本發(fā)明涉及碳四輕烴領(lǐng)域，更進(jìn)一步說，涉及一種異丁烷生產(chǎn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著石油化工加工深度的不斷深入，對(duì)液化氣、油田伴生氣、煉油裝置及乙烯裝置副產(chǎn)的c4餾分中各組分的合理利用日益受到重視。c4餾分中含有的1,3-丁二烯可用萃取精餾的方法分離出來用作生產(chǎn)合成橡膠，c4餾分中的異丁烯通過醚化裝置與甲醇反應(yīng)生成mtbe并可通過進(jìn)一步的精密分餾獲得高純度的1-丁烯，其它碳四組分的利用還較少。異丁烷可以生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯、異丁烯、異丁醇、環(huán)氧丙烷等。近年來由于異丁烯、異丁醇和環(huán)氧丙烷等需求量逐年增加，使得異丁烷的利用越來越引起人們的重視，且因國內(nèi)油品升級(jí)帶動(dòng)的烷基化裝置大規(guī)模擴(kuò)張，煉廠碳四中的異丁烷將迅速由過剩轉(zhuǎn)為平衡，甚至(很可能)不足。同時(shí)，隨頁巖氣伴生的丁烷量持續(xù)增加，因其含大量正丁烷，將導(dǎo)致煉廠碳四中的正丁烷更加難尋出路，附加值將持續(xù)下降。

煉廠碳四來源廣泛，主要分為兩種類型，一種是含烯烴≤5wt％的飽和碳四，另一種是烯烴含量40～50wt％的不飽和碳四，乙烯裝置醚后碳四主要是烷烴和單烯烴，烯烴含量30～60wt％。當(dāng)前，這些碳四混合物絕大部分作為液化氣燃料燒掉，化工利用率較低，由于對(duì)于異丁烷的需求旺盛，而正丁烷經(jīng)濟(jì)價(jià)值有限，由此如何提高異丁烷的產(chǎn)量就至關(guān)重要。

中國專利文獻(xiàn)cn102294203a公開了一種催化熱裂解制乙烯中的碳四二段加氫裝置及工藝，通過采用二段選擇性加氫，避免了1,3-丁二烯深度加 氫引起反應(yīng)器結(jié)焦、降低催化劑使用壽命和裝置運(yùn)行周期的問題，可直接對(duì)混合碳四進(jìn)行加氫，提高了原料的利用率。但是對(duì)于含少量或沒有二烯烴的碳四混合物沒有涉及具體的分離方法，也沒有涉及有機(jī)硫氮等雜質(zhì)的脫除方法，更沒有涉及異構(gòu)化反應(yīng)等。

中國專利文獻(xiàn)cn102188985a公開了一種碳四餾分選擇加氫催化劑及其制備方法，該催化劑可將碳四餾分中的炔烴選擇性加氫，丁二烯基本不損失，催化劑具有高活性、高選擇性并且制備方法簡單，應(yīng)用廣泛。但該發(fā)明主要是對(duì)碳四餾分中炔烴的選擇性加氫，沒有烷、烯混合物中單烯烴的加氫方法，且只是催化劑的制備，沒有涉及分離方法，也沒有涉及有機(jī)硫氮等雜質(zhì)的脫除方法，也沒有涉及異構(gòu)化反應(yīng)等。

中國專利文獻(xiàn)cn201410444683.x和cn1170632a公開了正丁烷異構(gòu)化制備異丁烷的催化劑和應(yīng)用，但主要是催化劑體系和工藝操作參數(shù)，不涉及流程開發(fā)，更不涉及含烯烴物料的加氫分離。

中國專利文獻(xiàn)cn200680015930.8公開了正丁烷至異丁烷的異構(gòu)化方法，但正異丁烷混合物通過選擇性滲透膜進(jìn)行分離，而非傳統(tǒng)成熟的精餾分離方法，工藝應(yīng)用較難實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中低價(jià)值的正丁烷大量富余，而高附加值的異丁烷不足等問題，本發(fā)明提供了一種異丁烷的生產(chǎn)裝置及方法。通過將加氫、異構(gòu)化工藝進(jìn)行組合，本發(fā)明可以處理所有富含碳四輕烴，包括液化氣、油田伴生氣、煉廠碳四和乙烯裝置醚后碳四等，同時(shí)，通過采用換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)，將余熱回收，提高了裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明的目的之一是提供一種異丁烷生產(chǎn)裝置，所述裝置包括：一段加氫反應(yīng)器、一段加氫分離裝置、一段加氫循環(huán)泵、一段循環(huán)冷卻器、加氫進(jìn)出料換熱器、二段加氫反應(yīng)器、二段加氫進(jìn)料加熱器、二段加氫分離 裝置、脫乙烷塔、脫丙烷塔、穩(wěn)定塔、異丁烷成品塔、異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器、異構(gòu)化進(jìn)料加熱器和異構(gòu)化反應(yīng)器；其中，

碳四進(jìn)料管線連接一段加氫反應(yīng)器、一段加氫分離裝置、加氫進(jìn)出料換熱器、二段加氫進(jìn)料加熱器后連接二段加氫反應(yīng)器上部；

一段加氫分離裝置底部連接一段加氫循環(huán)泵，泵出口分兩路，一路連接一段循環(huán)冷卻器后與碳四進(jìn)料管線合并，然后進(jìn)入一段加氫反應(yīng)器；另一路連接加氫進(jìn)出料換熱器；

二段加氫反應(yīng)器底部連接加氫進(jìn)出料換熱器后連接二段加氫分離裝置，二段加氫分離裝置依次連接壓縮機(jī)吸入罐、壓縮機(jī)后與一段加氫分離裝置底部管線合并，然后連接加氫進(jìn)出料換熱器；

二段加氫分離裝置底部連接脫乙烷塔，脫乙烷塔底部連接脫丙烷塔，脫丙烷塔底部連接穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器后與異構(gòu)化反應(yīng)后碳四出料管線合并連接穩(wěn)定塔；

穩(wěn)定塔底部連接穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器后連接異丁烷成品塔，異丁烷成品塔側(cè)線依次連接異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器、異構(gòu)化加熱器后連接異構(gòu)化反應(yīng)器入口；

異構(gòu)化反應(yīng)器出口連接異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器后連接穩(wěn)定塔。

所述一段加氫反應(yīng)器頂部設(shè)置有新鮮氫氣進(jìn)料管線。

所述加氫進(jìn)出料換熱器可通過管線直接連接到二段加氫反應(yīng)器頂部。

所述一段加氫分離裝置優(yōu)選包括一段加氫熱分離罐、一段加氫后冷器和一段加氫冷分離罐；

一段加氫反應(yīng)器底部連接一段加氫熱分離罐，一段加氫熱分離罐頂部依次連接一段加氫后冷器和一段加氫冷分離罐，一段加氫冷分離罐頂部連接壓縮機(jī)吸入罐；一段加氫冷分離罐底部連接一段加氫熱分離罐；一段加氫熱分離罐底部連接一段加氫循環(huán)泵。

所述二段加氫分離裝置是為了分離氫氣和輕烴，二段加氫分離裝置可 采用以下兩種組成之一：

a)所述二段加氫分離裝置包括二段加氫熱分離罐、二段加氫后冷器和二段加氫冷分離罐；

二段加氫反應(yīng)器底部連接加氫進(jìn)出料換熱器后連接二段加氫熱分離罐，二段加氫熱分離罐頂部依次連接二段加氫后冷器和二段加氫冷分離罐，二段加氫冷分離罐頂部連接壓縮機(jī)吸入罐；二段加氫冷分離罐底部連接二段加氫熱分離罐；二段加氫熱分離罐底部連接脫乙烷塔。

b)所述二段加氫分離裝置也可包括二段加氫后冷器和二段加氫分離罐；

二段加氫反應(yīng)器底部連接加氫進(jìn)出料換熱器后依次連接二段加氫后冷器和二段加氫分離罐，二段加氫分離罐頂部連接壓縮機(jī)吸入罐，二段加氫分離罐底部連接脫乙烷塔。

根據(jù)兩種加氫分離裝置，反應(yīng)出料經(jīng)加氫進(jìn)出料換熱器換熱后可以有兩種方式，一種為先進(jìn)入二段加氫熱分離罐進(jìn)行氣液分離，頂部氣相經(jīng)過二段加氫后冷器冷卻后進(jìn)入二段加氫冷分離罐，二段加氫冷分離罐頂部連接壓縮機(jī)吸入罐，底部連接二段加氫熱分離罐，二段加氫熱分離罐底部液相連接脫乙烷塔(如圖1所示)；另一種方式為先經(jīng)二段加氫后冷器冷卻后進(jìn)入二段加氫分離罐經(jīng)過氣液分離，頂部氣相連接壓縮機(jī)吸入罐，底部液相連接脫乙烷塔(如圖2所示)。

優(yōu)選采用第一種方式。

以上所述二段加氫進(jìn)料加熱器可采用現(xiàn)有技術(shù)中通常的加熱設(shè)備，如：電加熱器、蒸汽加熱器或加熱爐。

具體可采用以下技術(shù)方案：

所述異丁烷的生產(chǎn)裝置包括：：一段加氫反應(yīng)器、一段加氫分離裝置、一段加氫循環(huán)泵、一段循環(huán)冷卻器、加氫進(jìn)出料換熱器、二段加氫反應(yīng)器、二段加氫進(jìn)料加熱器、二段加氫分離裝置、脫乙烷塔、脫丙烷塔、穩(wěn)定塔、 異丁烷成品塔、異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器、異構(gòu)化進(jìn)料加熱器和異構(gòu)化反應(yīng)器；其中，

碳四進(jìn)料管線連接一段加氫反應(yīng)器、一段加氫分離裝置、加氫進(jìn)出料換熱器、二段加氫進(jìn)料加熱器后連接二段加氫反應(yīng)器上部；

一段加氫分離裝置底部連接一段加氫循環(huán)泵，泵出口分兩路，一路連接一段循環(huán)冷卻器后與碳四進(jìn)料管線合并，然后進(jìn)入一段加氫反應(yīng)器；另一路連接加氫進(jìn)出料換熱器；

二段加氫反應(yīng)器底部連接加氫進(jìn)出料換熱器后連接二段加氫熱分離罐；二段加氫熱分離罐頂部依次連接二段加氫后冷器和二段加氫冷分離罐，二段加氫冷分離罐頂部依次連接壓縮機(jī)吸入罐、壓縮機(jī)后與一段加氫分離裝置底部管線合并，然后連接加氫進(jìn)出料換熱器；二段加氫冷分離罐底部連接二段加氫熱分離罐；

二段加氫熱分離罐底部連接脫乙烷塔，脫乙烷塔底部連接脫丙烷塔，脫丙烷塔底部連接穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器后與異構(gòu)化反應(yīng)后碳四出料管線合并連接穩(wěn)定塔；

穩(wěn)定塔底部連接穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器后連接異丁烷成品塔，異丁烷成品塔側(cè)線依次連接異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器、異構(gòu)化加熱器后連接異構(gòu)化反應(yīng)器入口；

異構(gòu)化反應(yīng)器出口連接異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器后連接穩(wěn)定塔。

本發(fā)明的目的之二是提供一種采用所述裝置生產(chǎn)異丁烷的方法，所述方法包括：

碳四原料經(jīng)由碳四進(jìn)料管線進(jìn)入所述裝置，經(jīng)加氫、分離后制得異丁烷和正丁烷，其中正丁烷經(jīng)異構(gòu)化反應(yīng)、分離后制得異丁烷，同時(shí)副產(chǎn)碳三產(chǎn)品。

具體可包括以下步驟：

(a)由界外來的碳四原料進(jìn)入一段加氫反應(yīng)器，將全部二烯烴和少量 單烯烴加氫飽和；

(b)一段加氫反應(yīng)器底部物料進(jìn)入一段加氫分離裝置，分離出氫氣進(jìn)入壓縮機(jī)吸入罐，一段加氫分離裝置底部物料進(jìn)入一段加氫循環(huán)泵后分兩股，一股經(jīng)一段循環(huán)冷卻器冷卻后與碳四進(jìn)料、新鮮氫氣混合進(jìn)一段加氫反應(yīng)器，另一股經(jīng)加氫進(jìn)出料換熱器換熱后進(jìn)入二段加氫反應(yīng)器將剩余單烯烴加氫飽和并脫除雜質(zhì)；所述雜質(zhì)包括微量有機(jī)硫氮等；

(c)二段加氫反應(yīng)器底部出料經(jīng)加氫進(jìn)出料換熱器后進(jìn)入二段加氫分離裝置，分離出的氫氣返回二段加氫反應(yīng)器，二段加氫分離裝置底部物料進(jìn)入脫乙烷塔，通過精餾分離頂部分出碳二輕組分；

(d)脫乙烷塔底部物料進(jìn)入脫丙烷塔，頂部分出碳三液相產(chǎn)品，底部物料經(jīng)穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器換熱后與異構(gòu)化反應(yīng)后碳四合并進(jìn)入穩(wěn)定塔；

(e)穩(wěn)定塔底部物料經(jīng)穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器換熱后進(jìn)入異丁烷成品塔；通過精餾分離由塔頂部得到異丁烷產(chǎn)品，塔釜得到碳五重組分，塔側(cè)線采出包含正丁烷和異丁烷的混合物；

(f)所述包含正丁烷和異丁烷的混合物經(jīng)異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器、異構(gòu)化加熱器換熱后進(jìn)入異構(gòu)化反應(yīng)器，進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)，將正丁烷轉(zhuǎn)化為異丁烷；

(g)異構(gòu)化反應(yīng)器底部出料經(jīng)異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器換熱后與脫丙烷塔底部物料合并進(jìn)穩(wěn)定塔。

步驟(a)中，碳四原料與加氫循環(huán)物料混合至30～160℃后進(jìn)入一段加氫反應(yīng)器。所述加氫循環(huán)物料為進(jìn)入一段加氫循環(huán)泵后分出的兩股之一。

本發(fā)明還包括向一段加氫反應(yīng)器中通入新鮮氫氣，通入新鮮氫氣時(shí)各物料的混合物也需滿足上述溫度要求。

步驟(b)中，一段加氫分離裝置底部物料經(jīng)加熱至160～300℃后進(jìn)入二段加氫反應(yīng)器。當(dāng)二段加氫反應(yīng)溫升很高，則正常生產(chǎn)時(shí)不需要二段加氫進(jìn)料加熱器升溫，通過進(jìn)出料換熱即可達(dá)到反應(yīng)溫度，僅開車時(shí)需要二 段加氫進(jìn)料加熱器，此時(shí)，經(jīng)加氫進(jìn)出料換熱器換熱的物料可通過管線直接進(jìn)入二段加氫反應(yīng)器。當(dāng)二段加氫反應(yīng)溫升不高，則正常生產(chǎn)時(shí)除通過進(jìn)出料換熱外，還需要二段加氫進(jìn)料加熱器進(jìn)行加熱。

步驟(c)中，當(dāng)二段加氫分離裝置包括二段加氫熱分離罐、二段加氫后冷器和二段加氫冷分離罐時(shí)，二段加氫反應(yīng)器底部出料經(jīng)加氫進(jìn)出料換熱器降溫至50～100℃后進(jìn)入二段加氫熱分離罐，二段加氫熱分離罐頂部氣相經(jīng)過二段加氫后冷器冷卻至20～50℃后進(jìn)入二段加氫冷分離罐。

步驟(c)中，當(dāng)二段加氫分離裝置包括二段加氫后冷器和二段加氫分離罐時(shí)，二段加氫反應(yīng)器底部物料經(jīng)加氫進(jìn)出料換熱器換熱后，再經(jīng)二段加氫后冷器冷卻至20～50℃后進(jìn)入二段加氫分離罐。

具體地，可采用以下技術(shù)方案：

(a)由界外來的碳四原料與加氫循環(huán)物料、新鮮氫氣混合至30～160℃后進(jìn)入一段加氫反應(yīng)器，將全部二烯烴和少量單烯烴加氫飽和；

(b)一段加氫反應(yīng)器底部物料進(jìn)入一段加氫分離裝置，分離出氫氣進(jìn)入壓縮機(jī)吸入罐，一段加氫分離裝置底部物料進(jìn)入一段加氫循環(huán)泵后分兩股，一股經(jīng)一段循環(huán)冷卻器冷卻后與碳四進(jìn)料、新鮮氫氣混合進(jìn)一段加氫反應(yīng)器，另一股進(jìn)入加氫進(jìn)出料換熱器，再經(jīng)二段加氫進(jìn)料加熱器升溫至160～300℃，最后進(jìn)入二段加氫反應(yīng)器將剩余單烯烴加氫飽和并把微量有機(jī)硫氮轉(zhuǎn)化為h2s和nh3；

(c)二段加氫反應(yīng)器底部出料經(jīng)與加氫進(jìn)料換熱后降溫至50～100℃后可有兩種方式，一種先經(jīng)二段加氫后冷器冷卻至20～50℃后進(jìn)入二段加氫分離罐進(jìn)行氣液分離，頂部氣相連接壓縮機(jī)吸入罐，底部液相連接脫乙烷塔；另一種方式為先進(jìn)入二段加氫熱分離罐進(jìn)行氣液分離，頂部氣相經(jīng)過二段加氫后冷器冷卻至20～50℃后進(jìn)入二段加氫冷分離罐，二段加氫冷分離罐頂部連接壓縮機(jī)吸入罐，底部連接二段加氫熱分離罐，二段加氫熱分離罐底部液相連接脫乙烷塔。

二段加氫分離罐或二段加氫冷分離罐頂部氣相大部分作為循環(huán)氫氣返回二段加氫反應(yīng)進(jìn)料，并通過泄放管線維持循環(huán)氫系統(tǒng)內(nèi)非氫氣體含量穩(wěn)定。

(d)新鮮氫氣自界外分兩股，一股直接與碳四進(jìn)料混合進(jìn)入一段加氫反應(yīng)器，另一股與壓縮機(jī)吸入罐頂氣體合并進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮機(jī)增壓后與一段加氫分離裝置底部物料一起進(jìn)入加氫進(jìn)出料換熱器；

(e)二段加氫熱分離罐底部物料進(jìn)入脫乙烷塔，通過精餾分離頂部分出碳二輕組分；

(f)脫乙烷塔底部物料進(jìn)入脫丙烷塔，頂部分出碳三液相產(chǎn)品，底部物料經(jīng)穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器換熱后與異構(gòu)化反應(yīng)后碳四合并進(jìn)入穩(wěn)定塔；

(g)穩(wěn)定塔底部物料經(jīng)穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器換熱后進(jìn)入異丁烷成品塔，通過精餾分離由異丁烷成品塔頂部得到異丁烷產(chǎn)品，塔釜得到碳五重組分。

(h)由異丁烷成品塔側(cè)線采出包含正丁烷和異丁烷的混合物與界外新鮮氫氣混合，經(jīng)過異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器、異構(gòu)化進(jìn)料加熱器加熱至100～250℃后進(jìn)入異構(gòu)化反應(yīng)器，在此將正丁烷轉(zhuǎn)化為異丁烷；

(i)異構(gòu)化反應(yīng)后物料經(jīng)異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器換熱后循環(huán)進(jìn)入穩(wěn)定塔，通過精餾分離，塔頂脫除h2、h2s等輕組分，塔釜得到正異丁烷混合物。

本發(fā)明所采用加氫催化劑為鎳系或鈀系加氫催化劑；異構(gòu)化催化劑為pt、pd、ir中的一種或兩種構(gòu)成的催化劑。

本發(fā)明的各設(shè)備的工藝條件可采用現(xiàn)有技術(shù)中通常采用的工藝條件，本發(fā)明中，可優(yōu)選采用以下工藝條件：

一段加氫反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器入口溫度為30～120℃，壓力為1.5～4.5mpag(表壓，以下同)，反應(yīng)溫升為5～100℃，氫油摩爾比為0.05～10，液體體積空速為0.5～10h^-1；

二段加氫反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器入口溫度為160～300℃，壓 力為1.5～4.5mpag，反應(yīng)溫升為5～100℃，氫油摩爾比為0.2～5，液體體積空速為0.5～6h^-1；

脫乙烷塔的操作條件包括：壓力為1～3mpag，塔頂操作溫度為20～80℃，塔板數(shù)為30～100，回流比為1～20；

脫丙烷塔的操作條件包括：壓力為1～3mpag，塔頂操作溫度為20～80℃，塔板數(shù)為30～100，回流比為1～20；

穩(wěn)定塔的操作條件包括：壓力為1～3mpag，塔頂操作溫度為20～100℃，塔板數(shù)為30～100，回流比為1～100；

異丁烷成品塔的操作條件包括：壓力為0.1～1mpag，塔頂操作溫度為20～70℃，塔板數(shù)為80～150，回流比為1～20；

異構(gòu)化反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器入口溫度為100～250℃，壓力為1.0～4.0mpag，反應(yīng)溫升為5～50℃，液體體積空速為1～20h^-1。

本發(fā)明的特點(diǎn)是：

1)通過加氫將不飽和烯烴(包括二烯烴和單烯烴)全部轉(zhuǎn)化為飽和烴，將原料中有機(jī)硫氮等雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為h2s和nh3進(jìn)行脫除，避免了對(duì)產(chǎn)品的影響；

2)通過合理設(shè)置換熱順序，最大程度上回收能量，降低系統(tǒng)能耗，提高了裝置的經(jīng)濟(jì)效益，通過一系列換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，節(jié)省能耗15％以上；

3)通過適宜的操作參數(shù)使塔釜溫度均低于150℃，塔頂溫度45℃左右，采用較廉價(jià)的低壓蒸汽和循環(huán)冷卻水即可換熱，無需外部介入高等級(jí)的蒸汽和高品質(zhì)的冷凍水；

4)本發(fā)明通過將加氫和異構(gòu)化工藝進(jìn)行組合，可以處理所有富含碳四的輕烴用于生產(chǎn)異丁烷，尤其是含少量二烯烴的c4物料也可處理；

5)本發(fā)明可同時(shí)副產(chǎn)碳三產(chǎn)品。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

通過結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明示例性實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯，其中，在本發(fā)明示例性實(shí)施方式中，相同的參考標(biāo)號(hào)通常代表相同部件。

圖1為本發(fā)明的異丁烷的生產(chǎn)裝置示意圖，其中二段加氫分離裝置包括二段加氫熱分離罐、二段加氫后冷器和二段加氫冷分離罐。

圖2為本發(fā)明的異丁烷的生產(chǎn)裝置示意圖，其中二段加氫分離裝置包括二段加氫后冷器和二段加氫分離罐。

附圖標(biāo)記說明：

二段加氫反應(yīng)器1、加氫進(jìn)出料換熱器2、二段加氫進(jìn)料加熱器3、二段加氫后冷器4、二段加氫分離罐5、二段加氫熱分離罐6、二段加氫冷分離罐7、壓縮機(jī)吸入罐8、壓縮機(jī)9、脫乙烷塔10、脫乙烷塔冷凝器11、脫乙烷塔再沸器12、脫丙烷塔13、脫丙烷塔冷凝器14、脫丙烷塔再沸器15、穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器16、穩(wěn)定塔17；穩(wěn)定塔冷凝器18、穩(wěn)定塔再沸器19、異丁烷成品塔20、異丁烷成品塔冷凝器21、異丁烷成品塔再沸器22、異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器23、異構(gòu)化進(jìn)料加熱器24、異構(gòu)化反應(yīng)器25、碳四原料26、馳放氣27、二段加氫補(bǔ)充氫氣28、c2產(chǎn)品29、c3產(chǎn)品30、穩(wěn)定塔頂不凝氣31、異丁烷產(chǎn)品32、碳五重組分33、異構(gòu)化補(bǔ)充氫氣34、一段加氫反應(yīng)器35、一段加氫后冷器36、一段加氫熱分離罐37、一段加氫冷分離罐38、一段加氫循環(huán)泵39、一段循環(huán)冷卻器40、一段加氫補(bǔ)充氫氣41。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。

采用如圖1所示的裝置生產(chǎn)異丁烷。

所述異丁烷的生產(chǎn)裝置包括：一段加氫反應(yīng)器35、一段加氫分離裝置、一段加氫循環(huán)泵39、一段循環(huán)冷卻器40、二段加氫反應(yīng)器1、加氫進(jìn)出料 換熱器2、二段加氫進(jìn)料加熱器3、二段加氫分離裝置、脫乙烷塔10、脫丙烷塔13、穩(wěn)定塔17、異丁烷成品塔20、異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器23、異構(gòu)化進(jìn)料加熱器24和異構(gòu)化反應(yīng)器25；其中，

碳四進(jìn)料管線連接一段加氫反應(yīng)器35、一段加氫分離裝置、加氫進(jìn)出料換熱器2、二段加氫進(jìn)料加熱器3后連接二段加氫反應(yīng)器1上部；

一段加氫分離裝置底部連接一段加氫循環(huán)泵39，泵出口分兩路，一路連接一段循環(huán)冷卻器40后與碳四進(jìn)料管線合并，然后進(jìn)入一段加氫反應(yīng)器35；另一路連接加氫進(jìn)出料換熱器2；

二段加氫反應(yīng)器1底部連接加氫進(jìn)出料換熱器2后連接二段加氫熱分離罐6；二段加氫熱分離罐6頂部依次連接二段加氫后冷器4和二段加氫冷分離罐7，二段加氫冷分離罐7頂部依次連接壓縮機(jī)吸入罐8、壓縮機(jī)9后與一段加氫分離裝置底部管線合并，然后連接加氫進(jìn)出料換熱器2；二段加氫冷分離罐7底部連接二段加氫熱分離罐6；

二段加氫熱分離罐6底部連接脫乙烷塔10，脫乙烷塔10底部連接脫丙烷塔13，脫丙烷塔13底部連接穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器16后與異構(gòu)化反應(yīng)后碳四出料管線合并連接穩(wěn)定塔17；

穩(wěn)定塔17底部連接穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器16后連接異丁烷成品塔20，異丁烷成品塔20側(cè)線依次連接異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器23、異構(gòu)化加熱器24后連接異構(gòu)化反應(yīng)器25入口；

異構(gòu)化反應(yīng)器25出口連接異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器23后連接穩(wěn)定塔17；

所述一段加氫反應(yīng)器35頂部設(shè)置有新鮮氫氣進(jìn)料管線。

生產(chǎn)異丁烷的方法包括：

(a)由界外來的碳四原料26與一段加氫循環(huán)物料、新鮮氫氣混合至45℃進(jìn)入一段加氫反應(yīng)器35，將全部二烯烴和少量單烯烴加氫飽和；

(b)一段加氫反應(yīng)器35底部物料進(jìn)入一段加氫分離裝置，分離出氫氣進(jìn)入壓縮機(jī)吸入罐8，一段加氫分離裝置底部物料進(jìn)入一段加氫循環(huán)泵 39后分兩股，一股經(jīng)一段循環(huán)冷卻器40冷卻后與碳四進(jìn)料混合進(jìn)一段加氫反應(yīng)器35，另一股進(jìn)入加氫進(jìn)出料換熱器2，再經(jīng)二段加氫進(jìn)料加熱器3升溫至240℃，最后進(jìn)入二段加氫反應(yīng)器1將剩余單烯烴加氫飽和并把微量有機(jī)硫氮轉(zhuǎn)化為h2s和nh3；

(c)二段加氫反應(yīng)器1底部出料經(jīng)與加氫進(jìn)料換熱后降溫至80℃后先進(jìn)入二段加氫熱分離罐6進(jìn)行氣液分離，頂部氣相經(jīng)過二段加氫后冷器4冷卻至40℃后進(jìn)入二段加氫冷分離罐7，二段加氫冷分離罐7頂部連接壓縮機(jī)吸入罐8，底部連接二段加氫熱分離罐6，二段加氫熱分離罐6底部液相連接脫乙烷塔10。

二段加氫冷分離罐7頂部氣相大部分作為循環(huán)氫氣返回加氫反應(yīng)進(jìn)料，并通過泄放管線釋放馳放氣27維持循環(huán)氫系統(tǒng)內(nèi)非氫氣體含量穩(wěn)定。

(d)新鮮氫氣自界外分兩股，一股直接與碳四進(jìn)料混合進(jìn)入一段加氫反應(yīng)器35，另一股作為二段加氫補(bǔ)充氫氣28自界外與壓縮機(jī)吸入罐8頂氣體合并進(jìn)入壓縮機(jī)9，經(jīng)壓縮機(jī)9增壓后與一段加氫反應(yīng)器35底部物料一起進(jìn)入加氫進(jìn)出料換熱器2；

(e)二段加氫熱分離罐6底部物料進(jìn)入脫乙烷塔10，通過精餾分離頂部分出碳二輕組分；

(f)脫乙烷塔10底部物料進(jìn)入脫丙烷塔13，頂部分出碳三液相產(chǎn)品，底部物料經(jīng)穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器16換熱后與異構(gòu)化反應(yīng)后碳四合并進(jìn)入穩(wěn)定塔17；

(g)穩(wěn)定塔17底部物料經(jīng)穩(wěn)定塔進(jìn)出料換熱器16換熱后進(jìn)入異丁烷成品塔20，通過精餾分離由異丁烷成品塔20頂部得到異丁烷產(chǎn)品，塔釜得到碳五重組分。

(h)由異丁烷成品塔20側(cè)線采出包含正丁烷和異丁烷的混合物與界外新鮮氫氣即異構(gòu)化補(bǔ)充氫氣34混合，經(jīng)過異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器23、異構(gòu)化進(jìn)料加熱器24加熱至180℃后進(jìn)入異構(gòu)化反應(yīng)器25，在此將正丁烷轉(zhuǎn)化 為異丁烷；

(i)異構(gòu)化反應(yīng)后物料經(jīng)異構(gòu)化進(jìn)出料換熱器23換熱后循環(huán)進(jìn)入穩(wěn)定塔17，通過精餾分離，塔頂脫除h2、h2s等輕組分，塔釜得到正異丁烷混合物。

采用以下工藝條件：

一段加氫反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器入口溫度為45℃，壓力為3.6mpag，反應(yīng)溫升為20℃，氫油摩爾比為0.1，液體體積空速為2.5h^-1；

二段加氫反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器入口溫度為250℃，壓力為3mpag，反應(yīng)溫升為25℃，氫油摩爾比為1.1，液體體積空速為2h^-1；

脫乙烷塔的操作條件包括：壓力為2.2mpag，塔頂操作溫度為60℃，塔板數(shù)為60，回流比為10；

脫丙烷塔的操作條件包括：壓力為1.5mpag，塔頂操作溫度為50℃，塔板數(shù)為80，回流比為20；

穩(wěn)定塔的操作條件包括：壓力為2.0mpag，塔頂操作溫度為85℃，塔板數(shù)為60，回流比為50；

異丁烷成品塔的操作條件包括：壓力為0.5mpag，塔頂操作溫度為50℃，塔板數(shù)為130，回流比為7；

異構(gòu)化反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器入口溫度為160℃，壓力為3.3mpag，反應(yīng)溫升為30℃，液體體積空速為10h^-1。

采用如圖1所示系統(tǒng)，得到表1的結(jié)果。

結(jié)果表明，采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法制異丁烷，異丁烷收率＞97％。

表1

通過上述裝置和工藝方法，節(jié)省能耗15％以上。

以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的。在不偏離所說明的各實(shí)施例的范圍和精神的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。