一种集成吸收制冷的丙烯精馏塔工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种集成吸收制冷技术的丙烯精馏塔工艺优化设计方法，利用来自石油和化学工业企业装置自身的循环热水、烟气、工艺介质等具有的低品位废热、余热，通过吸收制冷技术产生冷源，并提供给丙烯精馏塔塔顶冷凝器冷却塔顶蒸汽，完成冷却任务后的冷却介质再送至丙烯精馏塔进料冷却器，从而稳定并降低丙烯精馏塔的操作温度、压力等，提高分离效率。本发明专利技术本着“变废为宝”和“能源利用效率最大化”的原则，根据丙烯精馏塔和吸收制冷的技术特点，通过合理设计，有效提高了丙烯精馏塔的分离效率和降低了装置的热负荷，同时提高了装置整体的能源利用效率。该工艺过程冷凝效果好、稳定性高、投资少、操作费用低、能源利用效率高。

An integrated absorption refrigeration process for propylene distillation column

The invention discloses a process optimization design method of a propylene distillation column with integrated absorption refrigeration technology, using low grade waste heat and waste heat from the circulating hot water, flue gas and technological medium from the plant of petroleum and chemical industry, producing cold source by absorption refrigeration technology, and providing the top cold of the propylene distillation tower. The condensers cool the top of the steam to complete the cooling medium after the cooling task and then send it to the feed cooler of the propylene distillation column to stabilize and reduce the operating temperature and pressure of the propylene distillation column, and improve the separation efficiency. In accordance with the principle of \turning waste into treasure\ and \maximizing energy utilization efficiency\, according to the technical characteristics of the propylene distillation column and absorption refrigeration, the invention effectively improves the separation efficiency of the propylene distillation column and reduces the heat load of the device by reasonable design, and improves the overall energy utilization efficiency of the unit. The process has good condensation effect, high stability, low investment, low operation cost and high energy utilization efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种集成吸收制冷的丙烯精馏塔工艺方法
本专利技术涉及一种丙烯精馏塔工艺优化和低温余热资源化方法，特别是涉及一种丙烯精馏塔工艺设计和优化方法，还特别涉及低温余热资源化再利用方法，应用于石油和化学工业

技术介绍
丙烯是重要的化工原材料之一，可用于制取聚丙烯、丙酮、晴纶等等多种重要有机化工原材料、精细化学品、树脂、橡胶等。目前，丙烯的主要来源包括石油烃裂解工艺、重油催化裂化工艺、丙烷催化脱氢工艺、煤制烯烃等，而前两者是丙烯的最主要来源。在以上工艺过程中，丙烯是包含在反应后生成的碳烃混合物中，如石油烃裂解工艺的裂解气中包括了甲烷、乙烯、丙烯、碳四等上百种组分，因此必须采用必要的方法将其从复杂的混合物中分离出来，从而获得高纯度的丙烯产品。为了获得高纯度丙烯产品，目前普遍采用双塔精馏工艺流程。该分离过程的进料主要为丙烯和丙烷混合物，同时还含有少量的碳四以上重组分。根据精馏分离的过程机理，其分离效率直接取决于在工艺条件下轻关键组分和重关键组分的相对挥发度，待分离组分间的相对挥发度越大越易分离。在该待分离的体系中，轻重关键组分分别为丙烯和丙烷，由于两者结构相似，导致它们之间相对挥发度较低，且相对挥发度随着温度的升高和混合物中丙烯浓度的增加而降低。因此，要完成分离丙烯和丙烷混合物就需要很多平衡级(即塔板数)来完成，所以目前丙烯精馏工艺过程多由双塔构成，一为提馏塔，另一为精馏塔。对石油和化学工业中现有的丙烯精馏工艺过程，普遍采用工艺循环水作为塔顶冷却介质，工艺循环水的温度通常维持在28℃至35℃，且该温度受环境、季节、天气的影响较大，如北方的冬天循环水温度通常低于28℃，而南方的夏天循环水温度有可能高于35℃；另外，对同一地区同一装置而言，夏天和冬天又有不同，晴天和雨天也有不同。外部环境的变化常引起塔操作的波动，影响产品质量和能耗水平。由于冷却介质的温度较高，导致分离塔的操作温度较高。目前，丙烯精馏塔塔顶操作温度通常控制在45℃至52℃之间，塔底操作温度通常控制在55℃至68℃之间，塔压则根据流体相平衡性质通常维持在1.82Mpa至1.96Mpa。在较高的温度和压力下，丙烯和丙烷的相对挥发度较小，在丙烯的全浓度范围内其相对挥发度约在1.10至1.15之间，且随着混合物中丙烯浓度的增加相对挥发度减小，因此在实际的操作过程中，为了获得高纯度的丙烯产品，必须采用较高的回流比，该值范围约为12至15之间。为维持高回流比操作模式的稳定运行，塔顶和塔底的热负荷必然较高。如果能够降低该丙烯精馏塔的操作温度和压力，同时在较低的回流比下操作，则在保证产品质量前提下对过程的稳定操作和节能将大有裨益，同时还可大大提高丙烯和丙烷的分离效率，减少设备的投资和运行费用。要降低丙烯精馏塔的操作温度、压力和回流比，必须能够提供额外的冷源作为该塔塔顶的冷却介质。然而，在石油和化学工业的具体装置中，温度低于循环冷却水的廉价、稳定冷源介质则几乎没有，如通过压缩制冷获得的丙烯、乙烯冷剂，但投入和操作费用很大。然而，在每个装置中都存在大量的低品位废热、余热，如热水、低温烟气、低温工艺介质等等，如果能够将这些低品位的余热转化为可利用的稳定冷源，在很好的解决上述丙烯精馏塔工艺优化设计问题的同时，也可以有效将余热资源化，此一直是社会关注的热点和焦点问题。实际上，在低品位余热利用方面，以溴化锂水溶液为吸收介质的吸收制冷技术已较为成熟，并已经实现了工业化的建设，但至目前，如何将吸收制冷技术和丙烯精馏塔工艺进行有效耦合却还没有很好的技术方案。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于克服丙烯精馏塔现有技术存在的缺陷，提供一种集成吸收制冷技术的丙烯精馏塔工艺优化设计方法，利用来自装置自身的部分低品位废热、余热，通过吸收制冷技术获取低温冷却介质作为丙烯精馏塔塔顶蒸汽冷源，实现降低丙烯精馏塔的操作温度和压力，同时实现装置低品位废热、余热的回收再利用。在具有稳定低品位废热、余热(携热介质包括水、气、工艺物流等)来源条件下，本专利技术技术方案可应用到石油和化学工业企业所有丙烯精馏塔工艺的优化设计和改造，利用装置自身产生的废热、余热，通过吸收制冷技术获得低温冷源，再以此作为丙烯精馏塔塔顶蒸汽冷却介质，在废热、余热资源化的同时提高丙烯精馏塔的分离效率、降低装置操作和设备投资成本。为达到上述技术专利技术的目的，本专利技术采用下述技术方案：一种集成吸收制冷技术的丙烯精馏塔工艺优化设计方法，设置余热集合预处理系统、溴化锂吸收制冷机系统和丙烯精馏塔系统。本专利技术主要工艺包括如下部分：(1)余热集合预处理系统：该系统包括混合器、输送泵、换热设备和工艺管线。可使用的装置低品位废热和余热包括热水、烟气、工艺物流，其中热水直接用于吸收制冷机的热源，烟气和工艺介质可以直接利用，也可以通过如高效翅片换热器等换热设备生产热水供吸收制冷机使用。同种余热介质经混合器均匀混合后至集合管，若余热介质为烟气或工艺物流且需预先制取热水作为吸收制冷机热源时，先通过换热设备生产热水。所有送至吸收制冷机的热源温度范围稳定控制在一定范围内，并经输送泵送至吸收制冷系统，作为制冷机的热源。(2)溴化锂吸收制冷机系统：该系统包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、节流阀、中间换热器和循环泵，工作介质为溴化锂水溶液，其中水为制冷剂、溴化锂为吸收剂。来自余热集合预处理系统的稳定热源进入该系统发生器，使溴化锂水溶液中的水部分蒸发，蒸发后的水蒸汽进入冷凝器；在冷凝器中，饱和水蒸汽由循环水冷却为饱和液态水；液态水经节流阀减压后进入蒸发器，液态水在此汽化吸热，使冷却介质降温从而获得低温冷源；汽化后的饱和水蒸汽再进入吸收器，由发生器中经节流阀减压后的溴化锂浓溶液吸收，吸收后形成的稀溴化锂水溶液再泵送入发生器，周而复始。考虑到吸收器中稀溶液温度较低，而发生器中浓溶液温度较高，在此设置中间换热器，使溴化锂的稀溶液和浓溶液充分换热。(3)丙烯精馏塔系统：该系统包括精馏塔、塔顶冷凝器、回流罐、塔底再沸器、回流泵和进料冷却器。来自其他工段的丙烯、丙烷液体混合物经进料冷却器冷却至进料温度后送入精馏塔，逐渐分离后，在塔顶获得高纯度的丙烯产品，塔底的丙烷和更重组成混合物返回至其他工段。塔顶丙烯饱和蒸汽经来自吸收制冷系统的冷源冷却后进入回流罐，回流罐中的液态丙烯经回流泵分为两路，一路作为丙烯产品送入罐区，一路作为回流返回精馏塔塔顶；冷却介质则送至进料冷却器对进料进行冷却。精馏塔塔底再沸器由来自装置的其他热源加热，经塔底回流泵分为两路，一路作为塔底回流泵送入塔内，一路作为装置循环物料送至其他工段。上述低品位废热、余热包括热水、烟气、低温工艺介质等，温度范围在60℃至120℃。上述烟气、工艺介质的低品位余热作为吸收制冷机热源来源。上述吸收制冷机的热源温度范围为60℃至120℃。上述吸收制冷机的工质为离子溶液，纯制冷剂常压下沸点范围在60℃至100℃，离子溶液包括但不限于水/溴化锂、甲醇/溴化锂等混合溶液。上述吸收制冷机制取的冷源温度范围为5℃至25℃。上述丙烯精馏塔优选板式塔，优选高效浮动阀塔盘。上述丙烯精馏塔进料冷却器优选多折流列管换热器，工艺介质走管程，冷却介质走壳程。上述丙烯精馏塔塔顶温度操作范围为20℃至40℃。上述丙烯精馏塔塔顶压力操作范围为1.02本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成吸收制冷的丙烯精馏塔工艺方法，该方法通过设置余热集合预处理系统、溴化锂吸收制冷系统和丙烯精馏塔系统，将来自装置自身的余热热源通过余热集合预处理系统送至溴化锂吸收制冷系统，从溴化锂吸收制冷系统获得的低温冷源送至丙烯精馏塔系统的塔顶冷凝器，出水再送至丙烯精馏塔系统的进料冷却器使进料温度达到工艺要求。

【技术特征摘要】
1.一种集成吸收制冷的丙烯精馏塔工艺方法，该方法通过设置余热集合预处理系统、溴化锂吸收制冷系统和丙烯精馏塔系统，将来自装置自身的余热热源通过余热集合预处理系统送至溴化锂吸收制冷系统，从溴化锂吸收制冷系统获得的低温冷源送至丙烯精馏塔系统的塔顶冷凝器，出水再送至丙烯精馏塔系统的进料冷却器使进料温度达到工艺要求。2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述余热集合预处理系统包括混合器、输送泵、换热设备和工艺管线；同种余热介质经混合器均匀混合后至集合管，若余热介质为烟气或工艺物流且需预先制取热水作为吸收机热源时，先通过换热设备生产热水。3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述溴化锂吸收制冷机系统包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、节流阀和循环泵，工作介质为溴化锂水溶液，其中水为制冷剂、溴化锂为吸收剂；来自余热集合预处理系统的稳定热源进入该系统发生器，使溴化锂水溶液中的制冷剂水部分蒸发，蒸发后的水蒸汽进入冷凝器；在冷凝器中，饱和水蒸汽由循环水冷却为饱和液态水；液态水经节流阀减压后进入蒸发器，液态水在此汽化吸热，使冷却介质降温从而获得低温冷源；汽化后的饱和水蒸汽再进入吸收器，由发生器中经节流阀减压后的溴化锂浓溶液吸收，吸收后形成的稀溴化锂水溶液再泵送入发生器，周而复始。4.根据权利要求3所述的工艺方法，其特征在于，设置有使溴化锂的稀溶液和浓溶液充分换热的中间换热器。5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述丙烯精馏塔系统包括精馏塔、塔顶冷凝器、回流罐、塔底再沸器、回流泵和进料冷却器；来自其他工...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进龙，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32