CN105418350A - 一种脱甲烷塔尾气回收系统及尾气回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱甲烷塔尾气回收系统及尾气回收方法。所述系统包括组合吸收塔、冷箱、膨胀机和第一、第二气液分离罐；组合吸收塔的下半塔段是吸收塔段，上半段是深冷洗涤塔段，深冷洗涤塔段与吸收塔段通过管线相连；脱甲烷塔顶部连接组合吸收塔底部，组合吸收塔塔顶部依次连接冷箱和第一气液分离罐；第一气液分离罐顶部连接膨胀机，第一气液分离罐底部连着组合吸收塔的深冷洗涤塔段；膨胀机出口连接第二气液分离罐；第二气液分离罐顶部管线经冷箱出界外，第二气液分离罐底部管线经冷箱连接分离流程。本发明大大降低了尾气中乙烯和吸收剂的损失，实现对尾气最大程度的回收。

Description

一种脱甲烷塔尾气回收系统及尾气回收方法

技术领域

本发明涉及低碳轻烃回收领域，进一步地说，是涉及丙烯乙烯质量比(P/E)远远大于1的高丙烯轻烃或甲醇制丙烯(MTP)的脱甲烷塔尾气回收系统及尾气回收方法。

背景技术

CN202081036U发明的甲醇制丙烯(MTP,P/E>>1)产品气乙烯回收方法，在脱甲烷塔塔顶安放尾气过冷器来减小乙烯损失，过冷器的冷量来自脱甲烷塔尾气膨胀制冷或节流制冷。

CN101747128B在甲醇制烯烃装置(MTO,P/E≈1)脱甲烷塔顶设置膨胀机，在脱甲烷塔内设置内置式冷凝器，将作为吸收剂的-40℃的丙烷或混合C₃加到脱甲烷塔顶部回流线上。脱甲烷塔内的气相物流，经过内置式冷凝器冷却到－45℃～－60℃，从脱甲烷塔塔顶出来的气相进入膨胀机，将温度过冷到－90℃～－120℃，压力降到0.1MPaG～0.6MPaG，出膨胀机的物流进行气液分离，其中气体物流复热后出界区，液相物流进气体压缩机前二段吸入罐，或返回脱甲烷塔，脱甲烷塔底物流进入其他烯烃分离单元分离出乙烯和丙烯产品，所述脱甲烷塔吸收剂为C₃、C₄和C₅ ⁺馏分中的一种以上物质。该专利实际应用时经常遇到尾气中乙烯含量超标现象。

US20140135558A1为回收甲醇制烯烃装置(MTO，P/E≈1)脱甲烷塔尾气中的乙烯，在脱甲烷塔顶部安放一个吸收塔段，脱甲烷塔和吸收塔冷凝器均使用-40℃的丙烯冷剂做冷媒。吸收塔用C₂～C₆烃类或其混合物做吸收剂，该专利使用丙烷或混合C₃做吸收剂。

为回收尾气中乙烯、夹带的吸收剂(C₃)，该专利将低温乙烷同低温甲烷尾气混合后为吸收塔尾气进行激冷，再次回收乙烯和夹带的吸收剂。

目前，许多专利都在着重讨论如何回收高丙烯轻烃或甲醇制丙烯装置脱甲烷塔尾气中的乙烯，但这些专利无法回避尾气夹带吸收剂的问题。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种脱甲烷塔尾气回收系统及尾气回收方法。大大降低了尾气中乙烯和吸收剂的损失。

本发明的目的之一是提供一种脱甲烷塔尾气回收系统。

包括组合吸收塔、冷箱、膨胀机和第一、第二气液分离罐；

组合吸收塔的下半塔段是吸收塔段，上半段是深冷洗涤塔段，深冷洗涤塔段与吸收塔段通过管线相连；

脱甲烷塔顶部连接组合吸收塔底部，组合吸收塔塔顶部依次连接冷箱和第一气液分离罐；第一气液分离罐顶部连接膨胀机，第一气液分离罐底部连着组合吸收塔的深冷洗涤塔段；膨胀机出口连接第二气液分离罐；第二气液分离罐顶部管线经冷箱出界外，第二气液分离罐底部管线经冷箱连接分离流程。

本发明的目的之二是提供一种脱甲烷塔尾气回收方法。

包括:

(1)脱甲烷塔顶部尾气从组合吸收塔下部进入吸收塔段，吸收剂从吸收塔段顶部进入，吸收剂富液从吸收塔段底部离开组合吸收塔，未吸收完的尾气从吸收塔段顶部向上直接进入深冷洗涤塔段底部，再从深冷洗涤塔段顶部离开组合吸收塔，深冷洗涤塔段底部液相物料依靠重力自流回吸收塔段顶部；

(2)组合吸收塔顶尾气经冷箱冷却后进第一气液分离罐进行气液分相，第一气液分离罐顶的气相经膨胀机膨胀减压后进入第二气液分离罐，第一气液分离罐底部的液相作为回流返回组合吸收塔上部的深冷洗涤塔段；

(3)第二气液分离罐顶部和底部的气液相分别经冷箱复热后，气相升压后去界外，液相复热后返回分离流程。

其中，

采用-40℃丙烯冷剂给冷箱补充冷量。

所述吸收剂是来自前乙烷塔塔底的C₃～C₆混合物、前脱丙烷塔塔底的C₄～C₆轻烃混合物或混合C₃。

优选：

组合吸收塔顶部工作温度为-85℃～-108℃，工作压力为2.5～3.5MPaG；

脱甲烷塔尾气的温度为-30℃～-35℃、压力为2.5MPaG～3.5MPaG。

本发明具体可采用以下技术方案：

尾气回收系统包括：组合吸收塔、冷箱、膨胀机和第一、第二气液分离罐。

组合吸收塔的下半段是吸收塔段，上半段是深冷洗涤塔段，深冷洗涤塔段直接坐落在吸收塔段上面，两者通过管线相连。

脱甲烷塔尾气从底部进入组合吸收塔的吸收塔段，然后向上进入深冷洗涤塔段、再从深冷洗涤塔段顶部离开组合吸收塔；组合吸收塔顶尾气经冷箱冷却后进第一气液分离罐进行气液分相，第一气液分离罐顶的气相膨胀制冷后进入第二气液分离罐，第一气液分离罐底部的液相作为回流返回组合吸收塔顶部的深冷洗涤塔段。

第二气液分离罐顶部和底部的气液相分别经冷箱复热，复热后的气相升压后去界外，液相复热后返回分离流程。

本发明所述吸收剂可以是：

a.前脱乙烷前加氢流程：第一脱乙烷塔底部C₃～C₆轻烃混合物、脱丙烷塔塔底C₄～C₆轻烃混合物；

b.前脱丙烷前加氢流程：第一脱丙烷塔底部C₃～C₆轻烃混合物、第二脱丙烷塔塔底C₄～C₆轻烃混合物。

本发明中，各设备的工艺条件可以采用现有技术中常用的操作条件，本领域的技术人员可根据实际情况进行调整。

本发明的组合吸收塔适用于所有富产丙烯的低碳烯烃工业装置，尤其适用于产品气中丙烯乙烯质量比(P/E)远远大于1的情况，如甲醇制烯烃(MTO)、甲醇制芳烃(MTA)，合成气直接制低碳烯烃(P/E≥2)、合成气直接制丙烯(P/E≥2)等装置脱甲烷塔尾气回收，优选应用于甲醇制丙烯(MTP)装置。

本发明同现有专利对比：

CN101812322A依靠膨胀制冷将吸收脱甲烷塔尾气液化、分凝，分凝出来的液相作为回流返回吸收脱甲烷塔、气相作为尾气经复热后去界外。分凝出来的气相尾气中含有相当数量的乙烯和吸收剂。

CN101747128B用-35℃～-40℃的C₃、C₄和C₅ ⁺馏分中的一种做脱甲烷塔尾气吸收剂，吸收剂富液作为回流直接流进脱甲烷塔。吸收塔顶部气体冷凝后分相，分相得到的液相和吸收剂一起从顶部进入尾气吸收塔段，分相得到的气相膨胀制冷后继续分相，分相得到的气相为吸收塔段尾气供冷后去界外，而此时分相得到的液相返回脱甲烷塔或产品气压缩机段间。

高丙烯轻烃或MTP装置产品气P/E>>1，吸收剂富液如果直接返回脱甲烷塔，势必会影响脱甲烷塔的正常运转。

该专利尝试用深冷法将尾气中的乙烯和吸收剂(C₃)冷冻下来以减小损失。工艺应用证明，这种冷冻法回收尾气中的乙烯效果不甚理想。

CN101747128B是针对甲醇制烯烃(MTO)的精制与回收开发的，脱甲烷塔操作压力优选为2.5MPaG～3.5MPaG。但从产品气组成、脱甲烷塔操作压力、脱甲烷塔尾气回收率和双机功耗(产品气压缩机和丙烯机)而言，该专利适用范围有一定的局限性。

而本发明则是利用吸收塔段、深冷洗涤塔段回收脱甲烷塔尾气中的乙烯和吸收剂，深冷洗涤塔段的尾气膨胀制冷、气液分相后分别经深冷洗涤塔段塔顶冷凝器复热，复热后的气相出界外，液相复热后返回分离流程。

本发明的高丙烯轻烃或甲醇制丙烯脱甲烷塔尾气回收技术能大大降低了尾气中乙烯和吸收剂的损失。

本发明主要针对从产品气丙烯乙烯质量比(P/E)远远大于1的轻烃装置脱甲烷塔尾气回收，尤其针对甲醇制丙烯(MTP)装置脱甲烷塔尾气回收，也同样适用于其他富产高丙烯轻烃装置的尾气回收，如催化裂解制烯烃CPP、深度催化裂解DCC、烯烃催化裂解OCC、Superflex、ACO等。

附图说明

图1是本发明的脱甲烷塔尾气回收系统示意图。

附图标记说明：

设备标记说明：

1-组合吸收塔，2-吸收塔段，3-深冷洗涤塔段，4-膨胀机，5-第一气液分离罐，6-第二气液分离罐，7-冷箱，8-脱甲烷塔，9-分离流程。

物流标记说明：

100-脱甲烷塔塔顶尾气，101-不凝气，102-膨胀机出口物流，103-气液分离罐底部液体，104-气液分离罐顶部的不凝气，106-复热后液体，107-复热后气体，108-吸收剂富液，110-吸收剂，111-乙烷，112-丙烯冷剂。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例：

如图1所示，一种高丙烯轻烃或甲醇制丙烯脱甲烷塔尾气回收系统。

该系统由组合吸收塔1、膨胀机4、冷箱7和第一气液分离罐5、第二气液分离罐6组成。

组合吸收塔：塔下半段是吸收塔段2，上半段是深冷洗涤塔段3，深冷洗涤塔段直接坐落在吸收塔段上面，两者通过管线相连。

吸附剂110从吸收塔段顶部进入组合吸收塔1，从吸收塔段2底部以吸收剂富液108离开组合吸收塔1；

脱甲烷塔尾气100从吸收塔段底部进入组合吸收塔1，然后继续向上，从吸收塔段2顶部直接进入深冷洗涤塔段3底部，再从深冷洗涤塔段3顶部以不凝气形式离开组合吸收塔1。深冷洗涤塔段底部的液相物流依靠重力自流回吸收塔段顶部。

深冷洗涤塔段3的冷凝器7的冷量由-40℃丙烯冷剂、减压膨胀后的组合吸收塔尾气和-35℃乙烷节流联合提供。

针对甲醇制丙烯(MTP)脱甲烷塔尾气回收：

分离流程采用CN201410247261.3所述前脱丙烷前加氢、双塔脱丙烷流程,脱甲烷塔采用CN101747128B规定的复合脱甲烷塔、采用丙烷做吸收剂。组合吸收塔顶压力为2,600KG、温度为-37℃。

组合吸收塔1的吸收塔段2顶部出口直接连着深冷洗涤塔段3，被吸收的脱甲烷塔尾气气体100从底部进入吸收塔段2，再从吸收塔段2的顶部进入深冷洗涤塔段3,深冷洗涤塔段3工艺侧的凝液依靠重力返回吸收塔段2的顶部；深冷洗涤塔段3顶部的不凝气经冷箱7冷凝后进入第一气液分离罐5分进行气液相，罐底液体作为回流返回深冷洗涤塔段3顶部，罐顶气体膨胀制冷后进入第二气液分离罐6分相；分相出来的气液两相分别进冷箱7复热，-40℃丙烯冷剂为冷箱7补充冷量，复热后的第二气液分离罐6顶部气体107和乙烷111混合后去界外，复热后罐底液体106返回分离流程9。

MTP脱甲烷塔尾气100、气液分离罐6顶部和底部气液相组成如表1所示。

表1MTP脱甲烷塔尾气回收关键物流参数

采用通用的Simsci公司的Provision7.0流程模拟软件，对本实施例的流程方案进行模拟。

对比例

以实施例脱甲烷塔尾气组成为基础，采用专利CN101747128B的技术方案回收尾气中的乙烯。乙烯和吸收剂的损失，见表2.

表2

从表2可以看到，专利CN101747128B不凝气107中乙烯损失为1,159T/A、乙烷损失16.0T/A、吸收剂C3H8损失为6.0T/A，本发明实例不凝气107中的乙烯和吸附剂损失最小，可以忽略不计。

从设备上看，CN101747128B脱甲烷塔内置冷凝器是一个板翅式换热器，本发明的深冷洗涤塔段也是由板翅式换热器演变而来，但在物流侧充满了精馏填料，两者设备投资相差不大，而分离消耗和冷能利用率却天壤之别。

Claims (6)

1.一种脱甲烷塔尾气回收系统，所述系统包括组合吸收塔、冷箱、膨胀机和第一、第二气液分离罐；其特征在于：

组合吸收塔的下半塔段是吸收塔段，上半段是深冷洗涤塔段，深冷洗涤塔段与吸收塔段通过管线相连；

脱甲烷塔顶部连接组合吸收塔底部，组合吸收塔塔顶部依次连接冷箱和第一气液分离罐；第一气液分离罐顶部连接膨胀机，第一气液分离罐底部连着组合吸收塔的深冷洗涤塔段；膨胀机出口连接第二气液分离罐；第二气液分离罐顶部管线经冷箱出界外，第二气液分离罐底部管线经冷箱连接分离流程。

2.一种采用如权利要求1所述的脱甲烷塔尾气回收系统的尾气回收方法，其特征在于所述方法包括:

(1)脱甲烷塔顶部尾气从组合吸收塔下部进入吸收塔段，吸收剂从吸收塔段顶部进入，吸收剂富液从吸收塔段底部离开组合吸收塔，未吸收完的尾气从吸收塔段顶部向上直接进入深冷洗涤塔段底部，再从深冷洗涤塔段顶部离开组合吸收塔，深冷洗涤塔段底部液相物料依靠重力自流回吸收塔段顶部；

(2)组合吸收塔顶尾气经冷箱冷却后进第一气液分离罐进行气液分相，第一气液分离罐顶的气相经膨胀机膨胀减压后进入第二气液分离罐，第一气液分离罐底部的液相作为回流返回组合吸收塔上部的深冷洗涤塔段；

(3)第二气液分离罐顶部和底部的气液相分别经冷箱复热后，气相升压后去界外，液相复热后返回分离流程。

3.如权利要求2所述的尾气回收方法，其特征在于：

采用-40℃丙烯冷剂给冷箱补充冷量。

4.如权利要求2所述的尾气回收方法，其特征在于：

所述吸收剂是来自前乙烷塔塔底的C₃～C₆混合物、前脱丙烷塔塔底的C₄～C₆轻烃混合物或混合C₃。

5.如权利要求2～4所述的尾气回收方法，其特征在于：

组合吸收塔顶部工作温度为-85℃～-108℃，工作压力为2.5～3.5MPaG。

6.如权利要求5所述的尾气回收方法，其特征在于：

脱甲烷塔尾气的温度为-30℃～-35℃、压力为2.5MPaG～3.5MPaG。