CN1094481C - 从催化裂化干气中分离回收乙烯的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种从催化裂化干气中分离回收乙烯的方法及其装置，其特点是使FCC干气与水进行水合反应，生成含乙烯组分的水合物，再将含有乙烯组分水合物的溶液在减压或(和)加热状态下逐级分馏，释放出水合物溶液中的乙烯成分使其与水合物中的其它组分相分离，并将所释放的乙烯回收。本发明不仅能分离FCC干气中的乙烯，而且能分离得到C₃以上烃类、乙烷、富氢气体等，回收率高，利用全面。

Description

从催化裂化干气中分离回收乙烯的方法及其装置

本发明涉及从混合气体中分离回收所需的其中组分气体的方法，特别是从催化裂化干气中分离回收乙烯的方法及其装置。

我国炼油厂的原油加工能力约2亿吨/年，催化裂化(简称FCC)装置的加工量超过0.6亿吨/年，原油二次加工装置多，炼厂气资源十分丰富。FCC干气的典型组成为：H₂ 36％，N₃ 16％，CH₄ 19％，C₂H₄ 14％，C₂H₆ 1l％及其它烃类。其中乙烯的利用价值很大，目前国内外己开发了吸附法分离回收乙烯技术，虽取得一定效果，但该方法需对干气进行预处理，操作较为复杂，能耗较高。

本发明的目的是提出一种从催化裂化干气中分离回收乙烯的新方法及采用该方法的装置，以使操作更为简便，并提高乙烯等气体的回收利用率。

本发明的实质是采用FCC干气和水接触形成水合物的技术分离干气中的乙烯。由于氢、甲烷、氮气等生成水合物的压力较高，乙烯和乙烷将优先形成水合物，经气-固(液)分离，得到乙烯水合物，再分解水合物而得到富集的乙烯。从催化裂化(FCC)干气中分离回收乙烯的本发明方法的主要技术特征是：先将FCC干气与水和含水合物晶种的溶液充分混合；然后使上述混合物在压力为0～15Mpa，温度为-20℃～15℃的条件下进行水合反应，生成含乙烯组分的水合物，并将其与未生成水合物的气体相分离；再将含有乙烯组分水合物的溶液在减压或加热状态或减压并加热状态下逐级分馏，释放出水合物溶液中的乙烯成分使其与水合物中的其它组分相分离，并将所释放的乙烯回收。根据FCC干气和水接触能形成水合物的原理，所说的含水合物晶种的溶液可通过FCC干气和水接触反应生成。在本发明方法中，所说的含水合物晶种的溶液可由在上述水合反应中生成的含有水合物的液体中分流一部分回输而得。

本方法进行水合反应的优选压力和温度范围为：压力为2～6Mpa，温度为0℃～10℃。使含有乙烯组分水合物的溶液分馏释放出乙烯的优选压力和温度范围为：压力为0.6～2Mpa，温度为4℃～10℃。

采用上述新方法而专门设计的从催化裂化(FCC)干气中分离回收乙烯的装置，其结构包括气一液混合器、水合反应器、乙烯精馏塔和下一级水合物分离器，气一液反应器具有FCC干气输入口、水输入口和含水合物晶种的溶液输入口，其输出口连接到水合反应器的物料输入口，水合反应器的上部有气体释放回收口，而其下部有水合物溶液输出口连接到乙烯精馏塔的物料输入口，乙烯精馏塔的上部具有乙烯释放回收口，而其下部的液体物料出口则连接到下一级水合物分离器的物料输入口，下一级水合物分离器的上部具有分离气体释放口，下部具有残液输出口，并有一分支出口将部分含水合物的液体回输到气-液混合器的含水合物晶种的溶液输入口。

所说的气-液混合器提供气体和水充分接触的空间，可以采用现有的任何气液接触方式和设备，如并流式或逆流式；连续式或间歇式；鼓泡式或搅拌式等。水合反应器为能实现气体和水进行水合反应生成水合物并具有气体(未水合的气体)和液固分离结构的任何现有反应器，如平推流反应器；全混釜；间歇搅拌式反应器；鼓泡式反应器；筛板塔反应器；填料塔反应器等，反应器应能调节控制压力和温度，其操作控制范围为：压力为0～15Mpa；温度为-20℃～15℃。水合物分离器，包括乙烯精馏塔也为一种水合物分离器，为能完成水合物部分或全部化解为气体和水并实现气液分离的设备，设备中可调节控制压力和温度，调节范围为：压力在0.2～10Mpa之间，温度在-10℃～15℃之间，通过控制分离器中的压力温度条件，可控制水合物按要求部分分解，在乙烯精馏塔只部分分解水合物放出乙烯；而在下一级水合物分离器则分解放出乙烷、丙烷、丁烷等。一般水合物分离器包括预热器和分离器，采用顶部出气，底部出液形式。

采用本发明方法，不仅能分离FCC干气中的乙烯，而且能分离得到C3以上烃类、乙烷、富氢气体等，回收率高，利用全面。同时实现本方法的装置结构简单，能耗低，操作方便。

图1为本发明工艺(结合装置)的示意图。

现结合附图对本发明的实施方式作进一步的详细说明：

实施例一

本例是对炼厂干气的处理。FCC干气的组分(体积)为：36％H₂，16％N₂，19CH₄，14％C₂H₄，11％C₂H₆，余为其它烃类，该气体1和水8以及来自水合物分离器12的含水合物晶种的溶液2分别从各自的输入口通入气-液混合器10充分混合，混合物经3进入水合反应器11，进行水合反应的条件是：压力为5MPa，温度为0.5℃，经反应，其中乙烯，乙烷及C₃以上烃类与水生成水合物，而H₂，CH₄等未生成水合物的富氢气体4(其组成大概为23％N₂，50％H₂和27％CH₄)则由反应器的顶部逸出，收集而得富氢气体产品，同时有一部分气体14再回流入反应器继续参与水合反应；含有乙烯等的水合物溶液5进入乙烯精馏塔13，在温度为5℃，压力为1.2Mpa的条件下部分水合物熔化，释放乙烯含量在56％以上(余为乙烷)的富乙烯气体6；其余部分未分解的水合物9进入下一级水合物分离器12内继续分解，并有部分含水合物的溶液作为晶种2回流到气-液混合器10。

实施例二

本实施例为对石油化工厂火炬气乙烯的回收。本例裂解装置火炬气组成为17.7％H₂，3％N₂，42.1％CH₄，19％C₂H₄，7％C₂H₆，8.8％C₃H₆，余为C₄，C₅等。工艺流程如实施例一，气-液反应器11的温度、压力分别控制在3℃和4Mpa，由反应器排出的富氢气体4组成为：5％N₂，28％H₂和67％CH₄。乙烯精馏塔13的温度控制在6℃，压力控制在1Mpa，在乙烯精馏塔分解释放的富乙烯气体6成分为：65％～81％C₂H₄，19％～35％C₂H₆，其余部分未分解的乙烷水合物和C₃以上烃类的水合物进入下一级水合物分离器12继续化解，条件为温度8℃，压力0.6Mpa，这里得到的气相产品7大致组成为：10％左右的C₂H₆，80％左右的C₃H₆和10左右的C₄，C₅烃类。

实施例三

本例为对石化厂裂解尾气乙烯的回收。本例处理的裂解尾气组成为：3％H₂，22％CH₄，26％C₂H₄，14％C₂H₆，16％C₃H₆，8％C₃H₈，8％C₄H₁₀等。工艺流程如实施例一。在本例中，水合物反应器11的操作条件为：温度为2℃，压力为2Mpa，得到的富氢气体成分为：12％H₂，88％CH₄，乙烯精馏塔13的控制的温度为5℃，压力为1.5Mpa，部分分解水合物得富乙烯气体6成分为80％左右的C₂H₄和20％左右的C₂H₆；下一级水合物分离器12的操作条件为温度：8℃，压力0.6Mpa。在此得到组成为22％C₂H₆，39％C₃H₆，20％C₃H₈，20％C₄H₁₀的气体7，该气体可进一步分离得到有用的丙烯产品。

Claims (4)

1.一种从催化裂化(FCC)干气中分离回收乙烯的方法，其特征在于：先将FCC干气与水和含水合物晶种的溶液充分混合；然后使上述混合物在压力为0～15Mpa，温度为-20℃～15℃的条件下进行水合反应，生成含乙烯组分的水合物，并将其与未生成水合物的气体相分离；再将含有乙烯组分水合物的溶液在减压或加热状态或减压并加热状态下逐级分馏，释放出水合物溶液中的乙烯成分使其与水合物中的其它组分相分离，并将所释放的乙烯回收；所说的含水合物晶种的溶液由在上述水合反应中生成的含有水合物的液体中分流一部分回输而得。

2.根据权利要求1所述的从催化裂化(FCC)干气中分离回收乙烯的方法，其特征在于进行水合反应的压力和温度范围：压力为2～6Mpa，温度为0℃～10℃。

3.根据权利要求1所述的从催化裂化(FCC)干气中分离回收乙烯的方法，其特征在于使含有乙烯组分水合物的溶液分馏释放出乙烯的压力和温度范围：压力为0.6～2Mpa，温度为4℃～10℃。

4.一种采用权利要求1的方法从催化裂化(FCC)干气中分离回收乙烯的装置，其特征在于包括气-液混合器(10)、水合反应器(11)、乙烯精馏塔(13)和下一级水合物分离器(12)；气-液反应器(10)提供气体和水充分接触的空间，它具有FCC干气输入口、水输入口和含水合物晶种的溶液输入口，其输出口连接到水合反应器(11)的物料输入口；水合反应器(11)为能实现气体和水进行水合反应生成水合物并具有气体和液固分离结构的设备，它的上部有气体释放回收口，而其下部有水合物溶液输出口连接到乙烯精馏塔(13)的物料输入口；乙烯精馏塔(13)为一种水合物分离器，为能完成水合物部分或全部化解为气体和水并实现气液分离的设备，它的上部具有乙烯释放回收口，而其下部的液体物料出口则连接到下一级水合物分离器(12)的物料输入口，下一级水合物分离器(12)的上部具有分离气体释放口，下部具有残液输出口，并有一分支出口将部分含水合物的液体回输到气-液混合器(10)的含水合物晶种的溶液输入口。

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