[发明专利]一种加氢和异构化生产异丁烷的组合装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳四轻烃领域，更进一步说，涉及一种加氢和异构化生产异丁烷的组合装置及方法。

背景技术

随着石油化工加工深度的不断深入，对液化气、油田伴生气、炼油装置及乙烯装置副产的C₄馏分中各组分的合理利用日益受到重视。C₄馏分中含有的1,3-丁二烯可用萃取精馏的方法分离出来用作生产合成橡胶，C₄馏分中的异丁烯通过醚化装置与甲醇反应生成MTBE并可通过进一步的精密分馏获得高纯度的1-丁烯，其它碳四组分的利用还较少。异丁烷可以生产甲基丙烯酸甲酯、异丁烯、异丁醇、环氧丙烷等。近年来由于异丁烯、异丁醇和环氧丙烷等需求量逐年增加，使得异丁烷的利用越来越引起人们的重视，且因国内油品升级带动的烷基化装置大规模扩张，炼厂碳四中的异丁烷将迅速由过剩转为平衡，甚至(很可能)不足。同时，随页岩气伴生的丁烷量持续增加，因其含大量正丁烷，将导致炼厂碳四中的正丁烷更加难寻出路，附加值将持续下降。

炼厂碳四来源广泛，主要分为两种类型，一种是含烯烃≤5wt％的饱和碳四，另一种是烯烃含量40～50wt％的不饱和碳四，乙烯装置醚后碳四主要是烷烃和单烯烃，烯烃含量30～60wt％。当前，这些碳四混合物绝大部分作为液化气燃料烧掉，化工利用率较低，由于对于异丁烷的需求旺盛，而正丁烷经济价值有限，由此如何提高异丁烷的产量就至关重要。

中国专利文献CN102294203A公开了一种催化热裂解制乙烯中的碳四二段加氢装置及工艺，通过采用二段选择性加氢，避免了1,3-丁二烯深度加 氢引起反应器结焦、降低催化剂使用寿命和装置运行周期的问题，可直接对混合碳四进行加氢，提高了原料的利用率。但是对于含少量或没有二烯烃的碳四混合物没有涉及具体的分离方法，也没有涉及有机硫氮等杂质的脱除方法，更没有涉及异构化反应等。

中国专利文献CN102188985A公开了一种碳四馏分选择加氢催化剂及其制备方法，该催化剂可将碳四馏分中的炔烃选择性加氢，丁二烯基本不损失，催化剂具有高活性、高选择性并且制备方法简单，应用广泛的特点。但该发明主要是对碳四馏分中炔烃的选择性加氢，没有烷、烯混合物中单烯烃的加氢方法，且只是催化剂的制备，没有涉及分离方法，也没有涉及有机硫氮等杂质的脱除方法，也没有涉及异构化反应等。

中国专利文献CN201410444683.X和CN1170632A公开了正丁烷异构化制备异丁烷的催化剂和应用，但主要是催化剂体系和工艺操作参数，不涉及流程开发，更不涉及含烯烃物料的加氢分离。

中国专利文献CN200680015930.8公开了正丁烷至异丁烷的异构化方法，但正异丁烷混合物通过选择性渗透膜进行分离，而非传统成熟的精馏分离方法，工艺应用较难实现。

发明内容

为解决现有技术中低价值的正丁烷大量富余，而高附加值的异丁烷不足等问题，本发明提供了一种生产异丁烷的组合装置及方法。通过将加氢、异构化工艺进行组合，本发明可以处理所有富含碳四轻烃，包括液化气、油田伴生气、炼厂碳四和乙烯装置醚后碳四等，同时，通过采用换热网络优化技术，将余热回收，提高了装置的经济效益。

本发明的目的之一是提供一种加氢和异构化生产异丁烷的组合装置，该组合装置包括：一段加氢反应器、一段加氢分离装置、一段加氢循环泵、一段循环冷却器、加氢进出料换热器、二段加氢反应器、二段加氢进料加 热器、二段加氢分离装置、脱轻塔、异丁烷成品塔、异构化进出料换热器、异构化进料加热器和异构化反应器；其中，

碳四进料管线连接一段加氢反应器、一段加氢分离装置、加氢进出料换热器、二段加氢进料加热器后连接二段加氢反应器上部；

一段加氢分离装置底部连接一段加氢循环泵，泵出口分两路，一路连接一段循环冷却器后与碳四进料管线合并，然后进入一段加氢反应器；另一路连接加氢进出料换热器；

二段加氢反应器底部连接加氢进出料换热器后连接二段加氢分离装置，二段加氢分离装置依次连接压缩机吸入罐、压缩机后与一段加氢分离装置底部管线合并，然后连接加氢进出料换热器；

二段加氢分离装置底部连接脱轻塔进出料换热器后与异构化反应后碳四出料管线合并连接脱轻塔；

脱轻塔底部连接脱轻塔进出料换热器后连接异丁烷成品塔，异丁烷成品塔侧线依次连接异构化进出料换热器、异构化加热器后连接异构化反应器入口；

异构化反应器出口连接异构化进出料换热器后连接脱轻塔。

所述一段加氢反应器顶部设置有新鲜氢气进料管线。