CN106350107A - 用于处理含氢气和烃类的烃进料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于处理含氢气和烃类的烃进料的方法。本发明涉及用于处理含氢气和包含C1至C4烃类的烃类的烃进料的方法，其包括下列步骤：· 将所述烃进料分离成气相(6)和含烃类的液相(4)；· 使用冷却装置(15)将获自步骤a)的液相(4)冷却至45℃或更低的温度；· 在逆流塔(16)中使冷却的液相(4)与气相(6)进行第一再接触步骤以回收富含氢气的第一气态流出物(17)和第一液体烃流出物(18)；其中，在冷却步骤b)之前，通过在供有获自步骤c)的第一气态流出物和/或第一液体烃流出物的交换器(11)中热交换将获自步骤a)的液相预冷却。

Description

用于处理含氢气和烃类的烃进料的方法
技术领域
本发明涉及处理来自石油或石油化学品的转化或精炼单元的流出物的领域，所述流出物含氢气以及烃类例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、含5至11个碳原子（表示为C5-C11）的烃馏分和通常少量的任选较重质的烃类例如含12至30个碳原子（C12 - C30）或更多个碳原子的烃类。
本发明可以具体地涉及处理来自具有汽油范围馏程的馏分（基本含6至11个碳原子）的催化重整或芳构化的流出物，这可用于提供芳族重整产品、富含氢气的气体和基本包含含三或四个碳原子的烃类（丙烷和/或丙烯和/或丁烷和/或丁烯类和/或丁二烯和它们的混合物）的液化石油气（或“LPG”）。在催化重整流出物中存在C3和C4烃类，这主要与相伴脱氢反应发生的加氢裂化反应相关联。
本发明还可应用于脱氢流出物，例如丁烷或戊烷，或更高级烃类，例如基本包含含10至14个碳原子的烃类的馏分，该烃类的烯烃在下游用于生产直链烷基苯。
根据本发明的方法还可应用于任何烃馏分例如石脑油、汽油、煤油、轻瓦斯油、重瓦斯油、真空馏出物或减压渣油的加氢处理（和/或加氢脱硫和/或加氢脱金属和/或全部或选择性氢化）。更一般来说，本发明可应用于包含氢气、轻质烃类（甲烷和/或乙烷）、C3和C4烃类以及较重质烃类的任何流出物。
背景技术
已知现有技术文件US 4 673 488公开了用于从获自烃进料转化反应的含氢气的反应流出物中回收轻质烃类的方法，其包括：
· 将包含C5 +烃类、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和氢气的部分冷凝的流出物通入气液分离区中，该气液分离区包括至少两个气液分离器且在其中进行至少一个气液再接触步骤；
· 将气液分离区之后获得的流出物分离成富含氢气的气体物流和液体烃物流；
· 以使得回收重质烃物流、塔顶蒸气和塔顶液体的方式，将该液体烃物流通入包括至少一个分馏塔的分馏区中；和
· 将该塔顶蒸气物流的一部分再循环至所述气液分离区。
还已知文件FR 2 873 710，其描述了用于处理包含液体烃相和富含氢气的气相的烃进料的方法，其中：
a) 将该进料分离成液体和气体，
b) 压缩该气体的至少一部分，然后使其与所述液体的至少一部分以使得回收液体和富含氢气的气体的方式接触，
c) 然后分馏获自步骤b)的液体，以至少获得：基本不含LPG和较轻质产物的稳定化的液体、基本包含LPG的轻质液体流出物和至少部分再循环的气态物流，且其中使获自步骤a)或步骤c)的气态物流的至少一种与获自步骤a)或b)的非稳定化的液体逆流接触。然后将该非稳定化的液体过冷至低于其在接触压力下的泡点至少10℃。
对于重整产品（或根据本发明的其它稳定化的液体）而言，术语“稳定化的”表示已蒸馏以消除主要部分的，且通常基本所有的含4个或更少碳原子（C4 -）的化合物的重整产品（或其它液体）。
本发明的一个目的是提供可用于使氢气和C3和C4烃类的回收率最大化的方法，所述氢气和C3和C4烃类可比在精炼厂中仅作为燃料消耗而言更好地被利用，且所述方法从能量观点来看更经济。
发明内容
因此，本发明涉及用于处理烃进料的方法，所述烃进料含氢气和包含C1至C4烃类的烃类，其包括下列步骤：
a) 将所述烃进料分离成气相和含烃类的液相；
b) 使用冷却装置将获自步骤a)的液相冷却至45℃或更低的温度；
c) 在逆流塔中使冷却的液相与气相进行第一再接触步骤以回收富含氢气的第一气态流出物和第一液体烃流出物；
d) 使该液体烃流出物与再循环气体进行第二再接触步骤并分离富含C1和C2烃类的第二气态流出物和第二液体烃流出物；
e) 以使得分离气态塔顶馏分和包含含多于4个碳原子的烃类的液体底部馏分的方式，在分馏塔中分馏获自步骤d)的第二液体烃流出物；
f) 将获自步骤e)的气态塔顶馏分冷凝并分离主要含C3和C4烃类的液相和再循环至步骤d)的气相，
其中，在冷却步骤b)之前，通过在交换器中的热交换将获自步骤a)的液相预冷却，所述交换器供有获自步骤c)的第一气态流出物和/或第一液体烃流出物。
术语“再接触”表示可借助具有吸收能力的液相用于提取包含于气相中的化合物的操作，其通过使这两个相接触。例如，再接触可通过将液相和气相在管线中混合以进行直接接触或在专用再接触装置中进行。
根据本发明的方法有利地利用在再接触塔（或吸收塔）中进行的再接触步骤中产生的气态流出物或液体流出物中包含的千卡（frigories），以在液体烃相经历冷却之前将其预冷却，这意味着可获得用于再接触步骤的所需温度。因此，热集成可用于大幅度减少冷公用工程（cold utilities）的消耗和因此减少该方法的总能量消耗。当必须将液体烃相冷却至10℃或更低的温度时，该热集成更有利；该冷却然后需要使用消耗大量能量的冷却设备。
根据一个实施方案，在冷却步骤b)之前，在供有获自再接触（或吸收）塔的冷的第一气态流出物的交换器中，获自步骤a)的液相经历热交换，并在供有获自该相同再接触塔的冷的第一液体烃流出物的交换器中，获自步骤a)的气相经历热交换。
可替代地，在冷却步骤b)之前，在供有获自再接触塔的冷的液体烃流出物的交换器中，获自步骤a)的液相经历热交换，并在供有获自该再接触塔的冷的气态流出物的交换器中，获自步骤a)的气相经历热交换。
这些实施方案通过有利地使用来自第一气态流出物和液体流出物（获自再接触步骤c)的千卡以预冷却步骤c)中涉及的气相和液相改进所述方法的热集成。
在一个实施方案中，使用冷却装置将获自步骤a)的液相冷却至0℃或更低的温度。
根据另一个实施方案，使用冷却装置将获自步骤a)的气相冷却至0℃或更低的温度，应理解所述用于冷却气相的步骤在所述热交换步骤之后进行，如果存在该热交换步骤。
根据一个优选的实施方案，将富含C1和C2烃类的第二气态流出物的部分或全部再循环至第一再接触步骤的上游。优选地，将第二气态流出物与获自步骤a)的气相在第一再接触步骤的上游混合。将第二气态流出物再循环至第一再接触步骤可特别改进C3和C4化合物以及氢气的回收率。
优选地，步骤d)中进行的分离借助分离罐进行。
第一再接触步骤（步骤c)）通常在-20℃至55℃的温度，优选-10℃至10℃的温度下进行。
第一再接触步骤在1.6至4 MPa的压力下进行。
优选地，第二再接触步骤（步骤d)）在10℃至55℃的温度下进行。优选地，不控制第二再接触步骤的温度，并且其由获自稳定化步骤e)的气相和获自塔中的再接触阶段（步骤c)）的液体在混合后的热力学平衡造成。
优选地，用于逆流再接触的塔包括5至15个理论板。
优选进行本发明的方法以处理作为来自催化重整方法的流出物的烃进料。
附图说明
本发明的进一步特征和优点将从仅以非限制性举例说明的方式给出并参考所附附图的以下说明中变得明显，其中：
· 图1是根据第一实施方案的根据本发明方法的流程图；
· 图2是根据第二实施方案的根据本发明方法的流程图；
· 图3是不根据本发明的方法的流程图，其代表专利FR 2 873 710中所述的特定情况。
类似元件通常由相同的附图标记表示。此外，虚线或框表示任选的元件。
发明详述
通过该方法处理的进料是例如来自催化重整单元的流出物、脱氢流出物例如丁烷或戊烷，或更高级烃类，例如基本包含含10至14个碳原子的烃类的馏分，该烃类的烯烃在下游用于生产直链烷基苯（通常称为LAB）。
根据本发明的方法还可应用于来自任何烃馏分例如石脑油、汽油、煤油、轻瓦斯油、重瓦斯油、真空馏出物或减压渣油的加氢处理单元（加氢脱硫、加氢脱金属、全部或选择性氢化）的流出物。更一般来说，其可应用于包含氢气、轻质烃类（甲烷和/或乙烷）、LPG（丙烷和/或丁烷）和较重质烃类的任何流出物。
优选地，根据本发明的方法可用于处理获自催化重整单元的流出物。
参考图1，将包含含氢气的气相和烃相（包含C1、C2、C3和C4烃类）的烃进料经由管线1送至气液分离装置2，该气液分离装置可以是本领域技术人员已知的气液分离器罐。
分离装置2允许分别从所述装置2的顶部和底部回收气相3和液体烃相4。如图1中所示，可以将主要含有氢气和轻质C1、C2、C3和C4烃类的顶部气态馏分3分成两个物流5和6。物流5作为再循环气体再循环至处于上游的反应单元，例如催化重整单元。使用压缩机7将气体物流6压缩并然后送至冷却系统8。通常将气体6压缩至0.6至1.0 MPa的压力。
将压缩气体6任选与经由管线25供给的再循环气体混合，该再循环气体的来源在下文详述。将所述气体或气体混合物冷却至例如低于55℃的温度。将获自冷却系统8（例如空气或水冷却器）的气体或气体混合物转移至分离器罐以回收气体10，其提纯脱除已通过冷却冷凝的液体烃类。
使用压缩机7将冷却的气体10压缩至通常为1.6至4.0 MPa的压力。
压缩气体10经历在获自气液分离装置2的液体烃相4的存在下进行的低温再接触步骤。如图1中可见，将压缩气体最初使用冷却器（空气或水）12预冷却，然后使用经由如下所述的冷物流所供应的交换器13经历间接热交换。然后可以使用冷却装置（未示出）例如冷冻机（chiller）有利地冷却该气体，以使该气体达到0℃或更低的温度。
根据本发明，液体烃相4在再接触步骤中用作吸附剂液体。因此，最初经由交换器11通过间接热交换将液体烃相4预冷却，所述交换器11供有如下所述冷物流。然后使用冷却装置15将预冷却的液体烃相4冷却至45℃或更低的温度。取决于所需温度，可使用各种类型的冷却设备。例如，当目标温度为20℃至45℃时，使用空气或水冷却器。优选地，当将该液体烃相冷却至20℃或更低的温度，优选至-10℃至20℃的温度时，使用冷冻机。
在可包括筛板或泡罩塔板或任何其它接触板或甚至可填充有结构化或非结构化填充元件（鲍尔环、拉西环等）的再接触（或吸收）塔16中，使气体10和冷却的液体烃相4逆流接触。例如，该塔可具有5至15，优选7至10个理论分离板。再接触由借助冷却的液体烃相吸收存在于气体中的C1至C4烃类构成。通常，取决于在塔中接触的气相和液相的温度，该再接触步骤在-20℃至55℃，优选-10℃至10℃的温度下进行。
将富含氢气的气态流出物经由管线17从通常在1.6至4.0 MPa的压力下运行的再接触塔16取出。
冷的气态流出物用作交换器11的热流体，其如上所述与液体烃相4进行间接热交换。从塔16的底部经由管线18排出的冷的液体流出物也用作热流体，以供给交换器13以预冷却气相10。
使用获自再接触步骤的冷流体意味着可大幅度上减少冷却装置14和15，且特别是冷却装置15的能量消耗，所述冷却装置15是必需的，以冷却液体烃相，以增加其用作再接触液体流体的吸收能力。
当通过该方法处理的烃进料是催化重整流出物时，富含氢气的气体17在任选经过保护床20以吸附存在于气体中的氯气之后经由管线19从处理单元排出。
根据该方法，获自再接触塔16的液体流出物18用作第二再接触步骤中的再接触流体，以改进C3和C4化合物（LPG）的回收率和从该方法中排出甲烷和乙烷，所述第二再接触步骤由使所述液体流出物与经由管线21供应的气态再循环流体接触构成。
如图1中所示，第二再接触步骤通过在管线中混合液体流出物18与再循环气体21而直接接触进行。第二再接触步骤在比第一再接触步骤的温度高的温度下进行，其通常为10℃至55℃。该温度由液体18和蒸气21的吸收之间的热力学平衡造成。优选地，不使用温度控制装置（例如热交换器类型）。
经由管线22将气/液混合物转移至分离器罐23，该分离器罐以使得气态氢气和C1和C2烃类的顶部回收率最大化的方式运行。将该含氢气和C1和C2烃类的气态流出物经由管线24取出，以经由管线25将其全部或部分再循环至该方法。所述含氢气和C1和C2烃类的气态流出物的不再循环的部分经由管线26从该方法排出。该气态流出物可特别用作精炼厂中的燃料气。
例如如图1中所示，将含氢气和C1和C2烃类的气态流出物的全部或一部分作为与获自分离器罐2的压缩气体6的混合物再循环至第一再接触步骤的上游具有改进第一再接触步骤期间的氢气的回收率的有利效果。
现在参考图1，经由分离器罐23的底部回收基本包含含三个或多于三个碳原子的烃类（C3 +）和较少程度的C1和C2烃类的液体流出物27。加热该液体流出物27，然后将其送至稳定化单元，所述稳定化单元以使得回收稳定化的液体烃流出物和主要含C3和C4烃类的馏出物的方式运行。该稳定化单元包括底部配备有循环管线的蒸馏塔28，该循环管线配有包括再沸器（未示出）和用于排出稳定化的液体流出物的管道29的再循环回路。将来自塔28的塔顶气体移入与冷凝系统连接的管道30中，所述冷凝系统包括塔顶气体冷却装置31和回流罐32。在回流罐32中分离的冷凝液体经由管线33排出并分成两个物流，将一个物流经由管线34再循环至塔28，而未再循环的互补物流作为LPG物流经由管线35从该方法排出。未冷凝并潜在包含不可忽略量的C3和C4烃类的从回流罐32的顶部取出的残余气体经由管线21排出，并再循环至该方法，以经历如上所述具有获自再接触塔16的液体流出物18的再接触步骤。
还参考图1，从蒸馏塔28的底部回收的稳定化的液体流出物29有利地用于进料至间接热交换器系统36、37，以在液体流出物27进入蒸馏塔28之前将其预热。该热集成因此可用于减少必须供给再沸器以运行蒸馏塔28的热能。
如图1中所示，在蒸馏塔28的上游提供保护床38是有利的，配置该保护床用于在通过该方法处理的烃进料是催化重整单元流出物的情况下捕捉可能存在于液体流出物27中的任何氯气。
图2展现根据第二实施方案的根据本发明方法的流程图。
第二实施方案与图1的实施方案的不同点在于，一方面，通过供有冷流体（其为获自再接触塔16的液体流出物18）的交换器11中的热交换将液体烃相4预冷却，并且另一方面，使用供有从再接触塔16顶部取出的富含氢气的气态流出物17的交换器13通过间接热交换将压缩气体10预冷却。
这一结构意味着，更易于根据需要和/或预冷却在塔中接触的气相和液相的千卡的可用性，使供应至交换器11和13的气态流出物和液体流出物的流量平衡。
具体实施方式
实施例1
实施例1（对比）举例说明图3中所示的处理方法的功能，其中在气相6和液体烃相4在再接触塔16中进行逆流接触之前，使用两个冷冻机将其冷却至0℃的温度。还应注意，不将在第二再接触步骤中产生的气态流出物24再循环至第一再接触步骤。
经处理的烃进料是获自催化重整的流出物（或重整产品）并具有表1中给出的组成：
表1：重整产品的组成
Kg/h 重整产品
H2 7200
C1 1540
C2 2540
C3 4660
支链C4 2840
直链C4 2860
C5+ 178360
总量Kg/h 200000
最初在分离器罐2中处理所述烃进料，以分离主要含氢气的气相6和含烃类的液相4。
通过具有对于压缩机正确运行而言必要的中间冷却步骤的压缩机7压缩获自分离步骤的气相6，并将其送至具有获自分离步骤的液相4的第一再接触步骤。使用冷却设备14和15将分别具有大约100℃和40℃的最初温度的气相和液相冷却至0℃的温度。冷却的气相和液相在包括9个理论板的在3.1 MPa的压力下运行的再接触塔16中逆流接触。从再接触塔取出富含氢气的气体17和含烃类的液相18。然后，液相18与来自蒸馏塔的回流罐的再循环气相21接触。第二再接触步骤在管线中运行，且在分离器罐23中在1.6 MPa的压力下以使得提供不再循环至第一再接触步骤的气体24和液相27的方式分离混合物。
在分馏塔28（或稳定化塔）中分馏液相27以便回收气态塔顶馏分30和包含含多于4个碳原子的烃类的稳定化的液体底部馏分29。该塔在回流罐的1.6 MPa的压力和43℃的温度下运行。
在回流罐中冷凝气态塔顶馏分30，从其中分离含冷凝的C3-C4烃类（LPG）的液相33和再循环至第二再接触步骤的气相21。
表2记录通过实施例1的方法产生的各种物流产物的回收率。
表2
实施例1（图3）
冷冻机14和15将气相和液体烃相冷却至0℃的消耗 8.5 MW
在气体(17)中源自物流4和6的氢气的回收率 99.3重量%
在液体烃相(33)中源自物流4和6的C3和C4烃类的回收率 82.2重量%
在稳定化的物流(29)中源自物流4和6的C5 +烃类的回收率 99.7重量%
实施例2
实施例2举例说明根据本发明的用于处理烃进料的方法并参考图1做出。其与实施例1的不同点在于获自第二再接触步骤的气体24以其全部再循环，且将压缩气相6经由交换器13通过间接热交换冷却，所述交换器13供有获自再接触塔16的液体流出物18，且将所述液体烃相使用供有获自再接触塔16的气态流出物17的交换器11预冷却，然后使用冷冻机15冷却至0℃的温度。
液相和气相在再接触塔的入口处的温度分别为0℃和40℃。
在实施例1中提到的其它操作条件对于实施例2保持相同。
表3提供通过实施例2的方法产生的各种物流产物的回收率。
表3
实施例2（图1）
冷冻机15将液体烃相冷却至0℃的消耗 2.8 MW
在气体(17)中源自物流4和6的氢气的回收率 100.0重量%
在液体烃相(33)中源自物流4和6的C3和C4烃类的回收率 83.1重量%
在稳定化的物流(29)中源自物流4和6的C5 +烃类的回收率 99.7重量%
实施例3
实施例3基于根据图2的本发明方法。
与图1相比，实施例3的不同点在于，最初使用分别供有液体流出物18和气态流出物17的热交换器通过热交换将液相4和气相10预冷却，然后使用冷冻机14和15冷却以在再接触塔16的入口处达到0℃的温度。
表4提供通过实施例3的方法产生的各种物流产物的回收率。
表4
实施例3（图2）
冷冻机14和15将气相和液体烃相冷却至0℃的消耗 4.2 MW
在气体(17)中源自物流4和6的氢气的回收率 100.0重量%
在液体烃相(33)中源自物流4和6的C3和C4烃类的回收率 83.9重量%
在稳定化的物流(29)中源自物流4和6的C5 +烃类的回收率 99.7重量%
比较实施例1的结果与实施例2和3的结果，可看出，使用获自再接触塔的冷流体预冷却气相和液相可显著减少冷冻机14和15中的能量消耗。该方法还可用于改进液体物流33中的C3和C4烃类的回收程度和物流17中的氢气的回收程度，这特别是通过将第二再接触步骤后回收的流出物的气/液分离之后获得的气体再循环。
实施例2与实施例3的比较显示出省略冷却进入再接触塔的气相的冷却装置的重要性。该实施方案因此可用于限制冷公用工程的消耗，而不对C3和C4烃类的回收率具有显著影响（在C3和C4烃类的回收率方面损失仅0.8重量%）。

Claims (13)

1.用于处理烃进料的方法，所述烃进料含氢气和包含C1至C4烃类的烃类，其包括下列步骤：
a) 将所述烃进料分离成气相(6)和含烃类的液相(4)；
b) 使用冷却装置(15)将获自步骤a)的液相(4)冷却至45℃或更低的温度；
c) 在逆流塔(16)中使冷却的液相(4)与气相(6)进行第一再接触步骤以回收富含氢气的第一气态流出物(17)和第一液体烃流出物(18)；
d) 使第一液体烃流出物(18)与再循环气体(21)进行第二再接触步骤并分离富含C1和C2烃类的第二气态流出物(24)和第二液体烃流出物(27)；
e) 以使得分离气态塔顶馏分(30)和包含含多于4个碳原子的烃类的液体底部馏分(29)的方式，在分馏塔(28)中分馏获自步骤d)的第二液体烃流出物(27)；
f) 将获自步骤e)的气态塔顶馏分(30)冷凝并分离主要含C3和C4烃类的液相(33)和再循环至步骤d)的气相(21)，
其中，在冷却步骤b)之前，通过在交换器(11)中的热交换将获自步骤a)的液相预冷却，所述交换器(11)供有获自步骤c)的第一气态流出物(17)和/或第一液体烃流出物(18)。
2.根据权利要求1的方法，其中在冷却步骤b)之前，获自步骤a)的液相(4)在交换器(11)中经历热交换，所述交换器(11)供有第一气态流出物(17)，且其中获自步骤a)的气相(6)在交换器(13)中经历热交换，所述交换器(13)供有第一液体烃流出物(18)。
3.根据权利要求1的方法，其中在冷却步骤b)之前，获自步骤a)的液相(4)在交换器(11)中经历热交换，所述交换器(11)供有第一液体烃流出物(18)且其中获自步骤a)的气相(6)在交换器(13)中经历热交换，所述交换器(13)供有第一气态流出物(17)。
4.根据前述权利要求任一项的方法，其中使用冷却装置(15)将获自步骤a)的液相(4)冷却至0℃或更低的温度。
5.根据权利要求2或权利要求3的方法，其中使用冷却装置将获自步骤a)的气相冷却至0℃或更低的温度，应理解所述用于冷却气相的步骤在根据权利要求2或权利要求3的热交换步骤之后进行。
6.根据前述权利要求任一项的方法，其中将部分或全部富含C1和C2烃类的第二气态流出物(24)再循环至第一再接触步骤上游。
7.根据权利要求6的方法，其中将第二气态流出物(24)以与获自步骤a)的气相(6)的混合物的形式再循环。
8.根据前述权利要求任一项的方法，其中步骤d)中进行的分离借助分离罐进行。
9.根据前述权利要求任一项的方法，其中第一再接触步骤在-20℃至55℃的温度下进行。
10.根据前述权利要求任一项的方法，其中第一再接触步骤在1.6至4 MPa的压力下进行。
11.根据前述权利要求任一项的方法，其中第二再接触步骤在10℃至55℃的温度下进行。
12.根据前述权利要求任一项的方法，其中塔(16)包括5至15个理论板。
13.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述烃进料是来自催化重整单元的流出物。
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