專利名稱：雙隔板塔提取粗1，3－丁二烯的裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種提取粗1，3-丁二烯的裝置及其方法，具體地說是用雙隔板塔集成流程以含水乙腈作溶劑通過萃取精餾從碳四混合物中分出丁烯并除去丁炔及重組分獲取粗1，3-丁二烯的裝置及其方法。
背景技術：
工業上粗1，3-丁二烯通常從碳四混合物餾分獲得。該混合物主要成分為1-丁烯、異丁烯、順-2-丁烯、反-2-丁烯、1，3-丁二烯和少量1-丁炔及乙烯基乙炔。可采用含水乙腈作溶劑，通過兩次萃取精餾(包括萃取精餾及溶劑解析)后獲得粗1，3-丁二烯第一次萃取精餾把丁烯和丁二烯分開，第二次萃取精餾把丁炔及乙烯基乙炔除去，通常需要4個塔完成兩次萃取精餾過程操作。如若除去重組分還需一個脫重組分塔。因此，現有的方法存在所需的設備繁多、操作復雜，能量消耗大，生產成本高的突出缺點。
發明內容
為了克服現有技術的缺點，本發明采用雙隔板塔集成流程技術，使上述兩次萃取精餾及部分脫重組分操作在一個塔中完成。該方法使投資減少、能量消耗降低從而降低產品成本。
本發明的萃取精餾操作在具有上下兩段縱向隔板的隔板塔中進行，隔板垂直安裝，防止兩側的液體和蒸汽發生橫向混合。隔板塔的內部結構分成丁二烯萃取精餾段、脫重組分段、炔烴萃取精餾段、共用中部塔區域、溶劑解析段、炔烴蒸出段和共用下部塔區域；丁二烯萃取精餾段與脫重組分段、炔烴萃取精餾段通過上段的縱向隔板間隔；溶劑解析段與炔烴蒸出段用下段的縱向隔板間隔，通過炔烴蒸出段上端的蓋板將炔烴蒸出段與上部的共用中部塔區域間隔開；在丁二烯萃取精餾段頂端設有抽余油冷凝器；在脫重組分段頂端設有粗丁二烯冷凝器，當需要脫重組分時，在脫重組分段底端配有側線塔實現脫重組分的普通精餾操作，側線塔底部設有脫重組分塔再沸器，當不需要脫重組分時，去除側線塔及相關配件；在共用中部塔區域設有中間再沸器，在炔烴蒸出段的入口段設有炔烴冷凝器，以回收熱量；在共用下部塔區域設有再沸器。
塔內配備規整填料或塔盤作為內件，塔板內件沒有限制。設計的塔盤使塔內的液體停留時間不超過15分鐘，優化值10分鐘。
本發明與常規精餾塔相似，設有塔頂冷凝器和塔釜再沸器，通常可以連續運行。以下文中理論塔板數為從塔頂向下計算。
本發明所采用的提取方法為在隔板塔丁二烯萃取精餾段上部加入含水乙腈溶劑物流，中部加入混合碳四物流，頂部有氣相物流、冷凝回流，并得到以丁烯為主的抽余油物流；從丁二烯萃取精餾段底出來的引料物流經中間再沸器形成回料物流進入共用中部塔區域，在該段實現熱能回收利用，并有氣相物流去炔烴萃取精餾段；在炔烴萃取精餾段的上部加入含水乙腈溶劑物流，實現炔烴萃取精餾操作；在脫重組分段頂部有氣相物流、冷凝回流，并得到以丁二烯為主的產品物流；當需要脫重組分時，脫重組分段下端有液相物流引入側線塔，有氣相物流返回脫重組分塔，側線塔底得到重組分物流；當不需要脫重組分時，可以不用側線塔；在溶劑解析段實現蒸出丁二烯的操作；在炔烴蒸出段實現蒸出丁炔和乙烯基乙炔的操作，頂部有氣相物流、冷凝回流，液相采出安全含量的碳四炔和乙烯基乙炔物流；在共用下部塔區域實現炔烴的蒸出，獲得純凈的溶劑物流，經熱回收及調質后再循環利用。
根據本發明，在丁二烯萃取精餾段完成丁二烯萃取精餾操作，碳四混合物餾分從此段中部加入，含水乙腈溶劑從上部加入，頂部有四流。含水乙腈溶劑加入量與碳四混合物量之比調節到4.1～8.9，優化值5.2～7.5。塔頂回流量與采出量之比調節到2.0～5.2，優化值2.3～4.0。丁二烯萃取精餾段理論板數50～110，優化值70～100。溶劑進料板位于理論板2～8，優化值3～6。碳四混合物餾份進料理論板25～60，優化值35～50。塔頂操作壓力調節到0.42～0.58MPa(A)，優化值0.45～0.52MPa(A)。塔頂操作溫度調節到35～50℃，優化值40～45℃。
根據本發明，在炔烴萃取精餾段完成碳四炔烴及乙烯基乙炔的萃取精餾操作含碳四炔烴及乙烯基乙炔的丁二烯物流從此段下端進入該段，含水乙腈溶劑從上部加入，頂部有回流。溶劑加入量與粗丁二烯量之比調節到1.2～3.3，優化值1.5～2.8。回流量與塔頂采出量之比調節到2.8～5.4，優化值3.0～4.8。該段下部上升氣量與共用中部塔區上升氣量之比調節到0.32～0.65，優化值0.39～0.58。該比率的設定通過塔內件或塔頂氣相流調節閥來實現。該段理論板數50～80，優化值40～60。溶劑進料板位于側線塔引料板之下理論板5～20，優化值7～12。
根據本發明，在脫重組分段完成脫除粗丁二烯產品中的重組分1，2-丁二烯、2-丁烯及碳五等；此段頂部有回流，回流比調節到3.0～6.2，優化值4.0～5.8。該段理論板數30～60，優化值45～55。塔頂操作壓力調節到0.42～0.58MPa(A)，優化值0.45～0.52MPa(A)。塔頂操作溫度調節到35～50℃，優化值38～43℃。
根據本發明，需要脫重組分時，在脫重組分段與炔烴萃取精餾段之間引出物料去側線塔，該側線塔完成采出重組分的操作，該塔理論板數15～35，優化值25～32，側線塔的引料液相量占其上部塔板下降液相量的20％～40％，優化值25％～32％。
根據本發明，在共用中部塔區域實現熱量回收及分流汽流等操作，此段理論板數3～10，優化值4～8。
根據本發明，在溶劑解析段完成溶劑解析操作，即從溶劑中蒸出丁二烯。此段理論板數6～20，優化值8～15。
根據本發明，在炔烴蒸出段完成從溶劑中蒸出丁炔及乙烯基乙炔之操作。含碳四炔及乙烯基乙炔的溶劑物流從此段下端進入，頂部有回流，回流比調節到3.1～6.5，優化值3.5～5.3。下部上升氣量與共用下部塔區域上升氣量之比調節到0.11～0.25，優化值0.12～0.20。該比率的設定通過塔內件或段頂氣相流調節閥來實現。該段理論板數6～16，優化值7～13。
根據本發明，在共用下部塔區域完成從溶劑中蒸出丁炔及乙烯基乙炔的操作，使塔底獲得合格的循環溶劑。該塔段理論板數5～13，優化值6～10。
圖1為本發明裝置結構原理示意圖。
圖2為本發明裝置改型后的結構原理示意圖，即在不需要脫產品重組分時裝置的簡化示意圖。
具體實施方案下面通過實施例對本發明裝置及方法作進一步說明。
實施例1本發明裝置隔板塔1內部結構分成丁二烯萃取精餾段5、脫重組分段32、炔烴萃取精餾段6、共用中部塔區域7、溶劑解析段8、炔烴蒸出段9和共用下部塔區域10；丁二烯萃取精餾段5與脫重組分段32、炔烴萃取精餾段6通過上段的縱向隔板2間隔；溶劑解析段8與炔烴蒸出段9用下段的縱向隔板3間隔，通過上端蓋板4將炔烴蒸出段9與上部的共用中部塔區域7隔開；在丁二烯萃取精餾段5頂端設有抽余油冷凝器11；在脫重組分段32頂端設有粗丁二烯冷凝器12，當需要脫重組分時，在脫重組分段32底端配有側線塔33實現脫重組分的普通精餾操作，側線塔33底部設有脫重組分塔再沸器37；在共用中部塔區域10設有中間再沸器15，在炔烴蒸出段9的入口段設有炔烴冷凝器14；在共用下部塔區域10設有再沸器15。
將溫度為54℃的12248.87kg/h的碳四混合物流17以氣態形式加入總共具有140塊理論板的隔板塔1的丁二烯萃取精餾段5的第49塊理論板上，含水乙腈溶劑物流16加入到第4塊理論板上，含水乙腈溶劑與碳四混合物重量比為5.8∶1.0，產品考慮脫除重組分，采用圖1流程，碳四混合物具有如下組成的重量百分數丙烷 0.43丙炔 0.38正丁烷 2.00異丁烷 0.75異丁烯 18.511-丁烯 15.53反-2-丁烯4.71順-2-丁烯3.781，3-丁二烯 52.041，2-丁二烯 0.011-丁炔 0.40乙烯基乙炔 0.59碳五 0.87隔板塔1頂部有氣相物流22、冷凝回流23，并得到以丁烯為主的抽余油物流18。從丁二烯萃取精餾段5底出來的引料物流28經中間再沸器13形成回料物流29進入共用中部塔區域7，在該段實現熱能回收利用，并有氣相物流去炔烴萃取精餾段6。在炔烴萃取精餾段6的上部加入含水乙腈溶劑物流31，實現炔烴萃取精餾操作。在脫重組分段32配有側線塔33實現脫重組分的普通精餾操作，頂部有氣相物流24、冷凝回流25，并得到以丁二烯為主的產品物流20。脫重組分段32下端有液相物流34引入側線塔33，有氣相物流35返回脫重組分段32，側線塔33底得到重組分物流36。在溶劑解析段8實現蒸出丁二烯的操作。在炔烴蒸出段9實現蒸出丁炔和乙烯基乙炔的操作，頂部有氣相物流26、冷凝回流27，液相采出21為安全含量的碳四炔和乙烯基乙炔物流。在共用下部塔區域10實現炔烴的蒸出，獲得純凈的溶劑物流19，經熱回收及調質后再循環利用。物流30為再沸器的循環物流。
按照圖1，丁二烯萃取精餾段5理論板數100，脫重組分段32理論板數50，炔烴萃取精餾段6理論板數50，共用中部塔區域7理論板數16，溶劑解析段8理論板數14，炔烴蒸出段9理論板數14，共用下部塔區域10理論板數10。含水乙腈溶劑物流31加入到第67塊板上，其量與粗丁烯之比為1.9∶1.0。引入側線塔的液體量占下降液體量的27％。丁二烯萃取精餾段5頂與脫重組分段32頂的操作壓力皆為0.495MPa(A)。
脫重組分段32頂獲得不含重組分的丁二烯6386.68kg/h，純度98.88％(wt)，回收率99.0％，其中含碳四炔≤20ppm，乙烯基乙炔≤5ppm。丁二烯萃取精餾段5頂獲得抽余油5497.44kg/h，其中含丁二烯≤100ppm。塔底獲得含水乙腈，烴含量≤50ppm。完全符合后序工段精制丁二烯的要求。塔釜再沸器熱負荷2.4755×104MJ/h。相當于每噸產品粗丁二烯(已脫重組分)消耗蒸汽1.6129t。
實施例2產品不考慮脫重組分，隔板塔結構去除了側線塔33及相關配件，采用圖2流程，其余與實施例1相同。
將溫度為54.0℃的13498.4kg/h的碳四混合物流17以氣態形式加入總共具有100塊理論板的隔板塔的丁二烯萃取精餾段5的第36塊理論板上，含水乙腈溶劑物流16加入到第4塊理論板上，含水乙腈溶劑與碳四混合物重量比為5.4∶1.0，碳四混合物具有如下組成的重量百分數丙烷 0.5047丙炔 0.1019正丁烷 1.3094異丁烷 0.3802異丁烯 23.35351-丁烯 16.6869反-2-丁烯5.1783順-2-丁烯3.89391，3-丁二烯 47.54451，2-丁二烯 0.30461-乙炔 0.1278乙烯基乙炔 0.5488碳五 0.0655按照圖2，丁二烯萃取精餾段5理論板數60，炔烴萃取精餾段6理論板數50，共用中部塔區域7理論板數16，溶劑解析段8理論板數14，炔烴蒸出段9理論板數14，共用下部塔區域10理論板數10。含水乙腈溶劑物流31加入到第8理論板上，其量與粗丁烯之比為1.6∶1。丁二烯萃取精餾段5頂與炔烴萃取精餾段6頂的操作壓力皆為0.52MPa(A)。炔烴萃取精餾段6頂獲得粗丁二烯7045.30kg/h，純度94.24％(wt)，回收率99.0％。其中含碳四炔≤20ppm、乙烯基乙炔≤5ppm。丁二烯萃取精餾段5頂獲得抽余油6652.33kg/h，其中含丁二烯≤100ppm。塔底獲得純凈含水乙腈，炔含量≤50ppm。完全符合后序工段精制丁二烯的要求。塔釜再沸器熱負荷2.780×104MJ/h。相當每噸粗產品丁二烯消耗蒸汽1.6416t。
本發明由于采用高度集成的隔板塔技術，與傳統塔流程相比，投資節省35％，能量成本節省28％。
權利要求
1.一種雙隔板塔提取粗1，3-丁二烯的裝置，其特征在于隔板塔的內部結構分成丁二烯萃取精餾段、脫重組分段、炔烴萃取精餾段、共用中部塔區域、溶劑解析段、炔烴蒸出段和共用下部塔區域；丁二烯萃取精餾段與脫重組分段、炔烴萃取精餾段通過上段的縱向隔板間隔；溶劑解析段與炔烴蒸出段用下段的縱向隔板間隔，通過炔烴蒸出段上端的蓋板將炔烴蒸出段與上部的共用中部塔區域隔開；在丁二烯萃取精餾段頂端設有抽余油冷凝器；在脫重組分段頂端設有粗丁二烯冷凝器，當需要脫重組分時，在脫重組分段底端配有側線塔實現脫重組分的普通精餾操作，側線塔底部設有脫重組分塔再沸器，當不需要脫重組分時，去除側線塔及相關配件；在共用中部塔區域設有中間再沸器，在炔烴蒸出段的入口段設有炔烴冷凝器；在共用下部塔區域設有再沸器。
2.根據權利要求1所述的雙隔板塔提取粗1，3-丁二烯的裝置，其特征在于隔板垂直安裝，防止兩側的液體和蒸汽發生橫向混合。
3.根據權利要求1所述的雙隔板塔提取粗1，3-丁二烯的裝置，其特征在于塔內配備規整填料或塔盤作為內件，設計的塔盤使塔內的液體停留時間不超過15分鐘。
4.一種雙隔板塔提取粗1，3-丁二烯的方法，其特征在于在隔板塔丁二烯萃取精餾段上部加入含水乙腈溶劑物流，中部加入混合碳四物流，頂部有氣相物流、冷凝回流，并得到以丁烯為主的抽余油物流；從丁二烯萃取精餾段底出來的引料物流經中間再沸器形成回料物流進入共用中部塔區域，在該段實現熱能回收利用，并有氣相物流去炔烴萃取精餾段；在炔烴萃取精餾段的上部加入含水乙腈溶劑物流，實現炔烴萃取精餾操作；在脫重組分段頂部有氣相物流、冷凝回流，并得到以丁二烯為主的產品物流；當需要脫重組分時，脫重組分段下端有液相物流引入側線塔，有氣相物流返回脫重組分塔，側線塔底得到重組分物流；當不需要脫重組分時，不用側線塔；在溶劑解析段實現蒸出丁二烯的操作；在炔烴蒸出段實現蒸出丁炔和乙烯基乙炔的操作，頂部有氣相物流、冷凝回流，液相采出安全含量的碳四炔和乙烯基乙炔物流；在共用下部塔區域實現炔烴的蒸出，獲得純凈的溶劑物流，經熱回收及調質后再循環利用。
5.根據權利要求4所述的雙隔板塔提取粗1，3-丁二烯的方法，其特征在于在丁二烯萃取精餾段完成丁二烯萃取精餾操作，含水乙腈溶劑加入量與碳四混合物量之比調節到4.1～8.9，塔頂回流量與采出量之比調節到2.0～5.2，丁二烯萃取精餾段理論板數50～110，溶劑進料板位于理論板2～8，碳四混合物餾份進料理論板25～60，塔頂操作壓力調節到0.42～0.58MPa(A)，塔頂操作溫度調節到35～50℃。
6.根據權利要求4所述的雙隔板塔提取粗1，3-丁二烯的方法，其特征在于在炔烴萃取精餾段完成碳四炔烴及乙烯基乙炔的萃取精餾操作，含碳四炔烴及乙烯基乙炔的丁二烯物流從此段下端進入該段，含水乙腈溶劑從上部加入，頂部有回流；溶劑加入量與粗丁二烯量之比調節到1.2～3.3，回流量與塔頂采出量之比調節到2.8～5.4，該段下部上升氣量與共用中部塔區上升氣量之比調節到0.32～0.65，該段理論板數50～80，溶劑進料板位于側線塔引料板之下理論板5～20。
7.根據權利要求4所述的雙隔板塔提取粗1，3-丁二烯的方法，其特征在于在脫重組分段完成脫除粗丁二烯產品中的重組分1，2-丁二烯、2-丁烯及碳五；此段頂部有回流，回流比調節到3.0～6.2，該段理論板數30～60，塔頂操作壓力調節到0.42～0.58MPa(A)，塔頂操作溫度調節到35～50℃。
8.根據權利要求4所述的雙隔板塔提取粗1，3-丁二烯的方法，其特征在于需要脫重組分時，在脫重組分段與炔烴萃取精餾段之間引出物料去側線塔，該塔完成采出重組分的操作，該塔理論板數15～35，側線塔的引料液相量占其上部塔板下降液相量的20％～40％。
9.根據權利要求4所述的雙隔板塔提取粗1，3-丁二烯的方法，其特征在于在共用中部塔區域實現熱量回收及分流汽流操作，此段理論板數3～10。
10.根據權利要求4所述的雙隔板塔提取粗1，3-丁二烯的方法，其特征在于在溶劑解析段完成溶劑解析操作，即從溶劑中蒸出丁二烯，此段理論板數6～20。
11.根據權利要求4所述的雙隔板塔提取粗1，3-丁二烯的方法，其特征在于在炔烴蒸出段完成從溶劑中蒸出丁炔及乙烯基乙炔之操作，含碳四炔及乙烯基乙炔的溶劑物流從此段下端進入，頂部有回流，回流比調節到3.1～6.5，下部上升氣量與共用下部塔區域上升氣量之比調節到0.11～0.25，該段理論板數6～16。
12.根據權利要求4所述的雙隔板塔提取粗1，3-丁二烯的方法，其特征在于在共用下部塔區域完成從溶劑中蒸出丁炔及乙烯基乙炔的操作，該塔段理論板數5～13。
全文摘要
本發明涉及一種采用雙隔板塔集成流程以含水乙腈作溶劑通過萃取精餾從碳四混合物中分出丁烯并除去丁炔及重組分獲取粗1，3－丁二烯的裝置及其方法。該方法的萃取精餾操作在具有上下兩段縱向隔板的隔板塔中進行，隔板塔的內部結構分成丁二烯萃取精餾段、脫重組分段、炔烴萃取精餾段、共用中部塔區域、溶劑解析段、炔烴蒸出段和共用下部塔區域。其中在脫重組分段與炔烴萃取精餾段之間液相引出到側線塔以脫除重組分，若不需脫除重組分，去除側線塔及相關配件。該發明裝置及方法使傳統的兩次萃取精餾操作及部分脫重組分操作在一個塔中完成，投資少、操作簡單，能量消耗低，從而降低產品成本。
文檔編號C07C7/08GK1789223SQ20041003649
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月14日 優先權日2004年12月14日
發明者韓方煜, 方自真, 王浩, 薛振祥, 項曙光 申請人:青島科大伊科思軟件技術有限公司