[發明專利]一種集成吸收制冷的丙烯精餾塔工藝方法

有效

• 申請號: 201711123083.3
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN108017501B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 李進龍
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C07C7/00
• 分類號: C07C7/00;C07C7/04;C07C11/06;B01D3/14;F25B15/06
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 陸林輝

本發明公開了一種集成吸收制冷技術的丙烯精餾塔工藝優化設計方法，利用來自石油和化學工業企業裝置自身的循環熱水、煙氣、工藝介質等具有的低品位廢熱、余熱，通過吸收制冷技術產生冷源，并提供給丙烯精餾塔塔頂冷凝器冷卻塔頂蒸汽，完成冷卻任務后的冷卻介質再送至丙烯精餾塔進料冷卻器，從而穩定并降低丙烯精餾塔的操作溫度、壓力等，提高分離效率。本發明本著“變廢為寶”和“能源利用效率最大化”的原則，根據丙烯精餾塔和吸收制冷的技術特點，通過合理設計，有效提高了丙烯精餾塔的分離效率和降低了裝置的熱負荷，同時提高了裝置整體的能源利用效率。該工藝過程冷凝效果好、穩定性高、投資少、操作費用低、能源利用效率高。

技術領域

本發明涉及一種丙烯精餾塔工藝優化和低溫余熱資源化方法，特別是涉及一種丙烯精餾塔工藝設計和優化方法，還特別涉及低溫余熱資源化再利用方法，應用于石油和化學工業技術領域。

背景技術

丙烯是重要的化工原材料之一，可用于制取聚丙烯、丙酮、晴綸等等多種重要有機化工原材料、精細化學品、樹脂、橡膠等。目前，丙烯的主要來源包括石油烴裂解工藝、重油催化裂化工藝、丙烷催化脫氫工藝、煤制烯烴等，而前兩者是丙烯的最主要來源。在以上工藝過程中，丙烯是包含在反應后生成的碳烴混合物中，如石油烴裂解工藝的裂解氣中包括了甲烷、乙烯、丙烯、碳四等上百種組分，因此必須采用必要的方法將其從復雜的混合物中分離出來，從而獲得高純度的丙烯產品。

為了獲得高純度丙烯產品，目前普遍采用雙塔精餾工藝流程。該分離過程的進料主要為丙烯和丙烷混合物，同時還含有少量的碳四以上重組分。根據精餾分離的過程機理，其分離效率直接取決于在工藝條件下輕關鍵組分和重關鍵組分的相對揮發度，待分離組分間的相對揮發度越大越易分離。在該待分離的體系中，輕重關鍵組分分別為丙烯和丙烷，由于兩者結構相似，導致它們之間相對揮發度較低，且相對揮發度隨著溫度的升高和混合物中丙烯濃度的增加而降低。因此，要完成分離丙烯和丙烷混合物就需要很多平衡級(即塔板數)來完成，所以目前丙烯精餾工藝過程多由雙塔構成，一為提餾塔，另一為精餾塔。

對石油和化學工業中現有的丙烯精餾工藝過程，普遍采用工藝循環水作為塔頂冷卻介質，工藝循環水的溫度通常維持在28℃至35℃，且該溫度受環境、季節、天氣的影響較大，如北方的冬天循環水溫度通常低于28℃，而南方的夏天循環水溫度有可能高于35℃；另外，對同一地區同一裝置而言，夏天和冬天又有不同，晴天和雨天也有不同。外部環境的變化常引起塔操作的波動，影響產品質量和能耗水平。由于冷卻介質的溫度較高，導致分離塔的操作溫度較高。目前，丙烯精餾塔塔頂操作溫度通常控制在45℃至52℃之間，塔底操作溫度通常控制在55℃至68℃之間，塔壓則根據流體相平衡性質通常維持在1.82Mpa至1.96Mpa。在較高的溫度和壓力下，丙烯和丙烷的相對揮發度較小，在丙烯的全濃度范圍內其相對揮發度約在1.10至1.15之間，且隨著混合物中丙烯濃度的增加相對揮發度減小，因此在實際的操作過程中，為了獲得高純度的丙烯產品，必須采用較高的回流比，該值范圍約為12至15之間。為維持高回流比操作模式的穩定運行，塔頂和塔底的熱負荷必然較高。如果能夠降低該丙烯精餾塔的操作溫度和壓力，同時在較低的回流比下操作，則在保證產品質量前提下對過程的穩定操作和節能將大有裨益，同時還可大大提高丙烯和丙烷的分離效率，減少設備的投資和運行費用。

要降低丙烯精餾塔的操作溫度、壓力和回流比，必須能夠提供額外的冷源作為該塔塔頂的冷卻介質。然而，在石油和化學工業的具體裝置中，溫度低于循環冷卻水的廉價、穩定冷源介質則幾乎沒有，如通過壓縮制冷獲得的丙烯、乙烯冷劑，但投入和操作費用很大。然而，在每個裝置中都存在大量的低品位廢熱、余熱，如熱水、低溫煙氣、低溫工藝介質等等，如果能夠將這些低品位的余熱轉化為可利用的穩定冷源，在很好的解決上述丙烯精餾塔工藝優化設計問題的同時，也可以有效將余熱資源化，此一直是社會關注的熱點和焦點問題。實際上，在低品位余熱利用方面，以溴化鋰水溶液為吸收介質的吸收制冷技術已較為成熟，并已經實現了工業化的建設，但至目前，如何將吸收制冷技術和丙烯精餾塔工藝進行有效耦合卻還沒有很好的技術方案。

發明內容