发明内容
为解决现有技术中出现的问题,本发明提供了一种带冷量回收的裂解气分离系统及分离方法。本发明的系统及方法具有投资省、能耗低、效益显著的特点。
本发明的目的之一是提供一种带冷量回收的裂解气分离系统。
包括:
压缩机、净化系统、冷却装置、气液分离罐、吸收塔、解吸塔、脱重塔、冷量回收系统和碳二加氢反应器;
压缩机段间连接净化系统,之后连接压缩机后段;压缩机后段出口连接冷却器后,再连接气液分离罐,分离罐气相出口连接吸收塔,分离罐液相出口连接脱重塔;吸收塔塔顶与冷量回收系统连接,吸收塔塔釜与解吸塔连接;解吸塔塔顶采出粗乙烯气,解吸塔塔釜连接吸收塔上部;脱重塔塔顶管线,与解吸塔塔顶管线合并后连接碳二加氢反应器。
优选:
所述分离系统还包括:脱丙烷塔、丙烯精馏塔和碳三加氢反应器;
脱重塔塔釜连接脱丙烷塔,脱丙烷塔塔顶连接碳三加氢反应器,碳三加氢反应器连接丙烯精馏塔;丙烯精馏塔顶部与压缩机段间连接。
吸收塔塔釜和/或解吸塔塔釜设置有再沸器。以保证吸收塔釜甲烷、氢气等轻组分降到设定要求以下。其中吸收塔塔釜再沸器和解吸塔塔釜再沸器加热介质可以采用低压蒸汽,也可以采用热油,优选热油加热,既能充分利用炼厂富裕热量,也能降低工艺能耗。
部分吸收剂会随吸收塔顶气相采出,因此,优选在解吸塔釜引入一股新鲜吸收剂作为补充,以保证系统中吸收塔吸收剂用量。因此,优选地,所述解吸塔塔釜设置有吸收剂补充管线。
本发明的目的之二是提供一种采用所述系统的裂解气分离方法。
包括:
(1)压缩及净化:在压缩段间,对裂解气进行净化处理;裂解气经升压和冷却后,进入气液分离罐,气相进入吸收塔,液相进入脱重塔;
(2)吸收:吸收剂从吸收塔顶部进入塔内,吸收裂解气中C2及以上组份;吸收塔塔釜物流送至解吸塔,塔顶进入冷量回收系统,回收吸收剂后作为燃料气采出;
(3)解吸:解吸塔塔顶得到粗乙烯气,塔釜得到贫溶剂,贫溶剂返回吸收塔顶部;
(4)脱重:脱重塔塔顶采出粗乙烯气,与解吸塔塔顶气相合并后进入碳二加氢反应器,脱除炔烃后作为产品采出。
优选,所述方法还包括:
(5)脱丙烷:脱重塔塔釜物料送往脱丙烷塔,脱丙烷塔塔顶采出碳三组分,进入碳三加氢反应器,脱丙烷塔塔釜采出碳四产品;
(6)丙烯精馏:碳三加氢反应器的物料进丙烯精馏塔,丙烯精馏塔侧线采出丙烯产品,塔釜采出丙烷产品;丙烯精馏塔塔顶返回压缩机段间。
其中,优选:
步骤(1)中,采用五段压缩,三段压缩后进行裂解气净化;
裂解气压力提高至2~5MPag,然后冷却至-40℃~15℃后,进入气液分离罐。
所述解吸塔塔顶流股控制丙烯含量低于0.5%mol;
所述脱重塔塔顶流股控制丙烯含量低于0.5%mo l。
所述吸收塔理论板数为25~60,操作压力为1.5~6.0MPa;
所述解吸塔的理论板数为20~60,操作压力为1.0~4.0MPa;
所述脱重塔的理论板数为25~80,操作压力为1.0~6.0MPa。
所述脱丙烷塔的理论板数为20~80,操作压力为0.1~4.0MPa;
所述丙烯精馏塔的理论板数为80~280,操作压力为0.1~4.0MPa。
所述丙烷产品返回裂解炉,作为裂解原料使用。
具体地,
该方法包括:裂解气进入压缩机升压,在压缩机段间进行净化处理,然后进入压缩机后段继续压缩,压缩后的裂解气经冷却、气液分离后,气相进吸收塔,液相进脱重塔。吸收塔脱除轻组分后进入解吸塔,解吸塔塔顶采出粗乙烯,塔釜物料返回吸收塔;脱重塔塔顶采出粗乙烯,与解吸塔顶气相合并进碳二加氢反应器,脱除炔烃后作为粗乙烯产品采出,塔釜可以直接排出界区外,或者塔釜物料进脱丙烷塔;脱丙烷塔塔釜采出重组分产品,塔顶物料先进碳三加氢反应器,脱除其中的炔烃、二烯烃等组分后,进丙烯精馏塔;丙烯精馏塔侧线采出丙烯产品,塔顶返回压缩机段间,塔釜采出丙烷产品,可返回裂解炉。
本发明中,所述轻组分包括甲烷和氢气。所述重组分包括碳四以上组分。
根据本发明一种优选实施方式,该方法包括以下步骤:
(1)压缩:裂解气经升压和冷却后,进入气液分离罐,气相进入吸收塔,液相进入脱重塔;
(2)净化:在压缩段间,对裂解气进行净化处理;
(3)吸收:吸收剂从吸收塔顶部进入塔内,吸收裂解气中C2及以上组份;吸收塔塔釜物流送至解吸塔,塔顶进入冷量回收系统,回收吸收剂后作为燃料气采出;
(4)解吸:解吸塔塔顶得到粗乙烯气,塔釜得到贫溶剂,所述贫溶剂经过冷却降温后,返回吸收塔顶部;
(5)脱重:脱重塔塔顶采出粗乙烯气,与解吸塔塔顶气相合并,进入碳二加氢反应器,脱除炔烃后作为产品采出,该产品可送往苯乙烯装置作为原料。脱重塔塔釜物料可以直接排出界区外,也可以送往脱丙烷塔。
脱重塔塔釜物料若送往脱丙烷塔,还包括:
(6)脱丙烷:脱丙烷塔塔顶采出碳三组分,进碳三加氢反应器,塔釜做为碳四产品采出;
(7)丙烯精馏:脱除炔烃等杂质的物料进丙烯精馏塔,侧线采出丙烯产品,塔顶返回压缩机段间,塔釜采出丙烷产品。
在压缩步骤中,本发明对压缩的段数没有特别的限定,优选采用五段压缩。优选地,所述压缩具体指使裂解气压力提高至2~5MPag,然后冷却至-40~15℃左右,进入气液分离罐,气相送往吸收塔,液相送往脱重塔。
在净化步骤中,本发明的净化在压缩段间进行,优选三段压缩后进行裂解气净化,优选地,所述净化包括脱酸性气体,干燥等,本发明对这些净化方式没有特别的限定,本领域技术人员可以根据现有技术常识确定。
在吸收步骤中,本发明对所述吸收塔的吸收剂用量没有特别的限定,本领域技术人员可以根据现有技术的常识确定。所述吸收剂可以采用丙烷、丁烷、戊烷等,也可以采用含有丙烷的碳三馏分,含有正丁烷、异丁烷的碳四馏分,或者含有正戊烷、异戊烷的碳五馏分;优选为含有丙烷的碳三馏分。
在解吸步骤中,解吸塔塔釜得到的解吸后的吸收剂可经逐级冷却后返回吸收塔循环利用。
根据本发明,优选地,所述解吸塔塔顶流股控制丙烯含量低于0.5%mol。
根据本发明,优选采用含有丙烷的碳三馏分为吸收剂时,由于裂解气中一般含有碳三馏分,根据裂解气组成,可以在解吸塔釜补充部分吸收剂,也可以选择不补充吸收剂。
根据本发明,优选地,所述脱重塔塔顶流股控制丙烯含量低于0.5%mol。
在脱重步骤中,本发明对所述碳二加氢反应器形式、催化剂没有特别的限定,本领域技术人员可以根据现有技术的常识确定。
在脱丙烷步骤中,本发明对所述碳三加氢反应器形式、催化剂没有特别的限定,本领域技术人员可以根据现有技术的常识确定。
本发明中,如未特殊说明,所有压力均为表压。
本发明的一种裂解气的分离方法系统具有以下特点:
(1)由于采用吸收-解吸的方法脱除了甲烷、氢气等轻组分,不需要乙烯制冷压缩机整套设备,不仅节省了能耗,投资明显降低。
(2)由于吸收-解吸步骤脱除了甲烷、氢气等轻组分,粗乙烯产品中乙烯含量高,所得粗乙烯产品为苯乙烯装置优质原料,可以不用再继续精细分离。另外,由于解吸塔和脱重塔可严格控制塔顶中丙烯含量,使得粗乙烯中丙烯含量低,不仅有效节省了本装置能耗,而且有效降低了苯乙烯装置能耗。
(3)吸收剂选择性较好,并且各个吸收剂吸收效果均较理想,可以根据不同厂家情况,选择最适宜的吸收剂。
(4)本发明提供的裂解气分离方法具有投资省、能耗低、效益显著的特点。
具体实施方式
下面结合具体附图及实施例对本发明进行具体的描述,有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例1:
如图1所示,一种裂解气分离系统,包括:压缩机(压缩机前段1-1,压缩机压缩机后段1-2);净化系统2;气液分离罐3;吸收塔4;解吸塔5;脱重塔6;碳二加氢反应器10;冷量回收系统9。
压缩机段间连接净化系统2之后再连接压缩机后段1-2,压缩机后段1-2出口连接冷却器后与气液分离罐3连接,气相连接吸收塔4中部,液相连接脱重塔6中部。吸收塔4塔釜与解吸塔5连接;解吸塔5塔顶与碳二加氢反应器10连接;塔釜与吸收塔4上部连接;脱重塔6塔顶与碳二加氢反应器10连接;脱重塔6塔釜与界区外连接;所述吸收塔4设置有补充吸收剂管线。
吸收塔塔釜和解吸塔塔釜分别设置有再沸器。
裂解气来料量为42000kg/h。选择丙烷为吸收剂。
所述一种裂解气的分离方法包括以下步骤:
(1)压缩:裂解气经过五段压缩,压力提高至3.5MPag,然后冷却至-35℃,进入气液分离罐3,气相进入吸收塔4,液相进入脱重塔6。
(2)净化:压缩机三段出口裂解气进入净化系统2,脱除其中的酸性气体,水等杂质。
(3)吸收:吸收塔4的理论板数为40,操作压力为3.2MPag,塔顶温度-25℃。所用吸收溶剂为丙烷,溶剂从吸收塔4塔顶进入塔内,裂解气从第15块塔板进入。裂解气中的C2及其重组分被溶剂吸收下来,从塔釜采出,塔顶为甲烷、氢气等轻组分,并夹带有少量吸收剂,送往冷量回收系统。
(4)解吸:解吸塔5的理论板数为42,操作压力为2.1MPag。吸收了裂解气中C2等组分的富溶剂从第15块塔板进入解吸塔,解吸后的C2浓缩气从塔顶采出,贫溶剂经逐级换热后冷却至-35℃返回吸收塔4循环使用,控制塔顶采出物料中丙烯含量小于0.5%mol。
(5)脱重:脱重塔6的理论板数为35,操作压力为2.4MPag。塔顶采出粗乙烯气,与解吸塔顶气相合并后,送往碳二加氢反应器10,然后与粗乙烯产品线连接采出,控制脱重塔塔顶采出物料中丙烯含量小于0.5%mol。塔釜为碳三以上组分,作为重组分25采出。
来料裂解气组成见表1。
表1裂解气组成
所得到的粗乙烯产品组成见表2。表2粗乙烯产品组成
组成 |
mol% |
氢气 |
0.3 |
甲烷 |
14.2 |
乙烯 |
76.3 |
乙烷 |
9 |
丙烯 |
0.13 |
其他各个流股质量组成见表3。
表3不同流股质量组成
在本实施例中,乙烯回收率为99.0%。
实施例2:
一种裂解气分离系统,同实施例1,区别仅在于本实施例不设置吸收剂补充管线。
裂解气来料量为42000kg/h。选择丙烷为吸收剂。
所述一种裂解气的分离方法包括的步骤同实施例1相同,裂解气来料组成也相同。
所得到的粗乙烯产品组成见表4。
表4粗乙烯产品组成
组成 |
mol% |
氢气 |
0.6 |
甲烷 |
15.4 |
乙烯 |
74.9 |
乙烷 |
8.9 |
丙烯 |
0.2 |
其他各个流股质量组成见表5。
表5不同流股质量组成
在本实施例中,乙烯回收率为99.0%。
实施例3
采用如图2所示的一种裂解气分离系统,包括:压缩机(压缩机前段1-1,压缩机后段1-2);净化系统2;气液分离罐3;吸收塔4;解吸塔5;脱重塔6;脱丙烷塔7;丙烯精馏塔8;冷量回收系统9;碳二加氢反应器10;碳三加氢反应器11。
压缩机段间连接净化系统2之后再连接压缩机后段1-2,压缩机后段1-2出口连接冷却器后与气液分离罐3连接,气相连接吸收塔4中部,液相连接脱重塔6中部。吸收塔4塔釜与解吸塔5连接;解吸塔5塔顶与碳二加氢反应器10连接;塔釜与吸收塔4上部连接;脱重塔6塔顶与碳二加氢反应器10连接;脱重塔6塔釜连接脱丙烷塔7,脱丙烷塔7塔顶连接碳三加氢反应器11,碳三加氢反应器11连接丙烯精馏塔8;丙烯精馏塔8顶部与压缩机段间连接。
所述吸收塔4设置有补充吸收剂管线。
吸收塔塔釜和解吸塔塔釜分别设置有再沸器。
裂解气来料量为42000kg/h。选择丙烷为吸收剂。
本实施例前面步骤与实施例1步骤相同,不同在于,脱重塔塔釜物料送往脱丙烷塔7。
(6)脱丙烷塔7的理论板数为40,操作压力为0.8MPag。塔顶采出碳三组分,送往碳三加氢反应器11,然后进丙烯精馏塔8,脱丙烷塔塔釜采出重组分。
(7)丙烯精馏:丙烯精馏塔8的理论板数为170,操作压力为1.7MPag。侧线采出聚合级丙烯产品,塔釜为丙烷产品,塔顶气相返回压缩机段间。
裂解气组成见表1。
所得到的粗乙烯产品组成见表6。
表6粗乙烯产品组成
组成 |
mol% |
氢气 |
0.3 |
甲烷 |
14.2 |
乙烯 |
76.4 |
乙烷 |
8.9 |
丙烯 |
0.1 |
表7丙烯产品组成
其他各个流股质量组成见表8。
表8不同流股质量组成
|
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
氢气 |
1.15 |
0.03 |
0.00 |
8.52 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
CO |
0.10 |
0.02 |
0.00 |
0.74 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
CO<sub>2</sub> |
0.02 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
H<sub>2</sub>S |
0.01 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
甲烷 |
14.92 |
8.59 |
0.00 |
88.90 |
0.00 |
0.01 |
0.00 |
乙炔 |
0.52 |
0.00 |
0.00 |
0.01 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
乙烯 |
29.57 |
80.93 |
0.10 |
0.08 |
0.00 |
0.05 |
0.00 |
乙烷 |
3.77 |
10.13 |
0.00 |
0.02 |
0.00 |
0.01 |
0.00 |
MAPD |
0.86 |
0.00 |
0.00 |
0.01 |
0.00 |
1.44 |
0.00 |
丙烯 |
10.31 |
0.20 |
99.75 |
0.81 |
15.35 |
0.12 |
0.00 |
丙烷 |
0.50 |
0.10 |
0.15 |
0.91 |
84.65 |
0.02 |
100.00 |
丁二烯 |
3.09 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
24.61 |
0.00 |
丁烯 |
1.50 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
11.95 |
0.00 |
丁烷 |
1.30 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
10.34 |
0.00 |
C5+ |
6.45 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
51.45 |
0.00 |
水 |
25.92 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
在本实施例中,乙烯回收率为99.8%,丙烯回收率为98%。
实施例4
同实施例3,不同之处在于,本实施例不设置吸收剂补充管线。
裂解气来料量为42000kg/h。选择丙烷为吸收剂。
所述一种裂解气的分离方法包括的步骤同实施例1相同,裂解气来料组成也相同,具体见表1。
所得到的粗乙烯产品组成见表9。
表9粗乙烯产品组成
组成 |
mol% |
氢气 |
0.6 |
甲烷 |
15.3 |
乙烯 |
75.1 |
乙烷 |
8.8 |
丙烯 |
0.2 |
表10丙烯产品组成
组成 |
mol% |
乙烯 |
0.22 |
丙烯 |
99.7 |
丙烷 |
0.08 |
其他各个流股质量组成见表11。
表11不同流股质量组成
在本实施例中,乙烯回收率为99.8%,丙烯回收率98%。
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。