[发明专利]用于前脱丙烷乙烯流程中碳三、碳四和碳五的部分能量耦合分离系统及操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及精馏技术领域，特别是涉及一种用于前脱丙烷乙烯流程中碳三、碳四和碳 五部分能量耦合分离装置及分离方法，可实现碳三、碳四及碳五组分在一个具有部分能量 耦合的精馏塔或精馏塔序列中完成分离，可以显著降低该混合物分离过程的设备投资和能 耗。

背景技术

在前脱丙烷乙烯流程(G.M.Clancy and R.W.Townsend，Ethylene Plant Fractionation， Chemical Engineering Progress，1971，67(2)：41-44)生产过程中，裂解气经过急冷、压缩、 碱洗、干燥后，再经深冷进入高压脱丙烷塔，在提馏段乙烷及更轻组分与其它重组分分离， 重组分在塔底液相流股主要为碳三、碳四及碳五组分。该碳三、碳四及碳五组分混合物进 入低压脱丙烷塔，塔顶将碳三脱除，塔底的碳四及碳五混合物进入脱丁烷塔。脱丁烷塔塔 顶得到碳四混合物，塔底为碳五混合物。上述流程中，低压脱丙烷塔和脱丁烷塔均采用传 统精馏塔，每个塔分别需要一个冷凝器和一个再沸器，分离过程采用先分离轻组分再分离 重组分的直接序列结构。

目前国内外对具有能量耦合的精馏塔(隔板塔)的研究较多，专利US1915681比较早 的提出应用完全能量耦合隔板塔对石油裂化产物进行分离；专利US2471134应用完全能量 耦合隔板塔对甲烷、乙烷、丙烷、丁烷进行了分离；专利US5339648(CN1099472)使用完 全能量耦合隔板塔设计了空气分离流程；专利CN1385408A应用完全能量耦合隔板塔设计 了α，β-不饱和高碳醇的制备及分离流程；专利US7169267B3(CN1469765A)针对C₅₊切取馏 分蒸馏分离提出了用完全能量耦合隔板塔的方法及装置；其他应用完全能量耦合隔板塔进 行化合物分离的专利还有CN1169421、US6387222B1、US6417420B1、US654907B1、 CN1427832A、US6726835B2、US6762334B1、CN1474794A、CN1484627A、US6846389B2、 US6887434B2、US7132038B2、CN1867539A、CN1582266A、CN1609093A、CN1678600A、 CN1288141A、CN1789223A、CN1809520A、CN1845890A、CN1896047A、US7211701B2、 CN1918090A、CN101006073A、CN101244982、CN101298412A、CN101328119A、 US7329330B2(CN1484627A)、CN101357887、CN101367723A、CN101367724A、 CN10136773A、CN101417930A。对能量耦合隔板塔进行内部结构设计的专利有 US5785819、US5914012、US5902460、US6250106B1、US6645350B1、US7234691B2。专 利US4230533、US6551465B1、US6558515B1、US7267746B1对能量耦合隔板塔进行了控 制设计。专利CN1609107A、CN101362692A、CN101367710A、CN101516830A、 US6291734B1应用具有间接序列结构的部分能量耦合精馏塔进行分离操作。此外，专利 CN1723065A和CN101028987应用直接序列结构部分能量耦合精馏塔进行了萃取分离。以 上有关能量耦合隔板塔应用于实际工业乙烯流程中产品分离的，只有专利US6291734，其 对乙烯流程中碳三、碳四及碳五的分离做了能量耦合精馏的设计，但该工艺仅应用了间接 分离序列结构的部分能量耦合精馏塔。而该种间接分离序列结构只有当原料中C₅₊组分含 量较多时才具有节能优势。

发明内容

本发明针对前脱丙烷乙烯流程中低压脱丙烷塔和脱丁烷塔，对进料组成中C₃组分含量 较多的状况，给出了直接序列结构部分能量耦合精馏塔或与之热力学等价的部分能量耦合 的直接精馏塔序列完成分离任务，以适应实际工业生产状况的需要。

本发明的技术方案如下：