一种加氢和异构化生产异丁烷的组合装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种加氢和异构化生产异丁烷的组合装置及方法，所述组合装置包括：一段加氢反应器、一段加氢分离装置、一段加氢循环泵、一段循环冷却器、加氢进出料换热器、二段加氢反应器、二段加氢进料加热器、二段加氢分离装置、脱轻塔、异丁烷成品塔、异构化进出料换热器、异构化进料加热器、异构化反应器。所述方法包括：碳四原料经由碳四进料管线进入所述组合装置，经加氢、分离后制得异丁烷和正丁烷，其中正丁烷经异构化反应、分离后制得异丁烷。本发明专利技术可以处理所有富含碳四轻烃，同时将余热回收，提高了装置的经济效益。

Combined device and method for producing isobutane by hydrogenation and isomerization

Combined device and method of the present invention relates to a hydrogenation and isomerization of isobutane production, the combination device comprises a hydrogenation reactor and a hydrogen separation device, a hydrogen circulation pump, a circulation cooler, hydrogen discharging heat exchanger, two hydrogenation reactor the two section, two section hydrogenation feed heater, hydrogen separation device, light removal tower, isobutane isomerization product tower and feed heat exchanger, isomerization feed heater, isomerization reactor. The method comprises the following steps: carbon four raw material enters the combined device through a carbon four feeding pipeline, and isobutane and n-butane are prepared after hydrogenation and separation, wherein n-butane is prepared by isomerization and separation. The present invention can treat all carbon rich four light hydrocarbons, and recover waste heat at the same time, so as to improve the economic benefit of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种加氢和异构化生产异丁烷的组合装置及方法
本专利技术涉及碳四轻烃领域，更进一步说，涉及一种加氢和异构化生产异丁烷的组合装置及方法。
技术介绍
随着石油化工加工深度的不断深入，对液化气、油田伴生气、炼油装置及乙烯装置副产的C4馏分中各组分的合理利用日益受到重视。C4馏分中含有的1,3-丁二烯可用萃取精馏的方法分离出来用作生产合成橡胶，C4馏分中的异丁烯通过醚化装置与甲醇反应生成MTBE并可通过进一步的精密分馏获得高纯度的1-丁烯，其它碳四组分的利用还较少。异丁烷可以生产甲基丙烯酸甲酯、异丁烯、异丁醇、环氧丙烷等。近年来由于异丁烯、异丁醇和环氧丙烷等需求量逐年增加，使得异丁烷的利用越来越引起人们的重视，且因国内油品升级带动的烷基化装置大规模扩张，炼厂碳四中的异丁烷将迅速由过剩转为平衡，甚至(很可能)不足。同时，随页岩气伴生的丁烷量持续增加，因其含大量正丁烷，将导致炼厂碳四中的正丁烷更加难寻出路，附加值将持续下降。炼厂碳四来源广泛，主要分为两种类型，一种是含烯烃≤5wt％的饱和碳四，另一种是烯烃含量40～50wt％的不饱和碳四，乙烯装置醚后碳四主要是烷烃和单烯烃，烯烃含量30～60wt％。当前，这些碳四混合物绝大部分作为液化气燃料烧掉，化工利用率较低，由于对于异丁烷的需求旺盛，而正丁烷经济价值有限，由此如何提高异丁烷的产量就至关重要。中国专利文献CN102294203A公开了一种催化热裂解制乙烯中的碳四二段加氢装置及工艺，通过采用二段选择性加氢，避免了1,3-丁二烯深度加氢引起反应器结焦、降低催化剂使用寿命和装置运行周期的问题，可直接对混合碳四进行加氢，提高了原料的利用率。但是对于含少量或没有二烯烃的碳四混合物没有涉及具体的分离方法，也没有涉及有机硫氮等杂质的脱除方法，更没有涉及异构化反应等。中国专利文献CN102188985A公开了一种碳四馏分选择加氢催化剂及其制备方法，该催化剂可将碳四馏分中的炔烃选择性加氢，丁二烯基本不损失，催化剂具有高活性、高选择性并且制备方法简单，应用广泛的特点。但该专利技术主要是对碳四馏分中炔烃的选择性加氢，没有烷、烯混合物中单烯烃的加氢方法，且只是催化剂的制备，没有涉及分离方法，也没有涉及有机硫氮等杂质的脱除方法，也没有涉及异构化反应等。中国专利文献CN201410444683.X和CN1170632A公开了正丁烷异构化制备异丁烷的催化剂和应用，但主要是催化剂体系和工艺操作参数，不涉及流程开发，更不涉及含烯烃物料的加氢分离。中国专利文献CN200680015930.8公开了正丁烷至异丁烷的异构化方法，但正异丁烷混合物通过选择性渗透膜进行分离，而非传统成熟的精馏分离方法，工艺应用较难实现。
技术实现思路
为解决现有技术中低价值的正丁烷大量富余，而高附加值的异丁烷不足等问题，本专利技术提供了一种生产异丁烷的组合装置及方法。通过将加氢、异构化工艺进行组合，本专利技术可以处理所有富含碳四轻烃，包括液化气、油田伴生气、炼厂碳四和乙烯装置醚后碳四等，同时，通过采用换热网络优化技术，将余热回收，提高了装置的经济效益。本专利技术的目的之一是提供一种加氢和异构化生产异丁烷的组合装置，该组合装置包括：一段加氢反应器、一段加氢分离装置、一段加氢循环泵、一段循环冷却器、加氢进出料换热器、二段加氢反应器、二段加氢进料加热器、二段加氢分离装置、脱轻塔、异丁烷成品塔、异构化进出料换热器、异构化进料加热器和异构化反应器；其中，碳四进料管线连接一段加氢反应器、一段加氢分离装置、加氢进出料换热器、二段加氢进料加热器后连接二段加氢反应器上部；一段加氢分离装置底部连接一段加氢循环泵，泵出口分两路，一路连接一段循环冷却器后与碳四进料管线合并，然后进入一段加氢反应器；另一路连接加氢进出料换热器；二段加氢反应器底部连接加氢进出料换热器后连接二段加氢分离装置，二段加氢分离装置依次连接压缩机吸入罐、压缩机后与一段加氢分离装置底部管线合并，然后连接加氢进出料换热器；二段加氢分离装置底部连接脱轻塔进出料换热器后与异构化反应后碳四出料管线合并连接脱轻塔；脱轻塔底部连接脱轻塔进出料换热器后连接异丁烷成品塔，异丁烷成品塔侧线依次连接异构化进出料换热器、异构化加热器后连接异构化反应器入口；异构化反应器出口连接异构化进出料换热器后连接脱轻塔。所述一段加氢反应器顶部设置有新鲜氢气进料管线。所述加氢进出料换热器可通过管线直接连接到二段加氢反应器顶部。所述一段加氢分离装置优选包括一段加氢热分离罐、一段加氢后冷器和一段加氢冷分离罐；一段加氢反应器底部连接一段加氢热分离罐，一段加氢热分离罐顶部依次连接一段加氢后冷器和一段加氢冷分离罐，一段加氢冷分离罐顶部连接压缩机吸入罐；一段加氢冷分离罐底部连接一段加氢热分离罐；一段加氢热分离罐底部连接一段加氢循环泵。所述二段加氢分离装置是为了分离氢气和轻烃，二段加氢分离装置可采用以下两种组成之一：A)所述二段加氢分离装置包括二段加氢热分离罐、二段加氢后冷器和二段加氢冷分离罐；二段加氢反应器底部连接加氢进出料换热器后连接二段加氢热分离罐，二段加氢热分离罐顶部依次连接二段加氢后冷器和二段加氢冷分离罐，二段加氢冷分离罐顶部连接压缩机吸入罐；二段加氢冷分离罐底部连接二段加氢热分离罐；二段加氢热分离罐底部连接脱轻塔。B)所述二段加氢分离装置也可包括二段加氢后冷器和二段加氢分离罐；二段加氢反应器底部连接加氢进出料换热器后依次连接二段加氢后冷器和二段加氢分离罐，二段加氢分离罐顶部连接压缩机吸入罐，二段加氢分离罐底部连接脱轻塔。根据两种加氢分离装置，反应出料经加氢进出料换热器换热后可以有两种方式，一种为先进入二段加氢热分离罐进行气液分离，顶部气相经过二段加氢后冷器冷却后进入二段加氢冷分离罐，二段加氢冷分离罐顶部连接压缩机吸入罐，底部连接二段加氢热分离罐，二段加氢热分离罐底部液相连接脱轻塔(如图1所示)；另一种方式为先经二段加氢后冷器冷却后进入二段加氢分离罐经过气液分离，顶部气相连接压缩机吸入罐，底部液相连接脱轻塔(如图2所示)。优选采用第一种方式。以上所述二段加氢进料加热器可采用现有技术中通常的加热设备，如：电加热器、蒸汽加热器或加热炉。具体可采用以下技术方案：所述生产异丁烷的组合装置包括：一段加氢反应器、一段加氢分离装置、一段加氢循环泵、一段循环冷却器、加氢进出料换热器、二段加氢反应器、二段加氢进料加热器、二段加氢分离装置、脱轻塔、异丁烷成品塔、异构化进出料换热器、异构化进料加热器和异构化反应器；其中，碳四进料管线连接一段加氢反应器、一段加氢分离装置、加氢进出料换热器、二段加氢进料加热器后连接二段加氢反应器上部；一段加氢分离装置底部连接一段加氢循环泵，泵出口分两路，一路连接一段循环冷却器后与碳四进料管线合并，然后进入一段加氢反应器；另一路连接加氢进出料换热器；二段加氢反应器底部连接加氢进出料换热器后连接二段加氢热分离罐；二段加氢热分离罐顶部依次连接二段加氢后冷器和二段加氢冷分离罐，二段加氢冷分离罐顶部依次连接压缩机吸入罐、压缩机后与一段加氢分离装置底部管线合并，然后连接加氢进出料换热器；二段加氢冷分离罐底部连接二段加氢热分离罐；二段加氢热分离罐底部连接脱轻塔进出料换热器后与异构化反应后碳四出料管线合并连接脱轻塔；脱轻塔底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加氢和异构化生产异丁烷的组合装置，其特征在于：该组合装置包括：一段加氢反应器、一段加氢分离装置、一段加氢循环泵、一段循环冷却器、加氢进出料换热器、二段加氢反应器、二段加氢进料加热器、二段加氢分离装置、脱轻塔、异丁烷成品塔、异构化进出料换热器、异构化进料加热器和异构化反应器；其中，碳四进料管线连接一段加氢反应器、一段加氢分离装置、加氢进出料换热器、二段加氢进料加热器后连接二段加氢反应器上部；一段加氢分离装置底部连接一段加氢循环泵，泵出口分两路，一路连接一段循环冷却器后与碳四进料管线合并，然后进入一段加氢反应器；另一路连接加氢进出料换热器；二段加氢反应器底部连接加氢进出料换热器后连接二段加氢分离装置，二段加氢分离装置依次连接压缩机吸入罐、压缩机后与一段加氢分离装置底部管线合并，然后连接加氢进出料换热器；二段加氢分离装置底部连接脱轻塔进出料换热器后与异构化反应后碳四出料管线合并连接脱轻塔；脱轻塔底部连接脱轻塔进出料换热器后连接异丁烷成品塔，异丁烷成品塔侧线依次连接异构化进出料换热器、异构化加热器后连接异构化反应器入口；异构化反应器出口连接异构化进出料换热器后连接脱轻塔。

【技术特征摘要】
1.一种加氢和异构化生产异丁烷的组合装置，其特征在于：该组合装置包括：一段加氢反应器、一段加氢分离装置、一段加氢循环泵、一段循环冷却器、加氢进出料换热器、二段加氢反应器、二段加氢进料加热器、二段加氢分离装置、脱轻塔、异丁烷成品塔、异构化进出料换热器、异构化进料加热器和异构化反应器；其中，碳四进料管线连接一段加氢反应器、一段加氢分离装置、加氢进出料换热器、二段加氢进料加热器后连接二段加氢反应器上部；一段加氢分离装置底部连接一段加氢循环泵，泵出口分两路，一路连接一段循环冷却器后与碳四进料管线合并，然后进入一段加氢反应器；另一路连接加氢进出料换热器；二段加氢反应器底部连接加氢进出料换热器后连接二段加氢分离装置，二段加氢分离装置依次连接压缩机吸入罐、压缩机后与一段加氢分离装置底部管线合并，然后连接加氢进出料换热器；二段加氢分离装置底部连接脱轻塔进出料换热器后与异构化反应后碳四出料管线合并连接脱轻塔；脱轻塔底部连接脱轻塔进出料换热器后连接异丁烷成品塔，异丁烷成品塔侧线依次连接异构化进出料换热器、异构化加热器后连接异构化反应器入口；异构化反应器出口连接异构化进出料换热器后连接脱轻塔。2.如权利要求1所述的加氢和异构化生产异丁烷的组合装置，其特征在于：所述一段加氢分离装置包括一段加氢热分离罐、一段加氢后冷器和一段加氢冷分离罐；一段加氢反应器底部连接一段加氢热分离罐，一段加氢热分离罐顶部依次连接一段加氢后冷器和一段加氢冷分离罐，一段加氢冷分离罐顶部连接压缩机吸入罐；一段加氢冷分离罐底部连接一段加氢热分离罐；一段加氢热分离罐底部连接一段加氢循环泵。3.如权利要求1所述的加氢和异构化生产异丁烷的组合装置，其特征在于：所述二段加氢分离装置包括二段加氢热分离罐、二段加氢后冷器和二段加氢冷分离罐；二段加氢反应器底部连接加氢进出料换热器后连接二段加氢热分离罐，二段加氢热分离罐顶部依次连接二段加氢后冷器和二段加氢冷分离罐，二段加氢冷分离罐顶部连接压缩机吸入罐；二段加氢冷分离罐底部连接二段加氢热分离罐；二段加氢热分离罐底部连接脱轻塔。4.如权利要求1所述的加氢和异构化生产异丁烷的组合装置，其特征在于：所述二段加氢分离装置包括二段加氢后冷器和二段加氢分离罐；二段加氢反应器底部连接加氢进出料换热器后依次连接二段加氢后冷器和二段加氢分离罐，二段加氢分离罐顶部连接压缩机吸入罐，二段加氢分离罐底部连接脱轻塔。5.一种采用如权利要求1-4中任意一项所述的组合装置生产异丁烷的方法，其特征在于，所述方法包括：碳四原料经由碳四进料管线进入所述组合装置，经加氢、分离后制得异丁烷和正丁烷，其中正丁烷经异构化反应、分离后制得异丁烷。6.如权利要求5所述的生产异丁烷的方法，其特征在于，所述方法包括：(a)由界外来的碳四原料进入一段加氢反应器，将全部二烯烃和少量单烯烃加氢饱和；(b)一段...

【专利技术属性】
技术研发人员：马立国，杨照，高耸，王鑫泉，
申请(专利权)人：中国石化工程建设有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11