具有单壳体反应器流出物压缩机的丙烷脱氢系统和方法技术方案

用于脱氢设备(1)的压缩系(13)包括驱动器(36)和驱动地联接到驱动器的单个离心式压缩机(35)。离心式压缩机包括单个壳体和壳体(37)内的多个压缩机区段(39.1,39.2,39.3)。每个压缩机区段包括被布置用于在壳体(37)中旋转的至少一个叶轮(40.1,40.2)。压缩机(35)适于将包含丙烷、丙烯和氢的混合物从在约0.2barA和约1.5barA之间的抽吸压力压缩至在约11barA和约20barA之间的递送压力，该混合物具有在20g/mol和35g/mol之间的分子量，具有在约120,000m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有单壳体反应器流出物压缩机的丙烷脱氢系统和方法
本文所公开的主题的实施方案一般涉及脱氢系统和方法。更具体地，本文所公开的实施方案涉及用于通过丙烷脱氢生产丙烯的系统和方法的压缩系。
技术介绍
丙烯为具有通式(CH2＝CH-CH3)的无色气态(在室温和压力下)烃。丙烯用于若干化学工艺中，例如用于生产聚丙烯——一种用于多种应用中的聚合物。丙烯目前作为副产物由液体原料诸如石脑油以及液化石油气(LPG)的蒸汽裂解生产，并且由炼油厂的流体催化裂化单元中产生的废气生产。本公开涉及的可供选择的丙烯制造工艺涉及丙烷脱氢(PDH)。丙烷(CH3CH2CH3)的脱氢基于以下吸热还原反应：强吸热反应通过使丙烷流与催化剂接触来进行，从而获得通过压缩区段从反应器区段递送至产物回收区段的流出物。根据现有技术的系统的压缩区段包括依次由单个驱动器或由多个驱动器(例如，两个电动马达)驱动的压缩机的组合。压缩区段具有较大的占地面积并且涉及复杂的机械。已经开发了若干脱氢工艺和设备并且它们是本领域已知的，其中：-UOPLLC(也称为美国UniversalOilProductsLLC)开发的OleflexTM脱氢；-ABBLummusGlobal开发的CATOFIN工艺；-由意大利Snamprogetti开发的流化床脱氢工艺；-Linde-BASF-Statoil脱氢工艺；-KruppUdhe开发的steamactivereforming(STAR)技术。这些工艺涉及大量机器以及复杂的机械和流体联接器。从机器数量和其占地面积的角度来看，改进将是有益的。图1示意性地示出了根据当前技术用于生产丙烯的脱氢系统101。图1的示例性脱氢设备101包括反应器区段103、催化剂再生区段105和产物回收区段107。反应器区段103包括沿着进料路径111依次(即，串联)布置的反应器109。进料路径111始于入口端111A并且终止于流出物压缩区段113的入口。加热器单元115、117.1、117.2和117.3沿着进料路径111布置，在第一反应器109的上游(加热器单元115)并且在每对依次布置的反应器109(加热器单元117.1、117.2、117.3)之间。催化剂回路119将催化剂流递送穿过每个反应器109。连续催化剂再生单元121从最下游的反应器109收集废催化剂，再生催化剂并且将再生的催化剂递送到最上游的反应器109。丙烷(C3H8)沿进料路径111递送并且根据上述公式(1)发生还原反应，该还原反应由来自加热器单元115、117.1、117.2、117.3和催化剂的热量促进。在进料路径111的出口侧处存在流出物，该流出物由包含丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)和氢气(H2)的混合物组成。反应器区段103的出口侧处的流出物通常具有低于环境压力的低压值，并且必须在高压下加压以用于在产物回收区段107中回收其组分。压缩区段113压缩流出物并将压缩的流出物递送通过产物回收区段107。产物回收区段107包括干燥器131和液体/气体分离器133，其中氢气和丙烷可与丙烯分离，该丙烯在分离器133的底部收集并且进一步处理，例如聚合以产生聚丙烯。回收的氢气和丙烷在涡轮膨胀机134中膨胀，并且朝向进料路径111的入口端111A再循环。压缩区段113包括压缩系141，该压缩系包括串联布置的多个单独的压缩机。在图1的示意图中，压缩系141包括布置在两个单独的压缩机壳体中并且驱动地联接到轴线147的第一压缩机143和第二压缩机145。驱动器149例如电动马达或涡轮驱动压缩机143、145旋转。压缩系141，包括至少三个旋转机器和将多个压缩机连接到驱动器的相关轴线，是设备101的关键部分并且占地面积大。压缩系的大量机器和机器部件使得压缩区段安装和运行昂贵、耗能并且容易出现故障。需要昂贵并且频繁的维护干预。因此，需要改进用于丙烯生产的脱氢设备，以克服或减轻现有技术设备的缺点。
技术实现思路
根据本公开的第一方面，提供了用于生产丙烯的脱氢设备的压缩系。压缩系包括驱动器和驱动地联接到驱动器的单个离心式压缩机。驱动器可以是适于旋转压缩机的任何机械功率源。根据本文所公开的实施方案，离心式压缩机包括单个壳体和所述壳体内的多个压缩机区段。每个压缩机区段包括被布置用于在壳体中旋转的至少一个叶轮。压缩机被构造成将包含丙烷、丙烯和氢气的混合物从在约0.2barA和约1.5barA之间的抽吸压力压缩至在约11barA和约20barA之间的递送压力，该混合物具有在约20g/mol和约35g/mol之间的分子量，具有包括在约120,000m3/h和约950,000m3/h之间的体积流量。根据另一个方面，本文公开了通过丙烷脱氢来生产丙烯的设备。该设备包括反应器区段、催化剂再生区段、产物回收区段和位于反应器区段和生产回收区段之间的压缩系。压缩系适于对来自反应器区段的流出物流加压并将其进料至产物回收区段。压缩系可包括如上所定义的驱动器和单个离心式压缩机。根据又一方面，本文公开了通过在脱氢设备中使丙烷脱氢来生产丙烯的方法。该方法的第一步包括在所述脱氢设备的反应器区段中进行丙烷的催化还原反应。从反应区段收集包含丙烯的流出物，并且从脱氢设备的反应器区段出口侧处的第一低压压缩至产物回收区段入口处的第二高压。使用具有单个壳体和所述壳体内的多个压缩机区段的单个压缩机来执行流出物的压缩，每个压缩机区段包括被布置用于在壳体中旋转的至少一个叶轮，所述单个压缩机适于将流出物从反应器区段出口处的第一低压压缩至产物回收区段入口处的第二高压。本公开的方法和系统的另外的有利特征和实施方案描述于下文并且在所附权利要求书中示出。附图说明当结合附图考虑时，通过参考以下具体实施方式，将容易地获得对本专利技术所公开的实施方案及其许多伴随的优点的更全面的理解，这同样变得更好理解，其中：图1示出了根据当前技术的丙烷脱氢设备的示意图；图2示出了根据本公开的丙烷脱氢设备的示意图；图3、图4和图5示出了用于图2的系统的两区段高压比压缩机的三种构型；图6、图7、图8、图9和图10示出了用于图2的系统的三区段高压比压缩机的五种构型；并且图11示出了概述根据本公开的方法的流程图。具体实施方式已经开发出用于通过丙烷脱氢生产丙烯的设备的新的和有用的压缩系。如上所述，丙烯为通式CH2＝CH-CH3的脂族烃，通过丙烷的脱氢获得，即通过从丙烷分子(CH3CH2CH3)移除一个氢原子并且获得氢气(H2)和丙烯获得。工艺的一部分涉及在低压(通常低于环境压力)和约30℃至约70℃范围内的温度下压缩由脱氢设备的反应器区段递送的丙烷、氢气和丙烯的气体混合物。丙烯、氢气和丙烷的气体混合物(通常称为流出物)应在高压值下压缩，压力值高达约11barA及以上，例如高达约15barA及以上。在过去，使用由驱动器驱动旋转的、大型多壳体压缩系(包括彼此分离并且驱动地联接到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于脱氢设备(1)的压缩系(13)，包括：/n驱动器(36)；/n单个离心式压缩机(35)，所述单个离心式压缩机驱动地联接到所述驱动器(36)；/n其中所述离心式压缩机(35)包括单个壳体(37)和所述壳体(37)内部的多个离心式压缩机区段(39.1,39.2,39.3)，每个离心式压缩机区段包括至少一个叶轮(40.1,40.2)，所述叶轮被布置成在所述壳体(37)中旋转，所述压缩机(35)适于将包括丙烷、丙烯和氢气的混合物从在约0.2barA和约1.5barA之间的抽吸压力压缩至在约11barA和约20barA之间的递送压力，所述混合物具有在约20g/mol和约35g/mol之间的分子量，具有包括在约120,000m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181214 IT 1020180000110991.一种用于脱氢设备(1)的压缩系(13)，包括：
驱动器(36)；
单个离心式压缩机(35)，所述单个离心式压缩机驱动地联接到所述驱动器(36)；
其中所述离心式压缩机(35)包括单个壳体(37)和所述壳体(37)内部的多个离心式压缩机区段(39.1,39.2,39.3)，每个离心式压缩机区段包括至少一个叶轮(40.1,40.2)，所述叶轮被布置成在所述壳体(37)中旋转，所述压缩机(35)适于将包括丙烷、丙烯和氢气的混合物从在约0.2barA和约1.5barA之间的抽吸压力压缩至在约11barA和约20barA之间的递送压力，所述混合物具有在约20g/mol和约35g/mol之间的分子量，具有包括在约120,000m3/h和约950,000m3/h之间的体积流量。


2.根据权利要求1所述的压缩系(13)，其中所述离心式压缩机区段(39.1,39.2,39.3)中的至少一个离心式压缩机区段包括多个叶轮(40.1,40.2)。


3.根据权利要求1或2所述的压缩系(13)，其中所述离心式压缩机区段(39.1,39.2,39.3)中的至少一个离心式压缩机区段包括至少一个轴向堆叠的叶轮。


4.根据前述权利要求中任一项所述的压缩系(13)，其中所述叶轮(40.1,40.2)中的至少一个叶轮为半开式叶轮。


5.根据前述权利要求中任一项所述的压缩系(13)，其中所述离心式压缩机区段(39.1,39.2,39.3)中的至少两个离心式压缩机区段被布置成内嵌式构型。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩系(13)，其中所述离心式压缩机区段(39.1,39.2,39.3)中的至少两个离心式压缩机区段被布置成背对背构型。


7.根据前述权利要求中任一项所述的压缩系(13)，包括在所述离心式压缩机区段(39.1,39.2,39.3)中的至少两个离心式压缩机区段之间的中间冷却器(43,43.1,43.2)。


8.根据前述权利要求中任一项所述的压缩系(13)，其中所述抽吸压力包括在约0.2barA和约1.1barA之间。


9.根据前述权利要求中任一项所述的压缩系(13)，其中所述递送压力包括在约11barA和约19barA之间。


10.根据前述权利要求中任一项所述的压缩系(13)，其中所述抽吸压力包括在约0.5barA和约1.1barA之间，并且所述递送压力包括在约13barA和约19barA之间。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的压缩系(13)，其中所述抽吸压力包括在约0.2barA和约0.4barA之间，并且所述递送压力包括在约11barA和约15barA之间。


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【专利技术属性】
技术研发人员：S·盖齐，D·马蒂纳，S·法洛米，朱塞佩·尤里西，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT