高纯度戊烷差压热耦合节能工艺制造技术

一种制备高纯度戊烷差压热耦合节能工艺，该工艺将脱重塔和戊烷分离塔中一个塔的操作压力适当提高（加压塔），将另一个塔的操作压力适当降低（减压塔），使得加压塔的塔顶冷凝液的温度和减压塔塔釜再沸气相的温度之差达到最小传热温差以上，用加压塔塔顶蒸汽放出的热量来加热减压塔塔釜的液相，利用该两股物料的匹配换热从而实现两塔的热耦合，并利用辅助换热器实现整个精馏过程能耗的完全匹配，实现节能的目标。本发明专利技术在戊烷分离塔的中上部位置增加一股侧线用以采出部分混合戊烷作为发泡剂。本发明专利技术的优点：与利用纯的正、异戊烷调和而成的混合戊烷发泡剂的方法相比，可以节省大量的能耗，且操作弹性较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轻烃的精馏分离工艺，尤其涉及到一种适合高纯度戊烷及系列发泡剂 分离的节能精馏方法。
技术介绍
戊烷产品用途广泛。它因臭氧消耗潜值(ODP)为零、温室效应很小、无毒、对环境 影响极小而作为可发性聚苯乙烯及聚氨酯泡沫体系的发泡剂，用于无氟冰箱、冰柜、冷库及 管线的保温等领域。依客户对发泡的不同要求，可对戊烷三种异构体的组分及含量进行调整。正异戊 烷发泡剂就有11种常见配比。例如，用戊烷混合物作EPS的发泡剂时，EPS的牌号不同，正 戊烷和异戊烷的比例也不同，通常正戊烷与异戊烷比为3 1。以戊烷作为发泡剂生产聚苯 乙烯泡沫塑料，它具有发泡效率高，发气量大，发泡剂利用率高，塑料硬度适中、易成型、更 适宜于制作电器、易碎商品的包装壳等特点。每生产1吨产品约需戊烷发泡剂100kg。以异 戊烷纯品与环戊烷按一定比例(混合比例从46到37等)混合而成的环异戊烷生产 聚氨酯泡沫塑料，具有聚氨酯泡沫密度较低、成本较低等特点，故在电气行业得到了越来越 多的应用。纯度高于98%的环戊烷产品作为聚氨酯发泡剂而获得的发泡材料具有良好的自 由密度、热传导系数和压缩强度等性能。分离轻烃原料以生产高纯度戊烷系列产品是高能耗的工业，如何优化工艺流程， 降低能耗是实现节能减排的关键。对于轻烃分离装置有多个精馏塔的特点，若其中有两个 塔的能耗较其它塔的能耗大很多，且这两个塔的能耗相差不大。此时，考虑将其中一个塔的 操作压力适当提高一些(加压塔)，将另一个塔的操作压力适当降低一些(减压塔)，使得 加压塔的塔顶冷凝液的温度和减压塔塔釜再沸气相的温度之差达到最小传热温差以上，并 且使得塔顶冷凝放出的热量和减压塔塔釜再沸所需热量尽量偶合匹配。这样，即可用加压 塔塔顶蒸汽放出的热量来加热减压塔塔釜的液相，大幅度的节省了热量。通过对流程优化，得到较好的工艺流程及优化的工艺参数，为工程设计和工业实 践提供指导，以达到降低投资和降低操作费用、提高经济效益的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备高纯度戊烷及戊烷系列发泡剂节能工艺，以达到 回收低位热量及降低整个装置的能耗。本专利技术的目采用下述技术方案来实现一种制备高纯度戊烷差压热耦合节能工艺，包括脱重塔、脱轻塔、戊烷分离塔、换 热器和辅助换热器(辅助冷凝器)设备将其脱重塔和戊烷分离塔中一个塔的操作压力 适当提高，该塔称为加压塔，将另一个塔的操作压力适当降低，该塔称为减压塔，使得加压 塔的塔顶冷凝液的温度和减压塔塔釜再沸气相的温度之差达到最小传热温差以上，并且使 得加压塔塔顶冷凝放出的热量和减压塔塔釜再沸所需的热量偶合匹配，即用加压塔塔顶蒸汽放出的热量来加热减压塔塔釜的液相，利用该两股物料的匹配换热从而实现两塔的热耦 合，并利用辅助换热器或辅助再沸器实现整个精馏过程能耗的完全匹配，实现节能的目标。本专利技术的方案中，将常规的脱重塔压力适当提高，将戊烷分离塔压力适当降低，使 得两塔换热的温差能够大于最小传热温差，以满足换热需要。本专利技术的方案中，所述的辅助换热器需匹配换热器的不足的能耗。本专利技术的方案中，在戊烷分离塔的中上部位置增加一股侧线用以采出部分混合戊 烷作为发泡剂。本专利技术的工艺流程(参见图1、2)，包括有脱重塔1、换热器2、辅助换热器(辅助冷 凝器)3、脱轻塔5、戊烷分离塔6、第一分配器4、第二分配器7。脱重塔1塔顶的上升蒸汽9 进入换热器2的热端，经换热后的塔顶的物料变成部分冷凝液或者饱和液体10，其进入辅 助换热器3，经过3进一步冷凝之后的物料变成了饱和液体11 ；经戊烷分离塔6精馏后塔釜 的液体18进入第二分配器7被分成19和20两股，19进入换热器2的冷端，换热后的蒸汽 21回到戊烷分离塔6的塔釜作为再沸蒸汽；另外，根据用户的要求，可在戊烷分离塔6上增 加侧线22，作为任意比例混合的戊烷发泡剂产品。本专利技术的特点在于脱重塔和戊烷分离塔的能耗较其它塔的能耗大很多，而这两个塔的能耗相差不 大。此时，考虑将其中一个塔的操作压力适当提高一些(加压塔)，将另一个塔的操作压力 适当降低一些(减压塔)，使得加压塔的塔顶冷凝液的温度和减压塔塔釜再沸气相的温度 之差达到最小传热温差以上，并且使得加压塔塔顶冷凝放出的热量和减压塔塔釜再沸所需 的热量尽量偶合匹配。这样，即可用加压塔塔顶蒸汽放出的热量来加热减压塔塔釜的液相， 利用该两股物料的匹配换热从而实现两塔的热耦合，并利用辅助换热器或/和辅助再沸器 实现整个精馏过程能耗的完全匹配，实现节能的目标。与现有工艺相比，本专利技术的独特之处在于将汽油分馏塔顶采出的裂解气直接进 行压缩、分离和换热；省去了急冷水塔。本专利技术的明显优点在于将脱重塔冷凝器和戊烷分离塔再沸器进行耦合，降低了低温热源消耗，节省了 设备投资。与常规流程相比，戊烷分离塔除可生产高纯度戊烷产品，亦可按用户要求生产 一定比例的戊烷发泡剂产品。附图说明图1是生产高纯度戊烷差压热耦合节能工艺流程示意2是生产高纯度戊烷及系列发泡剂的差压热耦合节能工艺流程示意中1脱重塔；2换热器；3辅助换热器；4第一分配器；5脱轻塔；6戊烷分离塔； 7第二分配器；8轻烃进料；9脱重塔顶蒸汽；10脱重塔顶蒸汽主换热后；11脱重塔顶蒸汽经 辅助换热后；12脱重塔顶回流；13、14脱轻塔进料；15脱轻塔顶产品；16戊烷分离塔进料； 17戊烷分离塔顶异戊烷产品；18戊烷分离塔底液相；19戊烷分离塔底产品进再沸器(主换 热器)；20戊烷分离塔塔底正戊烷产品；21戊烷分离塔塔底气相返回；22所需比例戊烷发 泡剂。具体实施例方式下面结合附图和实施例具体地说明本专利技术，但是本专利技术不局限于附图和实施例。由于要将脱重塔和戊烷分离塔进行差压热耦合(或差压热集成)，所以要把原流 程中脱重塔塔顶的全凝器去掉，把戊烷分离塔塔釜的再沸器去掉，用一个换热器代替这两 者。因为实际过程中能量很难完全匹配，所以常会设置辅助的冷凝器或者再沸器。对于本 例而言，在上述换热器2之后加入了辅助换热器3。图1为优选的生产高纯度戊烷差压热耦合节能工艺流程示意图。图中，轻烃原料 8经换热网络换热后进入脱重塔1的中部，经脱重塔分离后塔顶的上升蒸汽9进入换热器2 的热端，换热后的塔顶的物料变成部分冷凝液或者饱和液体10，其进入辅助换热器(辅助 冷凝器)3，经过3进一步冷凝之后的物料变成了饱和液体11，进入第一分配器4被分成12 和13两股，12作为回流液进到脱重塔1的顶部，13经泵加压处理后作为脱轻塔5的进料 14。经脱轻塔5精馏后塔顶流股15为碳四等轻组分，脱轻塔5塔釜流股16作为戊烷分离 塔6的进料。经戊烷分离塔6精馏后的塔釜液体18进入第二分配器7被分成19和20两 股，20作为塔釜采出——正戊烷产品，19进入换热器2的冷端，经换热后的蒸汽21作为戊 烷分离塔6的再沸蒸汽回到塔釜。图2为按用户要求生产一定比例的混合戊烷发泡剂工艺流程示意图，与图1不同 之处在于在戊烷分离塔6上增加侧线22，可不定时采出任意比例混合的戊烷发泡剂产品。按图1工艺流程，脱重塔操作压力提高到380kPa，戊烷分离塔操作压力维持在 160kPa,脱轻塔操作压力不变。将脱重塔塔顶冷凝器和戊烷分离塔塔底再沸器进行差压热 耦合后，分离系统的能耗情况和换热器、辅助换热器的能耗情况分别示于表1和表2中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高纯度戊烷差压热耦合节能工艺，该工艺包括脱重塔（１）、脱轻塔（５）、戊烷分离塔（６）、换热器（２）和辅助换热器（３）设备：将其脱重塔和戊烷分离塔中一个塔的操作压力适当提高，该塔称为加压塔，将另一个塔的操作压力适当降低，该塔称为减压塔，使得加压塔的塔顶冷凝液的温度和减压塔塔釜再沸气相的温度之差达到最小传热温差以上，并且使得加压塔塔顶冷凝放出的热量和减压塔塔釜再沸所需的热量偶合匹配，即用加压塔塔顶蒸汽放出的热量来加热减压塔塔釜的液相，利用这两股物料的匹配换热从而实现两塔的热耦合，并利用辅助换热器或辅助再沸器实现整个精馏过程能耗的完全匹配，实现节能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马斐，张敬，王玉林，夏峥嵘，李文英，李国麟，陈洁，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油能源发展股份有限公司，中海油能源发展股份有限公司石化分公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]