专利名称：一种碳五萃取精馏的换热系统及换热方法
技术领域：
本发明涉及化工领域，进一步地说，是涉及一种碳五萃取精馏的换热系统及换热方法。
背景技术：
在石油裂解制乙烯过程中副产相当多数量的碳五馏分，碳五馏分富含异戊二烯、间戊二烯和环戊二烯等双烯。这些双烯烃化学性质活泼，是重要的化工原料。由于石油烃类裂解的原料、裂解深度及分离程度上的差异，碳五馏分中的双烯烃含量有所不同，但总量在40 60%中间。因此，分离利用碳五馏分对于提高乙烯装置的经济效益、综合利用石油资源具有深远的意义。裂解碳五馏分由20多种沸点相近，彼此间易形成共沸物的组分组成，从中分离出纯度负荷应用要求的双烯烃难度较高，工艺较为复杂，现有技术中普遍采用萃取精馏法。常用的选择性溶剂有二甲基甲酰胺(DMF)和乙腈，如专利JP63101338、JP74019245、US3510405、US3535260等所公开的工艺方法。由于萃取剂的沸点远远高于碳五烃，其热焓值较高，如果能将其合理利用，将会使碳五装置能耗降低。
发明内容
为解决现有技术中在能量回收和余热利用方面的问题，本发明提供了一种碳五萃取精馏的换热系统及换热方法，实现了能量的梯级回收和利用，在工业应用中具有投资省、能耗低、工艺路线简捷等优点。本发明的目的之一是提供一种碳五`萃取精馏的换热系统。包括:第一萃取塔、第一汽提塔、脱重塔、第二萃取塔、第二汽提塔和第三汽提塔，各塔塔釜均设置有再沸器，第一萃取塔和第二萃取塔分别分为上下两段，第一萃取塔上段设置有溶剂进料口 ；第一萃取塔下段设置有碳五进料口，第一萃取塔下段塔釜设置有下段再沸器A，下段再沸器A通常设置在自下段塔釜倒数第I至10块板之间任意位置；所述第一萃取塔上段再沸器A设置在自上段塔釜倒数第I至10块板之间任意位置；所述第一汽提塔塔釜出口依次连接第一萃取塔下段再沸器A、第一萃取塔上段再沸器A和一萃溶剂冷却器A后，连接第一萃取塔上段溶剂进料口。所述第二萃取塔上下两段分别设置第二萃取塔上段再沸器B和第二萃取塔下段再沸器B ;所述上段再沸器B设置在自上段塔釜倒数第I至10块板之间任意位置，所述第二萃取塔下段再沸器B设置在自下段塔釜倒数第I至10块板之间任意位置；第二萃取塔上段设置有溶剂进料口 ；第二萃取塔下段设置有脱重塔顶物料进料Π ；所述第二汽提塔塔釜出口连接第二萃取塔下段再沸器B后，连接第三汽提塔；第三汽提塔塔釜出口依次连接第二萃取塔上段再沸器B、二萃溶剂冷却器B后，连接第二萃取塔上段溶剂进料口。以上所述的第一萃取塔、第二萃取塔和脱重塔分成两段是以塔板数来划分的，没有特别的限定，可优选塔板数平均分成两段。本发明的目的之二是提供一种碳五萃取精馏的换热方法。包括:第一汽提塔塔釜物料经第一萃取塔下段再沸器A和上段再沸器A换热后，经冷却后，作为溶剂送入第一萃取塔上段；第二汽提塔塔釜物料经第二萃取塔下段再沸器B换热后，送入第三汽提塔上部；第三汽提塔塔釜物料经第二萃取塔塔上段再沸器B换热后，经冷却，送入第二萃取塔上段溶剂进料口。其中，第一萃取塔和第二萃取塔可采用现有技术中的设置和操作条件，本发明中可优选:所述第一萃取塔总塔板数为100 200，操作压力为0.03 0.2MPaG，塔顶温度为35 60°C，塔釜温度100 140°C，回流比为I 5，溶剂比为I 10 ;所述第二萃取塔总塔板数为100 200，操作压力为0.03 0.2MPaG，塔顶温度为35 60°C，塔釜温度100 140°C，回流比为I 5，溶剂比为I 10 ;所述第一萃取塔和第二萃取塔塔内件可采用现有技术中通常的塔板型式，如筛板、浮阀或者它们的复合型式。本发明中的脱重塔、第一汽提塔、第二汽提塔、第三汽提塔的设置和工艺条件可采用现有技术中的设置和工艺条件。本发明可以通过以下技术方案来实现:本发明的碳五萃取精馏换热系统，包括第一萃取塔、第一汽提塔、脱重塔、第二萃取塔、第二汽提塔、第三汽提塔；六个塔系均设置塔釜再沸器，第一萃取塔和第二萃取塔都分为上下两段，且均设置下段再沸器和上段再沸器。第一萃取塔分为上下两段，上段IA的上部设置萃取溶剂的进料口，上段塔釜设置上段再沸器A，下段IB上部设置碳五进料管线，下段设置下段再沸器A，下段塔釜采出管线与第一汽提塔进料管线相连；第一汽提塔塔顶物流经冷凝后分两股，一股送入第一萃取塔塔釜再沸器入口，另一股送入脱重塔，第一汽提塔釜采出贫溶剂与第一萃取塔下段再沸器A连接，接着与第一萃取塔上段再沸器A相连，由上段再沸器出口物流与冷却器A连接后作为第一萃取塔的溶剂与第一萃取塔上段IA相连；由脱重塔塔顶采出物流经冷却后送入第二萃取塔下段4B上部，脱重塔塔釜采出物流则送入间戊二烯，双环戊二烯处理单元；第二萃取塔分为上下两段，上段4A的上部设置溶剂进料口，设置第二萃取塔上段再沸器B，下段4B上部设置碳五进料管线，下段塔下部设置下段再沸器B，下段塔釜采出管线与第二汽提塔进料管线相连；第二汽提塔顶物流经冷凝后分两股，一股送入第二萃取塔下段塔釜再沸器入口，另一股采出，第二汽塔釜采出贫溶剂与第二萃取塔下段再沸器B相连后作为第三汽提塔进料。第三汽提塔塔釜采出贫溶剂与第二萃取塔上段再沸器B相连，由上段再沸器B出口物流与冷却器B连接后作为第 二萃塔的溶剂与第二萃取塔上段4A相连。本发明的换热方法是:
将第一汽提塔釜采出的贫溶剂依次作为第一萃取塔下段再沸器A、上段再沸器A热源后，经冷却器A降温后送入第一萃取塔作为溶剂循环使用；由第二汽提塔釜采出的贫溶剂作为第二萃取塔下段再沸器B热源后送入第三汽提塔；第三汽提塔釜采出的贫溶剂作为第二萃取塔上段再沸器B热源后，经冷却器B降温后送入第二萃取塔作为溶剂循环使用。具体地，由预处理单元送来的碳五物料进入第一萃取塔下段上部，该塔分为上下段，总塔板数100 200，操作压力为0.03 0.2MPaG，塔顶温度35 60°C，回流比I 5，溶剂比I 10，塔内件采用筛板、浮阀或者它们的复合型式；第一萃取塔顶蒸出碳五烷烃、单烯烃，塔釜采出碳五双烯烃，炔烃以及溶剂；第一萃取塔下段IB自下段塔釜倒数第I至10块板任意位置设置下段再沸器A，加热介质为第一汽提塔釜采出的贫溶剂；第一萃取塔上段IA自上段塔釜倒数第I至10块板任意位置设置上段再沸器A，加热介质为经下段再沸器A换热后的贫溶剂；第一萃取塔釜采出物料送入第一汽提塔进行分离，将烃与溶剂分离后，第一汽提塔釜的溶剂经下段再沸器A和上段再沸器A热回收后送入第一萃取塔作为溶剂循环使用。由脱重塔顶部送来的碳五物料进入第二萃取塔下段上部，该塔分为上下段，总塔板数100 200，操作压力为0.03 0.2MPaG，塔顶温度35 60°C，回流比I 5，溶剂比I 10，塔内件采用筛板、浮阀或者它们的复合型式；第二萃取塔顶蒸出99%以上的异戊二烯，送去脱轻塔进一步处理，塔釜采出碳五双烯烃，炔烃以及溶剂；第二萃取塔下段4B自下段塔釜倒数第I至10块板任意位置设置下段再沸器B，加热介质为第二汽提塔釜采出的贫溶剂；第二萃取塔上段4A自上段塔釜倒数第I至10块板任意位置设置上段再沸器B，加热介质为第三汽提塔釜采出的贫溶剂；第二萃取塔釜采出物料送入第二汽提塔进行溶剂回收，经脱除炔烃后，第二汽 提塔塔釜物料经下段再沸器B换热后再送入第三汽提塔进一步提纯，第三汽提塔塔釜的溶剂经上段再沸器B换热后送往第二萃取塔上段作为溶剂循环使用。本发明所用于萃取精馏系统中的溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮水溶液和乙腈水溶液中的至少一种。本发明具有以下优点:①热溶剂实现了能量梯级利用，节省蒸汽消耗5 10% ；②由于中间再沸器的能量补充，减小了塔尤其是下段的汽液相负荷，气相负荷减小10 30%，液相负荷减少I 10%，对于以气相负荷为主导的塔，相应的缩小了塔径，节省了投资。
图1本发明的实施例换热系统示意2对比例换热系统流程示意图附图标记:1-第一萃取塔(A-上段，B-下段)，2_第一汽提塔，3-脱重塔，4-第二萃取塔(A-上段，B-下段)，5-第二汽提塔，6-第三汽提塔，7-第一萃取塔再沸器，8-第一萃取塔下段再沸器A，9-第一萃取塔上段再沸器A，10- 一萃溶剂冷却器A，11-第一汽提塔再沸器，12-第一汽提塔冷凝器，13-脱重塔再沸器，14-脱重塔冷凝器，15-第二萃取塔再沸器，16-第二萃取塔下段再沸器B，17-第二萃取塔上段再沸器B，18- 二萃溶剂冷却器B，19-第二汽提塔再沸器，20-第二汽提塔冷凝器，21-第三汽提塔再沸器，22-热水换热器
具体实施例方式下面结合实施例，进一步说明本发明。实施例:如图1所不，一种碳五萃取精懼的换热系统，包括:第一萃取塔1、第一汽提塔2、脱重塔3、第二萃取塔4、第二汽提塔5和第三汽提塔6，各塔塔釜均设置有再沸器，所述第一萃取塔I分为上下两段，分别设置上段再沸器A9和下段再沸器AS ;所述下段再沸器AS设置在自下段塔釜倒数第2块板位置；所述上段再沸器A9设置在自上段塔爸倒数第I块板位置；第一萃取塔上段IA设置有溶剂进料口 ；第一萃取塔下段IB设置有碳五进料口 ；所述第一汽提塔2塔釜出口依次连接下段再沸器AS、上段再沸器A9和冷却器AlO后，连接第一萃取塔上段溶剂进料口。所述第二萃取塔4分为上下两段，分别设置上段再沸器B17和下段再沸器B16 ;所述下段再沸器B16设置在自下段塔釜倒数第2块板位置；所述上段再沸器B17设置在自上段塔釜倒数第I块板位置；第二萃取塔上段4A设置有溶剂进料口 ；第二萃取塔下段4B设置有从脱重塔顶来的物料进料口；所述第二汽提塔5塔釜出口连接下段再沸器B16后，连接第三汽提塔6 ；第三汽提塔6塔釜出口依次连接上段再沸器B17、冷却器B18后，连接第二萃取塔上段4A溶剂进料口。进行换热时，第一汽提塔塔釜物料经第一萃取塔下段再沸器A和上段再沸器A换热后，经冷却后，作为溶剂送入第一萃取塔上段；第二汽提塔塔釜物料经第二萃取塔下段再沸器B换热后，送入第三汽提塔上部；第三汽提塔塔釜物料经第二萃取塔塔上段再沸器B换热后，经冷却，送入第二萃取塔上段溶剂进料口。其中，所述第一萃取塔总塔板数为149，其中上段77块板，下段72块板，上段塔顶操作压力为0.042MPaG，上段塔顶温度为45°C，回流比为3.5，下段塔顶操作压力为
0.082MPaG，下段塔顶温度72°C，下段塔釜温度110°C，溶剂比为5 (溶剂进料量与萃取塔碳五进料量之比，下同)；所述第二萃取塔总塔板数为186，其中上段94块，下段92块，上段塔顶操作压力为0.032MPaG，上段塔顶温度为42°C，回流比为2，下段塔顶操作压力为0.082MPaG，下段塔顶温度72°C，下段塔釜温度120°C，溶剂比为5 ；所述第一萃取塔和第二萃取塔塔内件采用浮阀塔板。
对比例:
如图2所示，一种碳五萃取精馏的换热系统。包括:第一萃取塔1、第一汽提塔2、脱重塔3、第二萃取塔4、第二汽提塔5和第三汽提塔6，各塔塔釜均设置有再沸器，所述第一萃取塔I分为上下两段，第一萃取塔下段设置下段再沸器AS，所述下段再沸器AS设置在自塔釜倒数第2块板位置；第一萃取塔I上段设置有溶剂进料口，第一萃取塔I下段设置有原料进料口 ；第一汽提塔2塔釜出口依次连接下段再沸器AS、一萃溶剂冷却器AlO后，连接第一萃取塔I上段溶剂进料口；所述脱重塔3分为上下两段，塔釜只有一个再沸器13 ；所述第二萃取塔4分为上下两段，其中只有下段塔釜有一个再沸器15 ；第二萃取塔4上段设置有溶剂进料口 ；第二萃取塔4下段设置有脱重塔顶物料进料口 ；所述第二汽提塔5塔釜出口连接热水换热器16后，连接第三汽提塔6 ；第三汽提塔6塔釜出口连接二萃溶剂冷却器18后，连接第二萃取塔4上段溶剂进料口。进行换热时， 第一汽提塔塔釜物料经第一萃取塔的下段再沸器AS换热后，经一萃溶剂冷却器10冷却后，作为溶剂送入第一萃取塔上段；第二汽提塔塔釜物料经热水换热器22换热后，送入第三汽提塔上部；第三汽提塔塔釜物料经经二萃溶剂冷却器18冷却后，送入第二萃取塔上段溶剂进料口。其中，所述第一萃取塔总塔板数为149，其中上段77块板，下段72块板，上段塔顶操作压力为0.042MPaG，上段塔顶温度为45°C，回流比为3.5，下段塔顶操作压力为
0.082MPaG，下段塔顶温度72°C，下段塔釜温度110°C，溶剂比为5 (溶剂比定义为溶剂进料量与萃取塔碳五进料量之比，下同)；所述第二萃取塔总塔板数为186，其中上段94块，下段92块，上端塔顶操作压力为0.032MPaG，上段塔顶温度为42°C，回流比为2，下段塔顶操作压力为0.082MPaG，下段塔顶温度72°C，下段塔釜温度120°C，溶剂比为5 ；所述第一萃取塔和第二萃取塔塔内件采用浮阀塔板。表1，表2列举了实施例和对比例的萃取精馏塔板上汽液相负荷对比及装置能耗对比。表I第一萃取塔换热网络对比表(以下段第I至16板为例)
权利要求
1.一种碳五萃取精馏的换热系统，包括:第一萃取塔、第一汽提塔、脱重塔、第二萃取塔、第二汽提塔和第三汽提塔，各塔塔釜均设置有再沸器，第一萃取塔和第二萃取塔分别分为上下两段，第一萃取塔上段设置有溶剂进料口 ；第一萃取塔下段设置有碳五进料口，第一萃取塔下段塔釜设置有下段再沸器A，其特征在于: 所述第一萃取塔自上段塔釜倒数第I至10块板之间任意位置设置上段再沸器A ; 所述第一汽提塔塔釜出口依次连接第一萃取塔下段再沸器A、第一萃取塔上段再沸器A和一萃溶剂冷却器A后，连接第一萃取塔上段溶剂进料口。
2.如权利要求1所述的碳五萃取精馏的换热系统，其特征在于: 所述第二萃取塔上段和下段分别设置上段再沸器B和下段再沸器B ;所述上段再沸器B设置在自上段塔釜倒数第I至10块板之间任意位置，所述下段再沸器B设置在自下段塔釜倒数第I至10块板之间任意位置； 第二萃取塔上段设置有溶剂进料口 ；第二萃取塔下段设置有脱重塔顶物料进料口 ； 所述第二汽提塔塔釜出口连接第二萃取塔下段再沸器B后，连接第三汽提塔； 第三汽提塔塔釜出口依次连接第二萃取塔上段再沸器B、二萃溶剂冷却器B后，连接第二萃取塔上段溶剂进料口。
3.一种采用如权利要求 1或2所述的碳五萃取精馏的换热系统的换热方法，包括: 第一汽提塔塔釜物料经第一萃取塔下段再沸器A和第一萃取塔上段再沸器A换热后，经冷却后，作为溶剂送入第一萃取塔上段。
4.如权利要求3所述的换热方法，其特征在于: 第二汽提塔塔釜物料经第二萃取塔下段再沸器B换热后，送入第三汽提塔上部；第三汽提塔塔釜物料经第二萃取塔塔上段再沸器B换热后，经冷却，送入第二萃取塔上段溶剂进料口。
5.如权利要求3或4所述的换热方法，其特征在于: 所述第一萃取塔总塔板数为100 200，操作压力为0.03 0.2MPaG，塔顶温度为35 60°C，塔釜温度100 140°C，回流比为I 5，溶剂比为I 10。
6.如权利要求5所述的换热方法，其特征在于: 所述第二萃取塔总塔板数为100 200，操作压力为0.03 0.2MPaG，塔顶温度为35 60°C，塔釜温度100 140°C，回流比为I 5，溶剂比为I 10。
全文摘要
本发明公开了一种碳五萃取精馏的换热系统及换热方法。系统包括第一萃取塔分为上下两段，分别设置上段再沸器A和下段再沸器A；第二萃取塔分为上下两段，分别设置上段再沸器B和下段再沸器B。方法包括第一汽提塔塔釜物料经下段再沸器A和上段再沸器A换热后，经冷却与溶剂混合后送入第一萃取塔上段；第二汽提塔塔釜物料经下段再沸器B换热后，送入第三汽提塔上部；第三汽提塔塔釜物料经上段再沸器B换热后，经冷却送入第二萃取塔上段溶剂进料口。本发明实现了能量的梯级回收和利用，在工业应用中具有投资省、能耗低、工艺路线简捷等优点。
文档编号C07C11/18GK103183578SQ20111045132
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者马立国, 利梅, 侯霞晖, 王鑫泉, 肖雪军, 刘江峰, 陈钢 申请人:中国石油化工集团公司, 中国石化工程建设有限公司