45万吨年丙烷脱氢制丙烯(PDH)装置工艺操作规程(UOP_C3_Oleflex_工艺)

(21P0204-1/2)进口循环至洗涤塔内。上部循环的洗涤水也定期将部分含碱废水排放至碱液脱气罐(21D0208)中,同时将消耗的新鲜凝液经洗涤液补充罐(21D0209)及洗涤水补充泵(21P0209-1/2)补充至洗涤塔内。

(4)燃料气系统

本装置生产过程中可副产以氢气及轻烃类气体为主的可燃气体。此气体可作为装置加热炉及锅炉的加热的燃料气使用。燃料气主要由来自PSA工段的富氢尾气,脱乙烷塔塔顶放空气以及脱丙烷塔底部汽提气组成。混合气体进入燃料气分离罐(21D0211)初步分离后送入燃料气聚结器(21D0212)中将燃料气中夹带的液相进一步分离,然后送入燃料气加热器(21E0210)将燃料气预热至120℃后送入燃料气管网供加热炉及锅炉使用。

燃料气系统还设置一套原料丙烷气化系统,用于装置开车向燃料气管网提供开车用燃料。并且在装置正常操作时后系统副产燃料气不足以供装置使用时气化部分丙烷气作补充用。

(5)装置副产蒸汽

燃料气送至加热炉燃烧后将热量提供给反应进料以维持反应温度,燃料气在加热炉辐射段燃烧后的烟气经过集合管排放至加热炉的对流段,在对流段内设置了多组盘管以回收废热烟气的热量副产蒸汽供装置使用。

锅炉水自界外锅炉水泵分别送至进料加热炉(21F0201),第一中间加热炉(21F0202),第二中间加热炉(21F0203),第三中间加热炉(21F0204)对流段部分的预热管内预热,然后与循环段出口的饱和蒸汽(汽液两相)混合后进入汽包(21D0210)中。液相锅炉水经锅炉水循环泵(21P0206-1/2)加压后分别送至四台加热炉的蒸汽发生段,锅炉水依次经过下部蒸汽发生段及上部蒸汽加热段后吸收热量副产蒸汽压力~4.4MPaG,温度~256℃,汽水混合物再回到汽包内进行分离,自汽包顶部排出的蒸汽分别进入进料加热炉(21F0201)和第一中间加热炉(21F0202)的蒸汽过热段过热,过热蒸汽经过调温后压力~4.2MPaG,温度~420℃送至中压蒸汽管网供各用户使用。

3 催化剂再生工段

此工段的主要目的是在装置正常操作的情况下,将反应器部分来的因结焦而降低活性的催化剂进行再生,恢复其活性,然后再送回反应器,从而使反应得以性能良好的连续进行。

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(1)反应器段

催化剂自第四反应器(21R0204)底部(22根3”/4”均布管)自流至4号催化剂收集器(21D0317)中。自吹扫气总管来的吹扫气经过除硫加热器(21E0314)加热至~525℃送入4号催化剂收集器上部,吹扫催化剂以脱除固体颗粒上的硫化物(此电加热器为连续工作,然而在其出现故障时,系统可以容许在没有加热的情况下运行3~4天),吹扫气自4号催化剂收集器顶部排出,随反应产物送入REC压缩机。来自第一反应器顶部的排放还原气进入4号催化剂收集器下部去冷却催化剂颗粒的温度至~150℃。与此同时用氮气对1号闭锁料斗(21D0318)进行冲压,至1号闭锁料斗与4号催化剂收集器的压力一致时,开启VBB阀组(一个V型球阀+两个B型球阀),需要再生的催化剂进入1号闭锁料斗(21D0318)。VBB阀组开启初始设定的时间后关闭,再用氮气对1号闭锁料斗进行吹扫,吹去氢气和碳氢化合物,将反应区的碳氢环境在此置换为氮气环境,置换气排放至进料加热炉(21F0201)作为燃料使用。下一步再开启1号闭锁料斗(21D0318)与4号提升料斗(21D0319)之间的VBB阀组,使催化剂流入4号提升料斗(21D0319)中。由提升气风机(21B0305)送来的提升气(主要为氮气)先将催化剂从4号提升料斗先提升至中间分离料斗(21D0322),中间分离料斗顶部分出的含有催化剂粉尘的气体去粉尘收集器(21D0302),中间分离料斗底部的催化剂再由提升气风机(21B0305)送来的提升气提升至催化剂再生段的分离料斗(21D0301)。

反应器段还包含两台换热器:净气预热器(21E0308)和CCR气预热器(21E0309)。净气预热器(21E0308)是将来自PSA的纯氢加热至145℃,升温后的纯氢一股去2号闭锁料斗(21D0305)去做置换气;一股去5号提升料斗(21D0306)做提升气;一股去反应装置的第一至第四反应器和4号催化剂收集器(21D0317)。去反应器的的纯氢一部分直接进入到反应器的中心管内,以尽量减少丙烷气在中心管内的停留时间,防止其在此结焦;一部分需要再经过电加热器加热到更高的温度去第一、第二、第三和第四反应器的上段。去第一反应器的纯氢由还原气加热器(21E0310)加热至520~550℃后进去第一反应器的还原区,将氧化态催化剂还原使其恢复活性后继续使用。去第二、第三和第四反应器上段的纯氢分别经过2号反应器净气加热器(21E0311)、3号反应器净气加热器(21E0312)和4号反应器净气加热器(21E0313)加热到600℃以上再进入反应器上段,但不做还原用途。去4号催化剂收集器(21D0317)的纯氢经过除硫加热器(21E0314)加热到~600℃后去4号催化剂收集器吹扫除硫。

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CCR气预热器(21E0309)是将来自分离系统的纯度不是很高的氢气加热至145℃后,一股去1、2、3号提升料斗做提升气用,一股与反应装置的热联合进料换热器(21E0201-1~4)的壳程出料混合后循环进入进料加热炉(21F0201)。

(2)催化剂再生段

来自中间分离料斗(21D0322)需要再生的催化剂进入再生段的分离料斗(21D0301),进一步分离催化剂粉尘。分离料斗(21D0301)顶部循环气进入粉尘收集器(21D0302),粉尘收集器将粉尘及催化剂过滤收集至催化剂粉尘罐内(约7天换粉尘罐一次)。由粉尘收集器上部排出的淘析气一部分由除尘风机(21B0304)送回分离料斗(21D0301),另一部分(约循环风量的1/10)送至提升气风机(21B0305),加压后送至4号提升料斗(21D0319)作为提升气使用。在提升气风机(21B0305)的出口引一股提升气至提升气风机调温冷却器(21E0307),冷至44℃左右再返回提升气风机的入口,使得提升气温度不至于过高。

分离料斗(21D0301)与再生塔(21R0301)之间的要保证一定的压差使得再生塔内的气体不能倒流至分离料斗。催化剂由分离料斗进入再生塔(21R0301)中进行再生,再生塔内的气体自下而上逆流与催化剂接触,催化剂首先进入上部烧焦区,接着进入下部烧焦区,在此区域通过和含氧气体接触燃烧去除催化剂表面的结焦,经过冷却区冷却后再去氯化干燥区,最下段是脱氯区。再生完毕的催化剂由再生塔底部排出至流量控制料斗(21D0303)及缓冲料斗(21D0304)中。

上部再生气自再生塔顶部排出(~520℃)经过上部再生冷却器(21E0305)冷却后温度降为~478℃,与经过空气干燥器(21L0302)干燥后的补充空气混合由上部再生风机(21B0302)送回再生塔内进行烧焦循环。上部再生加热器(21E0303)仅开车时使用。下部再生气自再生塔内中部的收集管内收集后自塔顶排出,经过下部再生冷却器(21E0306)冷却后温度降为~550℃,与经过空气干燥器(21L0302)干燥后的补充空气混合后由下部再生风机(21B0303)送回再生塔内进行烧焦循环。下部再生加热器(21E0304)仅开车时使用。

自下部再生风机(21B0303)出口引出一股再生气送至冷却区冷却器(21E0301)冷至~477℃送入再生塔烧焦区下部的冷却区,将经过烧焦后的催化剂颗粒进行冷却。

再生塔(21R0301)的冷却区下段为氯化干燥区,一股经过空气干燥器(21L0302)干燥后的空气做抽吸气将氯气抽吸混合后送至空气加热器(21E0302)

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的出口(白烧工况用仪表空气抽吸氯气,黑烧工况用氮气抽吸氯气);另一股空气经过空气加热器(21E0302)加热至~610℃后与含有氯气的空气混合后送入再生塔的氯化干燥区。在氯化干燥区通过干燥的热空气除去催化剂中的水分,注氯则是让催化剂中的铂金属在载体颗粒上的进行重新排列,达到更好的分布效果,提高催化剂活性。

再生塔的最下段是脱氯区,在此区通过连续通入氮气来脱除催化剂中的残留氯,以防止氯进入下游设备。

在再生塔(21R0301)内完成再生过程的催化剂自再生塔底部流出,首先进入流量控制锁斗(21D0303),流量控制锁斗中的容量约为1分钟的催化剂流量,之后流至缓冲料斗(21D0304)。缓冲料斗的上部设有新鲜催化剂的加料口,新鲜催化剂通过催化剂加料漏斗(21D0307)和催化剂加料闭锁料斗(21D0308)加入缓冲料斗中。

催化剂在缓冲料斗(21D0304)中进行收集,到设定的时间后开启的下部的VBB(一个V型球阀+两个B型球阀),催化剂就流入2号闭锁料斗中(21D0305),在开启2号闭锁料斗下的VBB阀组前采用H2先对闭锁料斗进行冲压,待锁斗压力与5号提升料斗(21D0306)压力平衡后开阀,催化剂就流至5号提升料斗中。关闭VBB阀组开启放空阀泄压。催化剂从5号提升料斗(21D0306)中用来自净化气预热器(21E0308)的纯氢提升至第一反应器(21R0201)的上部。

催化剂在1号催化剂收集器(21D0311)中的收集以及在1号提升料斗(21D0312)中的提升、在2号催化剂收集器(21D0313)中的收集以及在2号提升料斗(21D0314)中的提升和在3号催化剂收集器(21D0315)中的收集以及在3号提升料斗(21D0316)中的提升流程除无需脱硫和氮气吹扫外与4号催化剂收集器(21D0317)的收集以及在4号提升料斗(21D0319)的提升流程相同。

(3)放空气处理系统(21L0301)

再生塔内除了各个区域要进行必要的气体循环外,还有废气排放,烧焦区及氯化干燥区的废气均由再生塔中下部的排放口排放出塔外,排放的废气中含有氯化氢、氯气、二氧化硫等有毒有害气体,需要经过处理达到环保要求后才能排放。废气首先进入放空气处理系统(21L0301)的洗涤塔用用氢氧化钠溶液及亚硫酸氢钠溶液吸收处理排放气中的酸性及有毒气体,在经过分液除去废气夹带的液滴后经烟囱放空至大气。

(4)加氯系统(21L0303)

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催化剂再生工段需要给催化剂进行注氯,注氯的目的是让催化剂铂金属在载体颗粒上的进行重新排列,达到更好的分布效果,提高催化剂活性。在此专门设置加氯系统,加氯系统设置在室内,由氯瓶存储间,加氯间和漏氯吸收间组成。氯气采用钢瓶储存,设计上采用一组钢瓶顺序加注,加注量由钢瓶底部的称量设备称重计量。

4 冷箱分离工段

本套冷箱分离系统将来自Oleflex工艺单元的反应器流出物流分离为富氢的净气产品物流和富烃的液体产品物流。该冷箱系统还将一部分富氢气与丙烷进料混合,作为反应器的混合进料送出。充分利用富氢物流在系统内的膨胀和优化进出冷箱物流的换热。该系统的主要冷量来源为新鲜丙烷进料和循环氢气的混合物在冷联合进料换热器中的蒸发,还有另一部分冷量是由反应器流出物气相通过高、低压膨胀机膨胀制冷而提供。

反应器流出物以42℃,184MPa(G)进入分离系统(21L0401),在冷联合进料换热器与联合进料、部分净气换热而被部分冷凝。冷凝后的反应器流出物气相与液相在高压分离器中分离,分离后的气体经过高压透平膨胀机膨胀节流,膨胀功驱动膨胀发电机回收能量,气体部分冷凝。之后进入中压分离器进行气、液分离。出中压分离器的气体被分为净气和循环气等2股物流。

循环气进入低压透平膨胀机进一步膨胀降压。低压透平膨胀的能量驱动发电机,气体部分冷凝。然后进入低压分离器进行气液分离。出低压分离器的循环气与来自中压分离器的干气在干气冷却器内换热器而被复温。换热后的干气进入干气分离器进行气液分离。

各分离器内的液相进入闪蒸罐内闪蒸,所有的分离器采用液位控制。出闪蒸罐的气体返回到反应器流出物压缩机进口分离器。闪蒸罐的液体即液体产品,经过闪蒸罐出料泵加压后在进料冷却器内与去反应器单元的新鲜原料换热,被加热到约43℃,以3.896 MPa(G)出分离系统,至SHP进料加热器。

冷新鲜原料与来自干气冷却器的循环气在进入冷联合进料换热器前混合,形成反应器的混合进料。混合进料与反应器流出物在冷联合进料换热器换热,然后以约36℃,0.368 MPa(G)离开分离系统,至丙烷脱氢反应的混合进料换热器。

来自干气分离器的干气被分成2股,其中一股在冷联合进料换热器中与反应器流出物换热被加热到约38℃,另一股在进料冷却器E-0103内被加热到约43℃。

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