CN105062545B - 一种轻烃回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种轻烃回收方法，其特征在于包括下述步骤：来自化工装置的含轻烃尾气经压缩、冷凝、分液后，除去重组分物质，得到的温度为‑80～10℃、压力为1.0～3.0MPaG的尾气进入冷却器与来自吸收塔的气相物流和液相物流换热，进一步冷凝，得到温度为‑140～‑120℃的汽液混合物进入气液分离器内进行气液分离；分离后的液相从吸收塔的上部进入吸收塔，分离后的气相进一步绝热等熵膨胀并冷却至‑170～‑130℃后从吸收塔的底部进入吸收塔；控制吸收塔内的操作压力为0.05MPaG～1.0MPaG，温度为‑40～‑180℃；吸收塔顶部得到的气相物流返回冷却器，与尾气换热后送去火炬系统，吸收塔底部得到的液相物流也返回冷却器，与尾气换热后返回装置再利用。本发明回收率高、能耗低、设备投资少、占地面积小。

Description

一种轻烃回收方法

技术领域

本发明涉及到化工工艺，具体指一种轻烃回收方法。

背景技术

在石油化工装置生产过程中常常存在以尾气排放的形式来排除系统中惰性组分的工艺过程，在惰性组分的排放过程中或多或少都会夹带出一部分烃类等工艺物料，若不经回收而直接排放火炬系统燃烧，将造成装置物耗和生产成本的增加，同时也会对环境造成一定的污染。对排放气中的烃类等物质进行回收，可以减少原料的损耗，提高装置的经济效益。因此，对排放气中的烃类物质进行回收利用具有重要的意义。

一般地，化工装置含烃尾气回收通常采用先低压冷凝后高压冷凝的压缩冷凝法来回收尾气中的烃类有用组分等。压缩冷凝法是一种传统的气体分离方法，流程简单、处理量大，在各种排放气回收中已得到广泛的应用。压缩冷凝法回收排放气的流程一般如下:排放气首先进入低压冷却器，然后进入低压冷凝器，部分烃类组分冷凝，气液混合物进入低压冷凝罐回收冷凝液体；为进一步回收烃类，将未冷凝的气体由压缩机加压以提高排放气露点，然后由高压冷却器和高压冷凝器降温冷凝，气液混合物进入高压凝液罐进行气液分离，分离出的冷凝液与低压冷凝液一起用泵送回工艺系统，排放气尾气可以二次利用，也可以直接排往火炬。CN1178211A公布了一种从含有烯烃和氢的进料气中回收烯烃的方法，包括在第一冷凝区中使进料气冷却并部分冷凝，得到富氢的第一蒸汽和富烯烃的第一流体，使第一蒸汽进入氢-烯烃分离程序，并从中分离富氢物流和富烯烃中间物流，使富烯烃中间物流进入第二冷凝区，在那里富烯烃中间物流被进一步冷却，部分冷凝，并在分馏塔中精馏，从分馏塔中分离出进一步富含烯烃的第二流体和排除烯烃的第二蒸汽。

压缩冷凝法不适合尾气中可凝性烃类浓度较低的情况，若可凝性烃类含量少，则压缩冷凝法效率低；回收效率不高，未冷凝的排放气中仍含有一定量的烃类；难以回收易挥发的烃类，压缩冷凝法对碳四及更大碳数的烃类有较大的回收率，但由于受到压力和冷凝温度的限制，对碳二、碳三的烃类较难回收，一般不大于30％；无法回收惰性气体，未冷凝的排放气中惰性气体浓度较低，很难达到作为工艺气二次利用的浓度要求，一般只能排放火炬系统，造成浪费。

还可以采用膜分离法进一步回收烃类组分。如CN101530711A公开了一种用于将含烃尾气经高低压冷却冷凝回收系统后尾气中乙烯等有用组分的回收循环利用以及尾气中的低压、高含氮的烃类组分进行完全分类回收的方法。尾气首先进入膜分离回收单元回收其中的乙烯等有用组分，并将其返回反应系统循环利用。膜分离回收后的排至火炬的废气引进变压吸附系统回收，将其分离出烃类组分进燃料气系统综合利用，同时提浓后的氮气用于装置吹扫气，烃类物质总回收率为80％左右。CN1310856C公布了一种从裂解气中分离烯烃和氢的方法，该方法是将进料气送入前脱丙烷塔或前脱乙烷塔，分离得到的气相流送入膜分离工序，分离成富氢气流和富烃类气流；然后将富烃类气流送入深冷分离工序。该方法主要包括前脱丙烷(或前脱乙烷)气液分离步骤、氢烃膜分离步骤和富烃深冷分离步骤。CN101265153A公开了一种从尾气中回收有机烃和氮气的膜分离工艺。该工艺将尾气进行碱洗、压缩、冷却，然后送往分离器回收有机烃，排出的气体进入有机蒸汽膜，分成富含有机烃的渗透气流和富含氮气的渗余气流。该工艺对正己烷和氮气的回收效率能到达99％以上，但其余的烃类物质如乙烯、乙烷等仍需要排放火炬燃烧，未能达到烃类物质的充分回收。

膜分离法对分离烃类物质选择性较强，对某些物质回收率较高，但对其他烃类物质回收率可能较低，从而导致烃类物质总的回收率较低，不能达到烃类物质的充分回收，且存在投资高、占地大等缺点。

还可以结合变压吸附法回收排放气。CN1800308A描述了依次循环由吸附、逆放、抽空和最终升压组成的变压吸附步骤对烃类物质进行回收，这些方法仅是针对炼油系统催化干气回收其中的乙烯、乙烷等。US5521264公开了一种利用物理吸收-解析法回收排放气中单体的方法：排放气经过压缩冷凝工艺回收冷凝液，未冷凝排放气进入吸收塔；在吸收塔中用吸收剂吸收排放气中的烃类，得到含氮气、轻组分的塔顶气流，以及含吸收剂和被吸收烃类的塔底液流，塔顶气流可选排放火炬或二次利用，塔底液流进入解吸塔；在解吸塔中将塔底液流中的吸收剂与单体分离，得到含单体的塔顶流股和含吸收剂的塔底流股，塔底流股返回吸收塔循环使用，烃类物质返回反应系统。US5681908在此基础上增加了反应副产物的分离回收过程。吸收-解吸法虽然可在压缩冷凝方法基础上进一步回收烃类，但设备投资大，流程复杂，而且吸收需要低温条件，解吸需要高温条件，均需要额外的能耗与公用工程，操作费用高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种回收率高、能耗低、设备投资少、占地面积小的轻烃回收方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该轻烃回收方法，其特征在于包括下述步骤：

来自化工装置的含轻烃尾气经压缩、冷凝、分液后，除去重组分物质，得到的温度为-80～10℃、压力为1.0～3.0MPaG的尾气进入冷却器与来自吸收塔的气相物流和液相物流换热，进一步冷凝，得到温度为-140～-120℃的汽液混合物进入气液分离器内进行气液分离；

分离后的液相从吸收塔的上部进入吸收塔，分离后的气相进一步绝热等熵膨胀并冷却至-170～-130℃后从吸收塔的底部进入吸收塔；

控制吸收塔内的操作压力为0.05MPaG～1.0MPaG，温度为-40～-180℃；

吸收塔顶部得到的气相物流返回冷却器，与尾气换热后送去火炬系统，吸收塔底部得到的液相物流也返回冷却器，与尾气换热后返回装置再利用。

较好的，所述气液分离器分离后得到的气相可以先进入第一膨胀机降温至-170～-130℃、0.05～1.0MPaG，然后进入吸收塔的塔顶冷凝器内与吸收塔塔顶气相换热后从吸收塔底部进入吸收塔。

优选所述第一膨胀机的膨胀比为2～10。

或者，所述气液分离器分离后得到的气相经由第一膨胀阀降温至-150～-130℃、0.05～1.0MPaG，然后进入吸收塔的塔顶冷凝器内与吸收塔塔顶气相换热后从吸收塔底部进入吸收塔。

作为改进，出所述吸收塔的气相可以先经由第二膨胀阀降温至-150～-130℃、0.05～1.0MPaG后再进入所述冷却器换热。

或者，所述气液分离器分离后得到的气相进入吸收塔的塔顶冷凝器内与吸收塔塔顶气相换热后从吸收塔底部进入吸收塔；出所述吸收塔的气相先进入第二膨胀机内绝热等熵膨胀至-180～-130℃、0.05～1.0MPaG，然后再进入所述冷却器换热。

优选所述第二膨胀机的膨胀比为2～10。

与现有技术相比，本发明所提供的轻烃回收方法流程简单、处理量大，投资更小，占地小、操作费用更低，尤其是采用出吸收塔的分离后的惰性气体和含烃液相来冷却尾气，节能降耗效果显著。相较于传统的压缩冷凝法回收效率大大提高，避免了易挥发的烃类难以回收、惰性气体无法回收以及排放气中含有可凝性烃类等缺点。相比膜分离法，其回收率更高；相较于变压吸附法，设备投资大大降低，且流程更简单。

附图说明

图1为本发明实施例1流程图；

图2为本发明实施例2流程图；

图3为本发明实施例3流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1所示，来自某化工装置的流量为1307Nm³/h的含烃尾气，经压缩、冷凝和初步的气液分离后，除去尾气中的重组分物质，得到的温度为-16℃、压力为1.25MPaG的尾气，进入冷却器1与来自吸收塔4的气相物流和液相物流换热，进一步冷凝，得到温度为-135℃的汽液混合物进入气液分离器2内进行气液分离。

出气液分离器2的液相由泵送至吸收塔上部进入吸收塔4，在吸收塔内自上而下流动；分离后的气相进入第一膨胀机3内进一步冷却至-162℃、压力0.35MPaG，(膨胀比3.0)然后进入吸收塔的塔顶冷凝器5内与来自吸收塔的塔顶气相换热后抽出，从吸收塔底部进入吸收塔4，在吸收塔内自下而上流动，与塔内的液相逆流接触，气相中的轻烃被进一步冷凝分离出来。

控制吸收塔4的操作压力为0.05MPaG～1MPaG，温度为-40～-180℃。

测试尾气的初始组成：新鲜尾气中各组分的摩尔含量分别为:氢气1.72％，氮气87.243％，甲烷0.4％，乙烯6％，乙烷1.62％，1-丁烯1.965％，异丁烯0.33％，异戊烷0.712％。

出冷却器1的塔顶气相流量为1168Nm³/h，氮气摩尔含量达97.46％。

出冷却器1的塔底液相流量为235kg/h；烃类组分的回收率分别为:乙烯96.86％，乙烷99.58％，1-丁烯100％，异丁烯100％，异戊烷100％。

由此可见，本发明具有很高的回收率，回收过程无需消耗能量，膨胀机还可外输功率12.56kw，可见该工艺节能降耗和环保效果均非常显著。

实施例2

如图2所示，从气液分离器2顶部送出的气相进入吸收塔塔顶冷凝器5内换热后抽出，从底部进入吸收塔；

吸收塔的塔顶气相进入塔顶冷凝器5内换热后进入第二膨胀机8内降温至-171℃、0.25MPaG(膨胀比2.86)，然后再进入冷却器1换热。

其余与实施例1相同。

与实施例1相比较，本实施例中吸收塔操作压力和温度略高，设备体积和材质等级可以降低，能节约设备投资，轻烃回收率更高。

实施例3

如图3所示，从气液分离器2出来的气相经由第一膨胀阀7降温至-150℃、0.35MPaG后进入吸收塔的塔顶冷凝器5内与吸收塔塔顶气相换热后从吸收塔底部进入吸收塔4；

吸收塔的塔顶气相在塔顶冷凝器换热后经由第二膨胀阀6降温至-147℃、0.1MPaG后再进入冷却器1换热。

其余与实施例1相同。

Claims (7)

1.一种轻烃回收方法，其特征在于包括下述步骤：

来自化工装置的含轻烃尾气经压缩、冷凝、分液后，除去重组分物质，得到的温度为-80～10℃、压力为1.0～3.0MPaG的尾气进入冷却器(1)与来自吸收塔(4)的塔顶气相物流和塔底液相物流换热，进一步冷凝，得到温度为-140～-120℃的汽液混合物进入气液分离器(2)内进行气液分离；

分离后的液相从吸收塔的上部进入吸收塔(4)，分离后的气相进一步冷却至-170～-140℃后从吸收塔的底部进入吸收塔(4)；

控制吸收塔（4）内的操作压力为0.05MPaG～1.0MPaG，温度为-40～-180℃；

吸收塔顶部得到的气相物流返回冷却器(1)，与尾气换热后送去火炬系统，吸收塔底部得到的液相物流也返回冷却器(1)，与尾气换热后返回装置再利用。

2.根据权利要求1所述的轻烃回收方法，其特征在于所述气液分离器(2)分离后得到的气相先进入第一膨胀机(3)降温至-170～-130℃、0.05～1.0MPaG，然后进入吸收塔的塔顶冷凝器(5)内与吸收塔塔顶气相换热后从吸收塔底部进入吸收塔(4)。

3.根据权利要求2所述的轻烃回收方法，其特征在于所述第一膨胀机(3)的膨胀比为2～10。

4.根据权利要求1所述的轻烃回收方法，其特征在于所述气液分离器(2)分离后得到的气相经由第一膨胀阀(7)降温至-150～-130℃、0.05～1.0MPaG，然后进入吸收塔的塔顶冷凝器(5)内与吸收塔塔顶气相换热后从吸收塔底部进入吸收塔(4)。

5.根据权利要求4所述的轻烃回收方法，其特征在于出所述吸收塔的气相经由第二膨胀阀(6)降温至-150～-130℃、0.05～1.0MPaG后再进入所述冷却器(1)换热。

6.根据权利要求1所述的轻烃回收方法，其特征在于所述气液分离器(2)分离后得到的气相进入吸收塔的塔顶冷凝器(5)内与吸收塔塔顶气相换热后从吸收塔底部进入吸收塔(4)；出所述吸收塔的气相先进入第二膨胀机(8)内降温至-180～-130℃、0.05～1.0MPaG，然后再进入所述冷却器(1)换热。

7.根据权利要求6所述的轻烃回收方法，其特征在于所述第二膨胀机的膨胀比为2～10。