[发明专利]丙烷脱氢产品气深冷分离装置和方法

说明书

本发明公开了丙烷脱氢产品气深冷分离装置和方法，包括产品气压缩干燥系统、冷箱换热器、脱炔烃二烯烃系统、脱乙烷系统和丙烯精馏塔，产品气压缩干燥系统与冷箱换热器连接，丙烷脱氢产品气压缩干燥后送入到冷箱换热器进行分级冷凝形成冷凝液和低温冷凝液，冷凝液进入脱炔烃二烯烃系统脱除炔烃和二烯烃后送入脱乙烷系统，脱乙烷系统可接收低温冷凝液并向冷箱换热器输送气相轻组分，脱乙烷系统的液相组分输出到丙烯精馏塔精馏得到丙烯产品。本发明的丙烷脱氢产品气深冷分离工艺采用混合冷剂压缩制冷，可提供更广的制冷温度范围和更多的冷剂温度级别，减少了动设备数量，比常规的制冷分离工艺减少大量的设备投资及操作维护费用。

技术领域

本发明涉及石油化工领域，特别涉及丙烷脱氢产品气深冷分离装置和方法。

背景技术

丙烯是一种重要的石油化工基础原料，在国民经济中占有重要地位。前些年，国际上传统的生产丙烯产品的方法主要有石油产品裂解、石油产品催化裂化等。如今，丙烷催化脱氢、甲醇制烯烃及甲醇制丙烯也成为生产丙烯的新的重要途径，在以往，丙烷主要来源于油田伴生气，产量比较低，有条件的地方可以作为轻烃裂解炉的原料生产丙烯产品，大多数地区的丙烷由于不能形成规模而用作液化气产品，再加上丙烷脱氢催化剂极其昂贵，国际上用丙烷脱氢生产丙烯的装置是凤毛麟角；然而，随着页岩气开采技术的不断进步和成熟，页岩气的开采量越来越大，开采页岩气的成本越来越低，从而伴生丙烷量越来越大，导致丙烷价格越来越低，通过丙烷催化脱氢生产丙烯的成本越来越低，用丙烷脱氢生产丙烯的装置也越来越多。目前国内国际实现工业化生产丙烷脱氢工艺有三家，国际上采用最多的有两种工艺，一家是UOP的移动床丙烷催化脱氢工艺，另一家是鲁姆斯的固定床丙烷催化脱氢工艺，而国内采用UOP移动床催化脱氢更多。无论是UOP移动床催化脱氢还是鲁姆斯的固定床丙烷催化脱氢，对于产品气分离制冷都是采用深冷分离技术。UOP采用丙烯制冷+两级膨胀机的深冷技术。由于丙烷脱氢产品气构成特点，有效回收氢气尾气中的方法就是深冷，在一定的压力下将产品气降温到一定的温度，使其中的碳三组分液化而得以分离。国内投产和在建的UOP及鲁姆斯工艺的丙烷脱氢产品气分离压力再1.1MPa左右，鲁姆斯工艺用丙烯制冷+乙烯制冷的复叠制冷技术，最低制冷温度在-100℃左右；UOP工艺采则采用丙烯制冷+两级膨胀机的深冷技术，最低制冷温度-130℃，而氢气膨胀机造价高且制冷效果不好；膨胀降压后的粗氢去变压吸附制氢单元还要再次压缩。传统的乙烯分离工艺都是采用丙烯制冷+乙烯制冷的复叠制冷方法，这种复叠制冷需要一台丙烯制冷机组和一台乙烯制冷机组共同完成。工艺设备多、制冷效果差、分离效果不够理想。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工艺设备简化、制冷效果好、分离效果好的丙烷脱氢产品气深冷分离装置和方法。

根据本发明的一个方面，提供了丙烷脱氢产品气深冷分离装置，包括产品气压缩干燥系统、冷箱换热器、脱炔烃二烯烃系统、脱乙烷系统和丙烯精馏塔，所述产品气压缩干燥系统与冷箱换热器连接，丙烷脱氢产品气压缩干燥后送入到冷箱换热器进行分级冷凝形成冷凝液和低温冷凝液，所述冷箱换热器与脱炔烃二烯烃系统的进料端连接，所述脱炔烃二烯烃系统的出料端与脱乙烷系统的输入端连接，所述冷凝液进入脱炔烃二烯烃系统脱除炔烃和二烯烃后送入脱乙烷系统，所述脱乙烷系统与冷箱换热器双向连接以接收低温冷凝液并向冷箱换热器输送气相轻组分，所述脱乙烷系统的输出端与丙烯精馏塔的输入端连接。

在一些实施方式中，丙烷脱氢产品气深冷分离装置还包括混合冷剂制冷系统，所述混合冷剂制冷系统与冷箱换热器连接并形成制冷回路。

在一些实施方式中，所述脱乙烷系统包括低压脱乙烷塔和高压脱乙烷塔。

在一些实施方式中，所述脱炔烃二烯烃系统包括脱炔烃二烯烃反应进料系统和脱炔烃二烯烃反应系统，所述冷箱换热器与脱炔烃二烯烃反应进料系统的进料端连接，所述脱炔烃二烯烃反应进料系统的出料端与脱炔烃二烯烃反应系统的进料端连接，冷凝液送入到脱炔烃二烯烃反应进料系统进行加压升温，后再送入到脱炔烃二烯烃反应系统进行加氢反应将炔烃、二烯烃转化成丙烯或丙烷，所述脱炔烃二烯烃反应系统的输出端与脱乙烷系统的输入端连接。