CN105884567A

CN105884567A - 一种从化工尾气中提取异丁烷异丁烯和富氢气的方法

Info

Publication number: CN105884567A
Application number: CN201410789312.5A
Authority: CN
Inventors: 朱琳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-08-24

Abstract

本发明公开了一种从化工尾气中提取异丁烷异丁烯和富氢气的方法。该方法是将原料气先经过加压冷却，分离出大部分水，再进行脱碳，以避免产品中含有CO₂，然后进一步加压冷却后，大部分异丁烷和异丁烯以液态分离出来，未分离的气体再经脱水，满足深冷液化分离的要求后进入主换热器深冷分离，富氢气以气态从分离器顶部提取出来，在底部得到液态异丁烷和异丁烯。两者分别送至产品储罐。该工艺的主要优点是：通过原料气先加压冷却除水后再脱碳的步骤使CO₂先分离出来，异丁烷和异丁烯产品中不含CO₂；分离出的水中不含异丁烷和异丁烯，产品提取率高；富氢气中氢气含量在98％以上；流程简单，易操作，能耗低。

Description

一种从化工尾气中提取异丁烷异丁烯和富氢气的方法

技术领域

本发明涉及本发明属于气体分离工艺领域，具体涉及一种以化工尾气为原料，提取异丁烷、异丁烯和富氢气的方法。

背景技术

异丁烷、异丁烯主要来源于炼厂催化裂解和乙烯副产C4馏分。异丁烷的化工利用主要有四种途径：烷基化用于生产烷基化汽油；脱氢制取异丁烯；蒸汽裂解生产乙烯丙烯等；异丁烷和丙烯共氧化法生产环氧丙烷联产叔丁醇。目前国内异丁烷绝大部分直接用作民用燃料，其余少量用于烷基化生产烷基化汽油和用作冰箱冷柜的制冷剂，我国对异丁烷的利用还处于初级阶段。异丁烯是一种重要的有机化工原料，主要用于制备甲基叔丁基醚(MTBE)、丁基橡胶、异戊橡胶、聚异丁烯。另外，它也可用来合成甲基丙烯酸甲酯(MMA)、异戊二烯、1，4-丁二醇、叔丁胺、叔丁酚、ABS树脂等各种有机原料和精细化学品。在传统工艺中，异丁烯的主要来源是石脑油蒸汽裂解制乙烯装置的副产C4馏分、炼厂流化催化裂化(FCC)装置的副产C4馏分和Halcon法环氧丙烷合成中的副产物叔丁醇(TAB)。随着异丁烯下游产品的开发利用，异丁烯需求量迅速增加，全球性异丁烯资源不足的矛盾日益突出，传统来源的异丁烯已不能满足需求。因此，扩大异丁烯的来源，增加异丁烯的产量，已成为全球石油化工发展的当务之急。

化工尾气是来源于石化工业中的副产品，其主要包含异丁烷、异丁烯、氢气，以及少量的甲烷、丙烷、丙烯，杂质主要是水和CO₂。

异丁烷脱氢制异丁烯是国外利用异丁烷资源的主要途径之一，全世界由异丁烷生产的异丁烯总量每年达到300万吨，美国由异丁烯脱氢生产的异丁烯就达到200多万吨。而我国催化裂化石油气中的异丁烷绝大部分作为民用液化石油气燃料，而其他用途的用量不到总量的5％，对异丁烷的使用还处在初级阶段，新的用途还有待开发。从化工尾气中分离出异丁烷和异丁烯可为异丁烷脱氢提供高质量的原料气，促进该工艺的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种以化工尾气为原料，提取异丁烷异丁烯和富氢气的新工艺。该工艺的主要特点是异丁烷和异丁烯产品中不含CO₂；分离出的水中不含异丁烷和异丁烯，产品提取率高；富氢气中氢气含量在98％以上；流程简单，易操作，能耗低。

为实现上述目的，本发明的基本工艺路线如下：

原料气先经过加压冷却，分离出大部分水，再进行脱碳，避免产品中含有CO₂，然后进一步加压冷却后，大部分异丁烷和异丁烯以液态分离出来，未分离的气体再经脱水，满足深冷液化分离的要求后进入换热器深冷分离，富氢气以气态形式从分离器顶部提取出来，在底部得到液态异丁烷和异丁烯。

本发明从化工尾气中提取异丁烷异丁烯和富氢气的方法，包括下述步骤：

1)将原料气进行压缩冷却后，进行第一次气液分离，气液分离条件为在35～50℃，0.5～1.0MPa，得到液相和气相；弃液相；

2)将步骤1)中获得的气相脱除CO₂；

3)将步骤2)获得的脱碳后的气相压缩冷却后，进行第二次气液分离，气液分离条件为在35～50℃，3.0～5.0MPa；分离后得到气相和液相；收集液相；

4)将步骤3)中分离得到的气相进行干燥，使其露点温度≤-65℃；

5)将步骤4)干燥后的气体深冷至-50～-80℃后，进行第三次气液分离，收集液相和气相；

上述步骤3)中第二级气液分离和步骤5)第三级气液分离的液相为含异丁烷和异丁烯的液体；步骤5)中第三级气液分离得到的气相为富氢气。

上述方法中，所述步骤2)中，脱碳采用MDEA或MEA作为吸附剂，压力为0.5～1.0MP。

上述方法中，所述步骤4)中，所述干燥是用分子筛吸附剂，在压力为3.0～5.0MPa的条件下吸附干燥。

上述方法中，步骤5)中，深冷的步骤采用板翅换热器；第三次气液分离的压力为3.0～5.0MPa。

所述方法中，包括将步骤5)得到的液相和富氢气返回冷却用换热系统进行复温，同时为冷却提供冷量。

上述化工尾气来源于石化工业中的副产品，其主要包含异丁烷、异丁烯、氢气，以及少量的甲烷、丙烷、丙烯，杂质主要是水和CO₂。

基于上述设计，发明的方法，在步骤1)中，第一级气液分离得到的液相为不含异丁烷和异丁烯的水，气相中含水量降至2％(m％)以下。步骤2)中脱碳步骤使CO₂完全脱除，即使后续气相和液相中不含有CO₂。步骤3)中第二级气液分离的参数条件设计，获得的液相中大部分为异丁烷和异丁烯，液相中不含CO₂，未分离的气相中氢气组分占70％(v％)以上，异丁烷和异丁烯总含量在15％(v％)以下。步骤5)中第三级分离得到的液相为异丁烷和异丁烯，气相为富氢气。该工艺的主要优点是：通过原料气先加压冷却除水后再脱碳的步骤使CO₂先分离出来，使后续的气液分离获得的液相异丁烷和异丁烯产品中不含CO₂；并且，分离出的水中不含异丁烷和异丁烯，产品提取率高；富氢气中氢气含量在98％以上；另外，本发明的方法流程简单，易操作，可以充分利用方法中产生的冷量，具有能耗低的优点。

附图说明

图1为实施例1所示方法的流程示意图。

图2为实施例2所示方法的流程示意图。

具体实施方式

下述实施例中所述的方法，如无特别说明，均为常规方法。

实施例1、从化工尾气中提取异丁烷异丁烯和富氢气

原料气主要成分为异丁烷41％(m％)，异丁烯24％(m％)，水31％(m％)，还含有少量CH4、C2H6、C3H8、H₂和CO₂。如图1所示，本实施例的方法如下所述：

1)第一级气液分离：原料气经压缩冷却后温度为40℃，压力为0.5MPa，进入原料气第一级气液分离罐，进行气液分离得到液相和气相，原料气中水以液态分离出系统，经检测，水中不含异丁烷和异丁烯，气相中水含量为1.5％(m％)。

2)脱碳：步骤1)气液分离产生的气相随后进入脱碳工序，在以MDEA(N-甲基二乙醇胺)为吸附剂，压力为0.5-1.0MPa温度为30-50℃的条件下脱碳，将CO₂完全脱除。脱碳主要步骤是：原料气从底部进入脱碳塔，与脱碳贫液逆向流动，脱碳后气体从塔顶引出，经降温除水后进入后续工序；吸收了CO₂的脱碳富液升温后在再生塔内汽提再生，再生后的贫液经冷却换热后循环使用。

3)第二级气液分离：脱碳后的气相经过两级压缩冷却后温度为40℃，压力为3.2MPa，进入原料气第二级气液分离罐进行第二级气液分离，得到气相和液相，经检测，分离出的液相主要成分为异丁烷(56％)(v％)和异丁烯(37％)(v％)，同时含少量水，送至产品储罐；气相中氢气含量为82.5％(v％)，同时含少量未液化的异丁烷和异丁烯。

4)干燥：第二级气液分离的气相随后进入干燥塔将残余水分完全脱除(露点温度≤-65℃)，操作压力为3.2MPa。

5)深冷分离：干燥后的原料气进入板翅换热器进行深冷液化，温度降至-62℃后出换热器，进入原料气第三级气液分离罐，罐顶得到纯度98.4％(v％)的富氢气(气相)，罐底得到异丁烷和异丁烯的液态混合物(液相)，其中异丁烷含量为34％，异丁烯含量为61％，此外还含有少量氢气、甲烷、乙烷和丙烷。罐顶产品(气相)与罐底产品(液相)分别返回换热器复温，同时为上述冷却步骤提供冷量。复温后的富氢气送至气柜储存，异丁烷和异丁烯送至储罐。

实施例2、从化工尾气中提取异丁烷异丁烯和富氢气

实施例2与实施例1的不同之处在于：

原料气主要成分为异丁烷44％(m％)，异丁烯17％(m％)，水37％(m％)，还含有少量H₂、CO₂。原料气先经冷却后温度由97℃降至40℃，然后进入预分离器(气液分离器)进行气液分离，将含水量降至4％(m％)，随后再经压缩冷却后进入原料气一级分离罐。该工艺流程示意图如图2所示。

本实施例中，经过第二级气液分离得到的液相分离出的液相主要成分为异丁烷和异丁烯，同时含少量水，送至产品储罐。

第三级气液分离罐，罐顶得到纯度96％的富氢气，罐底得到异丁烷和异丁烯的液态混合物，此外还含有少量氢气、甲烷、乙烷和丙烷。

Claims

1.一种从化工尾气中提取异丁烷异丁烯和富氢气的方法，包括下述步骤：

2)将步骤1)中获得的气相进行脱碳，脱除气相中的CO₂；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，脱碳采用MDEA或MEA作为吸附剂，压力为0.5～1.0MP。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤4)中，所述干燥采用分子筛吸附剂，在压力为3.0～5.0MPa的条件下吸附干燥。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述分子筛吸附剂为3A、4A或13X。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中，深冷的步骤采用板翅换热器。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中，第三次气液分离的压力为3.0-5.0Mpa。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述气液分离得到的液相为不含异丁烷和异丁烯的水，气相中含水量降至2％以下，所述百分含量为重量百分含量。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中还包括将原料气在压缩冷却前，冷却，进行气液分离除水的步骤，气液分离条件是原料气水冷至30-50℃。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其特征在于：所述方法中，包括将步骤5)得到的液相和富氢气返回冷却用换热系统进行复温，同时为冷却提供冷量。

10.如权利要求1-9中任意一项所述的方法，其特征在于：所述化工尾气来源于石化工业中的副产品，其主要包含异丁烷、异丁烯、氢气，以及少量的甲烷、丙烷、丙烯，杂质主要是水和CO₂。