CN105413383B - 一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法 - Google Patents

一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法，本发明先将石化厂尾气经压缩机压缩，然后冷凝，同时回收凝析出的烃类物质；接着将回收烃类物质的尾气升温，并进入膜分离装置进行分离，膜分离装置渗透侧气体进入石化厂尾气原料中重新进行循环，膜分离装置的非渗透侧气体进入变压吸附系统进行变压吸附，变压吸附后得到的非吸附相气体排放大气或者回收，变压吸附后得到的吸附相气体经解析后进入原料尾气中进行循环回收或者进入燃气管网燃烧；本发明投资小、运行费用低，且轻烃回收率高，回收的轻烃纯度高，在实现尾气达标排放的同时回收了有用物质，节约了能源，实现了较大的经济价值。

Description

一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法
技术领域
本发明涉及一种尾气的处理方法，特别涉及一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法。
背景技术
石化厂尾气(例如聚烯烃厂尾气、炼厂尾气等)中一般含有氮气以及碳二、碳三、碳四、碳五等轻烃，目前采用的处理方法包括去焚烧炉焚烧、直接排入大气、吸收后排入大气等方法。焚烧处理方法的不足在于造成大量资源浪费，并且由于尾气中可能还含有氧气而存在安全隐患。直接排入大气不但浪费资源，还造成严重的环境污染。吸收后排入大气可以回收大部分烃类，但由于环保法规的日益严格，不能实现达标排放，而且现有的从石化厂尾气中回收轻烃的工艺普遍存在回收率低、产品纯度低、投资大、能耗高、运行不稳定等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法，本发明是一种由压缩、冷凝、膜分离、变压吸附形成的集成技术，投资小、运行费用低，且轻烃回收率高，回收的轻烃纯度高，在实现尾气达标排放的同时回收了有用物质，节约了能源，实现了较大的经济价值。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法，其特征在于，该方法的步骤如下：
(1)石化厂尾气经压缩机压缩至0.5～2.0Mpa；
(2)压缩后的尾气冷凝至﹣10～4℃，同时回收凝析出的烃类物质；
(3)通过步骤(2)处理后的尾气升温至5～15℃后进入膜分离装置进行分离,膜分离装置渗透侧的气体富含轻烃，所述渗透侧的气体进入石化厂尾气原料中重新进行循环；
(4)所述膜分离装置非渗透侧的气体进入变压吸附系统进行变压吸附；所述变压吸附系统的操作温度为5～15℃，变压吸附后得到的非吸附相气体主要为氮气，将所述非吸附相气体回收或者排放大气，所述变压吸附后得到的吸附相气体经解析后进入原料尾气中进行循环回收或者进入燃气管网燃烧。
优选的，所述变压吸附系统由N个吸附塔组成，N为大于1的自然数；其中1～N-1个吸附塔处于吸附状态，其余吸附塔处于再生状态。
优选的，所述吸附塔内装有填料，所述填料为硅胶、活性氧化铝、活性炭和分子筛的一种或多种。
优选的，所述的膜分离装置采用的膜材是硅橡胶、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、醋酸纤维素、聚醚的一种或多种制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明将气体压缩后冷凝，冷凝温度过高，烃类物质不能有效的析出，影响烃类物质的回收率，冷凝温度过低，则气体中的杂质也容易被冷凝，降低了烃类物质的纯度；本发明选择冷凝温度为﹣10～4℃，在该温度范围内，烃类物质有效析出的同时降低了杂质的析出，提高了析出的烃类物质的纯度；且本发明将变压吸附后的吸附相气体解析后进入原料尾气中循环回收，提高了烃类物质的回收率，或将变压吸附后的吸附相气体解析后进入燃气管网燃烧，剩余能源转化为热能，实现资源利用最大化；本发明变压吸附后的非吸附相气体主要为氮气，可将其回收或者排放大气。
2、本发明是一种由压缩、冷凝、膜分离、变压吸附形成的集成技术，投资小、运行费用低，极具实用性。
3、本发明变压吸附温度处于浅冷范围，5～15℃温度下能够提高轻烃和氮气的分离系数，有利于变压吸附的再生，延长了吸附剂的使用寿命，节约了成本。
4、本发明回收的烃类物质浓度高于98mol％,收率大于99％，若将氮气进行回收，回收的氮气浓度不低于99mol％，实现了巨大的经济价值。
附图说明：
图1为本发明工艺流程图
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法，该方法的步骤如下：常温常压下的石化厂尾气经压缩机加压至0.5Mpa，压缩机出气口气体温度为40℃，该气体在换热器中经冷冻水冷凝至﹣10℃，冷凝后的石化厂尾气变为气液混合物，该气液混合物经分离罐进行气液分离，回收液态的轻烃。接着将气液分离罐中的气体升温至5℃，然后进入膜分离装置进行分离,膜分离装置采用的膜材是硅橡胶、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、醋酸纤维素、聚醚等有机高分子材料中的一种或多种制成，该种膜材对氮气和轻烃具有较高的分离系数，能选择性的允许轻烃快速渗透；膜分离装置渗透侧的气体富含轻烃，所述渗透侧的气体进入石化厂尾气原料中重新进行循环；所述膜分离装置非渗透侧的气体进入变压吸附系统进行变压吸附；所述变压吸附系统的操作温度为5℃，变压吸附的操作压力为0.5Mpa，变压吸附塔塔顶得到的非吸附相气体主要为氮气，可将其回收或者排放大气；变压吸附塔再生后从变吸附塔塔底解析得到吸附相气体，该吸附相气体为富含轻烃的混合气，可该混合气混入原料石化厂尾气进行循环，提高了轻烃的回收率，也可将该混合气通入燃气管网燃烧。所述变压吸附系统由两个或两个以上的吸附塔组成，其中一个或者多个塔处于吸附状态，其它吸附塔处于再生状态；吸附塔内装有填料，填料为硅胶、活性氧化铝、活性炭和分子筛的一种或多种。
实施例2
一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法，该方法的步骤如下：常温常压下的石化厂尾气经压缩机加压至1.0Mpa，压缩机出气口气体温度为40℃，该气体在换热器中经冷冻水冷凝至4℃，冷凝后的石化厂尾气变为气液混合物，该气液混合物经分离罐进行气液分离，回收液态的轻烃。接着将气液分离罐中的气体升温至15℃，然后进入膜分离装置进行分离,膜分离装置采用的膜材是硅橡胶、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、醋酸纤维素、聚醚等有机高分子材料中的一种或多种制成，该种膜材对氮气和轻烃具有较高的分离系数，能选择性的允许轻烃快速渗透；膜分离装置渗透侧的气体富含轻烃，所述渗透侧的气体进入石化厂尾气原料中重新进行循环；所述膜分离装置非渗透侧的气体进入变压吸附系统进行变压吸附；所述变压吸附系统的操作温度为15℃，，变压吸附的操作压力为1.0Mpa，变压吸附塔塔顶得到的非吸附相气体主要为氮气，可将其回收或者排放大气；变压吸附塔再生后从变吸附塔塔底解析得到吸附相气体，该吸附相气体为富含轻烃的混合气，可该混合气混入原料石化厂尾气进行循环，提高了轻烃的回收率，也可将该混合气通入燃气管网燃烧。所述变压吸附系统由两个或两个以上的吸附塔组成，其中一个或者多个塔处于吸附状态，其它吸附塔处于再生状态；吸附塔内装有填料，填料为硅胶、活性氧化铝、活性炭和分子筛的一种或多种。
实施例3
一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法，该方法的步骤如下：常温常压下的石化厂尾气经压缩机加压至1.2Mpa，压缩机出气口气体温度为40℃，该气体在换热器中经冷冻水冷凝至0℃，冷凝后的石化厂尾气变为气液混合物，该气液混合物经分离罐进行气液分离，回收液态的轻烃。接着将气液分离罐中的气体升温至12.5℃，然后进入膜分离装置进行分离,膜分离装置采用的膜材是硅橡胶、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、醋酸纤维素、聚醚等有机高分子材料中的一种或多种制成，该种膜材对氮气和轻烃具有较高的分离系数，能选择性的允许轻烃快速渗透；膜分离装置渗透侧的气体富含轻烃，所述渗透侧的气体进入石化厂尾气原料中重新进行循环；所述膜分离装置非渗透侧的气体进入变压吸附系统进行变压吸附；所述变压吸附系统的操作温度为12.5℃，变压吸附的操作压力为1.2Mpa，变压吸附塔塔顶得到的非吸附相气体主要为氮气，可将其回收或者排放大气；变压吸附塔再生后从变吸附塔塔底解析得到吸附相气体，该吸附相气体为富含轻烃的混合气，可该混合气混入原料石化厂尾气进行循环，提高了轻烃的回收率，也可将该混合气通入燃气管网燃烧。所述变压吸附系统由两个或两个以上的吸附塔组成，其中一个或者多个塔处于吸附状态，其它吸附塔处于再生状态；吸附塔内装有填料，填料为硅胶、活性氧化铝、活性炭和分子筛的一种或多种。
实施例4
一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法，该方法的步骤如下：常温常压下的石化厂尾气经压缩机加压至0.6Mpa，压缩机出气口气体温度为40℃，该气体在换热器中经冷冻水冷凝至﹣9℃，冷凝后的石化厂尾气变为气液混合物，该气液混合物经分离罐进行气液分离，回收液态的轻烃。接着将气液分离罐中的气体升温至6℃，然后进入膜分离装置进行分离,膜分离装置采用的膜材是硅橡胶、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、醋酸纤维素、聚醚等有机高分子材料中的一种或多种制成，该种膜材对氮气和轻烃具有较高的分离系数，能选择性的允许轻烃快速渗透；膜分离装置渗透侧的气体富含轻烃，所述渗透侧的气体进入石化厂尾气原料中重新进行循环；所述膜分离装置非渗透侧的气体进入变压吸附系统进行变压吸附；所述变压吸附系统的操作温度为6℃，变压吸附的操作压力为0.6Mpa，变压吸附塔塔顶得到的非吸附相气体主要为氮气，可将其回收或者排放大气；变压吸附塔再生后从变吸附塔塔底解析得到吸附相气体，该吸附相气体为富含轻烃的混合气，可该混合气混入原料石化厂尾气进行循环，提高了轻烃的回收率，也可将该混合气通入燃气管网燃烧。所述变压吸附系统由两个或两个以上的吸附塔组成，其中一个或者多个塔处于吸附状态，其它吸附塔处于再生状态；吸附塔内装有填料，填料为硅胶、活性氧化铝、活性炭和分子筛的一种或多种。
实施例5
一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法，该方法的步骤如下：常温常压下的石化厂尾气经压缩机加压至2.0Mpa，压缩机出气口气体温度为40℃，该气体在换热器中经冷冻水冷凝至3℃，冷凝后的石化厂尾气变为气液混合物，该气液混合物经分离罐进行气液分离，回收液态的轻烃。接着将气液分离罐中的气体升温至15℃，然后进入膜分离装置进行分离,膜分离装置采用的膜材是硅橡胶、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、醋酸纤维素、聚醚等有机高分子材料中的一种或多种制成，该种膜材对氮气和轻烃具有较高的分离系数，能选择性的允许轻烃快速渗透；膜分离装置渗透侧的气体富含轻烃，所述渗透侧的气体进入石化厂尾气原料中重新进行循环；所述膜分离装置非渗透侧的气体进入变压吸附系统进行变压吸附；所述变压吸附系统的操作温度为15℃，变压吸附的操作压力为2.0Mpa，变压吸附塔塔顶得到的非吸附相气体主要为氮气，可将其回收或者排放大气；变压吸附塔再生后从变吸附塔塔底解析得到吸附相气体，该吸附相气体为富含轻烃的混合气，可该混合气混入原料石化厂尾气进行循环，提高了轻烃的回收率，也可将该混合气通入燃气管网燃烧。所述变压吸附系统由两个或两个以上的吸附塔组成，其中一个或者多个塔处于吸附状态，其它吸附塔处于再生状态；吸附塔内装有填料，填料为硅胶、活性氧化铝、活性炭和分子筛的一种或多种。
表1石化厂尾气组分摩尔比：
组分名称 氮气 氧气 丙烯 丁烷 丁烯 丁二烯 碳六烷烃
含量/mol％ 53.74 0.54 10.81 0.32 2.43 30.08 2.07
表2以上各实施例中，回收的烃类物质的组分摩尔比：
表3以上各实施例中，气液分离后所得气体的组分摩尔比：
表4以上各实施例中，变压吸附后的非吸附相气体组分摩尔比：
表5以上各实施例中，膜分离后得到的渗透相气体的组分摩尔比：
表1～表5的数据均采用Agilent-6890N GC气相色谱仪测得，由以上实验数据可知，本发明处理后的尾气能够达达标排放，或者进行氮气回收，回收的氮气浓度不低于99mol％；且本发明可回收尾气中的烃类物质，回收的烃类物质浓度高于98mol％,收率大于99％。

Claims (4)

1.一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法，其特征在于，该方法的步骤如下：
（1）石化厂尾气经压缩机压缩至0.5～2.0Mpa；
（2）压缩后的尾气冷凝至﹣10 ～4℃，同时回收凝析出的烃类物质；
（3）通过步骤（2）处理后的尾气升温至5～15℃后进入膜分离装置进行分离, 膜分离装置渗透侧的气体富含轻烃，所述渗透侧的气体进入石化厂尾气原料中重新进行循环；
（4）所述膜分离装置非渗透侧的气体进入变压吸附系统进行变压吸附；所述变压吸附系统的操作温度为5～15℃，变压吸附后得到的非吸附相气体主要为氮气，将所述非吸附相气体回收或者排放大气，所述变压吸附后得到的吸附相气体经解析后进入原料尾气中进行循环回收或者进入燃气管网燃烧。
2.根据权利要求1所述的一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法，其特征在于，所述变压吸附系统由N个吸附塔组成，N为大于1的自然数；其中1～N-1个吸附塔处于吸附状态，其余吸附塔处于再生状态。
3.根据权利要求2所述的一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法，所述吸附塔内装有填料，所述填料为硅胶、活性氧化铝、活性炭和分子筛的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种从石化厂尾气中回收轻烃的方法，其特征在于，所述的膜分离装置采用的膜材是硅橡胶、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、醋酸纤维素、聚醚中的一种或多种制成。
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