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1、(10)申请公布号 CN 103159582 A (43)申请公布日 2013.06.19 CN 103159582 A *CN103159582A* (21)申请号 201310091031.8 (22)申请日 2013.03.21 C07C 11/06(2006.01) C07C 7/00(2006.01) (71)申请人 杭州杭氧股份有限公司 地址 311241 浙江省杭州市临安市青山湖街 道东环路 99 号 (72)发明人 韦小雄 张淑文 胡明辉 邵勇 范庆虎 张宽 (74)专利代理机构 杭州九洲专利事务所有限公 司 33101 代理人 翁霁明 (54) 发明名称 一种用于丙烷或混合烷。
2、烃催化脱氢制丙烯中 的低温分离系统及方法 (57) 摘要 一种用于丙烷或混合烷烃催化脱氢制丙烯中 的低温分离系统及方法， 所述的系统由三只换热 器、 三只气液分离罐以及一只透平膨胀压缩机组 成， 其中第一进料经过进料通道连接于第一气液 分离罐， 第一气液分离罐连接于透平膨胀机的膨 胀端， 透平膨胀机的膨胀端连接于第二气液分离 罐， 第二气液分离罐连接于第二换热器的第一冷 源通道， 该第一冷源通道后面连接于第一分配器 ； 第一气液分离罐和第二气液分离罐的各自底部相 互连通后共接于第三气液分离罐， 第三气液分离 罐的顶部依次连通第二换热器和第三换热器， 第 三气液分离罐的底部出口连接一液体输送泵后。
3、也 依次连通第二换热器和第三换热器 ； 该方法具有 工艺流程简易， 可操作性强， 设备投资小， 能耗低 等特点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103159582 A CN 103159582 A *CN103159582A* 1/2 页 2 1. 一种用于丙烷或混合烷烃催化脱氢制丙烯中的低温分离系统， 它主要由三只换热 器、 三只气液分离罐以及一只透平膨胀压缩机组成， 其特征在于 ： 所述的第一换热器中布置 有两个冷流通道和一。
4、进料通道， 其中第一进料经过进料通道连接于第一气液分离罐， 该第 一气液分离罐的上端出气口连接于所述透平膨胀机的膨胀端， 该透平膨胀机的膨胀端连接 于第二气液分离罐， 第二气液分离罐的上端出气口连接于第二换热器的第一冷源通道， 该 第一冷源通道后面连接于可分配出三股冷源的第一分配器 ； 第一气液分离罐和第二气液 分离罐的各自底部相互连通后共接于第三气液分离罐， 第三气液分离罐的顶部出气口依次 连通第二换热器和第三换热器， 并作为第二回收气体的接出通道， 第三气液分离罐的底部 出口连接一液体输送泵后也依次连通第二换热器和第三换热器， 并作为液体物料的接出通 道。 2. 根据权利要求 1 所述的用。
5、于丙烷或混合烷烃催化脱氢制丙烯中的低温分离系统， 其 特征在于 ： 所述分配器之后的第一股冷源连接于第一换热器的第二冷流通道， 第二股冷源 与经过第三换热器后的第二进料混接后连通第一换热器的第一冷流通道， 并作为混合物料 的接出通道 ； 第三股冷源通过第三换热器后与第一换热器的第二冷流通道汇合并接于所述 透平膨胀机的压缩端， 通过压缩端后接出作为第一回收气体通道。 3.一种利用如权利要求1或2所述低温分离系统进行丙烷或混合烷烃催化脱氢制丙烯 的低温分离方法， 其特征在于第一进料在第一换热器中与两股冷流进行热量交换被冷却， 第一进料出第一换热器后为气液两相流体， 然后进入第一气液分离罐进行气液分。
6、离 ； 从第 一气液分离罐分离出来的气体经过透平膨胀压缩机的膨胀端膨胀节流， 其中部分气体被冷 凝， 然后进入第二气液分离罐再次进行气液分离， 出第二气液分离罐的气相组分作为系统 的冷源 （4） ， 而出第二气液分离罐的液相组分与第一气液分离罐分离出的液相组分都通过 阀门调整压力后一起混合进入第三气液分离罐 ； 第三气液分离罐中的气液两相经过分离， 其中气体组分进入第二换热器被冷凝， 液体 组分经过液体输送泵增压进入第二换热器也被冷凝， 其中第二换热器的冷流是来自第二气 液分离罐分离出来的气相， 即系统的冷源， 冷源经过第二换热器后被复热 ； 系统的冷源 （4） 出第二换热器后通过分配器分配为。
7、三股流 ： 冷源 （7） ， 冷源 （8） 和冷源 （9） ， 其中冷源 （9） 与来自第二换热器的两股热流 （一股气相热流， 一股液相热流） 一起作为 第三换热器的三股冷流对第二进料进行冷凝， 气相和液相热流复热为常温后作为回收气体 和液体物料出低温分离系统供下游工艺使用， 第二进料被冷凝后与冷源 （8） 按下游工艺所 需比例混合， 混合后的物料和冷源 （7） 在第一换热器中一起作为冷流对第一进料进行冷凝， 复热后的混合物料作为低温分离系统的产出物供下游工艺使用 ； 从第三换热器和第一换热 器出来的冷源 （9） 和冷源 （2） 被复热为常温后一同混合进入透平膨胀压缩机的压缩端进行 压缩， 作。
8、为回收气体供下游工艺使用。 4. 根据权利要求 3 所述的丙烷或混合烷烃催化脱氢制丙烯的低温分离方法， 其特征在 于第一进料在第一换热器中被冷凝到 -75 -100后成为气液两相 ； 从第一气液分离罐分离出来的气体经过透平膨胀压缩机的膨胀端膨胀节流后， 压力由 1 2MPa 变为 0.3 0.7MPa， 温度由 -75 -100变为 -125 -150， 气体被部分冷凝 ； 所述第三气液分离罐中的气液两相经过分离， 其中气体组分进入第二换热器被冷凝 至 -85 -110， 液体组分经过液体输送泵增压进入换热器也被冷凝至 -85 -110 ； 权 利 要 求 书 CN 103159582 A 2。
9、 2/2 页 3 所述的冷源经过第二换热器后温度被复热至 -85 -110 ； 第二进料温度被冷凝至 -85 -110后与冷源按下游工艺所需比例混合。 权 利 要 求 书 CN 103159582 A 3 1/4 页 4 一种用于丙烷或混合烷烃催化脱氢制丙烯中的低温分离系 统及方法 技术领域 0001 本发明涉及的是一种用于丙烷或混合烷烃催化脱氢制丙烯中的低温分离系统及 方法， 主要适用于丙烷或混合烷烃催化脱氢制丙烯工艺流程中在低温下进行产品分离和保 证产品质量的低温分离系统及方法。 背景技术 0002 丙烯主要用于生产聚丙烯、 丙烯腈、 环氧丙烷等化工产品， 是仅次于乙烯的一种重 要基础化工。
10、原料。目前全球来自蒸汽裂解装置和催化裂化装置的丙烯产能逐年下降， 其占 总产能的比例已经从2001年的97%下降到88%左右， 未来的比例还将会继续降低。 然而， 丙 烷脱氢、 烯烃歧化和甲醇制烯烃等以丙烯为产品的装置产能从 2001 年的 3% 上升到 10% 左 右， 其中来自丙烷脱氢装置的丙烯产能占总产能的 5% 以上， 成为全球丙烯的第三大来源。 丙烷脱氢制丙烯工艺主要有催化脱氢和氧化脱氢两种， 其中丙烷催化脱氢制丙烯技术已经 实现工业化。 0003 丙烷催化脱氢制丙烯技术是在异丁烷脱氢制异丁烯的基础上发展而来的。 目前工 业化的丙烷催化脱氢工艺均由反应、 产品压缩、 低温分离等几个部。
11、分组成， 其中低温分离系 统是进行产品分离和保证产品质量的关键环节。 发明内容 0004 本发明的目的在于克服现有技术存在的不足， 而提供一种流程简易， 能耗低， 设备 的投资不大， 具有很好经济性能的用于丙烷或混合烷烃催化脱氢制丙烯中的低温分离系统 及方法， 它能够充分利用膨胀机节流后的冷量， 使得流程中的各个换热器的换热温差能够 达到合理数值。 0005 本发明的目的是通过如下技术方案来完成的， 本发明所述的低温分离系统， 它主 要由三只换热器、 三只气液分离罐以及一只透平膨胀压缩机组成， 所述的第一换热器中布 置有两个冷流通道和一进料通道， 其中第一进料经过进料通道连接于第一气液分离罐，。
12、 该 第一气液分离罐的上端出气口连接于所述透平膨胀机的膨胀端， 该透平膨胀机的膨胀端连 接于第二气液分离罐， 第二气液分离罐的上端出气口连接于第二换热器的第一冷源通道， 该第一冷源通道后面连接于可分配出三股冷源的第一分配器 ； 第一气液分离罐和第二气液 分离罐的各自底部相互连通后共接于第三气液分离罐， 第三气液分离罐的顶部出气口依次 连通第二换热器和第三换热器， 并作为第二回收气体的接出通道， 第三气液分离罐的底部 出口连接一液体输送泵后也依次连通第二换热器和第三换热器， 并作为液体物料的接出通 道。 0006 所述分配器之后的第一股冷源连接于第一换热器的第二冷流通道， 第二股冷源与 经过第三。
13、换热器后的第二进料混接后连通第一换热器的第一冷流通道， 并作为混合物料的 接出通道 ； 第三股冷源通过第三换热器后与第一换热器的第二冷流通道汇合并接于所述透 说 明 书 CN 103159582 A 4 2/4 页 5 平膨胀机的压缩端， 通过压缩端后接出作为第一回收气体通道。 0007 一种利用如上所述低温分离系统进行丙烷或混合烷烃催化脱氢制丙烯的低温分 离方法， 该方法是 ： 第一进料在第一换热器中与两股冷流进行热量交换被冷却， 第一进料出 第一换热器后为气液两相流体， 然后进入第一气液分离罐进行气液分离 ； 从第一气液分离 罐分离出来的气体经过透平膨胀压缩机的膨胀端膨胀节流， 其中部分气。
14、体被冷凝， 然后进 入第二气液分离罐再次进行气液分离， 出第二气液分离罐的气相组分作为系统的冷源 4， 而 出第二气液分离罐的液相组分与第一气液分离罐分离出的液相组分都通过阀门调整压力 后一起混合进入第三气液分离罐 ； 0008 第三气液分离罐中的气液两相经过分离， 其中气体组分进入第二换热器被冷凝， 液体组分经过液体输送泵增压进入第二换热器也被冷凝， 其中第二换热器的冷流是来自第 二气液分离罐分离出来的气相， 即系统的冷源， 冷源经过第二换热器后被复热 ； 0009 系统的冷源4出第二换热器后通过分配器分配为三股流 ： 冷源7， 冷源8和冷源9， 其中冷源 9 与来自第二换热器的两股热流 （。
15、一股气相热流， 一股液相热流） 一起作为第三换 热器的三股冷流对第二进料进行冷凝， 气相和液相热流复热为常温后作为回收气体和液体 物料出低温分离系统供下游工艺使用， 第二进料被冷凝后与冷源 8 按下游工艺所需比例混 合， 混合后的物料和冷源 7 在第一换热器中一起作为冷流对第一进料进行冷凝， 复热后的 混合物料作为低温分离系统的产出物供下游工艺使用 ； 从第三换热器和第一换热器出来的 冷源 9 和冷源 2 被复热为常温后一同混合进入透平膨胀压缩机的压缩端进行压缩， 作为回 收气体供下游工艺使用。 0010 本发明所述的第一进料在第一换热器中被冷凝到 -75 -100后成为气液两相 ； 0011。
16、 从第一气液分离罐分离出来的气体经过透平膨胀压缩机的膨胀端膨胀节流后， 压 力由 1 2MPa 变为 0.3 0.7MPa， 温度由 -75 -100变为 -125 -150， 气体被部分 冷凝 ； 0012 所述第三气液分离罐中的气液两相经过分离， 其中气体组分进入第二换热器被冷 凝至 -85 -110， 液体组分经过液体输送泵增压进入换热器也被冷凝至 -85 -110 ； 0013 所述的冷源经过第二换热器后温度被复热至 -85 -110 ； 0014 第二进料温度被冷凝至 -85 -110后与冷源按下游工艺所需比例混合。 0015 本发明在满足丙烷或混合烷烃催化脱氢制丙烯工艺流程的低温分。
17、离系统要求的 前提下， 具有良好的可操作性， ， 特别是换热器设备在合理的换热温差下可以充分发挥设备 本身优良的特性来适应多种工况的变化， 具有流程简易， 能耗低， 设备的投资不大， 具有很 好经济性能等特点。 附图说明 0016 图 1 是本发明所述工艺流程图。 具体实施方式 0017 下面将结合附图对本发明作详细的介绍 ： 图 1 所示， 本发明所述的低温分离系统， 它主要由三只换热器、 三只气液分离罐以及一只透平膨胀压缩机组成， 所述的第一换热器 E01 中布置有两个冷流通道 1、 2 和一进料通道 3， 其中第一进料 J1 经过进料通道 3 连接于 说 明 书 CN 103159582。
18、 A 5 3/4 页 6 第一气液分离罐 V01， 该第一气液分离罐 V01 的上端出气口连接于所述透平膨胀机的膨胀 端 T01， 该透平膨胀机的膨胀端 T01 连接于第二气液分离罐 V02， 第二气液分离罐 V02 的上 端出气口连接于第二换热器E02的第一冷源通道4， 该第一冷源通道4后面连接于可分配出 三股冷源的第一分配器 F1 ； 第一气液分离罐 V01 和第二气液分离罐 V02 的各自底部相互连 通后共接于第三气液分离罐 V03， 第三气液分离罐 V03 的顶部出气口依次连通第二换热器 E02 和第三换热器 E03， 并作为第二回收气体 H2 的接出通道 5， 第三气液分离罐 V03。
19、 的底部 出口连接一液体输送泵P01后也依次连通第二换热器E02和第三换热器E03， 并作为液体物 料 Y 的接出通道 6。 0018 所述分配器 F1 之后的第一股冷源 7 连接于第一换热器 E01 的第二冷流通道 2， 第 二股冷源 8 与经过第三换热器 E03 后的第二进料 J2 混接后连通第一换热器 E01 的第一冷 流通道 1， 并作为混合物料 W 的接出通道 ； 第三股冷源 9 通过第三换热器 E03 后与第一换热 器的第二冷流通道 2 汇合并接于所述透平膨胀机的压缩端 C01， 通过压缩端后接出作为第 一回收气体 H1 通道。 0019 一种利用如上所述低温分离系统进行丙烷或混合。
20、烷烃催化脱氢制丙烯的低温分 离方法， 该方法是 ： 0020 丙烷催化脱氢制丙烯工艺的反应系统产生的混合组分 （主要包括氢气， 丙烯， 丙烷 等） 在进入低温分离系统之前， 先与低温分离系统中产生的一股回收气体混合作为低温分 离系统的第一进料 J1， 再经过压缩、 净化和过滤单元深度脱除 H2O、 氯化氢、 硫化氢进入低 温分离系统。然后， 第一进料 J1 在换热器 E01 中与两冷流进行热量交换。出换热器 E01 的 进料部分冷凝成为气液两相， 在气液分离罐 V01 中进行气液分离。气液分离罐 V01 分离出 来的气体组分 （主要成分为氢气） 作为整个低温分离系统中的冷量载体， 并通过透平膨。
21、胀机 膨胀节流产生系统冷量。 0021 来自气液分离罐 V01 的气体经过透平膨胀压缩机的膨胀端 T01 膨胀节流后， 温度 压力产生了变化， 使得气体被部分冷凝， 透平膨胀压缩机 T01 的出口处的物流为气液两相 组分。此时， 作为整个低温分离系统冷量载体的气液相进入另一个气液分离罐 V02 进行气 液分离。分离出来的气相组分作为系统的冷源 4， 而分离出来的液相组分与气液分离罐 V01 分离出的液相组分都通过调节阀调压一致后一起进入气液分离罐 V03。 0022 气液分离罐V03中的气液两相经过分离后， 气体组分进入换热器E02被冷凝， 液体 组分经过液体输送泵 P01 加压进入换热器 E。
22、02 被冷凝。换热器 E02 的冷源来自气液分离罐 V02 分离出来的气相， 即系统的冷源。 0023 系统的冷源经过换热器E02后通过分配器分配为三股流 ： 冷源7， 冷源8和冷源9。 其中冷源 9 与来自换热器 E02 的两股热流 （一股气相热流， 一股液相热流） 一起作为换热器 E03 的三股冷流对第二进料 J2（主要成分为丙烷） 进行冷凝， 气相和液相热流复热为常温后 出低温分离系统供下游工艺使用， 第二进料 J2 被冷却后与冷源 8 按一定比例混合 （此混合 物料作为催化工艺中所需物料） ， 第二进料J2与冷源8混合后的物料和冷源7在换热器E01 中一起作为冷流对第一进料 J1 进行。
23、冷凝。 0024 从换热器 E03 和换热器 E01 出来冷源 9 和冷源 2 被复热后一同混合进入透平膨胀 压缩机的压缩端 C01 进行压缩， 作为气体物料供下游工艺使用。 0025 实施例 ： 说 明 书 CN 103159582 A 6 4/4 页 7 0026 第一进料 J1 在换热器 E01 中与两冷流进行热量交换被冷却。第一进料 J1 被冷凝 到 -75 -100温度后出换热器 E01 为气液两相， 在气液分离罐 V01 中进行气液分离。气 液分离罐 V01 分离出来的气体经过透平膨胀压缩机的膨胀端 T01 膨胀节流后压力由 1 2MPa 变为 0.3 0.7MPa， 温度由 -7。
24、5 -100变为 -125 -150， 气体被部分冷凝。然 后进入另一气液分离罐 V02 进行气液分离， 出气液分离罐 V02 后的气相组分作为系统的冷 源， 而出气液分离罐 V02 的液相组分与气液分离罐 V01 分离出的液相组分都通过阀门调整 压力后一起混合进入气液分离罐 V03。 0027 气液分离罐 V03 中的气液两相经过分离后， 气体组分进入换热器 E02 被冷 凝至 -85 -110， 液体组分经过液体输送泵 P01 增压后进入换热器 E02 也被冷凝 至 -85 -110。其中换热器 E02 的冷流是来自气液分离罐 V02 分离出来的气相， 即系统 的冷源 4， 冷源经过换热器。
25、后温度被复热至 -85 -110。 0028 系统的冷源 4 出换热器 E02 后通过分配器分配为三股流 ： 冷源 7， 冷源 8 和冷源 9。 其中冷源 9 与来自换热器 E02 的两股热流 （一股气相热流， 一股液相热流） 一起作为换热器 E03 的三股冷流对第二进料 J2（主要成分为丙烷） 进行冷凝， 气相和液相热流复热为常温后 出低温分离系统供下游工艺使用， 第二进料J2温度被冷凝至-85-110后与冷源8按一 定比例混合 （此混合物料作为催化工艺中所需物料） ， 第二进料 J2 与冷源 8 混合后的物料和 冷源 7 在换热器 E01 中一起作为冷流对第一进料 J1 进行冷凝。 0029 从换热器 E03 和换热器 E01 出来冷源 9 和冷源 2 被复热为常温后一同混合进入透 平膨胀压缩机的压缩端 C01 进行气体压缩增压， 作为气体物料供下游工艺使用。 说 明 书 CN 103159582 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103159582 A 8 。