CN111393250A - 一种轻烃分离装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于炼油和化工领域，具体公开了一种轻烃分离装置及方法，该方法工艺流程简单，操作条件缓和，冷量消耗少，利用较少的设备就能实现对加氢裂化工艺中的冷低分油中的轻烃分离回收，尤其可实现碳二、碳三以及碳四组分的高效分离回收，同时可保证C2/C3/C4组分回收率均达98wt％以上，且回收的混合C2/C3产品中甲烷含量不大于1v％，可直接作为乙烯装置的原料。

Description

一种轻烃分离装置及方法

技术领域

本发明属于炼油及化工领域，更具体地，涉及一种轻烃分离装置及方法，更具体地涉及了加氢裂化工艺中轻烃分离装置及方法。

背景技术

加氢裂化是炼厂的主要加工工艺之一，主要将蜡油等重质馏分油在高压、临氢及催化剂作用下，通过加氢处理和加氢裂化等一系列反应，以达到重油轻质化的目的。加氢裂化会产生一定数量的C1～C4的轻烃，收率约3～8wt％，常规加氢裂化装置轻烃回收主要是为了回收液化气(C3/C4)组分，流程设置比较完善，主要设置脱丁烷塔、吸收脱吸塔、稳定塔、干气脱硫塔、液化气脱硫塔等。加氢裂化装置脱丁烷塔塔顶通常采用分凝器，塔顶采出油气经过冷凝冷却后，进入回流罐，分出气相送至吸收脱吸塔，分出液相一部分打回流，余下部分也送至吸收脱吸塔。脱丁烷塔塔底液相送至分馏塔，依次分出石脑油、柴油和尾油。

现有加氢裂化工艺通常采用吸收稳定来回收液化气(C3/C4)组分，实现液化气组分与干气(H₂/C1/C2)组分的分离。由于加氢裂化工艺C2组分的收率不高，且C2都为乙烷，不含乙烯，C2组分的回收不太受到关注。近年来，随着炼油化工一体化炼厂的不断普及，加氢裂化装置的规模不断扩大，其产生的乙烷资源也相应增加，乙烷是优质的乙烯原料，其综合利用不断受到关注。对于乙烷的回收，主要需要节约乙烷和甲烷之间的分离。

甲烷由于其沸点低，若采用精馏的方法来分离甲烷和碳二则需要将其冷却至-100℃及更低的温度，即深冷分离，在乙烯装置中通常被采用，其投资和消耗很大。因此，甲烷的分离一直是轻烃分离工艺关注的重点，轻烃分离工艺技术的开发和工艺流程的设计都是围绕着甲烷的分离进行的。

为了回收加氢裂化工艺中的C2/C3/C4等轻烃组分，简化分离流程，降低投资和能耗，提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺流程简单，操作条件缓和的轻烃分离装置及方法，通过该方法可实现加氢裂化工艺中轻烃组分的碳二、碳三以及碳四组分的高效分离和回收，同时回收的干气杂质较少，通过变压吸附的方法便可直接回收氢气。

为了实现上述目的，本发明提供一种轻烃分离方法，该轻烃分离方法包括：

(1)脱丁烷：将来自加氢裂化装置中的热低分油和冷低分油送至脱丁烷塔进行分离，脱丁烷塔塔底液相送至下游装置进一步分离石脑油、柴油以及尾油，碳四及以下轻烃组分以气相从脱丁烷塔顶馏出，经胺洗脱硫处理后送至冷却器；

(2)冷却：经过胺洗脱硫的气相轻烃在冷却器内进行初步冷却，冷却得到的液相送至后冷器，冷却得到的气相经压缩、再冷却后送至后冷器；

(3)后冷却：来自步骤(2)的气相和液相在后冷器内进行初步混合及冷却后送至进料罐；

(4)进料：来自后冷器的混合物流在进料罐内进一步混合、预吸收及气液平衡后，罐顶气相送至吸收塔，罐底液相送至脱甲烷塔；

(5)吸收：吸收塔内，以混合C4/C5为吸收剂吸收来自进料罐罐顶的气相中的C2以及C2以上的组分，同时共吸收部分甲烷，吸收塔塔顶气相送至下游装置进一步回收吸收剂，塔底液相返回后冷器；

(6)脱甲烷：来自进料罐罐底的液相在脱甲烷塔内将甲烷进行脱除，同时会脱除部分C2及C2以上的组分，脱甲烷塔塔顶气相送至后冷器，塔底液相送至脱丙烷塔；

(7)脱丙烷：来自脱甲烷塔塔底的液相在脱丙烷塔内分离混合C2/C3组分，分离出来的混合C2/C3组分从脱丙烷塔塔顶采出，塔底混合C4/C5液相组分至少一部分送至吸收塔作为吸收剂，其余部分作为混合C4/C5产品采出。

根据本发明，优选地，所述轻烃分离方法还包括：

(8)吸收剂回收：吸收剂回收塔内，以步骤(1)中分离的石脑油至少部分作为吸收剂回收来自吸收塔塔顶的气相中的C4以及C4以上的组分，吸收剂回收塔塔顶气相作为干气采出，塔底液相返回至脱丁烷塔。

本发明中，所述热低分油和冷低分油分别来自加氢裂化反应系统中的热低压分离器和冷低压分离器的底部液相。

根据本发明，优选地，所述脱丁烷塔的操作温度为40～80℃，操作压力为1.0～1.6MPaG；脱丁烷塔顶采用全回流，塔顶气相从脱丁烷塔顶回流罐采出，塔顶回流罐的温度为15～40℃；所述脱丁烷塔顶气相中C5以及C5以上组分含量小于5wt％。

本发明中，需要对脱丁烷塔塔顶气相胺洗脱H₂S，以确保回收C2/C3/C4/C5组分中的H₂S满足要求。

本发明中，经过杂质脱除的气相组分在送入进料罐前还需经过冷却、压缩，气相的升压可以采用一段或多段压缩，冷却下来的液相与经过冷却、压缩后的气相均被送至进料罐中，优选地，所述进料罐的操作温度为5～25℃，操作压力为2.0～3.5MPaG。

根据本发明，优选地，所述吸收塔的操作压力为2.0～3.5MPaG，操作温度为5℃至25℃，采用溴化锂制冷后的冷水作为冷却剂冷却；所述吸收塔内所用吸收剂来自于系统内自有平衡的混合C4/C5，无需从系统外引入。

根据本发明，优选地，所述吸收剂回收塔的操作温度为5～50℃，操作压力为1.9～3.4MPaG；所述石脑油吸收剂的初馏点大于65℃，干点小于204℃。

本发明中，脱丙烷塔采用模糊分离法对C2～C5进行分离，分离出来的混合C2/C3组分从脱丙烷塔塔顶采出，其中，混合C2/C3组分甲烷含量不大于1vol％，可直接送至乙烯装置作为裂解原料；塔底C4/C5液相组分至少一部分送至吸收塔作为吸收剂，其余部分作为混合C4/C5产品采出，采出的混合C4/C5产品可以作为液化气产品，也可以送至烷基化装置，充分利用混合C4/C5产品中的异丁烷，也可以进一步分离出异丁烷产品。

根据本发明，优选地，所述脱丙烷塔采用塔顶的操作温度为20～55℃，优选为40～55℃，操作压力为1.2～2.2MpaG；所述脱丙烷塔塔顶混合C2/C3组分中含有5～25vol％的混合C4。由于采用模糊分离，降低了丙烷塔的操作温度，且塔顶不再需要制冷，仅采用循环冷却水冷却即可，从而降低了装置的能耗和成本。本发明中可以将脱丙烷塔塔顶混合C2/C3组分送至下游乙烯装置继续回收C2及丙烯组分。

本发明另一方面提供一种轻烃分离装置，该轻烃分离装置包括：：热/冷低分油进料管线、脱丁烷塔、胺洗塔、冷却器Ⅰ、压缩机、冷却器Ⅱ、后冷器、进料气液分离罐、吸收塔、脱甲烷塔、脱丙烷塔；

其中，热/冷低分油进料管线与脱丁烷塔连接；

脱丁烷塔塔顶依次与胺洗塔、冷却器Ⅰ、压缩机、冷却器Ⅱ、后冷器以及进料气液分离罐连接，塔底与下游精馏装置连接；

冷却器Ⅰ通过管线直接与后冷器连接；

进料气液分离罐罐顶与吸收塔连接，罐底与脱甲烷塔连接；

吸收塔塔顶与下游回收装置连接，塔底与后冷器连接，吸收塔上部设有混合C4/C5吸收剂进料管线；

脱甲烷塔塔顶与后冷器连接，塔底与脱丙烷塔连接；

脱丙烷塔塔顶设有混合C2/C3采出管线，塔底设有混合C4/C5产品采出管线，所述混合C4/C5产品采出管线与混合C4/C5吸收剂进料管线相连。

根据本发明，优选地，所述下游回收装置包括吸收剂回收塔；

所述吸收剂回收塔塔顶设有干气采出管线，塔底与脱丁烷塔连接，所述吸收剂回收塔上部设有石脑油吸收剂进料管线。

本发明中，所述压缩机可以分为多段，段间液相采出管线与所述脱丁烷塔连接。

本发明中为了维持全塔稳定的操作温度，优选地，所述吸收塔设置有2～5个中段回流，且吸收塔塔顶不须设置冷凝器，塔底不须设重沸器，来自进料气液分离罐的气相自吸收塔塔底进料，混合C4/C5吸收剂自塔上部进料。

根据本发明，优选地，脱甲烷塔塔顶不设冷凝器，塔底设置重沸器，来自进料气液分离罐的液相自吸收塔塔顶进料，所述轻烃分离装置省略脱水设施。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明中在脱丁烷塔内完成对C4及C4以下组分和汽油组分的分离，不需要采用汽油作为吸收剂来吸收液化气组分，也不需要对C4及C4以下组分和汽油组分进行二次分离。

(2)本发明中脱甲烷塔、脱丙烷塔底操作介质中的重组分为C4/C5，塔底操作温度较低，能耗较低；且本发明提供的轻烃分离方法中整个工艺过程最低操作温度为5～20℃，不会生成烃类水合物，也不会带来因为带水而导致结冰等问题，不需设置脱水设施。

(3)本发明中吸收塔所用吸收剂来自于系统内自有平衡的C4/C5组分，不需要从系统外引入，降低工艺成本。

(4)本发明流程较短，利用较少的设备就能实现对加氢裂化工艺中热低分油和冷低分油中的轻烃分离回收，尤其可实现C2、C3以及C4组分的高效分离回收，同时可保证混合C2/C3组分回收率达98wt％以上，且回收的混合C2/C3组分中甲烷含量不大于1vol％，可直接送至乙烷裂解炉作为裂解原料。

本发明的其它特征和优点将在随后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示出了本发明一个具体实施例的加氢裂化轻烃回收的工艺流程图。

附图标记说明：

1、脱丁烷塔；2、胺洗塔；3、冷却器Ⅰ；4、压缩机；5、冷却器Ⅱ；6、后冷器；7、进料气液分离罐；8、吸收塔；9、脱甲烷塔；10、脱丙烷塔；11、吸收剂回收塔；12、分馏塔；

S-0、热低分油；S-1、冷低分油；S-2、石脑油；S-3、柴油；S-4、尾油；S-5、干气；S-6、混合C2/C3。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述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

轻烃分离装置包括：

热/冷低分油进料管线、脱丁烷塔1、胺洗塔2、冷却器Ⅰ3、压缩机4、冷却器Ⅱ5、后冷器6、进料气液分离罐7、吸收塔8、脱甲烷塔9、脱丙烷塔10、吸收剂回收塔11以及分馏塔12；

其中，热低分油S-0、冷低分油S-1进料管线分别与脱丁烷塔1连接；

脱丁烷塔1塔顶依次与胺洗塔2、冷却器Ⅰ3、压缩机4、冷却器Ⅱ5、后冷器6以及进料气液分离罐7连接，塔底与下游装置分馏塔12连接；分馏塔12塔顶设有石脑油采出管线，与吸收剂回收塔11上部相连，压缩机分为多段，段间液相采出管线与脱丁烷塔1连接；

冷却器Ⅰ3通过管线直接与后冷器6连接；

进料气液分离罐7罐顶与吸收塔8连接，罐底与脱甲烷塔9连接；

吸收塔8塔顶与吸收剂回收塔11连接，塔底与后冷器6连接，吸收塔8上部设有混合C4/C5吸收剂进料管线，吸收塔8设置有2～5个中段回流；

吸收剂回收塔11塔顶设有干气采出管线，塔底与冷低分油S-1进料管线相连；

脱甲烷塔9塔顶与后冷器6连接，塔底与脱丙烷塔10连接，脱甲烷塔9塔底设有重沸器；

脱丙烷塔10塔顶设有混合C2/C3采出管线，塔底设有混合C4/C5产品采出管线，混合C4/C5产品采出管线与混合C4/C5吸收剂进料管线相连。

采用如图1所示的流程图对加氢裂化反应中的轻烃进行分离：

(1)脱丁烷：将加氢裂化中的热/冷高分油进行二次分离得到热/冷低分油(具体组成见表1)，并将热低分油S-0、冷低分油S-1送至脱丁烷塔1进行分离，脱丁烷塔1塔底液相送至下游装置分馏塔12进一步分离石脑油S-2、柴油S-3以及尾油S-4，塔顶气相经胺洗脱硫处理后送至冷却器3；其中，脱丁烷塔1的操作温度为40～80℃，操作压力为1.0～1.6MPaG；脱丁烷塔1顶气相中C5以及C5以上组分含量小于5wt％；

(2)冷却：经过胺洗脱硫的气相轻烃在冷却器3内进行初步冷却，冷却得到的液相送至后冷器6，冷却得到的气相经压缩、再冷却后送至后冷器6；

(3)后冷却：来自步骤(2)的气相和液相在后冷器6内进行初步混合及冷却后送至进料罐7；

(4)进料：来自后冷器6的混合物流在进料罐7内进一步混合、预吸收以及气液平衡后，罐顶气相送至吸收塔8，罐底液相送至脱甲烷塔9，其中，进料罐7的操作温度为5～25℃，操作压力为2.4～3.5MPaG；

(5)吸收：吸收塔内，以混合C4/C5为吸收剂吸收来自进料罐7罐顶的气相中的C2以及C2以上的组分，同时共吸收部分甲烷，吸收塔8塔顶气相送至吸收剂回收塔11进一步回收吸收剂，塔底液相返回后冷器6，其中，吸收塔8的操作压力为2.0～3.5MPaG，操作温度为5～25℃；

(6)脱甲烷：来自进料罐7罐底的液相在脱甲烷塔9内进行甲烷脱除，同时脱除部分C2及C2以上的组分，脱甲烷塔9塔顶气相送至后冷器6，塔底液相送至脱丙烷塔10；

(7)脱丙烷：来自脱甲烷塔9塔底的液相在脱丙烷塔10内分离混合C2/C3组分，分离出来的混合C2/C3组分从脱丙烷塔10塔顶采出，其中，混合C2/C3组分中含有5～25vol％的混合C4，送至下游装置进一步分离C2和丙烯组分，塔底混合C4/C5液相组分至少一部分送至吸收塔8，其余部分作为混合C4/C5产品采出；

(8)吸收剂回收：吸收剂回收塔11内，以步骤(1)中分离的石脑油至少部分作为为吸收剂回收来自吸收塔塔顶的气相中的C4以及C4以上的组分，吸收剂回收塔11塔顶气相作为干气S-5采出，塔底液相与冷低分油S-1混合后送至脱丁烷塔1。

通过上述方法分离加氢裂化反应中热/冷低分油的轻质烃，分离结果如表2所示。

表1

表2

由上可知，本发明利用较少的设备就实现了加氢裂化工艺中热低分油和冷低分油中C2、C3以及C4组分的高效分离回收，同时回收的干气中杂质较少，通过变压吸附的方法便可直接回收其中的H₂。

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)

1.一种轻烃分离方法，其特征在于，该轻烃分离方法包括：

(1)脱丁烷：将来自加氢裂化装置中的热低分油和/或冷低分油送至脱丁烷塔进行分离，脱丁烷塔塔底液相送至下游装置进一步分离石脑油、柴油以及尾油，碳四及以下轻烃组分以气相从脱丁烷塔顶馏出，经胺洗脱硫处理后送至冷却器；

(2)冷却：经过胺洗脱硫的气相轻烃在冷却器内进行初步冷却，冷却得到的液相送至后冷器，冷却得到的气相经压缩、再冷却后送至后冷器；

(3)后冷却：来自步骤(2)的气相和液相在后冷器内进行初步混合及冷却后送至进料罐；

(4)进料：来自后冷器的混合物流在进料罐内进一步混合、预吸收及气液平衡后，罐顶气相送至吸收塔，罐底液相送至脱甲烷塔；

(5)吸收：吸收塔内，以混合C4/C5为吸收剂吸收来自进料罐罐顶的气相中的C2以及C2以上的组分，同时共吸收部分甲烷，吸收塔塔顶气相送至下游装置进一步回收吸收剂，塔底液相返回至后冷器；

(6)脱甲烷：来自进料罐罐底的液相在脱甲烷塔内进行甲烷脱除，同时脱除部分C2及C2以上的组分，脱甲烷塔塔顶气相送至后冷器，塔底液相送至脱丙烷塔；

(7)脱丙烷：来自脱甲烷塔塔底的液相在脱丙烷塔内分离混合C2/C3组分，分离出来的混合C2/C3组分从脱丙烷塔塔顶采出，塔底混合C4/C5液相组分至少一部分送至吸收塔作为吸收剂，其余部分作为混合C4/C5产品采出。

2.根据权利要求1所述的轻烃分离方法，其特征在于，所述轻烃分离方法还包括：

(8)吸收剂回收：吸收剂回收塔内，以至少部分步骤(1)中分离的石脑油作为吸收剂回收来自吸收塔塔顶的气相中的C4以及C4以上的组分，吸收剂回收塔塔顶气相作为干气采出，塔底液相返回至脱丁烷塔。

3.根据权利要求1所述的轻烃分离方法，其特征在于，所述脱丁烷塔的操作温度为40～80℃，操作压力为1.0～1.6MPaG；脱丁烷塔顶采用全回流，塔顶气相从脱丁烷塔顶回流罐采出，塔顶回流罐的温度为15～40℃；所述脱丁烷塔顶气相中C5以及C5以上组分含量小于5wt％。

4.根据权利要求1所述的轻烃分离方法，其特征在于，所述进料罐的操作温度为5～25℃，操作压力为2.0～3.5MPaG；所述吸收塔的操作压力为2.0～3.5MPaG，操作温度为5℃至25℃，所述吸收塔内所用吸收剂无需从系统外引入。

5.根据权利要求1所述的轻烃分离方法，其特征在于，所述吸收剂回收塔的操作温度为5～50℃，操作压力为1.9～3.4MPaG；所述石脑油吸收剂的初馏点大于65℃，干点小于204℃。

6.根据权利要求1所述的轻烃分离方法，其特征在于，所述脱丙烷塔塔顶的操作温度为20～55℃，优选为40～55℃，操作压力为1.2～2.2MPaG；所述脱丙烷塔采用模糊分离，塔顶混合C2/C3组分中含有5～25vol％的混合C4。

7.根据权利要求1所述的轻烃分离方法，其特征在于，所述热低分油和冷低分油分别来自加氢裂化反应系统中的热低压分离器和冷低压分离器的底部液相。

8.一种轻烃分离装置，其特征在于，该轻烃分离装置包括：热/冷低分油进料管线、脱丁烷塔、胺洗塔、冷却器Ⅰ、压缩机、冷却器Ⅱ、后冷器、进料气液分离罐、吸收塔、脱甲烷塔、脱丙烷塔；

其中，热/冷低分油进料管线与脱丁烷塔连接；

脱丁烷塔塔顶依次与胺洗塔、冷却器Ⅰ、压缩机、冷却器Ⅱ、后冷器以及进料气液分离罐连接，塔底与下游精馏装置连接；

冷却器Ⅰ通过管线直接与后冷器连接；

进料气液分离罐罐顶与吸收塔连接，罐底与脱甲烷塔连接；

吸收塔塔顶与下游回收装置连接，塔底与后冷器连接，吸收塔上部设有混合C4/C5吸收剂进料管线；

脱甲烷塔塔顶与后冷器连接，塔底与脱丙烷塔连接；

脱丙烷塔塔顶设有混合C2/C3采出管线，塔底设有混合C4/C5产品采出管线，所述混合C4/C5产品采出管线与混合C4/C5吸收剂进料管线相连。

9.根据权利要求8所述的轻烃分离装置，其特征在于，所述下游回收装置包括吸收剂回收塔；

所述吸收剂回收塔塔顶设有干气采出管线，塔底与脱丁烷塔连接，所述吸收剂回收塔上部设有石脑油吸收剂进料管线。

10.根据权利要求8所述的轻烃分离装置，其特征在于，所述吸收塔设置有2～5个中段回流；

所述脱甲烷塔塔底设有重沸器；

所述压缩机分为多段，段间液相采出管线与所述脱丁烷塔连接；

所述轻烃分离装置省略脱水设施。

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