烯烴分離熱泵裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種烯烴分離熱泵裝置，主要應用于烯烴分離的熱泵工藝領域。
【背景技術】
[0002]烯烴是石油化工領域重要產品，飽和烷烴脫除兩個氫原子可以得到烯烴，通過脫氫制取烯烴越來越受到重視和廣泛應用。
[0003]丙烯是作為第二大化工原料，主要用于生產聚丙烯、環氧乙烷、丙烯酸、丙烯腈等數十種化工產品，近年來丙烯產能在全世界范圍內迅速擴大，除了采用傳統的石腦油蒸汽裂解和催化裂化生產丙烯外，其他丙烯生產技術也迅速發展，其中丙烷脫氫已經成為當前制丙烯的重要技術之一。特別是我國最近幾年新建或在建十幾套丙烷脫氫裝置。
[0004]丙烷在反應器中脫氫生成丙烯，并對反應產品氣進行逐級壓縮和冷卻，然后進行干燥和深冷，再進入脫乙烷塔脫除乙烷等輕組分，脫除輕組分后再進行丙烯精制和丙烷回收，從而得到聚合級丙烯產品，所回收的丙烷則經除去重組分后返回反應器進一步參與脫氫反應。丙烯精制和丙烷回收單元過程中一般采用丙烯精餾塔。
[0005]丙烯精餾塔上部設有塔頂冷凝器，下部設有塔釜再沸器，塔頂冷凝器需要冷源，塔釜再沸器需要熱源，冷源介質一般采用循環冷卻水或空氣，而熱源介質一般采用低壓蒸汽或者溫水。丙烷丙烯的沸點接近，分離難度大，精餾過程回流比一般設定在20以上，因此需要消耗大量的熱源介質和冷源介質。
[0006]丙烯精餾過程需要消耗大量能源，需要設置大型的循環冷卻水系統或空冷系統以及產生蒸汽的鍋爐系統或溫水系統，設備投資及占地都比較大。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型要解決的技術問題是:提供一種流程簡單、操作靈活、利于控制、系統穩定性和適應性強且節約能源的烯烴分離熱泵裝置。
[0008]本實用新型所述的烯烴分離熱泵裝置，包括丙烯精餾塔，丙烯精餾塔頂部有塔頂冷凝器，塔底連接塔釜再沸器、塔底出料泵，第一塔頂冷凝器通過管道連接第二塔頂冷凝器，第二塔頂冷凝器通過管道連接塔頂回流罐，塔頂回流罐連接塔頂回流泵，塔頂回流泵通過管道連接丙烯精餾塔頂部，塔頂回流泵與丙烯精餾塔之間的管道上設置出料管，塔釜再沸器上部連接熱泵壓縮機，熱泵壓縮機連接緩沖罐，塔釜再沸器下部連接第一塔頂冷凝器，第一塔頂冷凝器連接緩沖罐。
[0009]在丙烯精餾塔第一塔頂冷凝器和塔釜再沸器之間設置了一套獨立的熱泵循環系統，工質經熱泵壓縮機加壓升溫后進入塔釜再沸器，在塔釜再沸器內將塔底液相物料加熱沸騰實現塔釜再沸循環，而工質則發生冷凝，然后工質進入塔頂冷凝器，在塔頂冷凝器內將塔頂氣相物料冷凝實現塔頂冷凝循環，而工質則重新汽化返回熱泵壓縮機實現循環。
[0010]所述的熱泵壓縮機為離心式壓縮機，其吸入口通過管線與緩沖罐頂部出口相連接，其出口通過管線與塔釜再沸器工質入口連接。熱泵壓縮機可根據現場需要選擇驅動方式。
[0011]所述的熱泵壓縮機出口管線上設有壓力計和流量計，熱泵壓縮機出口管線上設有最小流量(防喘振)線，以保證壓縮機安全平穩運行。
[0012]所述的最小流量線與緩沖罐入口線相連，最小流量線上設有流量控制調節閥。
[0013]所述的塔釜再沸器工質出口管線上設有減壓閥、壓力變送器和溫度計。
[0014]所述的第一塔頂冷凝器為管殼式換熱器，其冷源介質入口通過管道與塔釜再沸器相連，冷源介質出口與緩沖罐相連。
[0015]所述的緩沖罐上設有液位計，下部設有放凈閥。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]所采用本實用新型設置的熱泵系統可以滿足丙烯精餾過程所用的全部熱源和部分冷源，可以大量節省熱源媒介(低壓蒸汽或溫水)和冷源媒介(循環冷卻水或空氣)，節能效果明顯；熱泵工質與物料僅進行換熱，不參與精餾系統的物料平衡，對裝置的物料平衡無影響；本實用新型具有流程簡單、操作靈活、利于控制、系統穩定性和適應性強等優點。本精餾方案與傳統精餾方案相比，可以節省加熱媒介75%，節省冷卻媒介77%。本裝置不僅適用于丙烷脫氫裝置丙烯丙烷分離也適用于其他含有低碳烷烴烯烴裝置的分離。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0019]圖中:1、丙烯精餾塔 2、第一塔頂冷凝器 3、第二塔頂冷凝器 4、塔頂回流罐5、塔頂回流泵 6、壓力變送器 7、減壓閥8、流量計 9、流量控制調節閥10、液位計11、緩沖罐12、熱泵壓縮機13、壓力計14、塔釜再沸器15、塔底出料泵16、出料管17、最小流量線18、溫度計。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型做進一步描述:
[0021]如圖1所示，本實用新型所述的烯烴分離熱泵裝置，包括丙烯精餾塔1，丙烯精餾塔I頂部有第一塔頂冷凝器2，塔底連接塔釜再沸器14、塔底出料泵15，第一塔頂冷凝器2通過管道連接第二塔頂冷凝器3，第二塔頂冷凝器3通過管道連接塔頂回流罐4，塔頂回流罐4連接塔頂回流泵5，塔頂回流泵5通過管道連接丙烯精餾塔I頂部，塔頂回流泵5與丙烯精餾塔I之間的管道上設置出料管16，塔釜再沸器14上部連接熱泵壓縮機12，熱泵壓縮機12連接緩沖罐11，塔釜再沸器14下部連接第一塔頂冷凝器2，第一塔頂冷凝器2連接緩沖罐11。熱泵壓縮機12為離心式壓縮機，其吸入口通過管線與緩沖罐11頂部出口相連接，其出口通過管線與塔釜再沸器14工質入口連接。熱泵壓縮機12出口管線上設有壓力計13和流量計8，熱泵壓縮機12出口管線上設有最小流量線17。最小流量線17與緩沖罐11入口線相連，最小流量線17上設有流量控制調節閥9。塔釜再沸器14工質出口管線上設有減壓閥7、壓力變送器6和溫度計18。第一塔頂冷凝器2為管殼式換熱器，其冷源介質入口通過管道與塔釜再沸器14相連，冷源介質出口與緩沖罐11相連。緩沖罐11上設有液位計10，下部設有放凈閥。
[0022]圖示中，A為物料；B為返回丙烷；C為丙烯產品；D為熱泵工質；E為循環冷卻水。
[0023]物料進入丙烯精餾塔I進料板。在丙烯精餾塔I頂部，氣相物流從丙烯精餾塔I塔頂進入第一塔頂冷凝器2，在第一塔頂冷凝器2內實現部分冷凝，再進入第二塔頂冷凝器3內，物流全部冷凝為液相，進入塔頂回流罐4，物流從塔頂回流罐4底部出來后進入塔頂回流泵5，該部分物流被分割成兩部分，一部分物流返回至丙烯精餾塔I第一塊塔板進行回流，另一部分物流則經出料管16出界區。
[0024]在丙烯精餾塔I底部，一股物流從丙烯精餾塔I底部出來進入塔底出料泵15，送回反應器進行反應；另一股物流從丙烯精餾塔I底部出來進入塔釜再沸器14，在塔釜再沸器14內被加熱汽化，被汽化后的物流返回丙烯精餾塔1，實現塔釜再沸循環。
[0025]工質物流從緩沖罐11上部管口引出并進入熱泵壓縮機12，經熱泵壓縮機12加壓至2.7MPaG后進入塔釜再沸器14，在塔釜再沸器14內工質物流與塔底液相物流進行換熱，將塔底液相物流汽化，工質則全部冷凝，從塔釜再沸器14出來的工質物流進入減壓閥7，減壓至1.0MPaG,工質物流經減壓后發生部分汽化并降溫至31.4°C，從減壓閥7出來的工質物流進入第一塔頂冷凝器2，在第一塔頂冷凝器2內將塔頂氣相物流冷凝，工質物流則重新汽化，工質物流返回緩沖罐11，再從熱泵緩沖罐11上部管口進入熱泵壓縮機12，實現熱泵循環。
[0026]第二塔頂冷凝器3采用循環冷卻水將塔頂氣相全部冷凝。熱泵工質采用R290 (丙烷)。
【主權項】
1.一種烯烴分離熱泵裝置，包括丙烯精餾塔(I)，丙烯精餾塔(I)頂部有第一塔頂冷凝器(2)，塔底連接塔釜再沸器(14)、塔底出料泵(15)，其特征在于:第一塔頂冷凝器(2)通過管道連接第二塔頂冷凝器(3)，第二塔頂冷凝器(3)通過管道連接塔頂回流罐(4)，塔頂回流罐(4)連接塔頂回流泵(5)，塔頂回流泵(5)通過管道連接丙烯精餾塔(I)頂部，塔頂回流泵(5)與丙烯精餾塔(I)之間的管道上設置出料管(16)，塔釜再沸器(14)上部連接熱泵壓縮機(12)，熱泵壓縮機(12)連接緩沖罐(11)，塔釜再沸器(14)下部連接第一塔頂冷凝器(2)，第一塔頂冷凝器(2)連接緩沖罐(11)。
2.根據權利要求1所述的烯烴分離熱泵裝置，其特征在于:熱泵壓縮機(12)為離心式壓縮機，其吸入口通過管線與緩沖罐(11)頂部出口相連接，其出口通過管線與塔釜再沸器(14)工質入口連接。
3.根據權利要求1所述的烯烴分離熱泵裝置，其特征在于:熱泵壓縮機(12)出口管線上設有壓力計(13)和流量計(8)，熱泵壓縮機(12)出口管線上設有最小流量線(17)。
4.根據權利要求3所述的烯烴分離熱泵裝置，其特征在于:最小流量線(17)與緩沖罐(11)入口線相連，最小流量線(17)上設有流量控制調節閥(9)。
5.根據權利要求1所述的烯烴分離熱泵裝置，其特征在于:塔釜再沸器(14)工質出口管線上設有減壓閥(7)、壓力變送器(6)和溫度計(18)。
6.根據權利要求1所述的烯烴分離熱泵裝置，其特征在于:第一塔頂冷凝器(2)為管殼式換熱器，其冷源介質入口通過管道與塔釜再沸器(14)相連，冷源介質出口與緩沖罐(11)相連。
7.根據權利要求1所述的烯烴分離熱泵裝置，其特征在于:緩沖罐(11)上設有液位計(10)，下部設有放凈閥。
【專利摘要】本實用新型主要應用于烯烴分離的熱泵工藝領域，特別涉及一種烯烴分離熱泵裝置，包括丙烯精餾塔，丙烯精餾塔頂部有塔頂冷凝器，塔底連接塔釜再沸器、塔底出料泵，第一塔頂冷凝器通過管道連接第二塔頂冷凝器，第二塔頂冷凝器通過管道連接塔頂回流罐，塔頂回流罐連接塔頂回流泵，塔頂回流泵通過管道連接丙烯精餾塔頂部，塔頂回流泵與丙烯精餾塔之間的管道上設置出料管，塔釜再沸器上部連接熱泵壓縮機，熱泵壓縮機連接緩沖罐，塔釜再沸器下部連接第一塔頂冷凝器，第一塔頂冷凝器連接緩沖罐。本精餾方案與傳統精餾方案相比，可以節省加熱媒介75％，節省冷卻媒介77％。
【IPC分類】F25B30-02, C07C11-06, C07C7-04
【公開號】CN204589029
【申請號】CN201520225266
【發明人】許兆廣, 史耕, 張寶春
【申請人】山東齊魯石化工程有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月15日