CN1074936C - 杂醇油的汽提 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了在甲醇设备中从重整炉流出物冷凝液和杂醇油中回收挥发性组分的方法。该杂醇油用蒸汽汽提，以产生由蒸汽和提出的有机组分组成的顶部汽流，该汽流作为原料再循环到重整炉。还公开了具有杂醇油汽提设备的甲醇设备；和用于处理杂醇油和加工冷凝液的联合汽提塔，其中含从加工冷液中汽提出的挥发性气体的蒸汽被用来汽提杂醇油。本发明通过将杂醇油中所含的挥发性有机组分作为原料送到重整设备中进行再循环，提高了产率，同时减少或消除了杂醇油废液。

Description

杂醇油的汽提
本发明涉及甲醇设备，并且特别涉及大幅度减小或消除被焚烧或其它方式处置的杂醇油废物的量。
大家均在努力降低化工产品的生产成本。尤其是将注意力放在降低能耗方面，主要是通过实施热整体综合设计，那就是将放热流体与吸热流体进行广泛地工艺配对。此外，通过采用单元作业如蒸馏、热交换等更高热动力效能的设计也可降低能量的耗用。减少废液的产出也是有利的，从而降低焚烧或其它处理费用，而这些处理正是人们日益关心的环境保护方面所要求的。
在甲醇生产中，主要由含水甲醇或其它易挥发的有机反应副产物组成的杂醇油构成了废液流的主体。大家知道将这种原旧未处理的杂醇油液流通到重整炉原料中进行再循环使用有两种方式，一是直接通到重整炉进口螺旋管上，二是通过进料气体饱和器混进重整炉碳氢气体进料中。但是如果杂醇油中含有固体物如合成甲醇的催化剂颗粒，能破坏重整催化剂的源于甲醇合成并运带过来的腐蚀性组分或其它组分，象上述那样将杂醇油通到重整炉进行再循环就可能破坏重整催化剂。更常用的是将杂醇油废液流作为燃料进行燃烧来加热重整炉。然而，从环境保护角度元发，最近认为杂醇油是不适用焚烧处理的有害物质，潜在地提高了杂醇油处理的花费和处理的复杂性。这样，将甲醇和其它反应副产物从那些杂醇油废液流中进行回收将是十分有益的，不但增加了产品量，同时也消除了废液的排放，满足了环境方面的需要。
本发明涉及用于汽提在甲醇设备中产生的杂醇油的方法和设备，使得杂醇油中的主要成分或所有易挥发的有机组分可以再送到重整炉而得以回收和再循环，并使得做为在废液中处理掉的可挥发有机组分的比例达到最小。按这种方式，合成气体以及随之而来的甲醇的产率都得到了提高，而产出的潜在有害的废液的体积却减少了。
广泛地说，本发明提供了一种甲醇设备，其中将杂醇油的主要部分或所有易挥发的有机组分得到有效的回收并作为合成气体重整炉的进料再循环使用。本甲醇设备具有常规的重整装置，用于使蒸汽和碳氢气体原料反应以生成合成气体；一个热回收段，用于冷却和从合成气体中回收热；一个冷凝分离段，用于从合成气体中回收加工冷凝液；一个合成气体压缩段，用于合成气体的压缩；一个甲醇合成段，用于用压缩的合成气体合成甲醇；和一个蒸馏段，用于精制合成的甲醇，同时排出杂醇油废液。本发明的甲醇设备还包括一个杂醇油汽提塔，用于汽提出杂醇油中的易挥发性有机组分；并且还有一再循环管线，将汽提出的有机组分输送并混到将进入重整设备的碳氢化合物气体原料中。
在一个实施方案中，本发明提供了一种从重整炉排出物的冷凝液中回收易挥发气体以及从甲醇合成副产物中回收易挥发有机组分的方法。作为方法的一个步骤是将含少量主要以溶解和/或冷凝的气体存在的主要为无机组分的加工冷凝液从重整炉排出物中分离出来。做为另一个步骤是将合成的甲醇流出液通过蒸馏分成三部分：高纯度甲醇馏分，杂醇油馏分和底部残留物馏分。加工冷凝液被送到第一汽提段，杂醇油馏分被送到第二汽提段。在第一汽提段用蒸汽将易挥发气体从加工冷凝液中汽提出来，从而产生了富集了易挥发气体的顶部气流和被汽提后的加工冷凝液底部残余物流。杂醇油在第二汽提段被汽提，最好是用来自于第一汽提段的顶部汽流来汽提，从而产生了富含有机物的顶部汽流和第二汽提后的底部残余物流。来自于第二汽提段的顶部汽流被送到重整炉进料中循环使用。在联合汽提塔中最好将第一汽提段设置在第二汽提段下面，汽提塔包括一个液体收集器，设置在第一和第二汽提段之间，它接收来自第二段做为第二汽提后的底部残留物流的液体，并且允许来自第一段的汽流通过它进入第二段。
在优选的实施方案中，本发明提供了甲醇设备中杂醇油和加工冷凝液的联合汽提设备。汽提塔包含一个低位的汽提段，该汽提段包括一个加工冷凝液入口、一个汽提蒸汽入口、以及设置于所述两个入口之间的汽/液接触单元。第一个液体出口一般设在该低位汽提段的下端，以便由此转移走汽提后的冷凝液。汽提塔还包含一个高位的汽提段，该汽提段包括一个杂醇油入口、一个用于接收来自高位汽提段的二第汽提后的底部残留物流的液体收集器、以及设在杂醇油入口和液体收集器之间的汽/液接触单元。汽提塔优选具有：一个第二个液体出口，设在液体收集器上，在流体交换中从此转移走液体；一个通道，优选设在液体收集器上，允许低位汽提段的汽流进入到高位汽提段中；一个汽体出口，优选设于邻近于高位汽提段的顶端，用来回收分别来自杂醇油和加工冷凝液的汽提后含有机组分和易挥发气体的富含有机物的顶端汽流。提供一循环管线将回收的富含有机物的顶端汽流送到重整反应器入口进行循环使用。
上述讨论的从杂醇油中回收的易挥发组分的循环使用，除了环境和经济方面获得效益外，所使用的联合一体化汽提塔与分开使用的杂醇油汽提设备和加工冷凝液汽提设备比较还具有其它方面的优点，那就是节约操作能耗和减少设备费用。
组合用于氨或甲醇合成气体生产的重整炉的操作，本发明的纯化含水液流如加工冷凝液和杂醇油的概念可用于其它含水废流的处理。在更广泛的意义上，本发明提供了一种结合合成气体设备的操作的纯化含水废流的方法，本方法包括下述步骤：将蒸汽和碳氢化合物送到重整段；将含挥发性有机组分的含水废流送到蒸汽汽提塔中；从汽提塔中回收基本无有机物的纯化了的冷凝液流；从汽提塔中回收富含有机物的汽流；并将该富含有机物的汽流导入混合到要输入重整段的进料中。这种含水废液的处理方法还可与加工冷凝液的回收和汽提结合起来。因此，该方法也包括：重整段排出物的回收；冷却回收的排出物形成加工冷凝液；从冷却的排出物中分离出加工冷凝液；和将来自排出物的加工冷凝液送到蒸汽汽提塔中的第一汽提段中，汽提出溶于加工冷凝液中的气体，从而获得富集了溶解气体的顶部汽流和被提纯的加工冷凝液液流。从第一汽提段来的顶部汽流最好被送到第二汽提段，其中它被用做汽源来汽提第二汽提段的含水废液。这种从汽提塔中回收并被导入重整段的富含有机物的汽流含有从加工冷凝物中汽提出来的挥发性气体。这种操作法可应用于各种含水废液，例如甲醇精炼塔中的底部残留物、杂醇油、来自涤气器如放空排气管中的底部残留，从另一加工设备引进的蒸汽冷凝液等等。
图1是本发明的甲醇生产生的一种实施方案方框图，其中表明了结合的杂醇油/加工冷凝液汽提段。
图2是本发明的组合的杂醇油/加工冷凝液汽提塔的工艺流程示意图。
对甲醇催化法产生工艺的改进包括应用了更好的联合一体化的加工冷凝液/杂醇油汽提塔，以汽提和回收废杂醇油中的挥发性有机组分。图1表明了按照本发明一个优选实施方案进行甲醇生产的主要设备流程图。在加压和370℃(700°F)左右的温度条件下，将气状的脱硫碳氢化合物原料通过管线10导入。这种碳氢化合物原料一般是：甲烷或天然气，但也可用其它的碳氢化合物原料。
脱硫的碳氢化合物气体通常与通过管线12送来的蒸汽混合，然后加热到约620℃(1150°F)的重整段14的进口温度。蒸气与原料气的碳原子的摩尔比一般约为3比1。正象本领域人员所熟知的，许多碳氢化合物原料在重整段被分解成H2,CO和CO2，形成甲醇合成气体。重整段14一般在约1.7-2.4MPa(g)(250-350psig)压力和约790℃至约900℃(1450°F-1650°F)温度下操作运行。重整段14中含有常规的催化剂如镍-氧化铝载体催化剂，重整炉一般采用常规法加热，如用火炉的辐射加热室加热。
从重整段14出来的甲醇合成气体被导送到废热回收设备16，在此气体所带的显热和集聚热常常被用于各种热负载的加热，如锅炉给水，粗甲醇的汽化，等等。通过本领域所熟知的方式，经过工艺和辅助液流的传热最好能将合成气体的温度冷却至大约35℃至大约40℃(95-104°F)。
因为来自重整炉14的合成气体含有过量蒸汽，这些蒸汽在加工冷凝液分离段18被冷凝并被除去。分离段18由分离器或其它常规设备组成。在冷凝分离段18回收的加工冷凝液一般含有少量的基本为无机组分的物质，而且大多是冷凝液的或溶解的气体，如氨、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮、等等。为简单明了起见，这些组分在此归结成为挥发性气体。在这些挥发性气体之中，常规浓度为约100-400ppm的氨是最难汽提出来的，理论上需要3或4次汽提才能降低至可接受的浓度如5ppm。加工冷凝液通常通过管线42传送到汽提塔34中，用从管线36送来的蒸汽进行汽提，汽提后纯化了的冷凝液可适当加以利用，如用作为设备供汽的锅炉用水。从加工冷凝液汽提出的挥发性气体通过管线44，并通常和蒸汽一起再通过管线12，输送到重整原料输送线10。
冷却后的甲醇合成气体在常规的压缩段20进行压缩并压缩至适合甲醇合成的压力，一般约6.2至10.3MPa(g)(900-1500psig)。压缩后的甲醇合成气体通常输送到甲醇合成设备22中，在此，在常规的铜催化剂的存在下，在其它适当条件如温度为约210℃至270℃(410°F-520°F)情况下生产出甲醇。
正象本领域大家所熟知的，甲醇的转换是不完合的。从甲醇合成设备22的排出物中含有粗甲醇、比较高分子量的副产品和未反应的甲醇合成气体。一般先冷凝形成的甲醇，未冷凝的甲醇合成气体被用来再循环。一部分未反应的合成气体被送到管线24中作为清洗气流以避免甲烷、氮和其它惰性物质以及过量氢的积聚。在清洗气中的氢可在其它合成反应如氨合成中用作原料或作为燃料。
粗甲醇被送到甲醇纯化段26中，一般通过蒸馏将甲醇合成时形成的杂质除去。精炼的甲醇通过管线28进行回收。主要含有水、极少量甲醇、较多乙醇和链烯碳氢化合物的蒸馏底部残余物通过管线30取出。一些作为甲醇催化反应的副产物形成的杂质一般作为杂醇油馏分通过管线32排走。
在此以前，由主要包括甲醇(约30-40百分重量)和少量乙醇及其它更大分子量化合物等挥发性有机组分的含水混合物组成的杂醇油通常和其它燃料一起被用来燃烧加热重整炉。然而，为减少潜在有害废物的排放，降低处理费用，减轻甲醇生产对环境的影响，业已发现，这些在杂醇油馏分中所含有挥发性有机化合物可以有益地从杂醇油中汽提出来，做为原料送到重整炉中循环使用。
在本方法中，管线32中的杂醇油最好在杂醇油汽提段34进行汽提以获得富含有机物的汽流再循环入重整原料流10中。杂醇油汽提段34最好包括杂醇油汽提塔，在塔中经管线36导入的蒸汽被用来将含水杂醇油中的有机组分汽提出来，从而获得富含有机物的汽流和基本不含有机物的液流。如果需要，基本不含有机物的液流通过管线38从汽提段34移走进行进一步处理或处置。管线38中的基本不含有机物的液流主要是水，其中含约20至100ppm重量的甲醇和约0.1至5ppm重量的乙醇。
为节约经费开支，杂醇油汽提塔最好是与加工冷凝液汽提塔一体化的(见下面讨论的图2)。象前面所提到的，通过管线42也将加工冷凝液输到汽提段34，蒸汽也被实际地用于从加工冷凝液中汽提溶解的气体。这样经过汽提杂醇油和冷凝液的富含有机物的汽流通过管线44转移出去，输入到碳氢化物原料供应管线10中进行再循环，开始甲醇的合成步骤。这样再循环的有机组分同上述的一样，一般与大量的碳氢化合物原料一起被分解为包含甲醇合成气体在内的氢、一氧化碳和二氧化碳。在管线10中的碳氢化合物原料和/或在管线12中的蒸汽原料可以经过调节而维持所需的进料速度和碳/蒸汽摩尔数比。汽提掉挥发性气体的纯化后的加工冷凝液通过管线46从汽提段34中输送出去。正象本领域人员所熟知的那样，这种纯化后的加工冷凝液可在诸如锅炉等当中使用。
参照图2，它是本发明的加工冷凝液/杂醇油结合一体化汽提设备40的一种典型设计，其下部为加工冷凝液汽提段48，上部为杂醇油汽提段50。汽提蒸汽下部的冷凝液汽提段48的下端通过进口52导入。蒸汽和被汽提出来的气体向上通过下部的汽提段48进入位于上部汽提段50下端的进口56，对上部气提段50中的杂醇油进行汽提。含有从杂醇油中汽提出来的有机组分和从加工冷凝液中汽提出来的溶解的气体的蒸汽通过靠近顶部的出口58从上部汽提段50移出。
在联合一体化汽提塔40的操作中，最好使用逆流流动和汽/液接触填抖床。加工冷凝液通过进口60，被输送到下部汽提带段的上端。尽管可选用其它的分布设备，但图中所示是用喷淋嘴64和液体分布盘66来将加工冷凝液分布于设置在下部床68中的填充物上。纯化过的加工冷凝液通过出口70从下部冷凝液汽提段48的下端排出。最好下部的冷凝液汽提段48具有足够的体积来维持下端具有适当的蓄液水平。但是液面最高不能超过蒸汽进口52。下部的床68具有常规的人孔70以备装卸填充物。
液体收集器72最好是设置在上下汽提段48和50之间以便收集来自上部汽提段50的液体。液体收集器72具有通道74，允许来自下部汽提段48的蒸汽和被汽提的气体通过液体收集器72，进入上部汽提段，对杂醇油进行汽提。杂醇油通过进口78被送到上部汽提段50的上端。尽管可以选用其它适合的分布设备，但图中所示的是用喷淋嘴80和液体分布盘82来将杂醇油分布在上部床84的填充物上。汽提走了有机组分的液流通过在液体收集器72上的排放口86从上部汽提段50中排放出去。液体收集器72最好有足够的体积来维持其具有适当的蓄液水平。但是液面的最高点应低于通道74的顶部。上部的床84也有常规的人孔88以用来装卸填充物。
在联合一体化塔中，汽/液接触填床的使用最好使与分布盘的压力差达到最小，同时使气/液接触达到最大。下部和上部的填充床68和84一般包含适当规格大小的填充环。其它设计因素，包括设计压力和温度、上部和下部汽提段48和50的长度和宽度、填充床68和8的长度等将取于决于常规的设计参数，其中包括重整段14的操作压力、杂醇油和加工冷凝液原料的流速和组成，所要求的排放液流组成等等。一般在下部床68中用3或4个理论塔板，上部床84用4或5个理论塔板，每公斤加工冷凝液用大约0.2至0.4公斤蒸汽就可获得足够的汽提效果。汽提塔40操作压力一般与重整段14一致以避免管线44中富含有机物的再循环汽流的压缩或使这种压缩达到最小。汽提塔40的构筑材料最好是不锈钢或不锈钢包埋的碳钢使腐蚀达到最小。
最好用联合一体化的汽提塔40来处理杂醇油和加工冷凝液，但是也可以使用分开的汽提塔(没有图示出来)。在使用分离汽提塔的情况下，蒸汽和加工冷凝液在第一个汽提塔中逆流接触。其顶端汽流可导至第二个汽塔中与杂醇油逆流接触。从第二个汽提塔顶部出来的有机物和蒸汽导入通到管线10中和碳氢化合物原料相混再进行循环。
在本发明的实践中，用通过碳氢化合物的蒸汽重整产生的合成气体的催化反应来生产甲醇。所生产的粗甲醇经过蒸馏成为精制甲醇。形成的废液分二部分，重整阶段的废液叫加工冷凝液，蒸馏阶段的废液叫杂醇油，这二部分废液可以一起通过联合一体化汽提塔处里，尽管取决于催化剂对原料中较高级醇的敏感度，有时可能需要使用顶部一小层的稍微碱化的催化剂来防止由醇引起的起焦化，一般经一体化汽提塔出来的富含有机物的汽流可直接投入到重整段中再循环而不会对重整催化剂造成负面影响。此外，纯化后的加工冷凝液和来自于处理后的杂醇油和基本无有机物的冷凝液可以重新利用、和/或用便利的生物处理法处理和/或由于减少了有机化合物的数量和浓度，不会对环境造成什么负面影响。
本发明的杂醇油处理方法和联合一体化设备通过前面的描述和实例进行了说明。前面的描述应被看作是非限定性的，因为本领域技术人员由此可很容易做出一些改变。所有在所附的权利要求书的范围和精神内的这种变化都包括在本发明范围内。

Claims (2)

1．一种用于甲醇设备中汽提杂醇油和加工冷凝液的联合汽提塔，它包括：
一个低位汽提段，包括：上部加工冷凝液入口、下部汽提蒸汽入口、和设置在两入口间的汽/液接触部件；
一个设在低位汽提段下端用于排放汽提后的加工冷凝液的出口；
一个高位汽提段，包括：上部杂醇油进口、用于接收来自汽提段的液体的下部收集器、和设置于杂醇油入口和液体收集器之间的汽/液接触部件；
一个用于流体交换中从液体收集器排放液体的液体出口；
一个通过所述液体收集器的汽体通道，它可允许来自低位气提段的汽体通到高位汽提段以汽提杂醇油；和
一个邻近高位汽提段顶端的汽体出口，用以回收包含水蒸汽和从加工冷凝液和杂醇油中汽提出的挥发性组分的汽流。
2．权利要求1的汽提塔，还包括将回收的汽流再循环到重整反应器的管线。
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