CN104860790B - 利用炼厂干气变压吸附回收的乙烯制乙苯的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用炼厂干气变压吸附回收的乙烯制乙苯的装置及方法;炼厂干气与催化反应精馏塔顶不凝气进入装载有吸附剂的吸附塔,吸附的吸余气直接排出装置,当吸附达饱和时,泄压气直接排出系统,经过脱附操作得到中浓度干气经压缩机加压后进入催化反应精馏塔下部。原料苯进入到催化反应精馏塔的上部,催化反应精馏塔塔顶气相经冷凝器部分冷凝后的不凝气返回到吸附塔,冷凝后的液相进入苯回流罐,一部分回流,另一部分作为烷基转移化反应器的苯进料液,催化反应精馏塔底经塔釜采出泵得到的液体进入甲苯塔进行后续分离。本发明可以大幅度减小烃化反应器尺寸;在反应的同时将苯与生成的产物进行分离,减少了传统的苯塔和粗分塔装置,节省了设备投资。
Description
技术领域
本发明涉及一种分离炼厂干气并制备乙苯的方法,具体地说,涉及一种利用变压吸附装置分离回收炼厂干气中的乙烯并采用催化反应精馏技术及装置制备乙苯的方法。
背景技术
乙苯是一种重要的工业原料,其90%由苯和高浓度乙烯反应制得。乙烯的来源直接影响乙苯工业的运行成本和经济效益。炼厂干气是石油化工的一种重要的资源,其中乙烯的含量约为10~20摩尔%,对于干气中乙烯的回收再利用已逐渐引起人们的关注。
目前从炼厂干气中回收乙烯的方法主要有深冷分离、中冷油吸收法、络合分离法和变压吸附法等。深冷分离法工艺成熟,乙烯回收率高,但能耗高;中冷油吸收法吸收剂损失大,乙烯回收率较低;络合分离法,乙烯回收率较高,对原料中杂质要求严格,预处理费用较高,需要特殊的络合剂;变压吸附法操作简单,能耗较低。
目前,炼厂干气制乙苯的装置主要采用炼厂干气经过丙烯吸收塔和脱乙烯塔脱除丙烯后的气体与苯进行烃化反应,烃化反应产物汽液分离后,尾气经苯吸收塔吸收苯后排出装置,液体产物经粗分塔、苯塔、甲苯塔、乙苯塔、丙苯塔、多乙苯塔依次分离出循环苯、乙苯、丙苯、二乙苯和重组分,二乙苯与苯混合进入反烃化反应器在分子筛催化剂上进行反烃化反应进一步转化为乙苯。整个流程存在的问题主要有产品分离流程复杂,烃化反应器和粗分塔处理量大,导致设备尺寸较大的问题。已有报道关于干气的催化反应精馏的装置,同样存在反应器设备尺寸较大的问题。
因此,简化设备流程和减小设备尺寸对于炼厂干气制乙苯生产的经济性具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的采用变压吸附装置回收炼厂干气中的乙烯,将制得的中浓度干气通过催化反应精馏技术及装置制备乙苯。该方法具有工艺流程简单、设备尺寸相对较小、设备投资低的优点。
本发明的技术方案如下:
本发明的炼厂干气制乙苯的装置,包括吸附塔、催化反应精馏塔、苯回流罐、冷凝器、再沸器、压缩机、泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线;催化反应精馏塔塔顶设置冷凝器,塔釜设置再沸器;原料炼厂干气连接到吸附塔进料口,经吸附解吸后得到物料连接到压缩机的进口,压缩机的出口物料连接到催化反应精馏塔的下部进料口,原料苯连接到催化反应精馏塔的上部进料口,催化反应精馏塔塔顶冷凝器气相出口连接到吸附塔进料口,液相出口连接到苯回流罐进料口,苯回流罐出口连接到回流泵的进料口,回流泵出口分别连接到催化反应精馏塔的回流进料口和烷基转移化反应器的进料口,催化反应精馏塔塔釜物料出口连接到塔釜采出泵的进料口,塔釜采出泵的出口连接到甲苯塔进料口。
本发明的炼厂干气制乙苯的方法是:炼厂干气(1)与催化反应精馏塔顶不凝气(4)进入装载有吸附剂的吸附塔(T1),吸附的吸余气直接排出装置,当吸附达饱和时,进行泄压,泄压气直接排出系统,然后经过脱附操作得到中浓度干气(2)经压缩机(C1)加压后进入催化反应精馏塔(T3)下部。原料苯(3)进入到催化反应精馏塔(T3)的上部,催化反应精馏塔(T3)塔顶气相经冷凝器(E1)部分冷凝后的不凝气(4)返回到吸附塔,冷凝后的液相进入苯回流罐(V1),经回流采出泵(P1)加压后,一部分作为回流(5),另一部分作为烷基转移化反应器的苯进料液(6),催化反应精馏塔塔底经塔釜采出泵(P2)得到的液体(7)进入甲苯塔进行后续分离。
本发明采用的变压吸附装置采用两个装载活性炭吸附剂的吸附塔,将干气中的C2及以上组分以及苯蒸汽被吸附剂吸附。当吸附塔(T1)进行吸附时,吸附塔(T2)处于脱附阶段,待吸附塔(T1)吸附达到吸附负荷时,两个塔相互切换操作,吸附塔(T1)处于脱附阶段,吸附塔(T2)进行吸附。
炼厂干气制乙苯的方法中:吸附时的温度为20-80℃,吸附压力为0.1-2.0MPa,体积空速为400-3000时-1,脱附采用抽真空的方法;催化反应精馏塔的操作压力0.5-2MPa,反应温度250-400℃,回流比2-15,苯的总量与烯烃摩尔比为6~8:1。
本发明的炼厂干气制乙苯的方法及装置,其优点在于利用变压吸附装置制得中浓度干气,然后去合成乙苯,可以大幅度减小烃化反应器尺寸。利用催化反应精馏塔合成乙苯,在反应的同时将苯与生成的产物进行分离,减少了传统的苯塔和粗分塔装置,节省了设备投资,并且减少了后续操作费用。另外,将催化反应精馏塔塔顶不凝气返回到变压吸附的装置进行再吸附,即减少了苯耗,又减少了传统的苯吸收塔。
附图说明
图1:炼厂干气变压吸附回收的乙烯制乙苯的方法及装置流程示意图。
图2:炼厂干气变压吸附回收的乙烯制乙苯及其提纯的方法及装置流程示意图。
设备:T1/T2.吸附塔,T3.催化反应精馏塔,T4.甲苯塔,T5.乙苯塔,T6.丙苯塔,T7.多乙苯塔,T8.烷基转移化反应器,C1.压缩机,V1.苯回流罐,E1.催化反应精馏塔冷凝器,E2.催化反应精馏塔再沸器,E3.甲苯塔冷凝器,E4.甲苯塔再沸器,E5.乙苯塔冷凝器,E6.乙苯塔再沸器,E7.丙苯塔冷凝器,E8.丙苯塔再沸器,E9.多乙苯塔冷凝器,E10.多乙苯塔再沸器,P1.催化反应精馏塔回流采出泵,P2.催化反应精馏塔塔釜采出泵,P3.甲苯塔回流采出泵,P4.甲苯塔塔釜采出泵,P5.乙苯塔回流采出泵,P6.乙苯塔塔釜采出泵,P7.丙苯塔回流采出泵,P8.丙苯塔塔釜采出泵,P9.多乙苯塔回流采出泵,P10.多乙苯塔塔釜采出泵,P11.烷基转移化反应器塔釜采出泵。
物流:1.原料干气,2.中浓度干气,3.原料苯,4.催化反应精馏塔塔顶不凝气,5.催化反应精馏塔回流,6.烷基转移化反应器的苯进料液,7.催化反应精馏塔塔釜出口物料,8.甲苯塔回流,9.甲苯产品,10.甲苯塔塔釜出口物料,11.乙苯苯塔回流,12.乙苯产品,13.乙苯塔塔釜出口物料,14.丙苯塔回流,15.丙苯产品,16.丙苯塔塔釜出口物料,17.多乙苯塔回流,18.烷基转移化反应器进料,19.重组分产品,20.烷基转移化反应器塔釜出料,21.烷基转移化反应器塔釜出料经加压后的液体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的方法及装置进行进一步的说明。
本发明是通过如下技术方案实现的:
炼厂干气制乙苯的装置,如图1所示,包括吸附塔、催化反应精馏塔、苯回流罐、冷凝器、再沸器、压缩机、泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线;催化反应精馏塔塔顶设置冷凝器,塔釜设置再沸器;原料炼厂干气连接到吸附塔进料口,经吸附解吸后得到物料连接到压缩机的进口,压缩机的出口物料连接到催化反应精馏塔的下部进料口,原料苯连接到催化反应精馏塔的上部进料口,催化反应精馏塔塔顶冷凝器气相出口连接到吸附塔进料口,液相出口连接到苯回流罐进料口,苯回流罐出口连接到回流泵的进料口,回流泵出口分别连接到催化反应精馏塔的回流进料口和烷基转移化反应器的进料口,催化反应精馏塔塔釜物料出口连接到塔釜采出泵的进料口,塔釜采出泵的出口连接到甲苯塔进料口。
炼厂干气制乙苯的方法是:炼厂干气(1)与催化反应精馏塔顶不凝气(4)进入装载有吸附剂的吸附塔(T1),吸附的吸余气直接排出装置,当吸附达饱和时,进行泄压,泄压气直接排出系统,然后经过脱附操作得到中浓度干气(2)经压缩机(C1)加压后进入催化反应精馏塔(T3)下部。原料苯(3)进入到催化反应精馏塔(T3)的上部,催化反应精馏塔(T3)塔顶气相经冷凝器(E1)部分冷凝后的不凝气(4)返回到吸附塔,冷凝后的液相进入苯回流罐(V1),经回流采出泵(P1)加压后,一部分作为回流(5),另一部分作为烷基转移化反应器的苯进料液(6),催化反应精馏塔塔底经塔釜采出泵(P2)得到的液体(7)进入甲苯塔进行后续分离。
其中附图1所示,变压吸附装置采用两个装载活性炭吸附剂的吸附塔,将干气中的C2及以上组分以及苯蒸汽被吸附剂吸附。当吸附塔(T1)进行吸附时,吸附塔(T2)处于脱附阶段,待吸附塔(T1)吸附达到吸附负荷时,两个塔相互切换操作,吸附塔(T1)处于脱附阶段,吸附塔(T2)进行吸附。
炼厂干气制乙苯的方法中:吸附时的温度为20-80℃,吸附压力为0.1-2.0MPa,体积空速为400-3000时-1,脱附采用抽真空的方法;催化反应精馏塔的操作压力0.5-2MPa,反应温度250-400℃,回流比2-15,苯的总量与烯烃摩尔比为6~8:1。
实施实例1
将本发明方法用于炼厂干气制乙苯及提纯的过程,如图2所示,包括吸附塔、催化反应精馏塔、苯回流罐、甲苯塔、乙苯塔、丙苯塔、多乙苯塔、烷基转移化反应器、冷凝器、再沸器、压缩机、泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线;催化反应精馏塔、甲苯塔、乙苯塔、丙苯塔、多乙苯塔塔顶均设置冷凝器,塔釜均设置再沸器;原料炼厂干气连接到吸附塔,经吸附解吸后得到物料连接到压缩机的进口,压缩机的出口物料连接到催化反应精馏塔的下部进料口,原料苯连接到催化反应精馏塔的上部进料口,催化反应精馏塔塔顶冷凝器气相出口连接到吸附塔进料口,液相出口连接到苯回流罐进料口,苯回流罐出口连接到回流泵的进料口,回流泵出口分别连接到催化反应精馏塔的回流进料口和烷基转移化反应器的进料口,催化反应精馏塔塔釜物料出口连接到甲苯塔进料口;甲苯塔塔顶为甲苯产品,塔底液相出口连接到乙苯塔的进料口;乙苯塔塔顶为乙苯产品,塔釜液相出口连接到丙苯塔的进料口;丙苯塔塔顶为丙苯产品,塔釜物料出口连接到多乙苯塔的进料口;多乙苯塔塔顶液相出口连接到烷基转移化反应器的进料口,塔釜为重组分产物;烷基转移化反应器的出口物料经加压后连接到催化反应精馏塔的中部进料口。
在实施实例中,需在原来炼厂干气制乙苯装置中用变压吸附装置替代丙烯吸收塔和脱乙烯塔,催化反应精馏装置替代原来的烃化反应器,甲苯塔、乙苯塔、丙苯塔、多乙苯塔和反烃化反应器可以使用原来的设备,以减小设备费用。
炼厂干气(1)与催化反应精馏塔顶不凝气(4)进入装载有吸附剂的吸附塔(T1),吸附的吸余气直接排出装置,当吸附达饱和时,进行泄压,泄压气直接排出系统,然后经过脱附操作得到中浓度干气(2)经压缩机(C1)加压后进入催化反应精馏塔(T3)下部。原料苯(3)进入到催化反应精馏塔(T3)的上部,催化反应精馏塔(T3)塔顶气相经冷凝器(E1)部分冷凝后的不凝气(4)返回到吸附塔,冷凝后的液相进入苯回流罐(V1),经回流采出泵(P1)加压后,一部分作为回流(5),另一部分作为烷基转移化反应器(T8)的苯进料液(6),催化反应精馏塔塔底经塔釜采出泵(P2)得到的液体(7)进入甲苯塔(T4);甲苯塔(T4)塔顶气相经冷凝器(E3)冷凝后,经回流采出泵(P3)得到的液相,一部分作为回流(8),另一部分采出甲苯产品(9),甲苯塔塔底经塔釜采出泵(P4)得到的液体(10)进入乙苯塔(T5);乙苯塔(T5)塔顶气相经冷凝器(E5)冷凝后,经回流采出泵(P5)得到的液相,一部分作为回流(11),另一部分采出乙苯产品(12),乙苯塔塔底经塔釜采出泵(P6)得到的液体(13)进入丙苯塔(T6);丙苯塔(T6)塔顶气相经冷凝器(E7)冷凝后液相经回流采出泵(P7)得到的液相,一部分作为回流(14),另一部分采出丙苯产品(15),丙苯塔塔底经塔釜采出泵(P8)得到的液体(16)进入多乙苯塔(T7);多乙苯塔(T7)塔顶气相经冷凝器(E9)冷凝后,经回流采出泵(P9)得到的液相,一部分作为回流(17),另一部分作为烷基转移化反应器(T8)进料(18),多乙苯塔塔底经塔釜采出泵(P10)得到重组分产物(19);烷基转移化反应器(T8)塔釜出料(20)经过泵(P11)加压,得到的液相(21)进入到催化反应精馏塔(T3)。
吸附时的温度为80℃,吸附压力为2MPa,体积空速为3000时-1,脱附采用抽真空到250mmHg的方法;催化反应精馏塔的操作压力2MPa,反应温度400℃,回流比15,苯的总量与烯烃摩尔比为8。吸附解吸前后气体组成见表1。
表1炼厂干气经过吸附解吸前后气体组成
催化干气经过变压吸附装置后得到中浓度干气,乙烯的浓度达到63.2%,乙烯的回收率达到91%。在催化反应精馏塔3操作中乙烯的转化率达到98.6%。苯的回收率达到99.2%。
实施实例2
将本发明方法用于炼厂干气制乙苯的过程,装置与实施实例1所述流程相同。吸附时的温度为20℃,吸附压力为0.1MPa,体积空速为400时-1,脱附采用抽真空到250mmHg的方法;催化反应精馏塔的操作压力0.5MPa,反应温度250℃,回流比2,苯的总量与烯烃摩尔比为6。吸附解吸前后气体组成见表2。
表2炼厂干气经过吸附解吸前后气体组成
催化干气经过变压吸附装置后得到中浓度干气,乙烯的浓度达到53%,乙烯的回收率达到94%。在催化反应精馏塔3操作中乙烯的转化率达到96.7%。苯的回收率达到98.4%。
实施实例3
将本发明方法用于炼厂干气制乙苯的过程,装置与实施实例1所述流程相同。吸附时的温度为50℃,吸附压力为1MPa,体积空速为1500时-1,脱附采用抽真空到250mmHg的方法;催化反应精馏塔的操作压力1MPa,反应温度350℃,回流比10,苯的总量与烯烃摩尔比为7。吸附解吸前后气体组成见表3。
表3炼厂干气经过吸附解吸前后气体组成
催化干气经过变压吸附装置后得到中浓度干气,乙烯的浓度达到58.7%,乙烯的回收率达到93.1%。在催化反应精馏塔3操作中乙烯的转化率达到97.5%。苯的回收率达到98.9%。
Claims (5)
1.一种炼厂干气制乙苯的装置,包括吸附塔、催化反应精馏塔、苯回流罐、冷凝器、再沸器、压缩机、泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线;催化反应精馏塔塔顶设置冷凝器,塔釜设置再沸器;原料炼厂干气连接到吸附塔进料口,经吸附解吸后得到物料连接到压缩机的进口,压缩机的出口物料连接到催化反应精馏塔的下部进料口,原料苯连接到催化反应精馏塔的上部进料口,烷基转移化反应器的出口物料经加压后连接到催化反应精馏塔的中部进料口,催化反应精馏塔塔顶冷凝器气相出口连接到吸附塔进料口,液相出口连接到苯回流罐进料口,苯回流罐出口连接到回流泵的进料口,回流泵出口分别连接到催化反应精馏塔的回流进料口和烷基转移化反应器的进料口,催化反应精馏塔塔釜物料出口连接到塔釜采出泵的进料口,塔釜采出泵的出口连接到甲苯塔进料口。
2.采用权利要求1所述的装置炼厂干气合成乙苯的方法是:炼厂干气(1)与催化反应精馏塔顶不凝气(4)进入装载有吸附剂的吸附塔(T1),吸附的吸余气直接排出装置,当吸附达饱和时,进行泄压,泄压气直接排出系统,然后经过脱附操作得到中浓度干气(2)经压缩机(C1)加压后进入催化反应精馏塔(T3)下部,原料苯(3)进入到催化反应精馏塔(T3)的上部,烷基转移化反应器(T8)塔釜出料(20)经过泵(P11)加压,得到的液相(21)进入到催化反应精馏塔(T3),催化反应精馏塔(T3)塔顶气相经冷凝器(E1)部分冷凝后的不凝气(4)返回到吸附塔,冷凝后的液相进入苯回流罐(V1),经回流采出泵(P1)加压后,一部分作为回流(5),另一部分作为烷基转移化反应器的苯进料液(6),催化反应精馏塔塔底经塔釜采出泵(P2)得到的液体(7)进入甲苯塔进行后续分离。
3.如权利要求2所述的方法,其特征是所述的变压吸附装置采用两个装载活性炭吸附剂的吸附塔,将干气中的C2及以上组分以及苯蒸汽被吸附在吸附剂上;当吸附塔(T1)进行吸附时,吸附塔(T2)处于脱附阶段,待吸附塔(T1)吸附达到吸附负荷时,两个塔相互切换操作,吸附塔(T1)处于脱附阶段,吸附塔(T2)进行吸附。
4.如权利要求2所述的方法,其特征是所述的变压吸附装置吸附时的温度为20-80℃,吸附压力为0.1-2.0MPa,体积空速为400-3000时-1,脱附采用抽真空的方法。
5.如权利要求2所述的方法,其特征是所述的催化反应精馏塔的操作压力0.5-2MPa,反应温度250-400℃,回流比2-15,苯的总量与烯烃摩尔比为6~8:1。
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