CN103068778B - 用于从流化催化裂化废气中回收乙烯的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于从废气中浓缩乙烯的装置和方法，其中该废气来自于产生由重油的流化催化裂化而得的汽油、丙烯等的装置，重油例如是由原油炼制工艺所产生的常压渣油。所述方法和装置可以通过增加原料气体的乙烯纯度和降低原料气体中的弱吸附成份的浓度而在接下来的乙烯置换解吸工艺中减少乙烯漂洗的量，并且能够在用于从弱吸附成分中分离脱附剂的蒸馏工艺期间减少脱附剂的损失。由此，根据本发明，能够以高浓度和低成本从重油的流化催化裂化而得的废气中回收乙烯。

Description

用于从流化催化裂化废气中回收乙烯的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于从废气中浓缩乙烯的装置和方法，其中该废气来自于产生由重油的流化催化裂化而得的汽油、丙烯等的装置，重油例如是由原油炼制工艺所产生的常压渣油。 
背景技术
在常压蒸馏装置中的原油提炼工艺中，大量产生档次低的重油如邦克-C油。当在流化催化裂化（FCC）单元中导入和处理这样的重油时，高附加值轻质石油产品，例如汽油和丙烯与重油和废气一起产生。在FCC单元中产生的废气由氢气、甲烷、氮气、一氧化碳、二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、C4+、水和微量的杂质（酸性气体，COS，H2S，砷，氨，腈，水银，等）组成。虽然如下述表1所示，FCC废气中含有大量的乙烯，但是FCC废气中的乙烯浓度比较低，并且FCC废气中含有各种气体。出于这个原因，乙烯还尚未以经济方式从FCC废气中被回收，并且FCC废气作为燃料气体。 
表1 
<FCC废气的成份(浓度：干基含水量)> 
通过吸附分离轻质烯烃（乙烯，丙烯，丁烯等）和链烷烃（乙烷，丙烷，丁烷等）的常规技术如下。 
专利号为6,867,166的美国专利公开了一种技术，通过变压吸附或变温吸附工艺，使用具有选择性用于乙烯或丙烯的过渡金属功能性离子吸附剂来分离烯烃。 
此外，专利号为6,293,999的美国专利公开了一种技术，通过变压或变温，使用具有只选择性吸附丙烯分子筛功能的ALPO-14吸附剂从丙烷/丙烯的混合气体中分离丙烯。此外，专利号为6,488,741的美国专利公开了一种技术，通过变压吸附工艺或变压吸附工艺与蒸馏工艺的结合使用沸石吸附剂分离C2-C4烯烃。此外，专利号为6,488,741的美国专利中公开了一种技术，使用具有分子筛功能的8元环吸附剂例如分子筛(SAPO)从丙烷/丙烯的混合气体中分离丙烯。 
如上所述，由于乙烯或丙烯不容易液化，因此用于通过吸附分离乙烯或丙烯的工艺是通过气相吸附而不是液相吸附而进行。此外，通过变压吸附或变温吸附实现吸附剂的回收。 
升高和降低变温吸附工艺中吸附塔的温度需要很长的时间，从而使大宗气体分离工艺的生产率很低，并因此使设备成本很高。由于压缩机或真空泵的容量是有限的，因此变压吸附或真空变压吸附工艺不适合用于分离大量的混合气体。 
韩国注册号为No.0849987的专利公开了一种吸附分离工艺，其能够使用的乙烯-选择性吸附剂从含有低浓度乙烯的FCC废气中分离乙烯。所公开的工艺是使用脱附剂解吸所吸附乙烯的置换工艺，也是通过吸附、乙烯漂洗和置换解吸的顺序步骤从FCC废气中浓缩和回收乙烯的技术。 
FCC废气中乙烯的浓度低至约10-20％（重量），尽管它取决于工艺的操作条件而变化。为了从这些含有低浓度乙烯的FCC废气中产生高浓度的乙烯，应该利用大量高纯度的乙烯进行漂洗，从而使在蒸馏工艺中用于将乙烯/脱附剂流分离为各自成份所消耗的能量不利地增加，从而增加了在整个工艺的能量消耗。 
如果乙烯的纯度较低，则含有大量的弱吸附成份（氢气，氮气，甲烷等）的石蜡/脱附剂流被排出，并且消耗大量能量回收其中弱吸附成份的浓度很高状态的脱附剂。 
为了解决上述问题，本申请的申请人对于以进行和低成本从FCC废气中回收乙烯的技术进行了广泛的研究，并已发现，当FCC废气中的乙烯通过变压吸附工艺部分浓缩，以及从含有该部分浓缩乙烯的混合气体产生进行乙烯时，可以 进行地回收乙烯，从而实现本发明。 
发明内容
要解决的技术问题 
本发明的目的在于提供一种方法和装置，用于从来自于原油炼制工艺中产生的流化催化裂化（FCC）的重油，例如常压渣油的废气中回收乙烯，具有高浓度和低成本。 
技术方案 
为了达到上述目的，本发明提供了一种用于从重油裂化的流化催化裂化（FCC）工艺的废气中回收乙烯的方法，该方法包括如下工艺：使用变压吸附工艺浓缩FCC废气的C2+成份，从而获得富含C2+的混合气体；将该富含C2+的气体导入置换的解吸工艺中，从而从混合气体中回收高浓度的乙烯。 
通过变温吸附工艺浓缩FCC废气中C2+成份的包括下述步骤：i）吸附步骤：将FCC废气导入到填充选择性地吸附C2+成份的吸附剂的吸附塔中，从而使C2+成份被吸附到吸附剂上，并使残留的杂质从吸附塔中排出；ii）漂洗步骤：使用由压缩机压缩的富含C2的流将杂质清洗出吸附塔，从而使吸附塔内部变得富含C2+；iii）并流减压步骤：通过并流减压从经受过骤ii）的吸附塔中排出杂质；ⅳ）逆流减压步骤：逆流减压经受过步骤iii）的吸附塔，同时获得部分浓缩的C2成份；v）低压漂洗步骤：循环从吸附步骤排出到经受过步骤iv）中的吸附塔的一部分气体，从而通过低压漂洗从吸附塔解吸C2+成份；以及vi）加压步骤：循环从吸附步骤排出到经受过步骤iv）中的吸附塔的一部分气体，以及将吸附塔加压到吸附压力；其中每个步骤i）至vi）都可以以周期的方式重复，并且不同步骤可以在多个吸附塔内实施。 
将富含C2的混合气体导入到解吸工艺中回收高浓度乙烯的工艺包括：ⅰ）回收步骤：从吸附的气体和将乙烯漂洗到填充有乙烯选择性吸附剂的吸附塔而回收排除的气体，由此获得富含C2+的混合气体；ⅱ）吸附步骤：从富含C2+的混合气体中导入到填充有乙烯选择性吸附剂的吸附塔中，从而从混合气体中吸收乙烯，以及将未吸附的成份和脱附剂导入，所述脱附剂在解吸工艺中供给吸附塔，通过在吸附的出口送入将缺少乙烯的流/脱附剂混合物分离到成份中的蒸馏塔中；iii）乙烯漂洗步骤：将用于将缺少乙烯的流/脱附剂混合物分离到成份中的 蒸馏塔中得到的高浓度乙烯导入到经受过步骤ii）的吸附塔中，从而除去乙烷和其它气体；以及ⅳ）解吸步骤：将脱附剂导入到经受过步骤iii）的吸附塔中，从而从解吸柱解吸乙烯，然后该已解吸出来的乙烯传送到到用于将富乙烯流/脱附剂的混合物分离的蒸馏塔中，由此产生浓缩的乙烯；其中可以在多个吸附塔中反复进行所述步骤i）至iv），并且每个吸附塔可以进行不同的步骤。 
本发明还提供了一种用于从流化催化裂化（FCC）废气中回收乙烯的装置，其包括：变压吸附单元，其用于从来自于重油分馏的流化催化裂化（FCC）的废气中浓缩C2+成份，从而得到富含C2+的混合气体；以及乙烯置换解吸单元，其用于选择性地从富含C2+的混合气体中分离乙烯。 
附图说明
从下面的详细描述并结合附图，本发明的上述和其它目的、特征和优点将被更清楚地理解，其中： 
图1是根据本发明用于从流化催化裂化（FCC）废气中回收乙烯的装置的示意图；以及 
图2是一个曲线图，示出了根据本发明用于从本发明实例1的流化催化裂化（FCC）废气中回收乙烯的方法，通过实施乙烯回收工艺而得到的富含C2的流的浓度和回收率。 
具体实施方式
在下文中，本发明将参照附图来详细描述。 
图1是根据本发明用于从流化催化裂化（FCC）废气中回收乙烯的装置的示意图。 
本发明提供一种用于从来自于重油分馏的流化催化裂化（FCC）的工艺的废气中回收乙烯的方法，该方法包括如下工艺：使用变压吸附工艺浓缩FCC废气的C2+成份，从而获得富含C2+的混合气体；将该富含C2+的混合气体导入置换解吸工艺中，从而从混合气体中回收高浓度的乙烯。 
根据本发明，用于从流化催化裂化（FCC）废气中回收乙烯的方法包括：变压吸附工艺（PSA工艺），其用于从FCC废气中部分地浓缩C2+；以及置换解吸工艺，其用于从含有部分浓缩C2+成份的流中回收乙烯。 
在根据本发明用于从流化催化裂化（FCC）废气中回收乙烯的方法中，为了 以低成本回收高浓度的乙烯，采用变压吸附工艺浓缩FCC废气中的C2+成份，在这之后采用将富含C2+的流导入到乙烯置换解吸工艺，以回收高浓度的乙烯。 
通过变压吸附工艺浓缩FCC废气中的C2+成份的工艺包括下述步骤：i）吸附步骤：将FCC废气导入到填充选择性地吸附C2+成份的吸附剂的吸附塔中，从而使C2+成份被吸附到吸附剂上，并使残留的杂质从吸附塔中排出；ii）漂洗步骤：使用由压缩机压缩的富含C2的流将杂质清洗出吸附塔，从而使吸附塔内部变得富含C2+；iii）并流减压步骤：通过并流减压从经受过骤ii）的吸附塔中排出杂质；ⅳ）逆流减压步骤：逆流减压经受过步骤iii）的吸附塔，同时获得部分浓缩的C2成份；v）低压漂洗步骤：循环从吸附步骤排出到经受过步骤iv）中的吸附塔的一部分气体，从而通过低压漂洗从吸附塔解吸C2+成份；以及vi）加压步骤：循环从吸附步骤排出到经受过步骤iv）中的吸附塔的一部分气体，以及将吸附塔加压到吸附压力；其中每个步骤i）至vi）都可以在多个吸附塔内以周期的方式重复。此外，每个吸附塔可以周期性地实现多个吸附塔的不同结构。 
在本发明的一个实施例中，使用变压吸附工艺浓缩FCC废气中C2+成份的工艺可在表2和表3中所示的两个或三个吸附塔中进行。在本发明的一个实施例中，可以在至少两个吸附中进行变压吸附工艺。 
表2 
  t1 t2 t3 t1 t2 t3
PAD-1 吸附 均压 逆流减压 低压漂洗 均压 加压
PAD-2 低压漂洗 均压 加压 吸附 均压 逆流减压
 表3 
参照上述表2，在本发明的一个实施例中，使用变压吸附工艺浓缩FCC废气中的C2+成份工艺中的吸附、均压、逆流减压、低压漂洗和加压步骤可以在两个吸附塔（PAD-1和PAD-2）中彼此实施为不同的结构，从而使FCC废气中的C2+成份能够被高度浓缩。 
在这种情况下，可以通过并流减压工艺步骤实现均压步骤：从经受过吸附步骤的吸附塔中排除杂质，通过并流减压和部分均压步骤：循环一部分从吸附步骤排出的气体进入经受了低压漂洗步骤的吸附塔，并且加压吸附塔。 
也就是说，使用变压吸附工艺浓缩FCC废气中的C2+成份工艺中的吸附、并流减压、逆流减压、低压漂洗、部分均压和加压步骤可以在每个吸附塔中反复实施。 
参照上述表3，在本发明的另一个实施例中，使用变压吸附工艺浓缩FCC废气中的C2+成份工艺中的吸附、漂洗、并流减压、逆流减压、低压漂洗、部分均压和加压步骤可以在三个吸附塔（PAD-1、PAD-2和PAD-3）中实施彼此不同的步骤，从而使FCC废气中的C2+成份能够被高度浓缩。 
使用变压吸附工艺浓缩FCC废气中的C2+成份工艺中的吸附和漂洗步骤优选地在2-10大气压压力和20-150摄氏度的温度下进行，以及低压漂洗和逆流减压在1-4大气压压力下进行。 
在低压漂洗和逆流减压步骤中得到的C2浓缩流通过压缩机被导入到乙烯置换解吸工艺，其中该流通过压缩机优选地被压缩到3-20大气压。 
选择性吸附C2+成份的吸附剂可以是二氧化硅、沸石、活性碳等。 
将富含C2+的混合气体导入到乙烯置换解吸工艺从而回收高浓度乙烯的工艺包括如下步骤：i）回收步骤：将从吸附和乙烯漂洗排出的气体（如乙烷，氮，甲烷，一氧化碳，氢原子或类似成分的弱吸附成份和脱附剂的混合气体）回收到填充有乙烯选择性吸附剂的吸附塔中，，由此获得富含C2+的混合气体；ⅱ）吸附步骤：将富含C2+的混合气体中导入到填充有乙烯选择性吸附剂的吸附塔中，从而从混合气体中吸收乙烯，并且导入未吸附成份和在解吸步骤中馈入吸附塔的脱附剂，所述脱附剂通过在吸附塔的出口送入将缺少乙烯的流/脱附剂混合物分离为各自成份的蒸馏塔中；iii）乙烯漂洗步骤：将在用于将富含乙烯的流/脱附剂的混合物分离为各自成份的蒸馏塔中获得的高浓度乙烯导入到经受过步骤ii)的吸附塔中，从而除去乙烷和其它气体；以及ⅳ）解吸步骤：将脱附剂导入到经受过步骤iii）的吸附塔中，从而从解吸柱解吸乙烯，然后该已解吸出来的乙烯传送到用于将富乙烯流/脱附剂的混合物分离的蒸馏塔中，由此产生浓缩的乙烯；其中，可以在多个吸附塔中反复进行所述步骤i）至iv）。此外，每个吸附塔可以周期性地实现不同结构。 
可以在如下述表格4和5所示的四个吸附塔（PAD-1、PAD-2、PAD-3和PAD-4）中通过实施回收、吸附、乙烯漂洗和解吸步骤来实现将富含C2+的混合气体导入到乙烯置换解吸工艺从而回收高浓度乙烯的工艺。 
表格4 
时刻 t1 t1 t1 t1
AD-1 回收 吸附 乙烯漂洗 解吸
AD-2 解吸 回收 吸附 乙烯漂洗
AD-3 乙烯漂洗 解吸 回收 吸附
AD-4 吸附 乙烯漂洗 解吸 回收
表格5 
时刻 t1 t1 t1 t1
AD-1 吸附 回收 乙烯漂洗 解吸
AD-2 解吸 吸附 回收 乙烯漂洗
AD-3 乙烯漂洗 解吸 吸附 回收
AD-4 回收 乙烯漂洗 解吸 吸附
如上述表格4和5所示，将富含C2+的混合气体导入到乙烯置换解吸工艺从而回收高浓度乙烯的工艺还可以包括回收步骤-吸附步骤-乙烯漂洗步骤-解吸步骤，或包括吸附步骤-回收步骤-乙烯漂洗步骤-解吸步骤。 
如果乙烯吸附步骤中的压力是大气压或更高，该工艺还可以包括在乙烯漂洗步骤之前排出乙烯以外的剩余成份的并流减压步骤。 
优选地，将富含C2+的混合气体导入到乙烯置换解吸工艺从而回收高浓度乙烯的工艺还可以包括：均压步骤，将吸附步骤之后的吸附塔与解吸步骤之后的吸附塔进行相通，从而将乙烯以外的各个成份从经受过吸附步骤的吸附塔传送到经受过解吸步骤的吸附塔中，由此减压经受过吸附步骤的吸附塔，并加压经受过解吸步骤的吸附塔；并流减压步骤，从经受过均压步骤的吸附塔中排出乙烯以外的成份；以及加压步骤，将富含C2+的气体导入到经受过均压步骤的吸附塔中，由此将吸附塔加压至吸附压力。 
作为能够选择性吸附乙烯的吸附剂，可以使用π-合成物吸附剂，其利用乙烯、X型沸石吸附剂、Y型沸石吸附剂或A型沸石吸附剂选择性地形成π合成物。优选地，可以使用13X型沸石吸附剂。 
优选的，吸附或解吸步骤可以在1-10个大气压和20～150℃温度条件下进行。 
从将富烯烃流与解吸剂分离的蒸馏塔和将贫烯烃流与解吸剂分离的蒸馏塔分离的解吸剂可以循环回吸附塔中。 
本发明所使用的脱附剂可以是C3-C6烃，但是并不限于此。 
本发明还可以提供用于从流化催化裂化（FCC）废气中回收乙烯的装置，其包括：变压吸附单元，其用于从来自于重油分馏的流化催化裂化（FCC）的废气中浓缩C2+成份，从而得到富含C2+的混合气体；以及乙烯置换解吸单元，其用于选择性地从富含C2+的混合气体中分离乙烯。 
根据本发明用于从流化催化裂化（FCC）废气中回收乙烯的装置包括用于从来自于重油分馏的流化催化裂化（FCC）的废气中浓缩C2+成份的变压吸附单元，从而能够获得高纯度乙烯。用于浓缩C2+成份的变压吸附单元包括FCC废气提供管道；将从逆流减压步骤和低压漂洗步骤排出的富含C2+的流与压缩机连接的管道；用于提供一部分由压缩机压缩的解吸气体（富含C2+的混合气体）至 吸附塔以实现漂洗步骤的管道；用于在吸附步骤期间从吸附塔排出高浓度杂质的管道；用于将从吸附塔排出的高浓度杂质提供至低压漂洗步骤用于重新产生吸附剂的管道；多个填充有选择性吸附C2+成份的吸附剂的多个吸附塔，其中吸附塔与用于从逆流减压步骤向外界排出气体的管道相连接；以及压缩机，用于压缩从解吸步骤和低压漂洗步骤排出的混合气体。 
在本发明的一个实施例中，用于浓缩C2+成份的变压吸附单元包括三个吸附塔（PAD-1、PAD-2和PAD-3），其填充有选择性吸附C2+成份的吸附剂；以及压缩机，用于通过接下来乙烯置换解吸工艺的操作压力压缩解吸工艺中排出的C2+成份。 
参照图1，用于浓缩C2+成份的变压吸附单元包括： 
吸附塔（PAD-1），其填充有选择性吸附C2+成份的吸附剂，其中吸附塔（PAD-1）的较低部分经由阀1a连接到FCC废气提供管道，并且经由阀2a与连接从逆流减压步骤和低压漂洗步骤排出的富含C2+流的管道2连接，与压缩机连接，其中吸附塔（PAD-1）设有用于提供一部分管道3和阀3a，其用于提供一部分由压缩机压缩至吸附塔的解吸气体（富含C2+的混合气体），从而实施漂洗步骤，与用于在吸附工艺中从吸附塔中排出的高浓度杂质的管道6和阀6a相连接，与用于将从吸附步骤排出的高浓度废气提供给低压漂洗步骤用于再生吸附剂的管道5和阀5a相连接，以及与用于将来自并流减压步骤将气体排出到外界的管道4和阀4a相连接； 
吸附塔（PAD-2），其填充有选择性吸附C2+成份的吸附剂，其中吸附塔（PAD-2）的较低部分经由阀1b连接到FCC废气提供管道1，并且经由阀2b与连接从逆流减压步骤和低压漂洗步骤排出的富含C2+流的管道2连接，与压缩机连接，其中吸附塔（PAD-2）设有用于提供一部分管道3和阀3b，其用于提供一部分由压缩机压缩至吸附塔的解吸气体（富含C2+的混合气体），从而实施漂洗步骤，与用于在吸附工艺中从吸附塔中将高浓度杂质排出至外界的管道6和阀6b相连接，与用于将从吸附步骤排出的高浓度废气提供给低压漂洗步骤用于再生吸附剂的管道5和阀5b相连接，以及与用于将来自并流减压步骤将气体排出到外界的管道4和阀4b相连接； 
吸附塔（PAD-3），其填充有选择性吸附C2+成份的吸附剂，其中吸附塔（PAD-3）的较低部分经由阀1c连接到FCC废气提供管道1，并且经由阀2c与连接从逆流减压步骤和低压漂洗步骤排出的富含C2+流的管道2连接，与压缩机 连接，其中吸附塔（PAD-3）设有用于提供一部分管道3和阀3c，其用于提供一部分由压缩机压缩至吸附塔的解吸气体（富含C2+的混合气体），从而实施漂洗步骤，与用于在吸附工艺中从吸附塔中将高浓度杂质排出至外界的管道6和阀6c相连接，与用于将从吸附步骤排出的高浓度废气提供给低压漂洗步骤用于再生吸附剂的管道5和阀5c相连接，以及与用于将来自并流减压步骤将气体排出到外界的管道4和阀4c相连接；以及 
压缩机，用于压缩从解吸步骤和低压漂洗步骤中排出的混合气体； 
其中所述吸附、漂洗、并流减压、逆流减压、低压漂洗和加压这些连续的步骤可以在三个吸附塔中重复进行。 
下文中，在一个实施例中，将参照上述表3描述用于从FCC废气中浓缩C2+成份的变压吸附工艺的一个循环操作。 
首先，进行吸附步骤，其中FCC废气经由FCC提供管道1和阀1a提供给填充有C2选择性吸附剂的吸附塔（PAD-1），从而使气体的C2+成份选择性地被吸附，并且使弱吸附杂质成份经由管道6和阀6a排出到外界。 
当在吸附塔（PAD-1）中进行吸附步骤时，在吸附塔（PAD-2）中进行用于使用一部分吸附塔（PAD-1）中排出的气体解吸C2+成份的低压漂洗步骤。低压漂洗步骤所需的气体经由管道5和阀5a提供到吸附塔（PAD-2），并且富含C2+的气体通过管道2和阀2a排出，并通过压缩机加压到接下来乙烯置换解析工艺所需的压力。当吸附塔（PAD-2）中的低压漂洗步骤完成时，进行使用在吸附步骤期间从吸附塔中排除的废气加压吸附塔（PAD-2）至吸附压力的加压步骤，通过管道6和阀6a提供加压吸附塔（PAD-2）所需的气体。当在吸附塔（PAD-1）中进行吸附步骤时，吸附塔（PAD-3）进行使用富含C2+的解吸气体从吸附塔中清除其他杂质的漂洗步骤，在漂洗步骤之后由并流减压步骤从吸附塔中清除一部分杂质的并流减压步骤，以及将C2+成份回收到吸附剂上的逆流步骤。 
以下述方式进行每个步骤。通过使用压缩机压缩由逆流减压和低压漂洗得到的富含C2+的混合气体，通过管道3和阀3a提供用于从吸附塔（PAD-3）中清除杂质的漂洗步骤所需的气体，以及在该工艺中，杂质经过管道6和阀6c从吸附塔顶部排出。在完成漂洗步骤后，吸附塔通过管道4和阀4c被并流减压，并且并流减压期间产生的气体被排出到外界。当吸附塔被减压到预定水平时，其通过管道2和阀2c被减压到大气压，并且通过压缩机压缩在减压工艺中得到的富含C2+气体。 
当吸附塔PAD-2中的吸附步骤完成时，将进行将FCC废气提供给吸附塔PAD-3的吸附步骤。当进行吸附塔PAD-3中的吸附步骤时，在吸附塔PAD-1中进行使用由吸附步骤排出的低浓度C2+废气再生吸附剂低压漂洗和加压步骤，以及使用富含C2+气体漂洗从吸附塔中的杂质成份的漂洗步骤，降低吸附塔压力以清除杂质的并流减压步骤，以及在吸附塔PAD-3中进行用于获得富含C2+气体的逆流减压步骤。当上述周期性操作不断重复时，FCC废气中C2成份被浓缩。 
如上述表3所示，描述了在吸附塔PAD-1中进行吸附步骤，而同时在另外两个吸附塔中操作的工艺操作。当吸附塔（PAD-1）中的吸附步骤完成时，进行将FCC废气提供给吸附塔PAD-2的吸附步骤。在吸附塔PAD-2的吸附步骤进行的同时，在另一个吸附塔PAD-1中进行漂洗、并流减压和逆流减压步骤，并且在吸附塔PAD-3中进行低压漂洗和加压步骤。 
但是每个吸附塔不需要彼此同时进行上述不同步骤。优选地，每个吸附塔可以进行不同结构，从而提高浓缩效率。 
在本发明的一个实施例中，用于从富含C2+的混合气体中选择性分离乙烯的乙烯置换解吸单元包括多个吸附塔，其经由富含C2+混合气体的提供管道与用于浓缩C2+成份的变压吸附单元连接，与连接到蒸馏塔D1的富乙烯流/脱附剂排出管道连接，用于将从吸附和漂洗步骤排出的混合气体导入到吸附塔中的管道，用于将从噪声步骤排出的贫乙烯流和脱附剂导入到蒸馏塔D2中的管道，以及用于将从蒸馏塔D1和蒸馏塔D2分离的脱附剂提供到吸附塔的管道；以及至少两个蒸馏塔，包括用于分离富烯烃流/脱附剂混合物为成份的蒸馏塔（D1），和用于分离贫烯烃流/脱附剂混合物为成份的蒸馏塔（D2）。 
参照图1，在本发明的一个实施例中，用于从富含C2+的混合气体中选择性分离乙烯的乙烯置换解吸单元是用于从富含C2+的FCC废气中选择性分离乙烯的单元，其包括四个吸附塔（AD-1、AD-2、AD-3和AD-4），其填充有选择性吸附C2+成份的吸附剂，以及两个蒸馏塔，其中一个是用于分离富烯烃流/脱附剂混合物为成份的蒸馏塔D1，另一个是用于分离贫烯烃流/脱附剂混合物为成份的蒸馏塔D2。 
参照图1，用于从富含C2+的混合气体中选择性分离乙烯的乙烯置换解吸单元包括： 
填充乙烯选择性吸附剂的吸附塔AD-1，其经由富含C2+混合气体提供管道7和阀7a与用于浓缩C2+成份的变压吸附单元连接，经由阀8a与引入到蒸馏塔 D1的富乙烯流/脱附剂排出管道8连接，经由阀9a与用于提供来自于蒸馏塔D1的预定量富乙烯流的管道9连接，经由阀10a与用于将从吸附和乙烯漂洗步骤排出的混合气体导入到经受过解吸步骤的吸附塔，经由阀12a与用于将贫乙烯流和从收回部分排出的脱附剂导入到蒸馏塔D2，并且经由阀14a与用于提供从蒸馏塔D1和蒸馏塔D2分离的脱附剂至吸附塔的管道连接； 
填充乙烯选择性吸附剂的吸附塔AD-2，其经由富含C2+混合气体提供管道7和阀7b与用于浓缩C2+成份的变压吸附单元连接，经由阀8b与引入到蒸馏塔D1的富乙烯流/脱附剂排出管道8连接，经由阀9b与用于提供来自于蒸馏塔D1的预定量富乙烯流的管道9连接，经由阀10b与用于将从吸附和乙烯漂洗步骤排出的混合气体导入到经受过解吸步骤的吸附塔，经由阀12b与用于将贫乙烯流和从收回部分排出的脱附剂导入到蒸馏塔D2，并且经由阀14b与用于提供从蒸馏塔D1和蒸馏塔D2分离的脱附剂至吸附塔的管道连接； 
填充乙烯选择性吸附剂的吸附塔AD-3，其经由富含C2+混合气体提供管道7和阀7c与用于浓缩C2+成份的变压吸附单元连接，经由阀8c与引入到蒸馏塔D1的富乙烯流/脱附剂排出管道8连接，经由阀9c与用于提供来自于蒸馏塔D1的预定量富乙烯流的管道9连接，经由阀10c与用于将从吸附和乙烯漂洗步骤排出的混合气体导入到经受过解吸步骤的吸附塔，经由阀12c与用于将贫乙烯流和从收回部分排出的脱附剂导入到蒸馏塔D2，并且经由阀14c与用于提供从蒸馏塔D1和蒸馏塔D2分离的脱附剂至吸附塔的管道连接； 
填充乙烯选择性吸附剂的吸附塔AD-4，其经由富含C2+混合气体提供管道7和阀7d与用于浓缩C2+成份的变压吸附单元连接，经由阀8d与引入到蒸馏塔D1的富乙烯流/脱附剂排出管道8连接，经由阀9d与用于提供来自于蒸馏塔D1的预定量富乙烯流的管道9连接，经由阀10d与用于将从吸附和乙烯漂洗步骤排出的混合气体导入到经受过解吸步骤的吸附塔，经由阀12d与用于将贫乙烯流和从收回部分排出的脱附剂导入到蒸馏塔D2，并且经由阀14d与用于提供从蒸馏塔D1和蒸馏塔D2分离的脱附剂至吸附塔的管道连接；以及 
两个蒸馏塔，其中一个是用于分离富乙烯流/脱附剂混合物为成份的蒸馏塔D1，另一个是用于分离贫烯烃流/脱附剂混合物为成份的蒸馏塔D2；其中回收步骤、吸附步骤、乙烯漂洗步骤和解吸步骤可以在吸附塔中漂洗进行，优选地，四个吸附塔中的每个可以进行不同结构。 
下文中，将参照上述表4说明用于选择性分离富含C2+混合气体的乙烯置换 解吸工艺的一个循环操作。 
首先，从吸附和乙烯漂洗步骤排出的气体结合到管道13，并经由阀10a导入到经受过解吸的吸附塔AD-1中。此时，混合气体中的乙烯选择性地吸附到吸附塔中，并且弱吸附成份，例如氢气，氮气，一氧化碳，甲烷和乙烷与解吸步骤之后吸附塔中存在的脱附剂一起经由管道12和阀12a导入到用于从弱吸附成份中分离脱附剂的蒸馏塔D2中，由此回收脱附剂。 
当吸附塔AD-1经受回收步骤时，吸附塔AD-1经受使用脱附剂解吸已吸附乙烯的解吸步骤。所使用的脱附剂从蒸馏塔D1和D2的底部获得，并经过管道11和阀14b被导入到吸附塔AD-2中。与脱附剂一起排出的富乙烯流经由阀8b和管道8被导入到蒸馏塔D1中，其中富乙烯流是从脱附剂中分离的。此外，从蒸馏塔D1分离的一部分富乙烯流经由管道9和阀9c被导入到吸附塔AD-3中，从而清除微量的乙烷和与乙烯一起被吸附的其他气体，由此提高乙烯的纯度（乙烯漂洗步骤）。此时，从吸附塔AD-3中排出的气体经由阀13c和管道13被导入到吸附塔AD-1中。吸附塔AD-4经受吸附由管道7和阀7d提供的富含C2+混合气体的吸附步骤。 
如上述表4所示，当吸附塔AD-1中的回收步骤完成时，吸附塔AD-1经受从富含C2+混合气体中选择性吸附乙烯成份的吸附步骤。同时，吸附塔AD-2经受解吸步骤，经受从吸附塔AD-1（吸附步骤）和吸附塔AD-4（乙烯漂洗步骤）中排出的气体中吸附乙烯成份的回收步骤，以及吸附塔AD-3经受使用脱附剂解吸乙烯的解析步骤，以及吸附塔AD-4经受使用高浓缩乙烯从吸附塔中清除少量乙烷、甲烷等的乙烯漂洗步骤。当一个吸附塔经受上述的回收步骤-吸附步骤-乙烯漂洗步骤-解吸步骤时，一个循环操作就被完成，并跟着进行下一个循环操作。 
此外，用于选择性地从富含C2+混合气体中分离乙烯的置换解吸工艺可以根据FCC废气的乙烯浓度按照吸附步骤-回收步骤-乙烯漂洗步骤-解吸步骤的顺序进行。具体而言，如果富含C2+混合气体中乙烯的浓度很高，该乙烯置换解吸工艺可以以下述顺序被操作，即将富含C2+混合气体导入到经受过解吸的吸附塔，从而从混合气体中选择性地分离乙烯，从由乙烯漂洗步骤排出的废气中回收乙烯的回收步骤，在回收步骤之后使用从蒸馏塔D1中得到的高浓度乙烯清除吸附塔中的杂质的乙烯清洗步骤，以及将脱附剂导入到经受过乙烯漂洗步骤的吸附塔，从而从吸附塔中解吸乙烯。 
此外，当吸附步骤的压力大于大气压，用于选择性地从富含C2+混合气体 中分离乙烯的置换解吸工艺可进一步包括，在漂洗步骤之前，从吸附塔排出非乙烯成份的并流减压步骤。 
在下文中，将详细说明本发明的优选实施例。 
实例1
首先，通过计算机仿真检查C2+成份如何可以由变压吸附（PSA）工艺浓缩。下述表6中示出了计算机模拟中使用的各成份的浓度。吸附塔填充有硅胶，吸附压力设定为10个大气压，解吸压力设置为1个大气压，漂洗流速设定在脱附气体的总量的67％。根据在上述表3的工艺结构所示操作吸附塔，图2示出了由计算机模拟得到的富C2流的浓度和回收率（％）中的C2。如图中所示。如图2所示，浓缩C2成份是可能的，并且可以在回收率为99％的基础上以78％的浓度得到C2成份。 
表6 
成份 浓度(体积%)
H2 27
N2 10
甲烷 30
C2 32
C3 1
测试实例1：用于测试使用浓缩C2+成份的变压吸附工艺回收乙烯方法的效率的实验。
通过实验对于使用浓缩C2+成份的变压吸附工艺回收乙烯方法的效率进行研究。为此目的，使用具有下面的表7中所示的不同乙烯的原料气体的工艺进行操作时所得到的乙烯置换解吸工艺的性能，在成份之间进行比较，该比较的结果示于下述表8。 
表7 
成份 Composition I(vol%) Composition II(vol%)
H2 21.16 5.5
N2 10.51 6.8
甲烷 34.22 22.2
乙烷 13.34 24.6
乙烯 19.41 40.4
丙烷 0.01 0.1
丙烯 1.35 0.4
和 100.00 100.00
如图1所示，使用本发明的装置根据上述表4中所示的结构进行乙烯置换解吸工艺，用于从流化催化裂化（FCC）废气中回收乙烯。根据本方法的使用13X沸石作为用于乙烯分离的吸附剂，以及使用碳原子数为4的混合气体（95％的异丁烷和正丁烷5％）作为解吸剂，根据表4中所示的结构进行从具有表7中所示成份的混合气体中分离乙烯成份的的实验。在80℃和8个大气压下操作在吸附步骤，作为高纯度乙烯漂洗所需的乙烯，不使用蒸馏使用市售的高纯度乙烯（99.95％）。 
表8 
上述表8示出了当使用具有不同成份的混合气体时获得的乙烯置换解吸工艺的性能。如上述表8中所示，用于从成份II，即含有40％乙烯的气体回收乙烯的工艺，根据乙烯纯度和回收率是明显有利的。由此可以看出，当根据本发明回收乙烯时，其中所使用的变压吸附工艺和装置在从FCC废气中回收乙烯，可 以以较高的收率回收乙烯。 
如上所述，本发明提供用于从废气中浓缩乙烯的装置和方法，其中该废气来自于原油精炼工艺产生的重油例如常压渣油的硫化催化裂化而得的气体。本发明的方法和装置可以通过增加乙烯的原料气体的纯度和减少弱吸附的原料气体中成份的浓度降低乙烯漂洗的量，并能够在从弱吸附成份中分离解吸剂的蒸馏工艺期间减少脱附剂的损失。由此，根据本发明，可以以高浓度和低成本从重油的硫化催化裂化所得的废气中回收乙烯。 
虽然为了说明的目的，已经描述了本发明的优选实施例，在本领域中的技术人员将理解，各种修改、添加和替换是可能的，而不脱离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神。 

Claims (12)

1.一种从重油馏分的硫化催化裂化(FCC)工艺所得的废气中回收乙烯的方法，所述方法包括下述步骤：使用变温吸附工艺浓缩FCC废气的C2+成份，以获得富含C2+的混合气体；以及将所述富含C2+的混合气体导入到置换解吸工艺中，从而从所述混合气体中回收高浓度乙烯，
其中使用变温吸附工艺浓缩FCC废气的C2+成份的步骤包括：
i)将所述FCC废气导入到填充有选择性吸附C2+成份的吸附剂的吸附塔中，从而使所述C2+成份被吸附到所述吸附剂上，并使残留的杂质从所述吸附塔中排出；
ii)压缩从步骤iv)和步骤v)得到的一部分富C2+流，将所压缩的流并流地导入到经受过步骤i)的所述吸附塔，由此使用通过压缩机加压的富C2+流从所述吸附塔清洗杂质，从而使所述吸附塔变为富C2+大气环境；
iii)通过并流减压从经受过步骤ii)的所述吸附塔排出杂质；
iv)逆流减压经受过步骤iii)的所述吸附塔，同时得到富含C2+的混合气体；
v)将从步骤i)排出的一部分气体循环进入经受过步骤iv)的所述吸附塔，由此通过低压漂洗从所述吸附塔中解吸C2+成份；以及
vi)将从步骤i)排出的气体循环进入经受过步骤v)的所述吸附塔，并加压所述吸附塔至吸附压力，
其中将富含C2+的混合气体导入到置换解吸工艺以回收高浓度乙烯的步骤包括：
a)将从步骤b)和步骤c)产生的气体回收到填充有乙烯选择性吸附剂的吸附塔中；
b)将富含C2+的混合气体导入到填充有乙烯选择性吸附剂的所述吸附塔中，以便从所述混合气体中吸附乙烯，并且导入未被吸附的成份和脱附剂，所述脱附剂在步骤d)中馈送到吸附塔中，并通过吸附塔的出口投入到蒸馏塔中，所述蒸馏塔将贫乙烯流/脱附剂混合物分离为成份；
c)在用于将富乙烯流/脱附剂混合物分离为成份的所述蒸馏塔中得到的高浓度乙烯导入到经受过步骤b)的所述吸附塔中，由此清除乙烷和其他气体；以及
d)将脱附剂导入到经受过步骤c)的所述吸附塔中，从而从所述吸附塔中解吸乙烯，然后将所解吸的乙烯发送到用于将富乙烯流/脱附剂混合物分离为成份的所述蒸馏塔中，由此生成浓缩的乙烯。
2.一种从重油馏分的硫化催化裂化(FCC)工艺所得的废气中回收乙烯的方法，所述方法包括下述步骤：使用变温吸附工艺浓缩FCC废气的C2+成份，以获得富含C2+的混合气体；以及将所述富含C2+的混合气体导入到置换解吸工艺中，从而从所述混合气体中回收高浓度乙烯，
其中使用变温吸附工艺浓缩FCC废气的C2+成份的步骤包括：
i)将所述FCC废气导入到填充有选择性吸附C2+成份的吸附剂的吸附塔中，从而使所述C2+成份被吸附到所述吸附剂上，并使残留的杂质从所述吸附塔中排出；
ii)压缩从步骤iv)和步骤v)得到的一部分富C2+流，将所压缩的流并流地导入到经受过步骤i)的所述吸附塔，由此使用通过压缩机加压的富C2+流从所述吸附塔清洗杂质，从而使所述吸附塔变为富C2+大气环境；
iii)通过并流减压从经受过步骤ii)的所述吸附塔排出杂质；
iv)逆流减压经受过步骤iii)的所述吸附塔，同时得到富含C2+的混合气体；
v)将从步骤i)排出的一部分气体循环进入经受过步骤iv)的所述吸附塔，由此通过低压漂洗从所述吸附塔中解吸C2+成份；以及
vi)将从步骤i)排出的气体循环进入经受过步骤v)的所述吸附塔，并加压所述吸附塔至吸附压力，
其中将富含C2+的混合气体导入到置换解吸工艺以回收高浓度乙烯的步骤包括：
a)将富含C2+的混合气体导入到填充有乙烯选择性吸附剂的所述吸附塔中，以便从所述混合气体中吸附乙烯，并且导入未被吸附的成份和脱附剂，所述脱附剂在步骤d)中馈送到吸附塔中，并通过吸附塔的出口投入到蒸馏塔中，所述蒸馏塔将贫乙烯流/脱附剂混合物分离为成份；
b)将步骤c)产生的气体回收进入填充有乙烯选择性吸附剂的吸附塔；
c)在用于将富乙烯流/脱附剂混合物分离为成份的所述蒸馏塔中得到的高浓度乙烯导入到经受过步骤a)的所述吸附塔中，从而清除乙烷和其他气体；以及
d)将脱附剂导入到经受过步骤c)的所述吸附塔中，从而从所述吸附塔中解吸乙烯，然后将所解吸的乙烯发送到用于将富乙烯流/脱附剂混合物分离为成份的所述蒸馏塔中，由此生成浓缩的乙烯。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在至少两个吸附塔中周期性地重复每个步骤i)至vi)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中选择性吸附C2+成份的吸附剂选自包含硅胶、沸石和活性炭组成的组中。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中在至少两个吸附塔中周期性重复步骤a)至d)中的每个步骤。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中如果步骤b)中的压力高于大气压，
所述方法还包括，在步骤c)之前，通过并流减压排出乙烯以外成份的步骤。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述将富含C2+的混合气体导入到置换解吸工艺以回收高浓度乙烯的步骤还包括下述步骤：
e)将经受过步骤a)的吸附塔与经受过步骤d)的吸附塔进行相通，从而将乙烯以外成份从经受过步骤a)的吸附塔发送到经受过步骤d)的吸附塔，由此减压经受过步骤a)的吸附塔，并加压经受过步骤e)的吸附塔；f)通过并流减压排出来自于经受过步骤e)的吸附塔的乙烯以外成份；以及g)将富含C2+的混合气体导入到经受过步骤(f)的吸附塔，并将所述吸附塔加压到吸附压力。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述选择性吸附乙烯的吸附剂是π-合成物吸附剂，其利用乙烯、X型沸石吸附剂、Y型沸石吸附剂或A型沸石吸附剂选择性地形成π-合成物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述X型沸石吸附剂是13X型沸石吸附剂。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述解析剂是C3-C6烃。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中在1-10个大气压的压力和20～150℃的温度下进行所述步骤iv)。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其中将在用于将贫乙烯流/脱附剂混合物分离为成份的所述蒸馏塔和在用于将富乙烯流/脱附剂混合物分离为成份的所述蒸馏塔中得到的脱附剂循环进入吸附塔中。
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