CN112011356B - 一种轻烃分离回收液化气的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工领域，具体公开了一种轻烃分离回收液化气的装置及方法，本发明中在轻烃分离之前将汽油和C4以及C4以下组分提前分开，使得后续流程中无需再采用汽油吸收液化气组分，节省了吸收剂循环的消耗，同时，本发明中对脱丁烷塔出口气体进行了脱硫，轻烃分离过程中物流不再含H2S，降低了轻烃分离回收系统的材质要求，确保了整个工艺的安全性；同时本发明工艺流程简单，操作条件缓和，能量消耗少。

Description

一种轻烃分离回收液化气的装置及方法
技术领域
本发明属于化工领域，更具体地，涉及一种轻烃分离回收液化气的装置及方法，更具体地涉及了催化裂化、催化裂解及延迟焦化等气体收率较高的工艺中的轻烃分离回收液化气的装置及方法。
背景技术
轻烃是指将石油化工工艺中得到甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、碳四等组分，轻烃分离工艺一直是石油化工工艺关注的重点。现有催化裂化、加氢裂化和延迟焦化等气体收率较高的工艺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，同时将汽油进行稳定，以保证汽油的蒸汽压合格。
吸收稳定工艺有主要是由四塔组成：吸收塔、再吸收塔、脱吸塔及稳定塔，其中液化气的回收率由吸收塔和再吸收塔来控制，液化气的规格由脱吸塔(控制碳二含量)和稳定塔(控制碳五含量)来保证。主要特点是在一定的压力(1.3MPaG～1.6MPaG)及常温下先将富气中大部分液化气组分及少量碳二等吸收下来，然后在合适的条件下将碳二等轻组分脱吸，经冷却后再返回吸收塔。这样，采用吸收、脱吸的方法在较缓和的操作条件下实现碳二和碳三的分离，避免采用精馏的方法(压力较高、温度较低，需要制冷)来分离碳二和碳三，降低了投资和能耗；付出的代价是脱吸塔顶气体中除有碳二外，还有一定的液化气等重组分，脱吸气重新返回吸收塔，造成液化气组分在吸收脱吸之间的循环，使吸收稳定系统的能耗增加。
现有吸收稳定工艺方法存在以下不足：
(1)吸收稳定系统采用稳定汽油作为吸收剂，来回收液化气组分，常温40℃吸收，不制冷，为了确保液化气回收率，汽油循环量大。
(2)汽油在汽油吸收塔、脱吸塔和稳定塔之间进行循环，乙烷脱吸塔和稳定塔底温位较高，塔底重沸器热负荷较大，能耗较高。
(3)稳定塔(脱丁烷塔)设在末端，汽油所走过流程长，能耗较高；
(4)脱硫设在干气和液化气产品线上，吸收稳定系统含有H2S，对材质要求高，且可能存在安全隐患。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明的目的是一种工艺流程简单，操作条件缓和的轻烃分离回收液化气的装置及方法，通过该方法可实现碳三以及碳四组分的高效分离和回收，同时由于回收过程中不含H2S，降低轻烃回收系统的材质要求，更加安全。
为了实现上述目的，本发明提供一种轻烃分离回收液化气的方法，该方法包括：
(1)气液分离：来自上游装置的油气经冷凝冷却后送至气液分离罐进行气液分离，罐底的液相送至脱丁烷塔，罐顶气相经压缩后送至脱丁烷塔；
(2)脱丁烷：来自步骤(1)的气相和液相进入脱丁烷塔，塔顶气相从塔顶馏出，再进行脱硫、碱洗处理后送至冷却器，塔底液相作为稳定汽油产品采出；
(3)冷却：经过脱硫、碱洗后的轻烃在冷却器内进行初步冷却，冷却得到的液相经增压后送至后冷器，冷却得到的气相经压缩、再冷却后送至后冷器；
(4)后冷却：来自步骤(3)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；
(5)进料：来自后冷器的混合物流在进料罐内进行混合及气液平衡后，罐顶气相送至液化气回收塔，罐底液相送至脱甲烷塔；
(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，同时脱除少部分C2及C2以上的组分，脱甲烷塔塔顶气相送至液化气回收塔，塔底液相送至脱乙烷塔；
(7)脱乙烷：来自脱甲烷塔底的液相在脱乙烷塔内分离C2组分，分离出来的混合C2组分从脱乙烷塔塔顶采出后送至液化气回收塔，塔底C3以及C3以上的液相组分送至脱丙烷塔；
(8)脱丙烷：来自脱乙烷塔塔底的液相组分在脱丙烷塔内继续分离，分离出来的C3组分从脱丙烷塔上部作为碳三产品采出，塔底作为碳四产品采出；
(9)液化气回收：液化气回收塔内，以稳定汽油为吸收剂吸收塔内气相中的液化气组分，液化气回收塔塔顶气相作为干气产品采出，塔底液相返回至脱丁烷塔。
本发明使用范围广泛，化工生产中常见的催化裂化、催化裂解、延迟焦化等气体收率较高的工艺中的油气(包括H2、C1-C4、汽油组分及少量非烃组分)均可使用本发明的装置进行轻烃分离回收液化气。
为了避免现有技术液化气回收中需要使用大量的汽油进行循环吸收，本发明首先使用脱丁烷塔将汽油与C4以及C4以下的组分分离开，根据本发明，优选地，所述脱丁烷塔塔顶温度为40～55℃，压力为1.0～1.6MPaG，塔底温度为170～220℃。
由于本发明主要的回收目标为C3/C4组分，不必回收C2组分，故根据C3/C4组分饱和蒸汽压较低的原理，在本发明所采用的工艺操作条件下，直接采用一次气液分离就可将大部分C3/C4组分冷凝下来，然后依次对冷凝液进行脱甲烷、脱乙烷以及脱丙烷工艺，最后通过丙烯精馏得到丙烷和丙烯产品。根据本发明，优选地，所述进料罐温度为5～25℃，压力为2.0～2.9MPaG。
对于未被冷凝下来的气相，本发明中将其送至液化气回收塔，回收其中夹带的液化气组分，优选地，所述液化气回收塔温度为5～25℃，压力为1.95～2.85MPaG，所述吸收剂为脱丁烷塔塔底采出的稳定汽油产品，无需从系统外补充。
本发明为了确保下游回收丙烯的产品质量，降低其中的C2组分含量，同时降低各组分的循环量，依次设置了脱甲烷塔和脱乙烷塔。
根据本发明，优选地，所述脱甲烷塔塔顶温度为10～40℃，压力为2.1～3.0MPaG，塔底温度为50～75℃；所述脱乙烷塔塔顶温度为5～25℃，压力为2.6～3.2MPaG，塔底温度为95～115℃；所述脱丙烷塔塔顶温度为40～50℃，压力为1.6～2.2MPaG，塔底温度为95～120℃。
由于脱甲烷塔以及脱乙烷塔塔底温位低，且各组分循环量低，塔底重沸器负荷可降低，更加节能。
本发明中，为了进一步分离出纯度不低于99.6vol％的丙烯，还可以对混合C3组分进行精馏，具体优选为所述方法还包括：
(10)丙烯精馏：将脱丙烷塔上部采出的碳三产品送至丙烯精馏塔进一步精馏，丙烯精馏塔塔顶气相作为丙烯产品采出，塔底液相作为丙烷产品采出。其中，优选地，所述丙烯精馏塔温度为45～60℃，压力为1.8～2.1MPaG。
本发明另一方面提供一种轻烃分离回收液化气的装置，该装置包括：轻烃进料管线、气液分离罐、压缩机I、脱丁烷塔、脱硫塔、碱洗塔、冷却器Ⅰ、压缩机II、冷却器Ⅱ、后冷器、进料罐、脱甲烷塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、丙烯精馏塔、液化气回收塔；
其中，轻烃进料管线与气液分离罐入口连接，气液分离罐罐顶依次与压缩机I、脱丁烷塔连接，罐底与脱丁烷塔连接；
脱丁烷塔塔顶依次与脱硫塔、碱洗塔、冷却器Ⅰ、压缩机II、冷却器Ⅱ、后冷器以及进料罐连接，塔底设置稳定汽油采出管线；
冷却器Ⅰ通过管线直接与后冷器连接；
进料罐罐顶与液化气回收塔连接，罐底与脱甲烷塔连接；
脱甲烷塔塔顶与液化气回收塔连接，塔底与脱乙烷塔连接；
脱乙烷塔塔顶与液化气回收塔连接，塔底与脱丙烷塔连接；
脱丙烷塔上部设有C3产品采出管线，塔底设有C4产品采出管线；
液化气回收塔塔顶设有干气采出管线，塔底与脱丁烷塔连接，所述液化气回收塔上部设有吸收剂进料管线。
根据本发明，优选地，所述装置还包括丙烯精馏塔，所述C3产品采出管线与丙烯精馏塔连接；所述丙烯精馏塔塔顶设有丙烯产品采出管线，塔底设有丙烷产品采出管线。
根据本发明，优选地，所述稳定汽油采出管线分为两支，其中一支作为液化气回收塔的吸收剂进料管线；所述脱丁烷塔、脱甲烷塔以及脱乙烷塔塔底均设有重沸器；所述压缩机I分为多段，段间通过液相采出管线与所述脱丁烷塔连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明利用较少的设备，在较低的温度和较高的压力下采用一次气液分离就可直接将大部分的液化气组分冷凝下来，并设置液化气回收塔回收未冷凝下来的液化气组分，进而实现液化气组分的高回收率；本发明同时可保证碳三组分、碳四组分的回收率均大于99wt％，且进一步分离得到的丙烯产品中C2含量不大于2000ppmv。
(2)本发明中在轻烃分离之前将汽油和C4以及C4以下组分提前分开，使得后续流程中无需再采用汽油吸收液化气组分，节省了吸收剂循环的消耗，同时，本发明中对脱丁烷塔出口气体进行了脱硫，轻烃分离过程中物流不再含H2S，降低了轻烃分离回收系统的材质要求，确保了工艺的安全性。
(3)本发明中由于脱甲烷塔以及脱乙烷塔塔底温位低，且各组分循环量低，塔底重沸器负荷下降，更加节能。
(4)本发明工艺流程简单，操作条件缓和，能量消耗少。
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中催化裂化轻烃分离回收液化气的工艺流程图。
附图标记说明：
1、气液分离罐；2、压缩机I一段；3、压缩机I二段；4、脱丁烷塔；5、脱硫塔；6、碱洗塔；7、冷却器Ⅰ；8、压缩机II；9、冷却器Ⅱ；10、后冷器；11、进料罐；12、脱甲烷塔；13、脱乙烷塔；14、脱丙烷塔；15、丙烯精馏塔；16、液化气回收塔；
S-1、催化裂化、催化裂解以及延迟焦化中至少一种的油气；S-2、粗汽油；S-3、干气产品；S-4、丙烷产品；S-5、丙烯产品；S-6、稳定汽油产品；S-7、碳四产品。
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：
轻烃进料管线、气液分离罐1、压缩机I、脱丁烷塔4、脱硫塔5、碱洗塔6、冷却器Ⅰ7、压缩机II 8、冷却器Ⅱ9、后冷器10、进料罐11、脱甲烷塔12、脱乙烷塔13、脱丙烷塔14、丙烯精馏塔15、液化气回收塔16；
其中，轻烃进料管线与气液分离罐1入口连接，气液分离罐1罐顶依次与压缩机I一段2、压缩机I二段3、脱丁烷塔4连接，罐底与脱丁烷塔4连接；
脱丁烷塔4塔顶依次与脱硫塔5、碱洗塔6、冷却器Ⅰ7、压缩机II 8、冷却器Ⅱ9、后冷器10以及进料罐11连接，塔底设置两支稳定汽油采出管线，以及重沸器；
压缩机I一段2段间液相采出管线与脱丁烷塔4连接，同时冷却器Ⅰ7通过管线直接与后冷器10连接；
进料罐11罐顶与液化气回收塔16连接，罐底与脱甲烷塔12连接；
脱甲烷塔12塔顶与液化气回收塔16连接，塔底与脱乙烷塔13连接，塔底设有重沸器；
脱乙烷塔13塔顶与液化气回收塔16连接，塔底与脱丙烷塔14连接，塔底设有重沸器；
脱丙烷塔14上部与丙烯精馏塔15连接，塔底设有C4产品采出管线；
丙烯精馏塔15塔顶设有丙烯产品采出管线，塔底设有丙烷产品采出管线；
液化气回收塔16塔顶设有干气采出管线，塔底与脱丁烷塔4连接，液化气回收塔16上部设有吸收剂进料管线，该吸收剂进料管线与稳定汽油采出管线的其中一支连接。
采用如图1所示的工艺流程进行轻烃分离液化气回收，具体过程包括：
(1)气液分离：来自上游装置的油气S-1(油气性质见表1、油气中C5+性质见表2)经冷凝冷却后送至气液分离罐1进行气液分离，罐底的液相送至脱丁烷塔4，罐顶气相经压缩后送至脱丁烷塔4；
(2)脱丁烷：来自步骤(1)的气相和液相进入脱丁烷塔4，塔顶气相从塔顶馏出，再进行脱硫、碱洗处理后送至冷却器Ⅰ7，塔底液相作为稳定汽油产品S-6采出，其中，脱丁烷塔4温度为40～55℃，压力为1.0～1.6MPaG，塔底温度为170～220℃；
(3)冷却：经过脱硫、碱洗后的轻烃在冷却器Ⅰ7内进行初步冷却，冷却得到的液相经增压后送至后冷器10，冷却得到的气相经压缩、再冷却后送至后冷器10；
(4)后冷却：来自步骤(3)的气相和液相在后冷器10内进行初步混合及冷却后送至进料罐11；
(5)进料：来自后冷器10的混合物流在进料罐11内进行混合及气液平衡后，罐顶气相送至液化气回收塔16，罐底液相送至脱甲烷塔12，其中，进料罐11温度为5～25℃，压力为2.0～2.9MPaG；
(6)脱甲烷：来自进料罐11罐底的液相在脱甲烷塔12内将甲烷进行脱除，同时会脱除少部分C2及C2以上的组分，脱甲烷塔12塔顶气相送至液化气回收塔16，塔底液相送至脱乙烷塔13，其中，脱甲烷塔塔顶温度为10～40℃，压力为2.1～3.0MPaG，塔底温度为50～75℃；
(7)脱乙烷：来自脱甲烷塔12底的液相在脱乙烷塔13内分离C2组分，分离出来的混合C2组分从脱乙烷塔13塔顶采出后送至液化气回收塔16，塔底C3以及C3以上的液相组分送至脱丙烷塔14，其中，脱乙烷塔13温度为5～25℃，压力为2.6～3.2MPaG，塔底温度为95～115℃；
(8)脱丙烷：来自脱乙烷塔13塔底的液相组分在脱丙烷塔14内继续分离，分离出来的C3组分从脱丙烷塔14上部采出并送至丙烯精馏塔15进一步精馏，塔底作为C4产品采出，其中，脱丙烷塔14温度为40～50℃，压力为1.6～2.2MPaG，塔底温度为95～120℃；
(9)液化气回收：液化气回收塔16内，以稳定汽油为吸收剂吸收塔内气相中的液化气组分，液化气回收塔16塔顶气相作为干气产品S-3采出，塔底液相返回至脱丁烷塔4，其中，液化气回收塔16温度为5～25℃，压力为1.95～2.85MPaG，吸收剂为脱丁烷塔4塔底采出的稳定汽油产品S-6，无需从系统外补充；
(10)丙烯精馏：将脱丙烷塔14上部采出的C3组分送至丙烯精馏塔15内进一步精馏，丙烯精馏塔15塔顶气相作为丙烯产品S-5采出，塔底液相作为丙烷产品S-4采出，其中，丙烯精馏塔温度为45～60℃，压力为1.8～2.1MPaG。
通过上述方法分离催化裂化反应中的轻质烃，分离结果如表3所示。
表-1
Figure BDA0002078841080000091
Figure BDA0002078841080000101
表-2
项目 数值
密度，20℃ 0.8167
恩式蒸馏(D-86)，℃ 馏出百分数，v％
0 42
10 91
30 99
50 129
70 145
90 162
100 187
表-3
Figure BDA0002078841080000102
Figure BDA0002078841080000111
由上表数据可知，本发明流程简单，操作条件缓和，能量消耗少，利用较少的设备，就能实现催化裂化、催化裂解以及延迟焦化的油气中液化气的回收，其中，回收的碳三组分、碳四组分的回收率均大于99wt％，进一步分离得到的丙烯产品中C2含量不大于2000ppmv。
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)

1.一种轻烃分离回收液化气的方法，其特征在于，该方法包括：
（1）气液分离：来自上游装置的油气经冷凝冷却后送至气液分离罐进行气液分离，罐底的液相送至脱丁烷塔，罐顶气相经压缩后送至脱丁烷塔；
（2）脱丁烷：来自步骤（1）的气相和液相进入脱丁烷塔，塔顶气相从塔顶馏出，再进行脱硫、碱洗处理后送至冷却器，塔底液相作为稳定汽油产品采出；
（3）冷却：经过脱硫、碱洗后的轻烃在冷却器内进行初步冷却，冷却得到的液相经增压后送至后冷器，冷却得到的气相经压缩、再冷却后送至后冷器；
（4）后冷却：来自步骤（3）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；
（5）进料：来自后冷器的混合物流在进料罐内进行混合及气液平衡后，罐顶气相送至液化气回收塔，罐底液相送至脱甲烷塔；
（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，同时脱除少部分C2及C2以上的组分，脱甲烷塔塔顶气相送至液化气回收塔，塔底液相送至脱乙烷塔；
（7）脱乙烷：来自脱甲烷塔底的液相在脱乙烷塔内分离C2组分，分离出来的混合C2组分从脱乙烷塔塔顶采出后送至液化气回收塔，塔底C3以及C3以上的液相组分送至脱丙烷塔；
（8）脱丙烷：来自脱乙烷塔塔底的液相组分在脱丙烷塔内进一步分离，
分离出来的C3组分从脱丙烷塔上部作为碳三产品采出，塔底作为碳四产品采出；
（9）液化气回收：液化气回收塔内，以稳定汽油为吸收剂吸收塔内气相中的液化气组分，液化气回收塔塔顶气相作为干气产品采出，塔底液相返回至脱丁烷塔；
所述进料罐温度为5~25℃，压力为2.0~2.9MPaG；
所述脱甲烷塔塔顶温度为10~40℃，压力为2.1~3.0MPaG，塔底温度为50~75℃；所述脱乙烷塔塔顶温度为5~25℃，压力为2.6~3.2MPaG，塔底温度为95~115℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
（10）丙烯精馏：将脱丙烷塔上部采出的碳三产品送至丙烯精馏塔进一步精馏，丙烯精馏塔塔顶气相作为丙烯产品采出，塔底液相作为丙烷产品采出。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上游装置的油气含有H2、C1-C4烃、汽油组分及少量非烃组分。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述上游装置为催化裂化装置、催化裂解装置以及延迟焦化装置中至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱丁烷塔温度为40~55℃，塔顶压力为1.0~1.6MPaG，塔底温度为170~220℃；所述脱丙烷塔塔顶温度为40~50℃，压力为1.6~2.2MPaG，塔底温度为95~120℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液化气回收塔温度为5~25℃，压力为1.95~2.85MPaG；所述吸收剂为脱丁烷塔塔底采出的稳定汽油产品，无需从系统外补充。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述丙烯精馏塔温度为45~60℃，压力为1.8~2.1MPaG。
8.一种权利要求1-7任意一项所述的方法采用的轻烃分离回收液化气的装置，其特征在于，该装置包括：轻烃进料管线、气液分离罐、压缩机I、脱丁烷塔、脱硫塔、碱洗塔、冷却器Ⅰ、压缩机II、冷却器Ⅱ、后冷器、进料罐、脱甲烷塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、丙烯精馏塔、液化气回收塔；
其中，轻烃进料管线与气液分离罐入口连接，气液分离罐罐顶依次与压缩机I、脱丁烷塔连接，罐底与脱丁烷塔连接；
脱丁烷塔塔顶依次与脱硫塔、碱洗塔、冷却器Ⅰ、压缩机II、冷却器Ⅱ、后冷器以及进料罐连接，塔底设置稳定汽油采出管线；
冷却器Ⅰ通过管线直接与后冷器连接；
进料罐罐顶与液化气回收塔连接，罐底与脱甲烷塔连接；
脱甲烷塔塔顶与液化气回收塔连接，塔底与脱乙烷塔连接；
脱乙烷塔塔顶与液化气回收塔连接，塔底与脱丙烷塔连接；
脱丙烷塔上部设有C3产品采出管线，塔底设有C4产品采出管线；
液化气回收塔塔顶设有干气采出管线，塔底与脱丁烷塔连接，所述液化气回收塔上部设有吸收剂进料管线。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括丙烯精馏塔，所述C3产品采出管线与丙烯精馏塔连接；所述丙烯精馏塔塔顶设有丙烯产品采出管线，塔底设有丙烷产品采出管线。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述稳定汽油采出管线分为两支，其中一支作为液化气回收塔的吸收剂进料管线；
所述脱丁烷塔、脱甲烷塔以及脱乙烷塔塔底均设有重沸器；
所述压缩机I分为多段，段间通过液相采出管线与所述脱丁烷塔连接。
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