃的副产碳四经丁二烯抽提后的碳四组分。

11、选择性加氢反应器的操作温度为30～150℃，操作压力为0.01～2.5mpag，空速为0.1～50h-1，氢/(二烯烃+炔烃)＝0.1～20mol/mol；

12、优选地，操作温度30～80℃，操作压力0.6～2.0mpag，空速5～20h-1，氢/(二烯烃+炔烃)＝1～5mol/mol。

13、进一步地，步骤s3中异构反应器内的催化剂包括镍、钯、金、银、铂、铑、固体酸、固体碱或其他催化剂的一种或两种及以上。

14、异构反应器为临氢或非临氢，操作温度为100～350℃，操作压力为0.01～2.0mpag，空速为0.1～50h-1；

15、异丁烷塔的操作压力为0.1～1.0mpag，操作温度为10～90℃，回流比为10～200，理论板数为50～200；

16、优选地，压力0.4～0.8mpag，温度40-70℃，理论板数140～180。

17、进一步地，步骤s1中的1-丁烯塔的操作压力为0.1～2.0mpag，操作温度为40～120℃，回流比为5～100，理论板数为60～200；

18、优选地，压力0.4～1.5mpag，温度40-90℃，理论板数130～170；

19、进一步地，所述粗品塔的操作压力为0.1～1.5mpag，操作温度为10～100℃，回流比为5～80，理论板数为40～180。更优选地，压力0.4～1.0mpag，温度40-80℃，理论板数130～170。

20、所述烷烯分离装置可位于异丁烷塔上游或异丁烷塔和1-丁烯塔之间或1-丁烯塔下游或取消设置，根据原料组成、产品需求及综合能耗调整顺序或取消设置。

21、1-丁烯塔塔底物料正丁烷、2-丁烯等组分进入烷烯分离装置，将正丁烷等烷烃和2-丁烯等烯烃进行分离；其中比例分配为0～1，根据原料中正丁烷等组分含量选择。

22、进一步地，所述异丁烷塔和粗品塔低压操作，1-丁烯塔高压操作，1-丁烯塔塔顶温度高于异丁烷塔和粗品塔塔底温度3～20℃或以上，利用高压塔塔顶气相潜热作为低压塔塔底热源，可节省冷源和热源用量，降低操作能耗。

23、根据不同反应类型生成的不同反应副产物，选择返回mtbe装置或异丁烷塔或1-丁烯塔入口，脱除碳三、异丁烯影响产品品质的轻杂质组分，粗品塔下部采出富2-丁烯组分经比例分配后分别循环至烷烯分离装置入口、异构反应器入口和送出界区，塔底采出原料携带或反应生成的重组分(如碳五、低聚物)。

24、上述一种碳四烯烃正构化的方法使用的装置，包括异丁烷塔、1-丁烯塔、粗品塔、异构反应器；异丁烷塔的底部通过管道与1-丁烯塔的一侧连接，1-丁烯塔的底部通过管道与异构反应器连接，异构反应器通过管道与粗品塔连接；

25、粗品塔的顶部通过管道与异丁烷塔和1-丁烯塔之间的管道连接；

26、粗品塔的底部通过管道与1-丁烯塔与异构反应器之间的管道连接；

27、烷烯分离装置设置在异丁烷塔的上游或异丁烷塔和1-丁烯塔之间或1-丁烯塔下游或取消设置。

28、进一步地，异丁烷塔的一侧设有用于进料的第一管道；所述异丁烷塔的顶部设有产出异丁烷及以下轻组分的第二管道，1-丁烯塔的顶部设有产出1-丁烯的第三管道；

29、烷烯分离装置的顶部设有产出烷烃的第四管道；

30、所述异丁烷塔的底部与1-丁烯塔通过第五管道连接，1-丁烯塔的底部与异构反应器通过第六管道连接；

31、异构反应器与粗品塔之间通过第七管道连接；

32、粗品塔的顶部通过第八管道与第五管道连接，粗品塔的底部设有重组分采出的第九管道。

33、进一步地，烷烯分离装置通过第十管道设置在第六管道上，粗品塔的底部通过第十一管道与第六管道，第十一管道上设有第十二管道与第六管道连接；

34、第六管道上通过第十三管道与烷烯分离装置连接，第六管道上设有氢气采入的第十四管道，第十管道上设有余下正丁烷/2-丁烯采出的第十五管道；

35、原料通过第十六管道进入mtbe装置，mtbe装置通过第十七管道与选择性加氢反应器连接，选择性加氢反应器与第一管道连接；

36、第八管道通过第十八管道与第一管道连接，第八管道通过第十九管道与第十六管道连接。

37、进一步地，烷烯分离装置的顶部的第四管道与第一管道连接，烷烯分离装置的底部通过第二十管道与第五管道连接，第五管道上设有正丁烷组分采出的第二十一管道；

38、粗品塔的底部通过第二十二管道与第六管道连接，第二十二管道上设有余下正丁烷/2-丁烯采出的第二十三管道，第一管道上通过第二十四管道与烷烯分离装置连接；

39、第二十二管道通过第二十五管道与第二十四管道连接；

40、第六管道上设有氢气采入的第二十六管道；

41、原料通过第二十七管道进入mtbe装置，mtbe装置通过第二十八管道与选择性加氢反应器连接；

42、粗品塔顶部的第八管道通过第二十九管道与第一管道连接；粗品塔顶部的第八管道通过第三十管道与第二十七管道连接。

43、进一步地，原料通过第三十一管道与mtbe装置连接，mtbe装置通过第三十二管道与选择性加氢反应器连接，选择性加氢反应器通过第一管道与异丁烷塔连接；

44、粗品塔的底部设有第三十三管道与第六管道连接，第三十三管道通过第三十四管道与第五管道连接；

45、烷烯分离装置的底部通过第三十五管道与第五管道连接，第五管道通过第三十六管道与烷烯分离装置连接；

46、第三十三管道上设有剩余正丁烷/2-丁烯采出的第三十七管道；

47、第六管道上设有氢气采入的第三十八管道；

48、粗品塔的第八管道通过第三十九管道与第一管道连接，第三十九管道通过第四十管道与第三十一管道连接。

49、进一步地，粗品塔的底部通过第四十一管道与第六管道连接，第四十一管道上通过第四十二管道与第六管道连接；

50、第四十一管道上设有出料的第四十三管道；

51、第九管道通过第四十四管道与粗品塔热交换器连接，粗品塔热交换器通过第四十五管道与粗品塔连接；

52、第五管道上设有第四十六管道与异丁烷塔热交换器连接，异丁烷塔热交换器通过第四十七管道与异丁烷塔连接；

53、异丁烷塔热交换器与粗品塔热交换器通过第四十八管道连接，粗品塔热交换器与异丁烷塔热交换器通过第四十九管道连接；

54、第四十八管道与异丁烷塔上部通过第五十管道连接，第四十九管道与第三管道连接，第五十管道上设有1-丁烯产品采出的第五十一管道；

55、烷烯分离装置通过第五十二管道与第六管道连接，第六管道通过第五十三管道与烷烯分离装置连接。

56、相对于现有技术，本发明所述的一种碳四烯烃正构化的方法及装置具有以下优势：

57、(1)该碳四烯烃正构化的方法及装置，可将经济价值较低的2-丁烯转化为经济价值较高的1-丁烯产品，解决1-丁烯产能不足的难题。

58、(2)该碳四烯烃正构化的方法及装置，可有效脱除系统中的惰性组分正丁烷，避免其累积造成装置规模和操作能耗的增加。

59、(3)该碳四烯烃正构化的方法及装置，对于高温气相/中温气相/低温液相、临氢/无氢、酸/碱/金属催化剂等多种异构反应体系均适用，使2-丁烯转化为1-丁烯。

60、(4)该碳四烯烃正构化的方法及装置，1-丁烯塔和烷烯分离装置形成正丁烷循环，可实现系统中正丁烷的最大程度脱除，提高产品纯度，降低能耗。

61、(5)该碳四烯烃正构化的方法及装置，1-丁烯塔和异构反应器形成2-丁烯循环，实现2-丁烯向1-丁烯的最大程度转化及回收，提高产品收率。

62、(6)该碳四烯烃正构化的方法及装置，可根据下游加工需要，灵活调整1-丁烯、2-丁烯产品产量，异构反应器、粗品塔和1-丁烯塔一定范围内弹性操作，装置可操作性增加。

63、(7)该碳四烯烃正构化的方法及的装置，烷烯分离装置可根据原料组成、产品需求及综合能耗任意调整连接顺序，装置的可操作性强，可达到最优工艺加工路线。

64、(8)该碳四烯烃正构化的方法及装置，可根据不同异构反应类型生成的不同反应副产物，尤其是碳三、异丁烯等轻质副产物，通过将粗品塔塔顶的粗1-丁烯产品选择性返回mtbe装置或异丁烷塔或1-丁烯塔，从而彻底脱除影响产品品质的轻杂质组分。可将原料或异构反应系统中碳五、低聚物等重组分通过粗品塔有效脱除，避免由于累积影响产品品质或系统操作稳定性。

65、(9)该碳四烯烃正构化的方法及装置，采用1-丁烯塔塔顶气相作为异丁烷塔和粗品塔塔釜热源，节省蒸汽和冷凝介质消耗。充分利用内部潜热进行热耦合，实现热量的回收利用，降低操作费用，节约生产成本。

66、(10)该碳四烯烃正构化的方法及装置，异丁烷塔热交换器、粗品塔热交换器为一种高效换热设备，既作冷凝器，又作再沸器，本发明可节省一至两台换热器。

67、(11)该碳四烯烃正构化的方法及装置，流程简单，生产灵活可调，能耗低，产品纯度好、收率高。