[发明专利]一种换热器、使用该换热器的混合碳四加氢制异丁烷装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种到化工装置及化工工艺，尤其涉及一种换热器、使用该换热器的混合碳四加氢制异丁烷装置及方法。

背景技术

由混合碳四烃类制取高纯度异丁烷时，分离产物常用的方法有两种，精馏法和加氢法。

其中，精馏法是利用物质的沸点不同进行回流，从而对各组分进行分离。在混合碳四中，由于碳四烃类各组分之间的沸点很接近，分离难度高，且不能将丁烯彻底除掉。要将烯烃除到100g/g以下，采用一般的异丁烷提纯方法，如精馏法、萃取法，无法彻底除去烯烃，得到的异丁烷纯度差。

加氢法是将混合碳四中的不饱和烃加氢制成异丁烷，加氢法采用的催化剂是钯系催化剂，价格昂贵，且反应需要在压力接近4.0MPa、温度大于接近300℃的情况下进行，反应能耗高，且反应为放热反应，控制难度大，容易导致催化剂失活。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种操作灵活、能有效利用界外热量的换热器，以达到节能降耗的目的。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种混合碳四加氢制异丁烷的装置。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种催化剂使用寿命长、加氢效果好的混合碳四加氢制异丁烷方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该换热器，包括壳体、设置在所述壳体上的第一管程入口、第一管程出口、壳程入口和壳程出口，其特征在于：

所述壳体内间隔设有至少两个封头，各封头与所对应的壳体部分围合形成至少两个间隔设置的子换热器，各所述子换热器沿所述壳体的轴线方向依次布置，各所述子换热器内均设有第一换热管；

相邻的所述子换热器之间的所对应的壳体的空腔连通各所述子换热器的管程，并且该空腔内设有第二换热管；对应于所述空腔在所述壳体的壁上设有连通所述第二换热管的第二管程入口和第二管程出口；

相邻的所述子换热器的壳程通过连接管相连通，所述连接管外露于所述壳体。

所述封头有两个，其中第一封头与所述壳体的第一端部围合形成第一子换热器，第二封头与所述壳体的第二端部围合形成第二子换热器。

优选所述第一换热管沿所述壳体的轴向螺旋布置；所述第二换热管沿所述壳体的径向螺旋布置。该方案换热效果好，能进一步提升换热效率。

较好的，所述第一管程入口可以设置在所述壳体的底部，所述第一管程出口设置在所述壳体的顶部；

所述壳程入口设置在所述壳体的上部，所述壳程出口设置在所述壳体的下部；

所述第一封头上设有连通所述第一子换热器内的管程和所述空腔的管程出口；所述第二封头上设有连通所述第二子换热器内的管程和所述空腔的管程入口。

所述连接管的两端口可以分别位于上游的所述子换热器的下部和相邻下游子换热器的上部，以使换热介质之间能够得到充分的交流，换热效果均匀。

使用上述各所述的换热器的混合碳四加氢制异丁烷装置，其特征在于：

所述第一管程入口连接第一加氢物料输送管道和循环氢输送管道，所述第一管程出口连接第二加氢物料输送管道，所述第二加氢物料输送管道连接加氢反应器的物料入口，所述加氢反应器的物料出口连接所述壳程入口，所述壳程出口连接加氢分离罐的物料入口；

所述加氢分离罐的液相出口连接分馏装置；

所述第二换热管连接蒸汽输送管道。

使用上述混合碳四加氢制异丁烷装置的混合碳四加氢制异丁烷方法，其特征在于包括下述步骤：

来自上游的温度为80～110℃、压力为3.7～4.2MPaA的混合碳四加氢物料分为两股，其中第一股经由所述第一加氢物料输送管道与来自所述循环氢输送管道的循环氢汇流后形成反应原料，，从所述第一管程入口进入所述第一子换热器的管程内，与第一子换热器壳程内的加氢产物换热至215～245℃后，进入所述空腔的壳程；

所述第一股加氢物料与循环氢的体积比为1：180～500；所述第一子换热器壳程内的加氢产物来自所述第二子换热器；

反应原料在所述空腔内与所述第二换热管内的来自界外的蒸汽换热至230～260℃后进入第二子换热器；

在所述第二子换热器内，反应原料与第二子换热器壳程内的物料换热；所述第二子换热器壳程内的物料为来自所述加氢反应器的温度为290～320℃、压力为3.2～3.7MPaA的反应产物；