CN108276236B - 一种增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，包括：a、将石脑油、饱和液化气经预热后裂解；b、所得裂解气冷却后，将其与费托合成油品加工干气一并压缩，得到工艺气；c、将高温和低温费托合成尾气进行水洗、胺洗后与工艺气合并，碱洗和气液分离后得到气相尾气和液相尾气；d、气相尾气中分离出液相C2s+组分并将其再分离，所得纯C2’s气相经加氢及精馏；e、液相尾气进入汽提塔，所得气相产物返回步骤b中压缩，碳三及以上重组分和液相C3s+组分经冷却后，与不饱和液化气一并分离，得到纯C3’s液相和C4s+组分；f、纯C3’s液相经过加氢及精馏。本发明在较少设备投资条件下，得到尽可能多的乙烯、丙烯产品。

Description

一种增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法
技术领域
本发明涉及煤化工轻烃回收领域，更具体地，涉及一种增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法。
背景技术
中国的煤炭资源十分丰富，煤化工是我国的一个新兴战略领域，发展刚刚起步，方兴未艾。在煤制油的间接液化工艺中，一套100万吨/年低温费托合成装置产生的合成尾气超过40吨/小时，而一套100万吨/年高温费托(FT)合成装置产生的合成尾气更是接近55吨/小时，其中C2’s及以上轻烃组分占总气体体积的11～22％(重量占30～62％)，含量可观；FT合成后续的油品加工装置产生的石脑油、液化气和干气更是主要为直链烷烃类成分，如进行有效的回收利用，经济价值显著。
FT合成尾气除含有少量的含氧有机化合物和一定量的CO2外，还含有非常高摩尔浓度的H2、N2、CO、Ar和CH4等低沸点组分。FT合成尾气直接深冷分离技术，流程简捷，可以脱除这些有害杂质，分离出低沸点组分，回收其中的有用成分，使乙烯和丙烯达到聚合级，液态甲烷达到LNG(即液化天然气)标准，并副产粗氢(送PSA精制)、甲烷尾气(泡点气BOG)、乙烷、丙烷、混合C4’s和粗汽油等。
但这一方法只能将FT合成尾气、油品加工含不饱和烃的LPG等进行直接分离，回收乙烯和丙烯等，其中的直链烷烃组分(如乙烷、丙烷、正丁烷等)没有充分利用，附加值不高；而且油品加工过程中产生的石脑油、饱和LPG和干气等也无法深加工利用。这限制了乙烯和丙烯的产量，限制了下游化工深加工产品的规模，进而影响了整个煤化工产值的提升。
发明内容
本发明的目的是针对油品加工过程中产生的石脑油、饱和液化气和干气等无法深加工利用的问题，提供一种增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，通过多种工艺技术相结合，在较少设备投资条件下，充分利用乙烷、丙烷和正丁烷等直链烷烃组分得到尽可能多的乙烯、丙烯产品。
为了实现上述目的，本发明提供一种增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，该方法包括如下步骤：
a、将费托合成油品加工过程中产生的石脑油、饱和液化气以及费托合成尾气和裂解气深冷分离所得的乙烷、丙烷、正丁烷经预热后进行裂解，得到裂解气；
b、将所述裂解气进行冷却处理后，将其与费托合成油品加工和后续分离过程产生的干气一并引入压缩工段中，进行压缩处理，得到工艺气；
c、将含有N2、Ar、CO、CO2、H2、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和汽油等组分的高温费托合成尾气和低温费托合成尾气进行脱氧化物和酸性气处理后，与步骤b中得到的工艺气合并，并经碱洗、进一步压缩处理、冷却和气液分离，得到气相尾气和液相尾气；
d、步骤c中得到的所述气相尾气经干燥后进入深冷分离系统、LNG系统和脱甲烷塔，得到粗氢、液态甲烷、泡点气以及液相C2s+组分；将所述液相C2s+组分进行碳二、碳三分离，得到纯C2’s气相和液相C3s+组分；所述纯C2’s气相经加氢、洗涤、干燥及精馏后，得到聚合级乙烯产品和乙烷，所述乙烷返回步骤a进行循环裂解；
e、步骤c中得到的所述液相尾气进入汽提塔，塔顶得到气相产物，塔釜得到碳三及以上重组分；所述气相产物返回步骤b中的压缩工段，所述碳三及以上重组分和步骤d所得的液相C3s+组分经冷却后，与油品加工装置产生的不饱和液化气一并进行碳三、碳四分离，得到纯C3’s液相和C4s+组分；
f、步骤e中得到的所述纯C3’s液相经过加氢、干燥以及精馏后，得到聚合级丙烯产品和丙烷，所述丙烷返回步骤a进行循环裂解；所述C4s+组分进入脱丁烷塔，得到混合碳四和化工轻油；所述混合碳四进入碳四后加工单元，得到碳四后加工产品和正丁烷，所述正丁烷返回步骤a进行循环裂解；或者所述混合碳四和化工轻油送回步骤a中，进行循环裂解。
根据本发明提供的方法，优选地，步骤a中所述裂解在蒸汽裂解炉单元中进行，所述蒸汽裂解炉单元包含液相蒸汽裂解炉和气相蒸汽裂解炉。
进一步优选地，步骤a中，费托合成油品加工过程中产生的石脑油经原料预热系统进行过热处理后，进入液相蒸汽裂解炉进行裂解；费托合成油品加工过程中产生的饱和液化气，经原料预热系统进行加热汽化和过热处理后，进入气相蒸汽裂解炉进行裂解。
步骤a中，蒸汽裂解炉进行的裂解工艺可采用国内中石化CBL北方炉裂解技术或其它等效蒸汽裂解乙烯技术。石脑油原料的预热，饱和LPG、正丁烷和循环丙烷的汽化与过热以及循环乙烷的过热过程中，使用的加热介质主要为急冷水，不足部分由低压蒸汽补充。蒸汽裂解炉所需要的燃料来自深冷分离和LNG系统所产的燃料气，裂解所需要的稀释蒸汽来自急冷工段。裂解所得到的产物为裂解气，含有H2、CO、CO2、H2S以及从甲烷至裂解重油等各种烃类物质，经两级废热锅炉回收热量后可副产超高压蒸汽。
根据本发明提供的方法，优选地，步骤b中所述冷却处理包括：所述裂解气先经两级废锅回收热量，再经第三级换热，发生蒸汽稀释后直接进入急冷水塔；将油水分离冷凝下来的少量裂解重油经汽提后得到重油产品，并将其冷却外送贮罐或送回油品加工装置。
步骤b中，由于裂解气中重组分含量较少，急冷工段可以只设急冷水塔，裂解气经第三级换热直接用于发生稀释蒸汽，然后进入急冷水塔。急冷水塔下设油水分离器，急冷水先用于工艺加热，再经冷却水冷却后返回急冷水塔作为冷却介质循环使用；部分急冷水经过精制后作为工艺水，用于发生稀释蒸汽返回裂解炉循环使用；分离出来的少量裂解重油，经重油汽提塔汽提后，返回上游油品加工装置回收，或作为重油产品冷却外送。
根据本发明提供的方法，优选地，步骤c中所述脱氧化物和酸性气处理包括：水洗和胺洗，高温费托合成尾气和低温费托合成尾气经水洗脱除含氧化合物，经胺洗脱除大部分二氧化碳和硫化氢后，与步骤b中得到的工艺气汇合，一并进行碱洗除去剩余的二氧化碳。
根据本发明提供的方法，优选地，步骤b和步骤c中所述压缩处理为六段离心式压缩；其中，步骤b中的压缩处理为前四段压缩，步骤c中的压缩处理为后五段～六段压缩，在四段和五段压缩之间设置碱洗塔，压缩段间的凝液依次前返，最终由急冷水塔进行回收。
进一步优选地，步骤b和步骤c中所述压缩处理采用同一压缩机组，或者分别采用两台压缩机组。若裂解气量比FT合成尾气量小很多，则可将步骤b和步骤c中所述压缩处理分为两台压缩机组。
步骤d中，深冷分离系统、LNG系统和脱甲烷塔之间的具体工艺过程为：步骤c中得到的所述气相尾气经干燥后，按照其组分沸点由低到高的次序进行深冷顺序分离，即先分离粗氢、然后分出甲烷、再分离C2s，通过LNG系统将提供冷量后汽化并复热到常温的粗甲烷再压缩重新液化，制取LNG产品，副产的BOG作燃料气。深冷分离系统和脱甲烷塔分离出的气相全部进入尾气膨胀机，以最大限度地获得冷量。
根据本发明提供的方法，优选地，步骤e中所述汽提塔塔顶的气相产物，返回步骤b所述压缩处理的压缩机三段入口。
根据本发明提供的方法，优选地，步骤d中乙烷返回步骤a进行循环裂解的步骤包括：所述乙烷由循环乙烷汽化器回收冷量汽化后，经原料预热系统进行过热处理，返回蒸汽裂解炉单元进行循环裂解；
步骤e中所述丙烷返回步骤a进行循环裂解的步骤包括：所述丙烷经原料预热系统汽化并经原料预热系统进行过热处理后，返回蒸汽裂解炉单元进行循环裂解；
步骤g中所述正丁烷返回步骤a进行循环裂解的步骤包括：所述正丁烷经原料预热系统汽化并经原料预热系统进行过热处理后，返回蒸汽裂解炉单元进行循环裂解。
根据本发明提供的方法，优选地，步骤b中所述工艺气的温度为35～42℃，压力为1.7～1.8兆帕；步骤c中所述气相尾气和液相尾气的温度为14～17℃，压力为3.6～3.9兆帕。
本发明的技术方案带来的有益效果在于：
本发明提供的方法能够对H2、N2、CO、Ar和CH4等低沸点组分含量很高的费托合成尾气进行成功分离，脱除有害杂质，最大限度地回收了烃类组分；可使乙烯与丙烯达到聚合级，液态甲烷达到LNG标准，并副产粗氢(送PSA精制)、甲烷尾气(即泡点气BOG用作乙烯裂解炉的燃料气)、混合C4’s、化工轻油和裂解重油；可使粗氢中的H2收率≥99.9％，乙烯收率≥99.7％，丙烯收率≥98.8％，其它重烃的收率几乎为100％。
同时，通过增加蒸汽裂解炉及相应工段，还可充分利用费托合成油品加工过程中产生的石脑油、液化气LPG和干气，并将分离出的乙烷、丙烷、正丁烷等循环裂解，以增产乙烯和丙烯等。同FT合成尾气直接深冷分离相比，在投资增幅相对较少的情况下，可使乙烯、丙烯等高附加值产品成倍增加。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了现有的费托合成尾气直接深冷分离流程的示意图。
图2示出了本发明所述方法的流程示意图。
上述图中标号说明如下：
1-油品加工石脑油；2-油品加工饱和液化气(LPG)；3-原料预热系统；4-蒸汽裂解炉单元；5-稀释蒸汽发生器；6-急冷水塔；7-重油汽提塔；8-裂解重油；9-工艺气/费托尾气压缩机1～4段；10-油品加工干气；11-深冷分离下游尾气；12-低温费托合成尾气；13-高温费托合成尾气；14-水洗塔；15-胺洗塔；16-工艺气/费托尾气压缩机四段排出罐；17-碱洗塔进料加热器；18-碱洗塔；19-碱洗塔顶冷却器；20-工艺气/费托尾气压缩机五段吸入罐；21-费托尾气增压机；22-工艺气/费托尾气压缩机5～6段；23-压缩出口冷却器；24-干燥器进料深冷器；25-干燥器进料分离罐；26-费托尾气气相干燥器；27-费托尾气液相干燥器；28-费托尾气液相过冷器；29-液相尾气汽提塔；30-烃液冷却器；31-深冷分离系统；32-脱甲烷塔；33-尾气膨胀机；34-粗氢；35-LNG系统；36-泡点气(BOG)；37-液态甲烷(LNG)；38-脱乙烷塔；39-碳二加氢、绿油洗涤和干燥单元；40-脱乙烷塔釜液冷却器；41-乙烯精馏塔；42-聚合级乙烯产品；43-乙烷；44-循环乙烷汽化器；45-不饱和LPG；46-脱丙烷塔；47-碳三加氢与干燥装置；48-丙烯精馏塔；49-聚合级丙烯产品；50-丙烷；51-脱丁烷塔；52-混合碳四；53-化工轻油；54-碳四后加工单元；55-碳四后加工产品；56-正丁烷。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
实施例
一种增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，如图2所示，具体包括如下步骤：
a、将费托合成油品加工装置产生的油品加工石脑油1、油品加工饱和液化气2，与本发明方法中下游分离出的乙烷43、丙烷50和正丁烷56一起进入原料预热系统3，分别用急冷水或低压蒸汽进行原料预热、汽化或过热，然后送入蒸汽裂解炉单元4进行蒸汽裂解，得到的裂解气经两级废热锅炉急冷，回收余热产生超高压蒸汽。
费托合成油品加工过程中产生的油品加工石脑油1经原料预热系统3进行过热处理后，进入液相蒸汽裂解炉进行裂解；费托合成油品加工过程中产生的油品加工饱和液化气2，经原料预热系统3进行加热汽化和过热处理后，进入气相蒸汽裂解炉进行裂解。
b、自废锅炉出口的裂解气引入急冷工段后，经稀释蒸汽发生器5直接用于发生稀释蒸汽，再进入急冷水塔6。急冷水塔6下部设有油水分离器，急冷水首先用作装置工艺用户的加热，以回收余热，然后经进一步冷却后，返回急冷水塔6作冷却介质；部分急冷水经精制后，用于发生稀释蒸汽，返回裂解炉循环使用；急冷水塔6分离出来的少量裂解重烃，经重油汽提塔7汽提后，塔釜的裂解重油8返回上游油品加工装置回收；
将急冷水塔6塔顶为40℃左右的工艺气引入压缩工段，费托合成油品加工和后续分离过程中产生的油品加工干气10或深冷分离下游尾气11，也引入压缩工段合适的位置一并回收，经工艺气/费托尾气压缩机1～4段9的压缩后，可得到约40℃和1.70～1.80兆帕的工艺气。
c、低温费托合成尾气12和高温费托合成尾气13经水洗塔14洗涤脱除含氧化合物，再经胺洗塔15处理脱除大部分二氧化碳和硫化氢，然后与步骤b得到的工艺气一起进入工艺气/费托尾气压缩机四段排出罐16；分离出凝液以后，汇合的费托尾气经碱洗塔进料加热器17过热，进入碱洗塔18脱除剩余的二氧化碳。不含酸性气体的费托尾气，经碱洗塔顶冷却器19降温和工艺气/费托尾气压缩机五段吸入罐20分液后，由工艺气/费托尾气压缩机5～6段22继续升压至约3.6～3.9兆帕，再由压缩出口冷却器23和干燥器进料深冷器24冷至14～17℃，进入干燥器进料分离罐25进行气/液分离，得到气相尾气和液相尾气。
d、步骤c中得到的所述气相尾气进入费托尾气气相干燥器26进行干燥；干燥后的气相尾气送入下游深冷分离系统31和LNG系统35，经裂解气激冷、脱甲烷塔32、尾气膨胀机33进行氢/甲烷分离和甲烷液化等处理后，可得到粗氢34、泡点气36、液态甲烷37和液相C2s+组分。其中，粗氢34可送PSA单元进一步精制，液态甲烷37可达到LNG标准，泡点气36可用做裂解炉的燃料，脱甲烷塔32塔釜分离出的液相C2s+组分送下游脱乙烷塔38作进料，C2s+组分首先在脱乙烷塔38中进行碳二、碳三分离，得到纯C2’s气相和液相C3s+组分；釜液所得液相C3s+组分送热区处理，塔顶的气相纯C2’s组分，经碳二加氢、绿油洗涤和干燥单元39后，进入乙烯精馏塔41精馏，可得到聚合级乙烯产品42和乙烷43。乙烷43由循环乙烷汽化器44回收冷量汽化后，经原料预热系统3过热，返回蒸汽裂解炉单元4循环裂解，以增产乙烯。
e、步骤c中得到的所述液相尾气送液相尾气汽提塔29，塔顶得到气相产物，塔釜得到碳三及以上重组分；汽提出的气相产物返回步骤b中的工艺气/费托尾气压缩机1～4段9的三段入口回收，液相尾气汽提塔29塔釜所得碳三及以上的重组分经烃液冷却器30冷却后和步骤d所得的液相C3s+组分经脱乙烷塔釜液冷却器40冷却后，与油品加工装置产生的不饱和LPG45一起进入脱丙烷塔46，进行碳三、碳四分离，得到纯C3’s液相和C4s+组分。
f、步骤e中得到的所述纯C3’s液相经碳三加氢和干燥装置47后，送入丙烯精馏塔48精馏分离，可得到聚合级丙烯产品49和丙烷50。脱丙烷塔46釜液所得碳四及以上的重组分，进入脱丁烷塔51，可得混合碳四52和化工轻油53(粗汽油)。混合碳四52经碳四后加工单元54(如丁二烯抽提或选择加氢、烷基化等)进一步处理后，可得碳四后加工产品55和正丁烷56。丙烷50和正丁烷56经原料预热系统3汽化并过热后，返回蒸汽裂解炉单元4循环裂解，以增产烯烃。
该实施例中，所得乙烯42与丙烯49达到聚合级，液态甲烷37达到LNG标准；粗氢34中的H2收率≥99.9％，乙烯收率≥99.7％，丙烯收率≥99.8％，其它重烃的收率几乎为100％，收率都非常之高，几乎达到了极限。增加的原料预热系统3、蒸汽裂解炉单元4、急冷和压缩等各工段，与直接深冷分离相比较，规模较小，设备投资增幅相对较小，但却能充分利用了费托合成尾气中分离出来的乙烷43和丙烷50、油品加工干气10、油品加工饱和液化气2和富含饱和链烷烃的油品加工石脑油1，使高附加值的乙烯42和丙烯49产品成倍增加。
如一套200万吨/年低温费托合成+200万吨/年高温托合成的煤制油项目，费托合成尾气直接深冷分离，只得到聚合级乙烯、丙烯10.1与21.9万吨/年，采用本发明的方法后，可得聚合级乙烯、丙烯分别约30.7和35.4万吨/年，总产量增加一倍多，但投资增幅仅约50％。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，其特征在于包括如下步骤：
a、将费托合成油品加工过程中产生的石脑油、饱和液化气以及费托合成尾气和裂解气深冷分离所得的乙烷、丙烷、正丁烷经预热后进行裂解，得到裂解气；
b、将所述裂解气进行冷却处理后，将其与费托合成油品加工和后续分离过程产生的干气一并引入压缩工段中，进行压缩处理，得到工艺气；
c、将高温费托合成尾气和低温费托合成尾气进行脱氧化物和酸性气处理后，与步骤b中得到的工艺气合并，并经碱洗、进一步压缩处理、冷却和气液分离，得到气相尾气和液相尾气；
d、步骤c中得到的所述气相尾气经干燥后进入深冷分离系统、LNG系统和脱甲烷塔，得到粗氢、液态甲烷、泡点气以及液相C2s+组分；将所述液相C2s+组分进行碳二、碳三分离，得到纯C2’s气相和液相C3s+组分；所述纯C2’s气相经加氢、洗涤、干燥及精馏后，得到聚合级乙烯产品和乙烷，所述乙烷返回步骤a进行循环裂解；
e、步骤c中得到的所述液相尾气进入汽提塔，塔顶得到气相产物，塔釜得到碳三及以上重组分；所述气相产物返回步骤b中的压缩工段，所述碳三及以上重组分和步骤d所得的液相C3s+组分经冷却后，与油品加工装置产生的不饱和液化气一并进行碳三、碳四分离，得到纯C3’s液相和C4s+组分；
f、步骤e中得到的所述纯C3’s液相经过加氢、干燥以及精馏后，得到聚合级丙烯产品和丙烷，所述丙烷返回步骤a进行循环裂解；所述C4s+组分进入脱丁烷塔，得到混合碳四和化工轻油；所述混合碳四进入碳四后加工单元，得到碳四后加工产品和正丁烷，所述正丁烷返回步骤a进行循环裂解；或者所述混合碳四和化工轻油送回步骤a中，进行循环裂解。
2.根据权利要求1所述的增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，其中，步骤a中所述裂解在蒸汽裂解炉单元中进行，所述蒸汽裂解炉单元包含液相蒸汽裂解炉和气相蒸汽裂解炉。
3.根据权利要求1所述的增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，其中，步骤b中所述冷却处理包括：所述裂解气先经两级废锅回收热量，再经第三级换热，发生蒸汽稀释后直接进入急冷水塔；将油水分离冷凝下来的裂解重油经汽提后得到重油产品。
4.根据权利要求1所述的增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，其中，步骤c中所述脱氧化物和酸性气处理包括：水洗和胺洗，高温费托合成尾气和低温费托合成尾气经水洗脱除含氧化合物，经胺洗脱除大部分二氧化碳和硫化氢后，与步骤b中得到的工艺气汇合，一并进行碱洗除去剩余的二氧化碳。
5.根据权利要求1所述的增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，其中，步骤b和步骤c中所述压缩处理为六段离心式压缩；其中，步骤b中的压缩处理为前四段压缩，步骤c中的压缩处理为后五段～六段压缩，在四段和五段压缩之间设置碱洗塔，压缩段间的凝液依次前返，最终由急冷水塔进行回收。
6.根据权利要求5所述的增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，其中，步骤b和步骤c中所述压缩处理采用同一压缩机组，或者分别采用两台压缩机组。
7.根据权利要求5所述的增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，其中，步骤e中所述汽提塔塔顶的气相产物，返回步骤b所述压缩处理的压缩机三段入口。
8.根据权利要求2所述的增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，其中，
步骤a中，所述费托合成油品加工过程中产生的石脑油经原料预热系统进行过热处理后，进入液相蒸汽裂解炉进行裂解；
步骤a中，费托合成油品加工过程中产生的饱和液化气，经原料预热系统进行加热汽化和过热处理后，进入气相蒸汽裂解炉进行裂解。
9.根据权利要求2所述的增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，其中，
步骤d中乙烷返回步骤a进行循环裂解的步骤包括：所述乙烷由循环乙烷汽化器回收冷量汽化后，经原料预热系统进行过热处理，返回蒸汽裂解炉单元进行循环裂解；
步骤e中所述丙烷返回步骤a进行循环裂解的步骤包括：所述丙烷经原料预热系统汽化并经原料预热系统进行过热处理后，返回蒸汽裂解炉单元进行循环裂解；
步骤g中所述正丁烷返回步骤a进行循环裂解的步骤包括：所述正丁烷经原料预热系统汽化并经原料预热系统进行过热处理后，返回蒸汽裂解炉单元进行循环裂解。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的增产烯烃的费托合成尾气深冷分离回收方法，其中，步骤b中所述工艺气的温度为35～42℃，压力为1.7～1.8兆帕；步骤c中所述气相尾气和液相尾气的温度为14～17℃，压力为3.6～3.9兆帕。
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