高纯度正丁烷的生产装置

背景技术

正丁烷为无色气体，不溶于水，易溶醇、氯仿，且具有易燃易爆性，通常被用作溶剂、致冷剂和有机合成原料。油田气、湿天然气和裂化气中都含有正丁烷，正丁烷最主要的生产方式为通过碳四馏分进行转化制备，相应的碳四馏分也主要存在于油田气、湿天然气和裂化气中，例如:石油化工轻油裂解制乙烯装置中联产的碳四烃，约占乙烯产量的40%;石油炼厂催化裂化装置所生产的碳四烃，约占装置处理量的6% ;从油田气和湿天然气中分离并进行加压冷凝得到碳三、碳四的液化石油气，再用蒸馏法分离得到碳四。由于碳四馏分中含有较多的烯烃，其聚合反应较多，反应放热剧烈，使碳四转化为正丁烷的转化率十分有限，进而使碳四馏分直接进入液化气罐作为低价燃料进行使用，降低了碳四馏分的经济价值。因此如何回炼碳四馏分，将碳四进行合理利用进而生产高纯度的正丁烷，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高纯度正丁烷的生产装置，解决了现有技术中闻效提纯正丁烧的技术问题。

本实用新型提供一种高纯度正丁烷的生产装置，包括碳四改质原料罐，所述碳四改质原料罐顺次通过换热器、汽化发生器、加热炉与碳四改质反应器的进料口相连接，碳四改质反应器的出料口通过换热器连接切割塔；

所述碳四改质反应器的再生气体进口顺次与第二加热炉、第二换热器相连接，碳四改质反应器的再生尾气出口顺次通过第二换热器、冷凝器、缓冲罐、压缩机与碳四改质反应器的再生气体进口相连接；

所述切割塔的塔底出口与重烃储罐相连接，所述切割塔的塔顶出口通过第二冷凝器连接气液分离罐，气液分离罐的液相出口经升压泵连接稳定塔，气液分离罐的气相出口经第二压缩机也连接稳定塔，稳定塔的塔顶出口连接碳四原料缓冲罐，稳定塔的塔底出口经第三冷凝器连接轻烃储罐；

所述碳四原料缓冲罐通过第三换热器与加氢反应器的入料口相连接，加氢反应器的反应产物流出口通过第四冷凝器与高分罐相连接，高分罐的液相出口与加氢反应器的入料口连接，高分罐的第二液相出口与低分罐的入口相连接；低分罐的顶部气相出口通过第三压缩机与加氢反应器的进气口相连接，低分罐的液相出口与正丁烷收集罐相连接。

进一步地，所述加氢反应器还连接有加热器。

进一步地，所述加氢反应器的反应产物流出口与第四冷凝器之间连接有第三换热器。

本实用新型具有的优点在于:本实用新型针对醚后碳四无法利用、烷值较低的问题，提供了一种高纯度正丁烷的生产装置，利用该生产装置能够在非临氢的条件下将碳四转化为烯烃含量低的芳烃组分，同时还可生产车用液化气的调合组分。该生产装置中以碳四为原料，经过碳四烯烃叠合和脱氢环化、芳构、环化脱氢等一系列复杂反应，生产轻芳烃和重芳烃，其原理利用率高。该生产装置结构简单，投资小，操作容易，能够循环利用反应产物的热量，避免热量浪费。

附图说明

图1是本实用新型提供一种高纯度正丁烷的生产装置的结构示意图。

图中:1-碳四原料罐；2_换热器；3_汽化发生器；4_加热炉；5—碳四改质反应器；6-切割塔；7-第二换热器；8-第二加热炉；9-冷凝器；10-缓冲罐；11-压缩机；12-正丁烷收集罐；13-第二冷凝器；14-气液分离罐；15_升压泵；16_稳定塔；17第三冷凝器；18_第二压缩机；19_重烃储罐；20_碳四原料缓冲罐；21_轻烃储罐；22-加氢进料泵；23_第三换热器；24_加氢反应器；25_加热器；26_第四冷凝器；27_高分罐；28_低分罐；29_第三压缩机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

本实用新型提供一种高纯度正丁烷的生产装置，如图1所示，主要包括碳四改质部分和饱和加氢部分，其中碳四改质部分包括改质反应单元、催化剂再生单元及分馏单元。饱和加氢部分主要包括加氢反应单元及分离单元。

所述改质反应单元包括实现原料汽化、反应器进出物流换热、进料加热、反应器、反应产物冷却以及催化剂再生等部分。碳四改质原料罐I中的原料(异丁烷除去的醚后碳四)通过与改质反应所产生的反应产物通过换热器2进行换热后，通过汽化发生器3进行汽化，汽化后的气相碳四改质原料可以再进一步与改质后的反应产物进行换热后，通过加热炉4加热至280°C〜405°C (初期至末期逐渐升高)，然后通过碳四改质反应器的进料口进入碳四改质反应器5中进行改质反应。温升约40°C，碳四改质反应器5的操作压力0.6MPaG，温度280〜430°C。在催化剂的参与下，进行改质反应，改质反应结束后，生产得到的反应产物通过碳四改质反应器的出料口流出后，与碳四的进料通过换热器2进行换热后，冷却降温至一定温度，进行初步气液分离，初步分离后的液相进入切割塔6，初步分离后也得到了气相，可以通过冷凝器冷却后排出。

在催化剂再生单元中，采用氮气和空气作为再生气体，控制再生气体中的氧含量，以防止碳四改质反应器中催化剂床层在再生时飞温，而破坏催化剂。为回收再生时产生的尾气的热量，再生气体在进入碳四改质反应器5之前先通过第二换热器7与再生尾气进行换热，然后通过第二加热炉8加热至再生所需温度，通过再生气体进口进入碳四改质反应器5中进行催化剂再生。再生压力0.7MPaG，温度450°C。而再生尾气与新鲜再生气体通过第二换热器7进行换热后，通过冷凝器9 (水冷)冷却至40°C，然后经过烟气缓冲罐10除掉水分，再经压缩机11压缩后再经缓冲罐缓冲后作为再生气体，循环进入碳四改质反应器5中进行再生。

所述的分流单元为切割塔6，碳四改质反应器中反应后得到的初步分离后的液相进入切割塔6，切割塔6的操作压力0.15MPaG，温度60°C〜260°C。塔底出口流出重烃产品，送至相应重烃储罐19。塔顶出口流出轻烃产品，经过第二冷凝器13 (水冷)后进入气液分离罐14分离，分离后的液相通过液相出口流出后经升压泵15升压后进入稳定塔16，分离后的气相经气相出口流出后经第二压缩机18压缩后也进入稳定塔16。稳定塔16的操作压力0.8MPaG，温度50°C〜160°C。稳定塔16的塔顶馏出物收集到碳四原料缓冲罐20，以备饱和加氢部分中进行下一步反应，当然也可以作为优质的液化气使用。塔底出口产出的碳五以上组分经第三冷凝器17冷却至40°C后，作为轻烃产品送至轻烃储罐21储存。另外稳定塔16的回流罐排放口排出的不凝气作为燃料气，送至本实用新型中各个加热炉中，实现热量循环使用。

来自碳四改质部分中稳定塔16的塔顶产物的优质液化气在液位控制下进入碳四原料缓冲罐20中，由加氢进料泵22升压至2.70MPaG与来自高分罐27的加氢产物循环料混合后再混入循环氢、新氢及来自低分罐27的低分气进入反应器进/出料换热的第三换热器23，与加氢反应器24中反应流出物换热升温后至41°C (末期60°C)左右，通过加氢反应器的入料口进入加氢反应器24中，在加氢反应器24中的原料碳四进行烯烃饱和反应，温度升至71°C (末期83.58°C)左右，反应压力为2.48MPaG。反应时加氢反应器24在加热器25的作用下用1.2MPaG蒸汽加热至40°C (末期60°C)左右。加热器25可以同时作为还原催化剂时氢气加热器使用。

加氢反应器24中反应得到的反应产物通过反应物流出口流出，该反应产物初期第三换热器23不用，加氢反应器24的反应物流出口温度约71°C，经旁路直接进入第三换热器23 ;末期加氢反应器24的反应物流出口温度约83.6°C，经第三换热器23与混合进料换热降温至71°C左右，再进入反应流出物通过第四冷凝器26冷却，可以采用循环水冷却至40°C后进入高分罐27进行汽液分离，也就是进入分离单元进行分离。

自高分罐27中分出的液相通过两个出口流出，液相出口中流出的液相与加氢反应器24的入料口连接，作为循环料通过泵输送到加氢反应器24入口与新鲜碳四混合，以调节加氢反应器24进料口进入的烯烃的含量，第二液相出口作为产品通过液位调节阀进入低分罐28的入口。加氢产品油在低分罐28中降压闪蒸至0.6MPaG左右，低分罐28顶部气相出口出来的气相进入第三压缩机29中，压缩至2.65MPaG后返回加氢反应器24的入料口，与其它进料混合后重新回到加氢反应器24中，其通过加氢反应器的进气口进入。低分罐28出来的液相通过低分罐的液相出口流出，作为整个生产装置的最终产品通过液位调节阀储存至正丁烷收集罐12完成收集。

自高分罐27顶部出来的气相(循环氢)间断放一小部分至火炬系统，以控制循环氢纯度(将氢气中累积的C0、C02等脱除)，其余部分进入循环压缩机(第四压缩机)入口经分液罐分出微量液相后，进入循环氢压缩机压缩至2.70MPaG与来自界区2.7MPaG的新氢混合后进入加氢反应器中，实现氢气循环利用。

本实用新型提供了一种高纯度正丁烷的生产装置，利用该生产装置能够在非临氢的条件下将碳四烯烃转化为富含量芳烃的馏分，并同时提纯了正丁烷，该生产装置中以不含异丁烷的醚后碳四为原料，经过碳四烯烃叠合和脱氢环化、芳构、环化脱氢等一系列复杂反应，把碳四烯烃转化为轻芳烃和重芳烃以将正丁烷提纯。该生产装置结构简单，投资小，操作容易，能够循环利用反应产物的热量，避免热量浪费，同时还可以实现氢气的循环利用、再生空气的循环利用，真正实现绿色生产。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。