本发明涉及一种气体分馏装置。
背景技术
中国石化中原油田分公司石油化工总厂有一套气体分馏装置，气体分馏装置的进料来自该厂的催化裂化装置生产的液化气。为进一步提高丙烯的产率，在现有装备下，将脱乙烷塔塔顶的不凝气到催化裂化装置气压机出口分液罐增加一条管线，使该部分的不凝气返回催化裂化装置来回收其中的丙烯。据相关文献记载，脱乙烷塔塔顶的碳二尾气中78.75％的丙烯含量可降低到72.28％。
陕西延长石油延安石油化工厂60万吨每年的气体分馏装置，按照常规的四塔工艺，丙烯塔塔顶丙烯产品的体积分数可达到99.6％，塔底丙烷体积分数可达到95.0％。2013经改造加入一吸收塔，流程如图1所示，丙烯塔塔顶丙烯产品的体积分数可达到99.8％，是目前国内丙烯产品产率最高的装置。此装置将脱乙烷塔的塔顶不凝气混入进料的柴油加氢的液化气中，柴油加氢的液化气中丙烯的含量由改造前的0％增长为3.83％，以140万吨每年的加工量，一年330天，可回收丙烯1000吨，市场价格约为500万元，降耗增效显著。缺点：运行期间脱乙烷塔塔顶排放压力流量波动特别大或者出现带油的现象，需经常调整。
技术实现要素：
本发明提出一种气体分馏装置，解决了现有技术中存在的以上缺陷。
本发明的技术方案是这样实现的：一种气体分馏装置，包括脱丙烷塔、脱乙烷塔、再沸器一、再沸器二以及丙烯回收塔，所述脱丙烷塔设有进料口一、塔顶出料口一以及塔底出料口一，所述脱乙烷塔设有进料口二、塔顶出料口二以及塔底出料口二，所述丙烯回收塔设有进料口三、塔顶进料口、塔顶出料口三以及塔底出料口三，所述进料口三设于所述丙烯回收塔的塔底；所述脱丙烷塔通过管道与所述再沸器一联通，所述脱乙烷塔通过管道与再沸器二联通；所述脱丙烷塔的进料口一通过管道与原料进口联通，所述塔顶出料口一通过管道与进料口二联通；所述塔顶出料口二通过管道与进料口三联通，所述塔底出料口三通过管道与进料口一联通；所述塔底出料口一通过管道与第一三通管联通，所述第一三通管一个出口出装置，所述第一三通管的另一个出口与所述塔顶进料口联通。
优选的，所述塔顶出料口一通过管道依次联通冷凝器一、回流罐一以及第二三通管，所述第二三通管的其中一个出口与所述脱丙烷塔的塔顶联通，所述第二三通管的另一个出口与所述进料口二联通。
优选的，所述塔顶出料口二通过管道依次联通冷凝器二、回流罐二以及第三三通管，所述第三三通管的一个出口与所述脱乙烷塔的塔顶联通，所述第三三通管的另一个出口与所述进料口三联通。
优选的，所述第一三通管的另一个出口通过换热器以及泵与所述塔顶进料口联通。
优选的，所述第一三通管的另一个出口依次通过换热器以及泵与所述塔顶进料口联通。
优选的，所述进料口一与所述原料进口之间设有进料罐。
优选的，所述原料进口与所述进料罐之间设有第四三通管，所述第四三通管的第一端与原料进口联通，所述第四三通管的第二端与进料罐联通，所述第四三通管的第三端与塔顶出料口三联通。
本发明的有益效果为：
本发明的气体分馏装置增加简单易操作的丙烯回收塔，脱丙烷塔塔底出来的c4作为吸收剂，不必再重新购进吸收剂，节约成本。
c4作为吸收剂由塔顶进料，c2不凝气由塔底进料，两项物料逆向接触，有利于吸收。
丙烯回收塔塔压与脱丙烷塔塔顶回流罐压力相同，有利于经过吸收后的c4自压返回脱丙烷塔。
丙烯是市场上价格较高且需求量较大的产品，现状是供不应求。本发明通过增加丙烯回收塔，进一步回收液化气中丙烯的组分，再由丙烯回收塔塔顶馏出的丙烯产品产率上升至99.99％，而且脱乙烷塔塔顶不凝气中丙烯的含量降低到65.9％，是市场上现有的丙烯回收技术无法达到的产率及回收率。增加的丙烯回收塔不仅操作简单且投资费用较少。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术的分馏装置的流程图；
图2为本发明一种气体分馏装置结构示意图。
附图中：1-回流罐一；2-再沸器一；3-回流罐二；4-再沸器二；5-换热器；6-泵；7-进料罐；8-冷凝器一；9-冷凝器二；10-脱丙烷塔；11-脱乙烷塔；12-丙烯回收塔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，一种气体分馏装置，包括脱丙烷塔10、脱乙烷塔11、再沸器一2、再沸器二4以及丙烯回收塔12，所述脱丙烷塔10设有进料口一、塔顶出料口一以及塔底出料口一，所述脱乙烷塔11设有进料口二、塔顶出料口二以及塔底出料口二，所述丙烯回收塔12设有进料口三、塔顶进料口、塔顶出料口三以及塔底出料口三，所述进料口三设于所述丙烯回收塔12的塔底；所述脱丙烷塔10通过管道与所述再沸器一2联通，所述脱乙烷塔11通过管道与再沸器二4联通；所述脱丙烷塔10的进料口一通过管道与原料进口联通，所述塔顶出料口一通过管道与进料口二联通；所述塔顶出料口二通过管道与进料口三联通，所述塔底出料口三通过管道与进料口一联通；所述塔底出料口一通过管道与第一三通管联通，所述第一三通管一个出口出装置，所述第一三通管的另一个出口与所述塔顶进料口联通。
所述塔顶出料口一通过管道依次联通冷凝器一8、回流罐一1以及第二三通管，所述第二三通管的其中一个出口与所述脱丙烷塔10的塔顶联通，所述第二三通管的另一个出口与所述进料口二联通。
所述塔顶出料口二通过管道依次联通冷凝器二9、回流罐二3以及第三三通管，所述第三三通管的一个出口与所述脱乙烷塔11的塔顶联通，所述第三三通管的另一个出口与所述进料口三联通。
所述第一三通管的另一个出口通过换热器5以及泵6与所述塔顶进料口联通。
所述第一三通管的另一个出口依次通过换热器5以及泵6与所述塔顶进料口联通。
所述进料口一与所述原料进口之间设有进料罐7。
所述原料进口与所述进料罐7之间设有第四三通管，所述第四三通管的第一端与原料进口联通，所述第四三通管的第二端与进料罐联通，所述第四三通管的第三端与塔顶出料口三联通。
本发明的实施例中原料主要有碳二(c2h6)，碳三(c3h6，c3h8)碳四(c4h10，c4h8，c5h12，ccl2o(氧氯化碳，液化气中的一种成分))。碳四里的成分也都包括他们的同分异构体。
进料罐7：原料在进入塔设备之前先进入此罐混合，然后再经管路流入塔中；
冷凝器再沸器都是和塔连在一起的换热器，脱丙烷塔和脱乙烷塔从功能角度上讲都属于精馏塔，一般的精馏塔都是带冷凝器和再沸器的。丙烯回收塔从功能上讲是吸收塔。
不凝气的流向：流程图中的原料进入塔时，全部为液体。塔底再沸器通过不同方式的换热为塔提供了热量，所以原料进入脱丙烷塔后，轻组分和重组分就分开了，由于温度升高，塔顶出来的物料中碳二汽化。这是不凝气最开始产生的位置。
脱丙烷塔塔顶的气液混合物进入脱乙烷塔中，也是经过一系列反应，最后轻组分从塔顶出来，因为塔底再沸器提供了热量，所以汽化了部分的丙烯。塔顶出来的主要就是碳二的不凝气了，里面夹带了我们的部分目的产品丙烯。(现在一般的企业都选择将不凝气直接混入民用液化气里直接作为燃料卖掉，就不再处理了。有很少的企业将这部分不凝气混入到其他车间的装置中进行利用，在之前的交底里面全部有详细的叙述。)
从脱乙烷塔塔顶出来的不凝气，夹带了部分目的产物丙烯，所以本发明设计了丙烯回收塔进行回收。不凝气由丙烯回收塔的塔底进入，气体由下往上升，把第一个塔脱丙烷塔塔底出来的重组分液体由丙烯回收塔的塔顶进入，液体从上往下流，造成了逆向接触吸收。重组分吸收了不凝气中的丙烯，不凝气就几乎不怎么夹带丙烯了，再从丙烯回收塔的塔顶排出不凝气，这是不凝气被吸收后的最后的去向。吸收了不凝气中丙烯的重组分液体再返回进料罐中与最开始的原料混合，这样更多的丙烯就会进入脱丙烷塔中进行新一轮的精馏反应，到达丙烯回收塔的时候，就会有更多质量的丙烯了。
本实施例中将脱丙烷塔底c4经过冷却后温度降至35℃，经过加压泵压力增至2.6mpa后，一路出装置，另一路约10吨每小时进入丙烯回收塔塔顶作为吸收剂吸收脱乙烷塔塔顶排出的不凝气c2中的丙烯。脱乙烷塔塔顶回流罐中不凝气c2由回流罐气相出口通过管线进入丙烯回收塔塔底，与c4吸收剂逆向接触，不凝气c2中的丙烯和丙烷被c4吸收剂吸收，同时少量c4进入c2随不凝气由丙烯回收塔塔顶排出装置。丙烯回收塔塔底可得含有更高含量丙烯的重组分混合物，此物料直接返回脱丙烷塔的进料处，与催化裂化后的产品混合后作为气分装置进料进入脱丙烷塔。脱丙烷塔高压低温有利于吸收，所以塔压设定为2.0mpa，丙烯回收塔塔底出料要返回脱丙烷塔中，所以丙烯回收塔塔压应与脱丙烷塔回流罐相近，丙烯回收塔塔压设定为2.4mpa，就可以自压流动，不需要再加泵。低温高压不但可以确保丙烯和丙烷全部回收，而且可减少c4馏分的排放损失。经模拟软件计算过此循环流程后，可得脱乙烷塔塔顶不凝气中丙烯的含量为65.9％，丙烯塔塔顶馏出的丙烯产物纯度为99.99％。
换热器5的作用：因为管线出来时温度太高，丙烯易挥发，如果直接进入丙烯回收塔会因为温度太高导致不凝气中的丙烯一直是气体状态，达不到较好的吸收效果。
加压泵6：脱丙烷塔出来的物料压力为18.5，丙烯回收塔塔顶压力为2.4，需要经过泵加压后才能进入丙烯回收塔。泵的压力在2.4以上就可以，2.6的压力泵接触较多，且实际情况可能会有所浮动，所以选用了2.6的泵。
根据实际情况考虑，在操作的时候，每个塔塔顶塔底设置了0.5的压差，塔顶压力比塔底压力小0.5mpa。
塔顶冷凝器的作用：对于脱丙烷塔和脱乙烷塔，塔中的组分都是容易气化的组分，塔内温度较高时，塔顶由管线往外输送时，是属于气液混合物，经塔顶冷凝器冷却后全部变成液体，分别进入塔顶回流罐中。变成液体后一是有利于打回流和向下一个塔输送，二是如果有气体存在可能会部分挥发造成浪费。三是回收热量。所以，物料出塔顶一件事就是先去塔顶冷凝器，全部变成液体。(冷凝器是换热器的一种)表格中所列数据以及相态均为经塔顶冷凝器冷却后的。
丙烯回收塔由于排出的物料为气相即可，所以不加塔顶冷凝器。
在1.8mpa的情况，液化气由于加压全部为液相，常温常压是气相。总进料量为30万吨/年。
在没增加丙烯回收塔的时候，气体分馏装置回直接由管线b1将含有c2h6(0.09)，c3h6(0.3)，c3h8(0.01)的混合不凝气排出。加入丙烯回收塔后，丙烯回收塔塔顶d1管线排出c2h6(0.05)c3h6(0.00006)以及原料中其他组分。由此可见，排出的不凝气中丙烯流量明显下降。
由塔201塔底线a2中的组成可以看出，几乎没有丙烯了c3h6(0.00001)，全部是原料中的较重组分。由a2分成两组，一组a4直接出装置，进入其他设备区。一组则是a3(流量为10万吨/年)进入丙烯回收塔，对b1中含有丙烯的不凝气混合物进行反应吸收，将丙烯吸收到由a3管线进入的混合液中，然后再由丙烯回收塔塔底c3管线输送到进料处，与原料混合。其中，管线c3中含c3h6(0.3)以及c3h8、c4h10、c4h8、c5h12、c5h10、ccl2o(共10.01)，由此可见，对于丙烯回收塔，a3管线中的进料吸收了b1管线进料中的丙烯，吸收后液相部分由带有被吸收的丙烯的塔底管线d3返回并与原料混合，于是，大约有0.3万吨/年的丙烯被回收。
换热器5的作用：因为管线a2出来时温度太高，丙烯易挥发，如果直接进入丙烯回收塔会因为温度太高导致不凝气中的丙烯一直是气体状态，达不到较好的吸收效果。
加压泵6：t-201出来的物料压力为18.5，丙烯回收塔塔顶压力为2.4，需要经过泵加压后才能进入丙烯回收塔。泵的压力在2.4以上就可以，2.6的压力泵接触较多，且实际情况可能会有所浮动，所以选用了2.6的泵。
根据实际情况考虑，在操作的时候，每个塔塔顶塔底设置了0.5的压差，塔顶压力比塔底压力小0.5mpa。
塔顶冷凝器的作用：对于t-201和t-202，塔中的组分都是容易气化的组分，塔内温度较高时，塔顶由q1和q2管线往外输送时，是属于气液混合物，经塔顶冷凝器8、9冷却后全部变成液体，分别进入塔顶回流罐1和2。变成液体后一是有利于打回流和向下一个塔输送，二是如果有气体存在可能会部分挥发造成浪费。三是回收热量。所以，物料出塔顶一件事就是先去塔顶冷凝器，全部变成液体。(冷凝器是换热器的一种)表格中所列数据以及相态均为经塔顶冷凝器冷却后的。
丙烯回收塔由于排出的物料为气相即可，所以不加塔顶冷凝器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。