一种碳氢化合物转化装置及转化方法

本技术涉及一种碳氢化合物转化装置及转化方法，属于化工。

背景技术：

1、碳四化合物是石脑油裂解制乙烯、甲醇制烯烃等生产工艺的副产物，富含碳四烷/烯烃，是重要的化工原料。其可作为燃料供生产生活使用，也可通过提纯工艺获取高纯度正丁烷、异丁烷、正丁烯、异丁烯等化工产品、其中异丁烯主要用于油品调制和甲基叔丁基醚(mtbe)合成，生产丁基橡胶、甲基丙烯腈及抗氧剂等化工产品，市场需求量有限，开拓新型异丁烯下游衍生品生产工艺成为亟待解决的问题。正丁烷是炼油过程中副产纯化得到的一种重要化工产品，不仅可以直接作为燃料使用，还可以用作亚临界生物技术的提取溶剂。近年来随着正丁烷热裂解制乙烯技术和正丁烷法制顺酐技术的持续扩张，高纯度正丁烷的需求节节攀升，同时国内正丁烷资源的供应短缺进一步推动正丁烷市场上行。综合异丁烯和正丁烷的市场对应效应可知，对于异丁烯正构加氢制取正丁烷技术进行研究探索有极大的科研和经济意义。

2、中国申请cn107285978a公开了一种以碳四烷烃为原料制备正丁烷的工艺流程，该流程采用包括脱轻塔、丁烷塔和脱重塔的三塔流程实现原料预处理和产品精制，该方法采用多塔操作，设备占地及投资较大，同时未考虑反应产物中轻杂质的分离，工艺操作难度和原料及催化剂要求较高。

3、中国申请cn108530254a公开了一种碳四混合物制备正丁烷的方法，该流程对碳四混合物原料加氢脱硫后先通过精馏分离出正丁烷产品和异丁烷原料，再通过正构反应获取正丁烷产品，该法未考虑反应产物中的副产物分离及未反应原料的循环回用。

4、中国申请cn104892339a公开了一种异丁烷制备正丁烷的方法，该流程以80％wt以上纯度的异丁烷为原料通过加氢饱和正构生产正丁烷，并通过闪蒸分离不凝气，采用精馏获取正丁烷产品。该法未考虑工艺氢气回用，同时采用两塔分离轻杂质，提高投资费用，并且未考虑重杂质分离，将导致正丁烷产品质量降低。

5、现有研究中异丁烯制正丁烷的相关信息十分稀少，其余碳四化合物制取正丁烷的技术普遍存在设备费用较高、未充分考虑杂质分离等问题，有必要对相关问题进行深入研究。

技术实现思路

1、本技术提供了一种碳氢化合物的转化方法，该方法以异丁烯和氢气为原料，通过异丁烯正构加氢，并分离得到正丁烷与异丁烷产品，工艺连续，流程简洁，产品纯度高，适于工业化大规模连续操作。

2、根据本技术的一个方面，提供了一种碳氢化合物转化装置，所述碳氢化合物转化装置包括依次连接的反应单元和分离处理单元；

3、所述反应单元包括反应器，所述反应器包括反应器进口i、反应器进口ii、反应产物出口；

4、所述分离处理单元包括气液分离罐、分离塔、异丁烷塔、正丁烷塔；

5、所述气液分离罐包括气相出口、液相出口；

6、所述液相出口与所述分离塔连接，所述分离塔的塔顶与所述异丁烷塔连接，所述分离塔的塔底与所述正丁烷塔连接；

7、所述反应产物出口与所述气液分离罐连接。

8、可选地，所述碳氢化合物转化装置还包括氢气压缩机、氢气预热器；

9、所述气相出口与氢气压缩机连接，所述氢气压缩机与氢气预热器连接。

10、可选地，所述分离塔为精馏塔。

11、可选地，所述分离塔回流比为0.1～50。

12、可选地，所述分离塔回流比选自0.1、1、5、10、20、30、40、50中的任意值或上述任意两点间的范围值。

13、可选地，所述分离塔理论板数为20～100块。

14、可选地，所述分离塔理论板数选自20块、30块、50块、70块、100块中的任意值或上述任意两点间的范围值。

15、可选地，所述异丁烷塔为精馏塔。

16、可选地，所述异丁烷塔回流比为5～70。

17、可选地，所述异丁烷塔回流比选自5、10、20、30、40、50、60、70中的任意值或上述任意两点间的范围值。

18、可选地，所述异丁烷塔理论板数为10～80块。

19、可选地，所述异丁烷塔理论板数选自10块、20块、50块、70块、80块中的任意值或上述任意两点间的范围值。

20、可选地，所述正丁烷塔为精馏塔。

21、可选地，所述正丁烷塔回流比为0.1～10。

22、可选地，所述正丁烷塔回流比选自0.1、1、2、5、7、10中的任意值或上述任意两点间的范围值。

23、可选地，所述正丁烷塔理论板数为10～80块。

24、可选地，所述正丁烷塔理论板数选自10块、20块、30块、50块、80块中的任意值或上述任意两点间的范围值。

25、根据本技术的另一个方面，提供了一种碳氢化合物的转化方法，所述转化方法包括：

26、将异丁烯原料和氢气通入转化装置中，反应获得含有异丁烷和正丁烷的产物；

27、所述转化装置选自上述所述的碳氢化合物转化装置。

28、可选地，具体包括以下步骤：

29、(1)将异丁烯原料通过反应器进口i与经反应器进口ii通入的氢气原料混合后，一同通入反应器，反应，获得反应产物；

30、(2)将反应产物通入气液分离罐中，分离产生气相组分和液相组分；

31、所述气相组分通过气相出口进入氢气压缩机后，再经反应器进口ii通入反应器；所述液相组分通过液相出口进入分离塔；

32、(3)进入分离塔的液相组分，精馏，分离塔塔顶分离出含有异丁烷产物、塔底分离出含有正丁烷产物；

33、(4)含有异丁烷产物通入异丁烷塔中分离，异丁烷塔塔底得到异丁烷；含有正丁烷产物通入正丁烷塔中分离，正丁烷塔顶得到正丁烷。

34、可选地，所述步骤(1)中，反应的温度为-60～60℃；反应的压力为0.1～10mpa。

35、可选地，所述反应的温度选自-60℃、-50℃、-20℃、0℃、20℃、60℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

36、可选地，所述反应的压力选自0.1mpa、1mpa、2mpa、5mpa、8mpa、10mpa中的任意值或上述任意两点间的范围值。

37、可选地，所述分离塔的塔顶温度为-40～60℃；所述分离塔的塔顶压力为0.5～5mpa。

38、可选地，所述分离塔的塔顶温度选自-40℃、-20℃、-10℃、0℃、20℃、60℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

39、可选地，所述分离塔的塔顶压力选自0.5mpa、1mpa、2mpa、3mpa、4mpa、5mpa中的任意值或上述任意两点间的范围值。

40、可选地，所述异丁烷塔塔顶温度为-60～60℃；异丁烷塔塔顶压力为0.5～5mpa。

41、可选地，所述异丁烷塔塔顶温度选自-60℃、-40℃、-20℃、-10℃、0℃、20℃、60℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

42、可选地，所述异丁烷塔塔顶压力选自0.5mpa、1mpa、2mpa、3mpa、4mpa、5mpa中的任意值或上述任意两点间的范围值。

43、可选地，所述正丁烷塔塔顶温度为-30～60℃；正丁烷塔塔顶压力为0.1～2mpa。

44、可选地，所述正丁烷塔塔顶温度选自-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、60℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

45、可选地，所述正丁烷塔塔顶压力选自0.1mpa、0.5mpa、1mpa、1.5mpa、2mpa中的任意值或上述任意两点间的范围值。

46、可选地，所述异丁烯原料和氢气原料经预热器预热后进入反应器。

47、作为一个具体的实施方式，本技术通过下述技术方案实现：

48、一种碳氢化合物的转化方法，以异丁烯和氢气为原料，该装置包括如下部分：原料预热器，氢气预热器，反应器，冷凝器，气液分离罐，氢气压缩机，凝液泵，分离塔，加压泵，异丁烷塔，正丁烷塔。

49、异丁烯原料在原料预热器中加热至反应温度，同时将新鲜氢气与循环氢气混合后在氢气预热器中加热至反应温度，与异丁烯一起送入反应器，发生催化异构加氢反应。反应器送出的异构加氢反应产物在冷凝器中冷凝，低温下形成气液两相，并在气液分离罐中实现气液分离，气液分离罐分离出的未反应氢气经氢气压缩机加压后与新鲜氢气混合循环使用，气液分离罐分离出的液相经凝液泵加压后送去分离塔。分离塔采用分凝精馏，在塔顶分离出液相异丁烷和轻杂质以及不凝气，塔顶液相经加压泵加压后送去异丁烷塔，塔底得到正丁烷和重杂质，送去正丁烷塔。来自分离塔塔顶的液相在异丁烷塔中通过精馏分离，塔顶排出轻杂质废气，塔底得到异丁烷产品，正丁烷和重杂质流体在正丁烷塔中通过精馏分离，塔顶得到正丁烷产品，塔底排出重杂质油。

50、可选地，反应器出口反应产物经冷却、闪蒸分离出未反应的氢气，经氢气压缩机加压后循环使用。

51、可选地，反应器出口反应产物可直接采用公用工程冷却，也可与反应原料换热，回收冷量后再采用公用工程冷却。

52、可选地，分离塔顶部采用高压分凝器，分离出不凝废气。

53、可选地，异丁烷塔顶部采用分凝器，只采出气相产品，作为轻杂质废气。

54、可选地，正丁烷塔采用全凝精馏，分离出正丁烷产品。

55、可选地，所述冷凝器的换热温度为-60～60℃。

56、可选地，所述气液分离罐的分离压力0.1～10mpa。

57、本技术能产生的有益效果包括：

58、本技术公开的碳氢化合物转化装置和方法可以用于异丁烯异构加氢制取丁烷产品，工艺连续，流程简洁，产品纯度高，适于工业化大规模连续操作。