背景技術

正丁烷為無色氣體，不溶于水，易溶醇、氯仿，且具有易燃易爆性，通常被用作溶劑、致冷劑和有機合成原料。油田氣、濕天然氣和裂化氣中都含有正丁烷，正丁烷最主要的生產(chǎn)方式為通過碳四餾分進行轉(zhuǎn)化制備，相應的碳四餾分也主要存在于油田氣、濕天然氣和裂化氣中，例如:石油化工輕油裂解制乙烯裝置中聯(lián)產(chǎn)的碳四烴，約占乙烯產(chǎn)量的40%;石油煉廠催化裂化裝置所生產(chǎn)的碳四烴，約占裝置處理量的6% ;從油田氣和濕天然氣中分離并進行加壓冷凝得到碳三、碳四的液化石油氣，再用蒸餾法分離得到碳四。由于碳四餾分中含有較多的烯烴，其聚合反應較多，反應放熱劇烈，使碳四轉(zhuǎn)化為正丁烷的轉(zhuǎn)化率十分有限，進而使碳四餾分直接進入液化氣罐作為低價燃料進行使用，降低了碳四餾分的經(jīng)濟價值。因此如何回煉碳四餾分，將碳四進行合理利用進而生產(chǎn)高純度的正丁烷，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種高純度正丁烷的生產(chǎn)裝置，解決了現(xiàn)有技術中聞效提純正丁燒的技術問題。

本實用新型提供一種高純度正丁烷的生產(chǎn)裝置，包括碳四改質(zhì)原料罐，所述碳四改質(zhì)原料罐順次通過換熱器、汽化發(fā)生器、加熱爐與碳四改質(zhì)反應器的進料口相連接，碳四改質(zhì)反應器的出料口通過換熱器連接切割塔；

所述碳四改質(zhì)反應器的再生氣體進口順次與第二加熱爐、第二換熱器相連接，碳四改質(zhì)反應器的再生尾氣出口順次通過第二換熱器、冷凝器、緩沖罐、壓縮機與碳四改質(zhì)反應器的再生氣體進口相連接；

所述切割塔的塔底出口與重烴儲罐相連接，所述切割塔的塔頂出口通過第二冷凝器連接氣液分離罐，氣液分離罐的液相出口經(jīng)升壓泵連接穩(wěn)定塔，氣液分離罐的氣相出口經(jīng)第二壓縮機也連接穩(wěn)定塔，穩(wěn)定塔的塔頂出口連接碳四原料緩沖罐，穩(wěn)定塔的塔底出口經(jīng)第三冷凝器連接輕烴儲罐；

所述碳四原料緩沖罐通過第三換熱器與加氫反應器的入料口相連接，加氫反應器的反應產(chǎn)物流出口通過第四冷凝器與高分罐相連接，高分罐的液相出口與加氫反應器的入料口連接，高分罐的第二液相出口與低分罐的入口相連接；低分罐的頂部氣相出口通過第三壓縮機與加氫反應器的進氣口相連接，低分罐的液相出口與正丁烷收集罐相連接。

進一步地，所述加氫反應器還連接有加熱器。

進一步地，所述加氫反應器的反應產(chǎn)物流出口與第四冷凝器之間連接有第三換熱器。

本實用新型具有的優(yōu)點在于:本實用新型針對醚后碳四無法利用、烷值較低的問題，提供了一種高純度正丁烷的生產(chǎn)裝置，利用該生產(chǎn)裝置能夠在非臨氫的條件下將碳四轉(zhuǎn)化為烯烴含量低的芳烴組分，同時還可生產(chǎn)車用液化氣的調(diào)合組分。該生產(chǎn)裝置中以碳四為原料，經(jīng)過碳四烯烴疊合和脫氫環(huán)化、芳構、環(huán)化脫氫等一系列復雜反應，生產(chǎn)輕芳烴和重芳烴，其原理利用率高。該生產(chǎn)裝置結(jié)構簡單，投資小，操作容易，能夠循環(huán)利用反應產(chǎn)物的熱量，避免熱量浪費。

附圖說明

圖1是本實用新型提供一種高純度正丁烷的生產(chǎn)裝置的結(jié)構示意圖。

圖中:1-碳四原料罐；2_換熱器；3_汽化發(fā)生器；4_加熱爐；5—碳四改質(zhì)反應器；6-切割塔；7-第二換熱器；8-第二加熱爐；9-冷凝器；10-緩沖罐；11-壓縮機；12-正丁烷收集罐；13-第二冷凝器；14-氣液分離罐；15_升壓泵；16_穩(wěn)定塔；17第三冷凝器；18_第二壓縮機；19_重烴儲罐；20_碳四原料緩沖罐；21_輕烴儲罐；22-加氫進料泵；23_第三換熱器；24_加氫反應器；25_加熱器；26_第四冷凝器；27_高分罐；28_低分罐；29_第三壓縮機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本實用新型并能予以實施，但所舉實施例不作為對本實用新型的限定。

本實用新型提供一種高純度正丁烷的生產(chǎn)裝置，如圖1所示，主要包括碳四改質(zhì)部分和飽和加氫部分，其中碳四改質(zhì)部分包括改質(zhì)反應單元、催化劑再生單元及分餾單元。飽和加氫部分主要包括加氫反應單元及分離單元。

所述改質(zhì)反應單元包括實現(xiàn)原料汽化、反應器進出物流換熱、進料加熱、反應器、反應產(chǎn)物冷卻以及催化劑再生等部分。碳四改質(zhì)原料罐I中的原料(異丁烷除去的醚后碳四)通過與改質(zhì)反應所產(chǎn)生的反應產(chǎn)物通過換熱器2進行換熱后，通過汽化發(fā)生器3進行汽化，汽化后的氣相碳四改質(zhì)原料可以再進一步與改質(zhì)后的反應產(chǎn)物進行換熱后，通過加熱爐4加熱至280°C?405°C (初期至末期逐漸升高)，然后通過碳四改質(zhì)反應器的進料口進入碳四改質(zhì)反應器5中進行改質(zhì)反應。溫升約40°C，碳四改質(zhì)反應器5的操作壓力0.6MPaG，溫度280?430°C。在催化劑的參與下，進行改質(zhì)反應，改質(zhì)反應結(jié)束后，生產(chǎn)得到的反應產(chǎn)物通過碳四改質(zhì)反應器的出料口流出后，與碳四的進料通過換熱器2進行換熱后，冷卻降溫至一定溫度，進行初步氣液分離，初步分離后的液相進入切割塔6，初步分離后也得到了氣相，可以通過冷凝器冷卻后排出。

在催化劑再生單元中，采用氮氣和空氣作為再生氣體，控制再生氣體中的氧含量，以防止碳四改質(zhì)反應器中催化劑床層在再生時飛溫，而破壞催化劑。為回收再生時產(chǎn)生的尾氣的熱量，再生氣體在進入碳四改質(zhì)反應器5之前先通過第二換熱器7與再生尾氣進行換熱，然后通過第二加熱爐8加熱至再生所需溫度，通過再生氣體進口進入碳四改質(zhì)反應器5中進行催化劑再生。再生壓力0.7MPaG，溫度450°C。而再生尾氣與新鮮再生氣體通過第二換熱器7進行換熱后，通過冷凝器9 (水冷)冷卻至40°C，然后經(jīng)過煙氣緩沖罐10除掉水分，再經(jīng)壓縮機11壓縮后再經(jīng)緩沖罐緩沖后作為再生氣體，循環(huán)進入碳四改質(zhì)反應器5中進行再生。

所述的分流單元為切割塔6，碳四改質(zhì)反應器中反應后得到的初步分離后的液相進入切割塔6，切割塔6的操作壓力0.15MPaG，溫度60°C?260°C。塔底出口流出重烴產(chǎn)品，送至相應重烴儲罐19。塔頂出口流出輕烴產(chǎn)品，經(jīng)過第二冷凝器13 (水冷)后進入氣液分離罐14分離，分離后的液相通過液相出口流出后經(jīng)升壓泵15升壓后進入穩(wěn)定塔16，分離后的氣相經(jīng)氣相出口流出后經(jīng)第二壓縮機18壓縮后也進入穩(wěn)定塔16。穩(wěn)定塔16的操作壓力0.8MPaG，溫度50°C?160°C。穩(wěn)定塔16的塔頂餾出物收集到碳四原料緩沖罐20，以備飽和加氫部分中進行下一步反應，當然也可以作為優(yōu)質(zhì)的液化氣使用。塔底出口產(chǎn)出的碳五以上組分經(jīng)第三冷凝器17冷卻至40°C后，作為輕烴產(chǎn)品送至輕烴儲罐21儲存。另外穩(wěn)定塔16的回流罐排放口排出的不凝氣作為燃料氣，送至本實用新型中各個加熱爐中，實現(xiàn)熱量循環(huán)使用。

來自碳四改質(zhì)部分中穩(wěn)定塔16的塔頂產(chǎn)物的優(yōu)質(zhì)液化氣在液位控制下進入碳四原料緩沖罐20中，由加氫進料泵22升壓至2.70MPaG與來自高分罐27的加氫產(chǎn)物循環(huán)料混合后再混入循環(huán)氫、新氫及來自低分罐27的低分氣進入反應器進/出料換熱的第三換熱器23，與加氫反應器24中反應流出物換熱升溫后至41°C (末期60°C)左右，通過加氫反應器的入料口進入加氫反應器24中，在加氫反應器24中的原料碳四進行烯烴飽和反應，溫度升至71°C (末期83.58°C)左右，反應壓力為2.48MPaG。反應時加氫反應器24在加熱器25的作用下用1.2MPaG蒸汽加熱至40°C (末期60°C)左右。加熱器25可以同時作為還原催化劑時氫氣加熱器使用。

加氫反應器24中反應得到的反應產(chǎn)物通過反應物流出口流出，該反應產(chǎn)物初期第三換熱器23不用，加氫反應器24的反應物流出口溫度約71°C，經(jīng)旁路直接進入第三換熱器23 ;末期加氫反應器24的反應物流出口溫度約83.6°C，經(jīng)第三換熱器23與混合進料換熱降溫至71°C左右，再進入反應流出物通過第四冷凝器26冷卻，可以采用循環(huán)水冷卻至40°C后進入高分罐27進行汽液分離，也就是進入分離單元進行分離。

自高分罐27中分出的液相通過兩個出口流出，液相出口中流出的液相與加氫反應器24的入料口連接，作為循環(huán)料通過泵輸送到加氫反應器24入口與新鮮碳四混合，以調(diào)節(jié)加氫反應器24進料口進入的烯烴的含量，第二液相出口作為產(chǎn)品通過液位調(diào)節(jié)閥進入低分罐28的入口。加氫產(chǎn)品油在低分罐28中降壓閃蒸至0.6MPaG左右，低分罐28頂部氣相出口出來的氣相進入第三壓縮機29中，壓縮至2.65MPaG后返回加氫反應器24的入料口，與其它進料混合后重新回到加氫反應器24中，其通過加氫反應器的進氣口進入。低分罐28出來的液相通過低分罐的液相出口流出，作為整個生產(chǎn)裝置的最終產(chǎn)品通過液位調(diào)節(jié)閥儲存至正丁烷收集罐12完成收集。

自高分罐27頂部出來的氣相(循環(huán)氫)間斷放一小部分至火炬系統(tǒng)，以控制循環(huán)氫純度(將氫氣中累積的C0、C02等脫除)，其余部分進入循環(huán)壓縮機(第四壓縮機)入口經(jīng)分液罐分出微量液相后，進入循環(huán)氫壓縮機壓縮至2.70MPaG與來自界區(qū)2.7MPaG的新氫混合后進入加氫反應器中，實現(xiàn)氫氣循環(huán)利用。

本實用新型提供了一種高純度正丁烷的生產(chǎn)裝置，利用該生產(chǎn)裝置能夠在非臨氫的條件下將碳四烯烴轉(zhuǎn)化為富含量芳烴的餾分，并同時提純了正丁烷，該生產(chǎn)裝置中以不含異丁烷的醚后碳四為原料，經(jīng)過碳四烯烴疊合和脫氫環(huán)化、芳構、環(huán)化脫氫等一系列復雜反應，把碳四烯烴轉(zhuǎn)化為輕芳烴和重芳烴以將正丁烷提純。該生產(chǎn)裝置結(jié)構簡單，投資小，操作容易，能夠循環(huán)利用反應產(chǎn)物的熱量，避免熱量浪費，同時還可以實現(xiàn)氫氣的循環(huán)利用、再生空氣的循環(huán)利用，真正實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

以上所述實施例僅是為充分說明本實用新型而所舉的較佳的實施例，本實用新型的保護范圍不限于此。本技術領域的技術人員在本實用新型基礎上所作的等同替代或變換，均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。本實用新型的保護范圍以權利要求書為準。