用于前脱丙烷乙烯流程中碳三、碳四和碳五的部分能量耦合分离系统及操作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于前脱丙烷乙烯流程中碳三、碳四和碳五的部分能量耦合分离装置及分离方法。针对原料中Ｃ３组分含量较多，即原料中Ｃ３组分含量分别大于Ｃ４和Ｃ５＋组分的情况，将前脱丙烷乙烯流程中低压脱丙烷塔和脱丁烷塔进行部分能量集成；在一个隔板塔中完成直接序列结构部分能量耦合精馏塔分离；或通过热力学等价的部分能量耦合的直接精馏塔序列完成分离，从而可以减少流程中换热器的数量，显著降低该混合物分离过程的设备投资和能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精馏
，特别是涉及一种用于前脱丙烷乙烯流程中碳三、碳四 和碳五部分能量耦合分离装置及分离方法，可实现碳三、碳四及碳五组分在一个具有部分 能量耦合的精馏塔或精馏塔序列中完成分离，可以显著降低该混合物分离过程的设备投资 和能耗。
技术介绍
在前脱丙烧乙烯、流程(G. M. Clancy and R. W. Townsend, Ethylene Plant Fractionation, Chemical Engineering Progress, 1971,67 (2) :41_44)生产过禾呈中，裂角军 气经过急冷、压缩、碱洗、干燥后，再经深冷进入高压脱丙烷塔，在提馏段乙烷及更轻组分与 其它重组分分离，重组分在塔底液相流股主要为碳三、碳四及碳五组分。该碳三、碳四及碳 五组分混合物进入低压脱丙烷塔，塔顶将碳三脱除，塔底的碳四及碳五混合物进入脱丁烷 塔。脱丁烷塔塔顶得到碳四混合物，塔底为碳五混合物。上述流程中，低压脱丙烷塔和脱丁 烷塔均采用传统精馏塔，每个塔分别需要一个冷凝器和一个再沸器，分离过程采用先分离 轻组分再分离重组分的直接序列结构。目前国内外对具有能量耦合的精馏塔(隔板塔)的研究较多，专利US1915681 比较早的提出应用完全能量耦合隔板塔对石油裂化产物进行分离；专利US2471134应用 完全能量耦合隔板塔对甲烷、乙烷、丙烷、丁烷进行了分离；专利US5339648 (CN1099472) 使用完全能量耦合隔板塔设计了空气分离流程；专利CN1385408A应用完全能量耦合隔 板塔设计了 α，β-不饱和高碳醇的制备及分离流程；专利US7169267B3(CN1469765A) 针对C5+切取馏分蒸馏分离提出了用完全能量耦合隔板塔的方法及装置；其他应用完全 能量耦合隔板塔进行化合物分离的专利还有CN1169421、US6387222B1、US6417420B1、 US654907B1、 CN1427832A、 US6726835B2、 US6762334B1、 CN1474794A、 CN1484627A、 US6846389B2、US6887434B2、US7132038B2、CN1867539A、CN1582266A、CN1609093A、 CN1678600A、 CN1288141A、 CN1789223A、 CN1809520A、 CN1845890A、 CN1896047A、 US7211701B2、CN1918090A、CN101006073A, CN101244982、CN101298412A、CN101328119A、 US7329330B2 (CN1484627A)、CN101357887、CN101367723A、CN101367724A、CN10136773A、 CN101417930A。对能量耦合隔板塔进行内部结构设计的专利有US5785819、US5914012、 US5902460、US6250106BU US6645350B1、US7234691B2。专利 US4230533、US6551465B1、 US6558515B1、US7267746B1对能量耦合隔板塔进行了控制设计。专利CN1609107A、 CN101362692A、CN101367710A、CN101516830A、US6291734B1 应用具有间接序列结构的部分 能量耦合精馏塔进行分离操作。此外，专利CN1723065A和CN101028987应用直接序列结构 部分能量耦合精馏塔进行了萃取分离。以上有关能量耦合隔板塔应用于实际工业乙烯流程 中产品分离的，只有专利US6291734，其对乙烯流程中碳三、碳四及碳五的分离做了能量耦 合精馏的设计，但该工艺仅应用了间接分离序列结构的部分能量耦合精馏塔。而该种间接分离序列结构只有当原料中C5+组分含量较多时才具有节能优势。
技术实现思路
本专利技术针对前脱丙烷乙烯流程中低压脱丙烷塔和脱丁烷塔，对进料组成中C3组分 含量较多的状况，给出了直接序列结构部分能量耦合精馏塔或与之热力学等价的部分能量 耦合的直接精馏塔序列完成分离任务，以适应实际工业生产状况的需要。 本专利技术的技术方案如下本专利技术的用于前脱丙烷乙烯流程中碳三、碳四和碳五的部分能量耦合分离系统， 针对原料中C3组分含量较多，即原料中C3组分含量分别大于C4和C5+组分含量的情况，将 低压脱丙烷塔和脱丁烷塔进行部分能量集成；在一个隔板塔中完成直接序列结构部分能量 耦合精馏塔分离；或通过热力学等价的部分能量耦合的直接精馏塔序列完成分离。本专利技术的在一个隔板塔4中完成直接序列结构部分能量耦合精馏塔分离的系统 是隔板塔4内分为3个区域，在隔板塔4设置有一垂直壁5从塔顶开始至塔内区域3塔板 处，垂直壁5将塔分成三个区域，区域1、区域2和区域3 ；区域1实现C3组分与C4和C5+组 分的分离，原料从区域1进料，C3组分从区域1顶部采出，区域2实现C4组分的精馏分离，C4 组分从区域2顶部采出，区域3则实现C5+组分的提馏分离，C5+组分从区域3的底部采出； 隔板塔4塔顶设有两个冷凝器分别用于区域1和区域2流出的气相物流冷凝，每个冷凝器 连接有回流罐，回流罐分别为区域1和区域2提供回流液及塔顶产品，塔底设有一个再沸器 13用于为全塔提供上升蒸汽。直接序列结构部分能量耦合精馏塔分离系统的操作方法是，隔板塔塔顶操作压力 为0. 520 0. 720MPa,区域1的塔板数为45 60块板，顶部温度-5. 2 6. 0°C，回流比0.80 0. 95，进料位置位于区域1的第25 30块板；区域2的塔板数为25 40块板，顶 部温度38. 0 47. 0°C，回流比1. 2 1. 5，区域3的塔板数为20 35块板。通过热力学等价的部分能量耦合的直接精馏塔序列完成分离的系统有多种形式， 本专利技术采用如下设计系统用通过气、液相流股相互连接的两个部分能量耦合精馏塔替代隔板塔；精馏塔16 设有塔顶冷凝器和塔底再沸器，精馏塔15仅设有塔顶冷凝器；每个冷凝器连接有回流罐； 原料从精馏塔15进料，C3组分从该塔顶部采出，塔底采出液相流股进入精馏塔16进料板， 同时由精馏塔16进料板采出一气相流股作为精馏塔15的塔底上升蒸汽，精馏塔15作为区 域1实现C3组分与C4和C5+的分离，C3组分从区域1顶部采出；精馏塔16进料板至塔顶为 区域2，实现C4组分的精馏分离，C4组分从塔顶部采出，精馏塔16进料板至塔底为区域3， 实现C5+组分的提馏分离，C5+组分从塔底部采出。精馏塔15塔顶操作压力为0. 520 0. 720MPa,塔板数为45 60块板，塔顶温 度-5. 2 6. 0°C，回流比0. 80 0. 95，进料位置位于第25 30块板；精馏塔16塔顶操作 压力为0. 520 0. 720MPa，塔顶温度38. 0 47. 0°C，塔板数为50 60块板，回流比1. 2 1.5 ；进料位置及侧线气相采出位于第25 40块板。本专利技术的各个区域的传质单元可以应用塔板，也可以应用规整填料或散堆填料。本专利技术的用于前脱丙烷乙烯流程中碳三、碳四和碳五分离系统，并不仅限于前脱 丙烷乙烯流程中碳三、碳四及碳五的分离，对于具有相似组成分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于前脱丙烷乙烯流程中碳三、碳四和碳五的部分能量耦合分离系统，针对原料中Ｃ↓［３］组分含量较多，即原料中Ｃ↓［３］组分含量分别大于Ｃ↓［４］和Ｃ↓［５＋］组分的情况，其特征是将低压脱丙烷塔和脱丁烷塔进行部分能量集成；在一个隔板塔中完成直接序列结构部分能量耦合精馏塔分离；或通过热力学等价的部分能量耦合的直接精馏塔序列完成分离。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗祎青，袁希钢，龚超，余爱平，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]