CN103727742B - 一种炼化干气的回收方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工领域，具体而言，涉及一种炼化干气的回收方法及设备。该炼化干气的回收方法，包括如下步骤：（A）将炼化干气冷凝至-40～-80℃后形成第一气相以及第一液相，对所述第一液相进行收集；（B）将所述第一气相用液氮冷凝至-162～-180℃形成第二气相以及第二液相，对所述第二液相进行精馏提纯得到甲烷、乙烯，对所述第二气相进行精馏提纯得到氢氮混合物。本发明提供的一种炼化干气的回收方法及设备，对炼化干气中的氢气以及轻烷烃和轻烯烃等组分进行很好的回收再利用，避免了炼化干气的浪费以及对环境造成污染。

Description

一种炼化干气的回收方法及设备

技术领域

本发明涉及化工领域，具体而言，涉及一种炼化干气的回收方法及设备。

背景技术

炼化干气主要是指石化及其相关产业在进行生产过程中产生的可以回收再利用的尾气，主要成分包括氢气、氮气以及轻烷烃和轻烯烃等，但是目前国内还没有一个很好的回收方法及设备对炼化干气进行回收再利用，大多数石化行业选择排放至火柜直接燃烧掉或者直接排大气，这样做不仅导致炼化干气的能源的浪费，甚至炼化干气中的有害气体成分还会造成环境污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种炼化干气的回收方法及设备，以解决上述的问题。

本发明的实施例中提供了一种炼化干气的回收方法，包括如下步骤：

（A）将炼化干气冷凝至-40～-80℃后形成第一气相以及第一液相，对第一液相进行收集；

（B）将第一气相用液氮冷凝至-162～-180℃形成第二气相以及第二液相，对第二液相进行精馏提纯得到甲烷、乙烯，对第二气相进行精馏提纯得到氢氮混合物。

优选地，在步骤（B）之后增加步骤（C）：将精馏提纯得到的氢氮混合物用变压吸附法分离。

优选地，步骤（A）中所用的冷凝介质为步骤（B）中用液氮将所述第一气相冷凝后自身吸热形成的氮气。

优选地，步骤（A）中所用的冷凝介质为步骤（B）中用第二气相以及第二液相精馏后的塔顶产物。

本发明实施例还提供了一种炼化干气的回收设备，包括：一次分离冷凝器、二次分离冷凝器以及精馏塔。

一次分离冷凝器的顶部设置有被冷凝物第一气相出口，底部设置有被冷凝物第一液相出口，二次分离冷凝器的顶部设置有被冷凝物气相进口、被冷凝物第二气相出口以及冷凝物第二出口，底部设置有被冷凝物第二液相出口以及冷凝物第二进口，精馏塔的侧面设置有液相进料口以及气相进料口；

被冷凝物第一气相出口连接被冷凝物气相进口，被冷凝物第二液相出口连接液相进料口，被冷凝物第二气相出口连接气相进料口。

优选地，还包括变压吸附装置，精馏塔的塔顶轻组分出口连接变压吸附装置中的压缩机气相进口。

优选地，一次分离冷凝器的底部设置有冷凝物第一进口，冷凝物第一进口连接所述冷凝物第二出口。

优选地，精馏塔的塔顶轻组分出口连接所述冷凝物第一进口。

优选地，一次分离冷凝器为列管式换热器。

优选地，二次分离冷凝器为列管式换热器。

本发明实施例提供的一种炼化干气的回收方法及设备，对炼化干气中的氢气以及轻烷烃和轻烯烃等组分进行很好的回收再利用，避免了炼化干气的浪费以及对环境造成污染。

附图说明

图1示出了本发明实施例一的炼化干气回收设备结构示意图；

图2示出了本发明实施例二的炼化干气回收设备结构示意图；

附图标记：1一次分离冷凝器，2第一分离冷凝器，3第二分离冷凝器，4二次分离冷凝器，5液氮罐，6精馏塔，7压缩机。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

本发明的实施例中提供了一种炼化干气的回收方法，包括如下步骤：

（A）将炼化干气冷凝至-40～-80℃后形成第一气相以及第一液相，对第一液相进行收集；

（B）将第一气相用液氮冷凝至-162～-180℃形成第二气相以及第二液相，对第二液相进行精馏提纯得到甲烷、乙烯，对第二气相进行精馏提纯得到氢氮混合物。

本发明实施例中的炼化干气回收方法对炼化干气中的氢气以及轻烷烃和轻烯烃等组分进行很好的回收再利用，避免了炼化干气的浪费以及对环境造成污染。

为了得到纯度更高的氢气，炼化干气回收方法最好还包括如下步骤：在步骤（B）之后增加步骤（C）：将精馏提纯得到的氢氮混合物用变压吸附法分离。

由于液氮冷凝完之后温度还不是很高，可以继续做冷凝介质使用，因此优选地，步骤（A）中所用的冷凝介质为步骤（B）中用液氮将第一气相冷凝后自身吸热形成的氮气。

优选地，步骤（A）中所用的冷凝介质为步骤（B）中用第二气相以及第二液相精馏后的塔顶产物，塔顶产物的温度在-160℃左右，为了余热的回收再利用可以再作为冷凝介质使用。

本发明实施例一提供了一种炼化干气回收设备，如图1所示，包括：一次分离冷凝器1、二次分离冷凝器4以及精馏塔6；

一次分离冷凝器1的顶部设置有被冷凝物第一气相出口，底部设置有被冷凝物第一液相出口，二次分离冷凝器4的顶部设置有被冷凝物气相进口、被冷凝物第二气相出口以及冷凝物第二出口，底部设置有被冷凝物第二液相出口以及冷凝物第二进口，精馏塔6的侧面设置有液相进料口以及气相进料口；

被冷凝物第一气相出口连接被冷凝物气相进口，被冷凝物第二液相出口连接液相进料口，被冷凝物第二气相出口连接气相进料口。

本发明实施例中的炼化干气回收设备对炼化干气中的氢气以及轻烷烃和轻烯烃等组分进行很好的回收再利用，避免了炼化干气的浪费以及对环境造成污染。

本发明实施例一中的炼化干气设备主要操作流程如下：先将炼化干气在一次分离冷凝器1中进行冷凝，冷凝至-40～-80℃后，对冷凝后的液相进行收集成分为C₃以上的轻烯烃以及C₂以上的轻烷烃，从一次分离冷凝器出来的冷凝后的气相进入二次分离冷凝器4，以液氮为冷凝介质进行进一步的冷凝，冷凝至-162～-180℃后，冷凝后的炼化干气的气相从精馏塔6的气相进料口进入精馏塔，同时炼化干气的液相从精馏塔6的液相进料口进入，气相与液相充分传质精馏后，塔顶采出物为氢氮混合气，温度在-160℃左右，对其进行收集，而塔底采出物为温度在-170℃左右的乙烯、甲烷，对其进行收集。

本发明实施例二提供了一种炼化干气的回收设备，如图2所示，还包括变压吸附装置，精馏塔的塔顶轻组分出口连接变压吸附装置中的压缩机7气相进口，氢氮混合气先经过压缩机压缩后再进入吸附罐进行变压吸附分离出氢气，而氮气则直接排空大气。

优选地，炼化干气的回收设备还包括液氮罐5，用来储存液氮。

优选地，一次分离冷凝器1的底部设置有冷凝物第一进口，冷凝物第一进口连接冷凝物第二出口，这样液氮在二次分离冷凝器中做冷凝介质用完之后温度还不是很高，可以继续做冷凝介质在一次分离冷凝器中使用，两次换热后氮气基本为常温常压，可以收集起来做生产上其他用途。

优选地，精馏塔6的塔顶轻组分出口连接冷凝物第一进口，精馏完之后塔顶产物氢氮混合物的温度在-160℃左右，为了余热的回收再利用可以再作为冷凝介质在一次分离冷凝器中使用然后再进入变压吸附装置进行进一步提纯。

优选地，一次分离冷凝器1包括第一分离冷凝器2以及第二分离冷凝器3，这样炼化干气可以同时进入第一分离冷凝器2与第二分离冷凝器3中进行冷凝，然后汇总出来的气相进入二次分离冷凝器4，第一分离冷凝器2由从二次分离冷凝器4出来的氮气作为冷凝介质换热，第二分离冷凝器3由精馏塔6的塔顶产物氢氮混合物作为冷凝介质，这样分别设置两个冷凝器处理量更大。

优选地，一次分离冷凝器1为列管式换热器，二次分离冷凝器4为列管式换热器，列管式换热器造价低在满足换热要求的情况下最经济。

本发明实施例二中的炼化干气设备主要操作流程如下：先将炼化干气在第一分离冷凝器2与第二分离冷凝器3中进行冷凝，冷凝至-40～-80℃后，对冷凝后的液相进行收集成分为C₃以上的轻烯烃以及C₂以上的轻烷烃，从第一分离冷凝器2与第二分离冷凝器3出来的冷凝后的气相汇总后进入二次分离冷凝器4，以液氮为冷凝介质进行进一步的冷凝，冷凝至-162～-180℃后，冷凝后的炼化干气的气相从精馏塔的中部进入精馏塔6，同时冷凝后的炼化干气液相从精馏塔的上部进入精馏塔6，气相与液相充分传质精馏后，塔顶采出物为氢氮混合物，温度在-160℃左右，以-160℃的氢氮混合物为冷凝介质对第一分离冷凝器2中的炼化干气冷凝之后再进入变压吸附装置进行进一步的分离，而塔底采出物为温度在-170℃左右的乙烯、甲烷，对其进行进一步收集。而二次分离冷凝器4中的冷凝介质换热后由液氮转变为气态的氮气再作为冷凝介质去往第二分离冷凝器3对第二分离冷凝器3中的炼化干气进行冷凝，第二次换热后氮气基本为常温常压状态可收集贮存起来做生产上的其他用途。

实施例3：

本发明实施例的炼化干气回收设备以处理700Nm³炼化干气为例，炼化干气中各个主要组分的体积百分比为：氮气12%，氢气25%，甲烷25%，乙烯23%，剩余的为C₃以上的轻烯烃以及C₂以上的轻烷烃以及微量的二氧化碳，下表1-3中表示了炼化干气设备在温度等不同工况条件下对炼化干气中的不同组分处理量以及不同组分干气所能达到的纯度等情况，具体见下表1-3：

表1 第一工况气体组分处理量以及组分纯度表

表2 第二工况气体组分处理量以及组分纯度表

表3 第三工况气体组分处理量以及组分纯度表

从图中可以看出，炼化干气回收方法及设备处理量大，得到的产品纯度比较高，能够很好的针对炼化干气中的不同组分进行回收再利用。

现在对第三工况条件下对炼化干气进行回收所产生的经济效益进行理论计算，主要经济效益情况如下：

首先实际测出处理炼化干气700Nm³约消耗液氮约0.72吨，而按照目前液氮市场价格800元/吨，炼化干气中有机组分产品回收后的平均价格5500元/吨来计算，综合算出每小时毛利润为848.5元，而整套设备每小时的处理量为700Nm³，这样日生产24小时利润为20364元，年利润总额约733.1万元；而每小时炼化干气中的氢气价值约为314元，年产氢气价值约为271万元，合计年利润为1004.1万元，由此可见，炼化干气回收设备的经济效益可观。

本发明实施例的炼化干气回收设备流程简单，操作方便。省去传统深冷分离法繁琐的压缩、膨胀、换热等制冷流程，直接使用外供液氮冷量进行冷凝分离，只需要几个阀门调节液氮流量，就可以满足工况变化的调节控制，且操作范围宽广，简便的达到了深冷分离的目的；而且对原料干气的流量和组份无过多选择要求。可以根据原料干气的成分和流量，针对性设计各个具体设备，调整合适工艺，就可以实现稳定运行；还有投资小，设备简单，一般规模投资只需要几百万就可以投入生产，另外回收率和产品纯度高，经济效益和社会效益明显可观，对于干气排量小的企业使用该技术回收，方便上马且投资回收快，且无其它污染物排放，回收充分。

本发明不仅限于对炼化干气的回收处理，其他工业尾气及瓦斯气处理也可以使用发明的回收方法及设备。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种炼化干气的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

(A)将炼化干气冷凝至-40～-80℃后形成第一气相以及第一液相，对所述第一液相进行收集；

(B)将所述第一气相用液氮冷凝至-162～-180℃形成第二气相以及第二液相，对所述第二液相进行精馏提纯得到甲烷、乙烯，对所述第二气相进行精馏提纯得到氢氮混合物。

2.根据权利要求1所述的炼化干气的回收方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在所述步骤(B)之后增加步骤(C)：将所述精馏提纯得到的氢氮混合物用变压吸附法分离。

3.根据权利要求1所述的炼化干气的回收方法，其特征在于，步骤(A)中所用的冷凝介质为步骤(B)中用所述液氮将所述第一气相冷凝后自身吸热形成的氮气。

4.根据权利要求1所述的炼化干气的回收方法，其特征在于，步骤(A)中所用的冷凝介质为步骤(B)中用所述第二气相以及所述第二液相精馏后的塔顶产物。

5.一种使用权利要求1所述的炼化干气的回收方法的炼化干气的回收设备，其特征在于，包括：一次分离冷凝器、二次分离冷凝器以及精馏塔；

所述一次分离冷凝器的顶部设置有被冷凝物第一气相出口，底部设置有被冷凝物第一液相出口，所述二次分离冷凝器的顶部设置有被冷凝物气相进口、被冷凝物第二气相出口以及冷凝物第二出口，底部设置有被冷凝物第二液相出口以及冷凝物第二进口，所述精馏塔的侧面设置有液相进料口以及气相进料口；

所述被冷凝物第一气相出口连接所述被冷凝物气相进口，所述被冷凝物第二液相出口连接所述液相进料口，所述被冷凝物第二气相出口连接所述气相进料口。

6.根据权利要求5所述的炼化干气的回收设备，其特征在于，还包括变压吸附装置；

所述精馏塔的塔顶轻组分出口连接所述变压吸附装置中的压缩机气相进口。

7.根据权利要求5所述的炼化干气的回收设备，其特征在于，所述一次分离冷凝器的底部设置有冷凝物第一进口，所述冷凝物第一进口连接所述冷凝物第二出口。

8.根据权利要求5所述的炼化干气的回收设备，其特征在于，所述精馏塔的塔顶轻组分出口连接所述冷凝物第一进口。

9.根据权利要求5所述的炼化干气的回收设备，其特征在于，所述一次分离冷凝器为列管式换热器。

10.根据权利要求5所述的炼化干气的回收设备，其特征在于，所述二次分离冷凝器为列管式换热器。