一种丙烷脱氢产物低能耗分离方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种丙烷脱氢产物低能耗分离方法和系统，该分离方法包括：对丙烷脱氢产物进行增压和冷却处理，得到第一反应气；对第一反应气进行干燥净化处理，得到第二反应气；将第二反应气引入至预冷粗分系统进行预冷和分离处理，分别得到C3+产品和第三反应气；将第三反应气引入至深冷分离系统进行深冷、分离和复温处理，分别得到富氢气产品、C2/C1产品和C3产品；深冷分离系统设有换热装置，换热装置用于吸收深冷处理过程中第三反应气的热能并将该热能在复温处理过程中释放。本发明专利技术能够降低外部制冷循环系统需要提供的冷量，减少传热过程的损失，具有分离能耗低、经济性高、操作简便和高回收率等技术特点。和高回收率等技术特点。和高回收率等技术特点。

【技术实现步骤摘要】
一种丙烷脱氢产物低能耗分离方法和系统


[0001]本专利技术属于石油化工分离
，具体涉及一种丙烷脱氢产物低能耗分离方法和系统。

技术介绍

[0002]我国丙烷储量丰富，而近年来页岩气的开发更是让丙烷的产量进一步上升。目前我国对丙烷的利用大多采用燃烧供能的方式，甚至以“天灯”形式消耗，极大地降低了其利用价值。将丙烷转化为具有高附加值的产品是提高丙烷利用效率、实现碳基能源高效利用的关键技术之一，具有广阔的实用前景及巨大的经济效益。在丙烷的下游产品中，丙烯是非常重要的化工原料，可用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷、乙丙橡胶、尼龙66和ABS树脂等高附加值产品。其中，聚丙烯在人们日常生活应用极广，使得丙烯成为了仅次于乙烯的第二大化工原料。从2018年至2020年，我国丙烯的产量不断上升，但仍不能满足下游产业对丙烯的需求，预计2022年，我国丙烯产量可达3300万吨/年，而丙烯的当量需求将达3700万吨/年，可见未来我国的丙烯下游需求缺口很大。对丙烯需求的不断上升以及页岩气革命副产的大量丙烷为丙烷脱氢技术的发展带来了机遇。
[0003]目前国内丙烷脱氢装置均采用UOP和鲁姆斯反应工艺，而分离单元均采用深冷分离氢气及反应气中的其他组分，回收后的其他组成再通过低温泵将压力升至3
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3.5MPaG后通过乙烷塔将反应气中的C2与C3分离，分离过程中塔底需要蒸汽加热，塔底需要丙烯制冷，因此能耗非常高。而深冷分离多采用氢气膨胀或是复叠制冷，操作复杂，且小负荷情况下丙烯收率非常低，诸如以上问题造成运行成本升高。
[0004]传统膨胀制冷工艺需要将原料气中的不凝气(氢气)通过膨胀机等熵膨胀降温制冷使原料气中容易液化的C2+组成液化与氢气分离，液化后的C2通过混烃泵升压至3
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3.5MPaG后经换热器复温送至脱乙烷塔，脱乙烷塔采用高压精馏方式分离乙烷，需消耗大量的蒸汽，而脱乙烷塔塔顶多需要低温预冷设备增加丙烯的回收率，而深冷分离膨胀后的氢气因压力降低无法满足应用，多以燃料气的方式使用，造成资源浪费，若需应用氢气则需通过压缩二次压缩。综合上述原因得知传统膨胀制冷工艺消耗大量的能源。
[0005]传统复叠制冷工艺，需要多台制冷压缩机参与循环制冷(如：丙烷压缩机、乙烯压缩机、甲烷压缩机等)，复叠是制冷相对于膨胀制冷产品回收率略高，但是需要多台压缩机配合，一次性投资较高，而且回收后的C2+也许要采用高压混烃泵将C2+送至脱乙烷塔，因此复叠式制冷仅提高了产品的回收率，而未根本解决能耗问题。
[0006]作为本领域的技术人员，有必要对现有技术进行改进，提供一种丙烷脱氢产物低能耗分离方法和系统，以克服现有技术存在的以上缺点。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种丙烷脱氢产物低能耗分离方法和系统，用于解决现有技术中存在的上述问题。
[0008]为了实现上述目的，一方面，本专利技术采用以下技术方案：一种丙烷脱氢产物低能耗分离方法，包括以下步骤：
[0009]步骤A，对丙烷脱氢产物进行增压和冷却处理，得到第一反应气；
[0010]步骤B，对第一反应气进行干燥净化处理，得到第二反应气；
[0011]步骤C，将第二反应气引入至预冷粗分系统进行预冷和分离处理，分别得到C3+产品和第三反应气；
[0012]步骤D，将第三反应气引入至深冷分离系统进行深冷、分离和复温处理，分别得到富氢气产品、C2/C1产品和C3产品；其中，深冷分离系统设有换热装置，所述换热装置用于吸收深冷处理过程中第三反应气的热能并将该热能在复温处理过程中释放。
[0013]作为上述技术方案的一种可选设计结构，在步骤A中，对丙烷脱氢产物进行增压和冷却处理，得到第一反应气包括：将丙烷脱氢产物引入至压缩冷却系统中，先进行增压处理，增压处理后进入循环水冷却器进行冷却降温处理，得到第一反应气。
[0014]作为上述技术方案的一种可选设计结构，在步骤B中，对第一反应气进行干燥净化处理，得到第二反应气包括：将第一反应气引入至干燥净化系统中，脱去第一反应气中的水分及微量汞，得到第二反应气。
[0015]作为上述技术方案的一种可选设计结构，在步骤C中，将第二反应气引入至预冷粗分系统进行预冷和分离处理，分别得到C3+产品和第三反应气包括：将第二反应气引入至预冷粗分系统的预冷器进行预冷处理，使得第二反应气中大部分的C3+产品得以液化，所述预冷处理采用新鲜丙烷通过丙烷节流阀减压后提供
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17℃
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20℃温区的冷量预冷第二反应气；将预冷处理后的第二反应气引入至重烃分离器，重烃分离器分离出的液相经过粗分离塔进行提纯并得到高纯度的C3+产品；重烃分离器与粗分离塔分离出的气相为第三反应气。
[0016]作为上述技术方案的一种可选设计结构，在步骤D中，将第三反应气引入至深冷分离系统进行深冷、分离和复温处理，分别得到富氢气产品、C2/C1产品和C3产品包括：将第三反应气经过换热装置冷却后引入至深冷分离系统的一级分离器中，一级分离器分离出的液相进入脱轻塔中，一级分离器分离出的气相经过换热装置冷却后进入二级分离器中，二级分离器分离出的气相经过换热装置复温后得到富氢气产品，二级分离器分离出的液相进入脱轻塔中，脱轻塔塔顶分离器的分离产品经过换热装置复温后得到C2/C1产品，脱轻塔再沸器的分离产品经过换热装置复温后得到C3产品。
[0017]作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述换热装置包括一级换热器和二级换热器，所述一级换热器连接有制冷循环系统，所述二级换热器与制冷循环系统连接，所述制冷循环系统连接有制冷剂补充系统，所述制冷剂补充系统的制冷剂由异戊烷、丙烷、乙烯和甲烷其中至少3种按照比例混合组成；其中，脱轻塔再沸器的热量由新鲜丙烷提供；所述粗分离塔再沸器的热量由制冷循环系统提供。
[0018]另一方面，本专利技术采用以下技术方案：一种丙烷脱氢产物低能耗分离系统，包括：
[0019]压缩冷却系统，用于对丙烷脱氢产物进行增压和冷却处理，得到第一反应气；
[0020]干燥净化系统，用于对第一反应气进行干燥净化处理，得到第二反应气；
[0021]预冷粗分离系统，用于对第二反应气进行预冷和分离处理，分别得到C3+产品和第三反应气；
[0022]深冷分离系统，用于对第三反应气进行深冷、分离和复温处理，分别得到富氢气产
品、C2/C1产品和C3产品；所述深冷分离系统设有换热装置，所述换热装置用于吸收深冷处理过程中第三反应气的热能并将该热能在复温处理过程中释放。
[0023]作为上述技术方案的一种可选设计结构，还包括制冷循环系统，所述换热装置与所述制冷循环系统连接；所述换热装置包括一级换热器和二级换热器，所述一级换热器和二级换热器均与制冷循环系统连接。
[0024]作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述制冷循环系统包括压缩机、输出管线和回流管线，所述输出管线的输入端与压缩机连接，输出管线的输入端穿过换热装置连接有节流阀，所述回流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烷脱氢产物低能耗分离方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A，对丙烷脱氢产物进行增压和冷却处理，得到第一反应气；步骤B，对第一反应气进行干燥净化处理，得到第二反应气；步骤C，将第二反应气引入至预冷粗分系统进行预冷和分离处理，分别得到C3+产品和第三反应气；步骤D，将第三反应气引入至深冷分离系统(4)进行深冷、分离和复温处理，分别得到富氢气产品、C2/C1产品和C3产品；其中，深冷分离系统(4)设有换热装置，所述换热装置用于吸收深冷处理过程中第三反应气的热能并将该热能在复温处理过程中释放。2.根据权利要求1所述的丙烷脱氢产物低能耗分离方法，其特征在于，在步骤A中，对丙烷脱氢产物进行增压和冷却处理，得到第一反应气包括：将丙烷脱氢产物引入至压缩冷却系统(1)中，先进行增压处理，增压处理后进入循环水冷却器进行冷却降温处理，得到第一反应气；在步骤B中，对第一反应气进行干燥净化处理，得到第二反应气包括：将第一反应气引入至干燥净化系统(2)中，脱去第一反应气中的水分及微量汞，得到第二反应气。3.根据权利要求1所述的丙烷脱氢产物低能耗分离方法，其特征在于，在步骤C中，将第二反应气引入至预冷粗分系统进行预冷和分离处理，分别得到C3+产品和第三反应气包括：将第二反应气引入至预冷粗分系统的预冷器(301)进行预冷处理，使得第二反应气中大部分的C3+产品得以液化，所述预冷处理采用新鲜丙烷通过丙烷节流阀(305)减压后提供
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17℃
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20℃温区的冷量预冷第二反应气；将预冷处理后的第二反应气引入至重烃分离器(302)，重烃分离器(302)分离出的液相经过粗分离塔(303)进行提纯并得到高纯度的C3+产品；重烃分离器(302)与粗分离塔(303)分离出的气相为第三反应气。4.根据权利要求3所述的丙烷脱氢产物低能耗分离方法，其特征在于，在步骤D中，将第三反应气引入至深冷分离系统(4)进行深冷、分离和复温处理，分别得到富氢气产品、C2/C1产品和C3产品包括：将第三反应气经过换热装置冷却后引入至深冷分离系统(4)的一级分离器(403)中，一级分离器(403)分离出的液相进入脱轻塔(406)中，一级分离器(403)分离出的气相经过换热装置冷却后进入二级分离器(404)中，二级分离器(404)分离出的气相经过换热装置复温后得到富氢气产品，二级分离器(404)分离出的液相进入脱轻塔(406)中，脱轻塔塔顶分离器(407)的分离产品经过换热装置复温后得到C2/C1产品，脱轻塔再沸器(405)的分离产品经过换热装置复温后得到C3产品。5.根据权利要求4所述的丙烷脱氢产物低能耗分离方法，其特征在于，所述换热装置包括一级换热器(401)和二级换热器(402)，所述一级换热器(401)连接有制冷循环系统(5)，所述二级换热器(402)与制冷循环系统(5)连接，所述制冷循环系统(5)连接有制冷剂补充系统(6)，所述制冷剂补充系统(6)的制冷剂由异戊烷、丙烷、乙烯和甲烷其中至少3种按照比例混合组成；其中，脱轻塔再沸器(405)的热量由新鲜丙烷提供；粗分离塔再沸器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹运兵，侯丽丽，
申请(专利权)人：中科泓能北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：